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Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT)
Edition 2012


PHEROTOX


Perception de la phéromone dans un environnement contaminé en insecticides : info-perturbation ou adaptation?

Effets des insecticides sur l’odorat des insectes ravageurs : toxicité ou adaptation inattendue ?
Nous allons tester l’hypothèse que des résidus d’insecticide pourraient, en fonction de la dose, perturber voire même au contraire améliorer l’odorat nécessaire à la reproduction des insectes ravageurs. Dans ce but, nous allons étudier l’effet de faibles doses d’un insecticide sur le système olfactif d’un papillon de nuit dont la larve est un ravageur.

Effets inattendus possibles des résidus d’insecticides sur la reproduction des ravageurs-cibles
Les Lépidoptères incluant beaucoup de ravageurs des cultures au stade larvaire utilisent l’odorat pour leur reproduction: les mâles sont attirés par la phéromone sexuelle des femelles. La plupart des traitements insecticides utilisent les neurotoxiques chimiques tels que les néonicotinoïdes, molécules de dernière génération qui agissent sur le fonctionnement du système nerveux. Leur utilisation massive entraîne l’accumulation de résidus dans la nature. Ce stress environnemental agit probablement comme un « perturbateur d’information » en modifiant la communication chimique, réduisant ainsi les chances de reproduction des insectes cibles. Inversement, des doses très faibles peuvent avoir un effet inattendu, en induisant une sensibilité accrue du système olfactif des insectes cibles, ce qui leur permettrait de contourner ce stress, favoriserait le développement de mécanismes de résistance et stimulerait la reproduction chez ces espèces. Bien que les effets de faibles doses soient déjà bien montrés sur les insectes auxiliaires comme l’abeille, il y a peu d’informations sur les mécanismes adaptatifs possibles liés à ce stress chez les ravageurs. Dans ce projet, nous allons étudier les mécanismes d’adaptation du système olfactif de papillons de nuit en réponse au stress induit par l’exposition à des doses sublétales de néonicotinoïdes, et ceci du comportement jusqu’au niveau moléculaire. Nos résultats apporteront des éléments nouveaux sur les mécanismes d’adaptation sensorielle d’insectes ravageurs dans un environnement pollué. Ils seront importants pour le développement de nouvelles stratégies dans le cadre de la lutte intégrée contre les insectes ravageurs en prenant en compte les risques/bénéfices possibles induits par la présence croissante de polluants à faibles doses sur l’efficacité des traitements.

Effets neuroéthologique et moléculaire de faibles doses d’un insecticide sur le système olfactif
Par des approches comportementale, électrophysiologique et moléculaire, nous étudierons les effets de doses sublétales de clothianidine après traitement larvaire (stade cible de la plupart des traitements) et traitement adulte sur la réponse des mâles à la phéromone tout le long du tractus olfactif. Nous testerons ces effets sur la réponse comportementale et sa plasticité en tunnel de vol. Au niveau physiologique, nous étudierons les effets sur les réponses électrophysiologiques des neurones olfactifs sur l’antenne et dans les lobes antennaires. Au niveau moléculaire, nous analyserons les effets sur le transcriptome et le protéome des antennes et du cerveau pour mettre en évidence des processus de régulation. Nous focaliserons plus particulièrement notre étude sur des familles de gènes connus pour être impliqués dans l’olfaction (gènes codant des récepteurs olfactifs et de détoxification), et les gènes identifiés comme étant les cibles de la clothianidine : les récepteurs nicotiniques.

Résultats

Nous pensons avoir trouvé un effet inattendu positif d'une faible dose d'un insecticide sur le comportement d'orientation vers la phéromone sexuelle d'un papillon de nuit. Les mâles qui survivent à un traitement qui tue 20% des individus traités répondent mieux à la phéromone sexuelle que les mâles non-traités. Cet effet, observé avec plusieurs doses de phéromone, est spécifique à une seule dose de l'insecticide. Il est aussi spécifique à la réponse à la phéromone sexuelle, car le comportement des mâles ne change pas vis-à-vis d'une odeur de plante après traitement avec l'insecticide.

Perspectives

Par ce projet, nous souhaitons évaluer les risques potentiels inattendus des résidus d’insecticide sur les populations de ravageurs-cibles. Une meilleure compréhension des mécanismes d’action de ces molécules sur le système olfactif devrait permettre à terme de développer des stratégies nouvelles de lutte contre les ravageurs, en prenant en compte les possibles risques/bénéfices induits par la présence de polluants à faibles doses sur les efficacités de traitement.

