Blanc SVSE 3 - Blanc - SVSE 3 - Microbiologie, immunologie, infectiologie

Analyse de la synergie parasite/insecticide dans la perte des colonies d’abeilles à l’aide d’approches complémentaires chez Apis mellifera et l'organisme modèle Drosophila melanogaster – BEELOSS

Etudes des interactions pesticide-agent pathogène chez l'abeille et la drosophile

Le déclin des colonies d’abeilles est probablement dû à l’effet combiné de multiples facteurs de stress. Nous avons récemment montré que de faibles doses d’insecticides agissent en synergie avec le parasite intestinal Nosema ceranae sur la survie des abeilles mais les mécanismes à l’origine de cette synergie sont inconnus

Déterminer les bases moléculaires des interactions microsporidies/fipronil chez l’abeille et la drosophile, un modèle génétique

L'origine des pertes de colonies d'abeilles est aujourd'hui considérée comme multicausale, avec un fort accent mis sur les parasites et les pesticides. L’objectif du projet vise à étudier la synergie entre un parasite intracellulaire (microsporidie) et un pesticide, le fipronil, en suivant la cinétique de la réponse de l'abeille et de la drosophile au parasite et au pesticide, seuls et en combinaison. La drosophile, également susceptible à l’infection par des microsporidies, est utilisée comme modèle génétique pour mieux comprendre ces interactions

Afin d’analyser la réponse de l’abeille et de la drosophile aux différents facteurs de stress, nous suivrons des paramètres physiologiques (mortalité, effets histopathologiques sur les tissus, développement parasitaire), ainsi que l'évolution du transcriptome (expression des gènes par approche RNA-Seq), du métabolome (recherche de biomarqueurs de stress) et du microbiote (populations bactériennes) intestinaux. Des approches de génétique fonctionnelle par mutagenèse et RNAi seront utilisées sur certains gènes cibles.

L’intoxication par de faibles doses de pesticides semble altérer la physiologie de l’abeille la rendant ainsi plus sensible à l’infection par des agents pathogènes. De même, des abeilles infectées par Nosema ceranae sont plus sensibles à l’intoxication par de faibles doses d’insecticides. Des premiers résultats ont été obtenus au niveau moléculaire.

Le décryptage des processus moléculaires impliqués dans les interactions toxique-pathogène pourra permettre d’identifier de nouvelles cibles pour des drogues anti-parasitaires et des biomarqueurs de l’état sanitaire des colonies. Ces données seront également utiles dans le cadre des procédures d’homologation des pesticides. Elles permettront aussi de définir et hiérarchiser l’importance des différents facteurs incriminés dans le déclin des populations d’abeilles
Des perspectives seront envisagées sur le rôle du microbiote et des modifications de la flore en réponse aux stress biotiques et abiotiques.

Des données préliminaires obtenues avant le démarrage du projet ont été complétées depuis et vont être valorisées par un article sur la réponse transcriptomique de l’abeille à l’infection par Nosema ceranae et à l’intoxication par le fipronil.
Ces résultats ont été récemment présentés lors du congrès Apimondia à Kiev en septembre 2013; 2 présentations affichées au Congrès ESF-EMBO sur l'immunologie des insectes à Pultusk (Pologne) en septembre 2013.

L'humanité a pris conscience de sa dépendance envers son environnement pour sa propre survie comme brillamment exposée par Jared Diamond dans son livre intitulé "Collapse". Réciproquement, l'humanité a profondément changé son environnement, avec des conséquences parfois dévastatrices. L'abeille illustre bien cela : elle est essentielle pour le fonctionnement des écosystèmes terrestres ; des pertes de colonies sont rapportées dans le monde entier. Les causes du déclin sont suspectées d'être multifactorielles incluant notamment des parasites (bactéries, virus, parasites et parasitoïdes du groupe des phoridés). Le coordonnateur du projet BEELOSS a montré une synergie entre un parasite, la microsporidie Nosema ceranae, et un insecticide, le fipronil, qui est utilisé contre des insectes nuisibles. Une exposition simultanée à ces deux agents conduit à une mortalité accrue des abeilles. Les microsporidies sont des parasites intracellulaires obligatoires apparentés aux champignons. Elles parasitent également des vertébrés, causant des pertes importantes par exemple en aquaculture. Les personnes immunodéficientes telles que les sidéens sont plus susceptibles à des infections microsporidiennes. Nous proposons ici de déterminer les bases moléculaires des interactions parasite/insecticide. Puisque les mécanismes moléculaires liés au parasitisme sont mal connus, nous proposons d'employer d'abord un modèle microsporidie parasite d’insecte proche de N. ceranae : Tubulinosema ratisbonensis parasite de Drosophila melanogaster. Bien que l'immunité innée de la drosophile contre les pathogènes extracellulaires soit relativement bien connue, celle contre des pathogènes intracellulaires a été peu étudiée. Nous avons développé deux modèles pour étudier les interactions hôte-parasite : en culture cellulaire et en infection systémique de la drosophile au stade adulte. Nous proposons, à travers ces modèles, d’identifier les gènes de l’hôte nécessaires à la prolifération de T. ratisbonensis par des approches de transcriptomique, de métabolomique et de mutagénèse à l’échelle du génome entier. Certains de ces gènes, présents dans le génome de l’abeille, peuvent être également utilisés par N. ceranae. Etant donné que peu de choses sont connues sur la physiopathologie de la nosémose de l’abeille, nous proposons de l’étudier par immunohistochimie, transcriptomique et métabolomique. Les données issues de ces approches descriptives, ou fonctionnelles dans le cas de la drosophile, seront validées en utilisant l’ARN interférence (ARNi). Ces études approfondies chez la mouche modèle guideront la stratégie envisagée chez l’abeille, moins commode sur le plan expérimental. Un aspect majeur consistera ainsi en la comparaison des deux modèles, spécialement en ce qui concerne les modèles d’expression des gènes permettant le développement des deux parasites qui nous permettront de définir les facteurs communs de virulence et ceux qui peuvent être spécifiques à chaque modèle selon le tissu infecté. La validation par des approches d’ARNi visant des gènes parasitaires sera tentée. BEELOSS est un projet original et novateur impliquant un travail collectif entre plusieurs équipes scientifiques complémentaires et reconnues pour leur expertise. À savoir, le partenaire 1 est une équipe de microbiologistes qui étudie la nosémose des abeilles et les interactions de celle-ci avec l'environnement depuis plusieurs années. Le partenaire 2 est une équipe de généticiens qui travaille sur l'immunité innée des insectes, ayant développé plusieurs modèles intestinaux d'infection chez la drosophile. Le partenaire 3 est une plateforme de métabolomique unique en France, et le partenaire 4 est un expert mondial en matière d’ARNi à haut débit in vitro. Finalement, BEELOSS nous permettra de décrypter des processus moléculaires intéressants pouvant être ciblés par des drogues et d'identifier des biomarqueurs candidats liés à l’intoxication de colonies d’abeilles.

Coordination du projet

Frédéric Delbac (Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement UMR CNRS 6023) – frederic.delbac@univ-bpclermont.fr

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.

Partenaire

LMGE Laboratoire Microorganismes : Génome et Environnement UMR CNRS 6023
RIDI Réponse Immunitaire et Développement chez les Insectes; UPR 9022 du CNRS
DKFZ Signaling and functional Genomics, German Cancer Research Center (DKFZ) and Heidelberg University, Germany
ICCF Institut de Chimie de Clermont-Ferrand

Aide de l'ANR 499 741 euros
Début et durée du projet scientifique : février 2013 - 48 Mois

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