Productions scientifiques et brevets

Trop tôt

Partenaires

Université d'Angers Laboratoire Récepteurs et Canaux Ioniques Membranaires

Université Paris 6 - INRA Physiologie de l'Insecte: Communication et Signalisation

Aide de l'ANR 428 589 euros
Début et durée du projet scientifique septembre 2012 - 42 mois

Résumé de soumission

La plupart des animaux vivent dans un « monde d’odeurs », dépendant étroitement des stimuli chimiques pour obtenir des informations sur leur environnement biotique et abiotique. Chez les insectes, tels que les Lépidoptères incluant beaucoup de ravageurs des cultures au stade larvaire, les mâles sont attirés par la phéromone sexuelle des femelles. Bien que des méthodes de lutte intégrée soient de plus en plus développées, la plupart des traitements insecticides reposent sur les neurotoxiques chimiques tels que les néonicotinoïdes. Ces molécules, comme la clothianidine, insecticide de dernière génération très utilisé, perturbent la transmission synaptique via les récepteurs cholinergiques nicotiniques. L’utilisation massive de ces neurotoxiques entraîne des accumulations de résidus à faibles concentrations dans la nature. Ce stress environnemental agit probablement comme un « perturbateur d’information » en modifiant la communication chimique, réduisant ainsi les chances de reproduction des insectes cibles. Par contre, des doses faibles de polluants peuvent induire un effet non attendu d’hormesis, qui alors augmenterait les capacités de reproduction. Des doses faibles d’insecticides peuvent ainsi induire des processus adaptatifs dans le système olfactif des insectes cibles, qui leur permettrait de contourner ce stress, favorisant le développement des mécanismes de résistance. Bien que les effets de faibles doses soient déjà bien montrés sur les insectes auxiliaires comme l’abeille, peu d’information est disponible sur les mécanismes adaptatifs liés à ce stress que pourraient développer les ravageurs. Des résultats antérieurs ont montré que des doses sublétales d’insecticide perturbent la réponse à la phéromone chez beaucoup d’espèces d’insectes, mais les mécanismes de cette perturbation ne sont pas clairs. Dans ce projet, nous souhaitons étudier les mécanismes d’adaptation du système olfactif de papillons de nuit comme une réponse au stress induit par des doses sublétales de néonicotinoïdes, du comportement au niveau cellulaire. Chez des noctuelles, nous avons montré différentes formes de plasticité olfactive neuronale : la réponse à la phéromone peut être modulée en fonction de l’état physiologique ou d’une expérience antérieure, rendant ces espèces un bon modèle pour notre projet.
Par des approches comportementale, électrophysiologique et moléculaire, nous étudierons les effets de doses sublétales de clothianidine après traitement larvaire (stade cible de la plupart des traitements) et adulte sur la réponse des mâles à la phéromone tout le long du tractus olfactif. Nous testerons ces effets sur la réponse comportementale et sa plasticité en tunnel de vol. Au niveau physiologique, nous étudierons les effets sur les réponses électrophysiologiques des neurones olfactifs sur l’antenne et dans les lobes antennaires. Au niveau moléculaire, nous analyserons les effets sur le transcriptome et le protéome des antennes et du cerveau pour mettre en évidence des processus de régulation. Nous focaliserons notre étude sur des familles de gènes connus pour être impliqués dans l’olfaction (gènes codant des récepteurs olfactifs et de détoxification), et comme étant cibles de la clothianidine : les récepteurs nicotiniques.
Ce projet s’appuie sur l’expertise complémentaire de nos deux équipes à Angers (effets moléculaires/cellulaires des insecticides sur les récepteurs nicotiniques - plasticité de l’olfaction des insectes) et à Versailles/Paris (aspects moléculaires, physiologiques et cellulaires de l’olfaction périphérique). Nos résultats apporteront des éléments nouveaux sur les mécanismes d’adaptation sensorielle d’insectes ravageurs dans un environnement pollué. Ils seront importants pour le développement de nouvelles stratégies dans le cadre de la lutte intégrée contre les insectes ravageurs en intégrant les risques/bénéfices possibles induits par la présence croissante de polluants à faibles doses sur l’efficacité des traitements.

 

Programme ANR : Adaptation - des gènes aux populations.Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT) 2012

Référence projet : ANR-12-ADAP-0012

Coordinateur du projet :
Madame Sylvia ANTON (Laboratoire Récepteurs et Canaux Ioniques Membranaires)
sylvia.anton@nullangers.inra.fr

 

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L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.