[en] The results of this Thesis highlight the role of brain in the control of larval development in Sesamia nonagrioides. Thus, S. nonagrioides is the first lepidopteran found to develop from larvae to adult without brain. Our data show that molts depend on the release of ecdysteroids by prothoracic glands (PGs) but they can occur without prothoracicotropic hormone (PTTH) from the brain. While all decapitated larvae (larvae without brain nor corpora allata, (CA)) pupate, the debrained larvae (larvae with no brain but with CA) often undergo several successive molts; first molt could be to larva or pupa, depending on the age at which the larva has been debrained and on the photoperiod under which the larvae have developed: many of the L6 larvae debrained 1 day after molting, molted to larvae independently of the photoperiod conditions of development, long (LD) or short (SD) day, but 5 days later all larvae developed under LD conditions pupated whereas larvae of the same age developd under SD conditions molted to larvae. Brain implants slightly accelerate pupal molts but do not alter the timing of larval molts. S. nonagrioides does not seem to have any alternative source of juvenile hormone (JH) to the CA. Decapitated larvae did not show noticeable amounts of JH while debrained larvae showed detectable concentrations of JH still 10 days after the surgical manipulation but the brain implants do not activate CA, apparently being neural the activation of these factors. The brain might be responsible for larval stage maintenance by neural inhibition of pupation; when the larvae of any age were deprived of their brain, the majority pupated. In the same way, the brain might be also responsible of diapause maintenance by neural inhibition of pupation; consequently, when the larvae were deprived of their brain (maintaining or not their CA) differences between diapausing and non-diapausing larvae disappeared. The level of ecdysteroids in the decapitated larvae increased ten days after manipulation, approximately the time needed to pupate in these larvae in absence of JH, but the removal of PGs prevented molting, proving that the presence of PGs is essential for the molting process. The PGs of S. nonagrioides larvae can function without brain stimulation and PTTH could be released by a source outside the head; in S. nonagrioides we have identified the PTTH mRNA and an alternative PTTH source in the gut. The qPCR confirmed that the PTTH gene of S. nonagrioides is strongly expressed in the brain of the 6th instar with a maximum on day 5 and a minimum in prepupa, but the level of PTTH expression was also detected in the gut of intact and even more in decapitated larvae with a maximum expression in prepupa. Most decapitated larvae molt to pupa with no sign of adult development while the majority of debrained pupae suffer metamorphosis to adult thus suggesting that pupal-adult transformation depends on an unknown factor present in the debrained but not in the decapitated larvae. In S. nonagrioides JH applied topically not only did not inhibit the pupal-adult metamorphosis but could have favored it while the application of an ecdysteroids agonist to the pupae had no effect on the adult development. Ingestion by S. nonagrioides larvae of sub-lethal amounts of Cry1Ab protein contained in maize leaves or the diet produced a prolonged development accompanied by an increase in the number of molts before pupating only in the larvae reared under LD conditions but not in the larvae reared under SD conditions. These results are due to an increase of the level of JH in the hemolymph in the non-diapausing larvae fed with Bt maize leaves or with Bt protein in the diet; on the contrary, in diapausing (SD) larvae the possible low increase of JH due to the Bt toxin ingested was not detected. In addition, the effect of Bt toxin on the ecdysteroids titer in non diapausing larvae was to suppress the increase of the hormone necessary for the pupation of and thus delaying pupation in the treated larvae. These responses may be considered as a defense mechanism allowing some larvae to molt and to survive to the toxin ingestion.

[es] Los resultados de esta Tesis ponen de manifiesto el papel del cerebro en el control del desarrollo larvario de Sesamia nonagrioides. Así, S. nonagrioides es el primer lepidóptero en el que se demuestra que el desarrollo de larva a adulto puede producirse sin la presencia del cerebro. Nuestros datos demuestran que aunque las mudas dependen de la liberación de ecdisteroides por las glándulas protorácicas (GPs), estas pueden ser activadas sin hormona protoracicotrópica (PTTH) del cerebro. Mientras que las larvas decapitadas (larvas sin cerebro ni corpora allata, (CA)) pupan, las larvas descerebradas, de las que se ha extraído el cerebro pero mantienen el CA, sufren a menudo varias mudas sucesivas, la primera a otra larva o pupa según la edad a la que la larva ha sido desprovista del cerebro y según el fotoperiodo bajo el cual la larva se había desarrollado. Muchas larvas desprovistas del cerebro un día después de la muda a sexto estadio mudan a larva independientemente de las condiciones de fotoperiodo, día largo (DL) o corto (DC), recibidas durante su desarrollo, mientras que 5 días después todas las larvas desarrolladas en día largo puparán y las de la misma edad pero desarrolladas en día corto mudaran a larva. Los implantes de cerebro aceleran las mudas a pupa pero no alteran las mudas a larva. S. nonagrioides no parece tener ninguna fuente de hormona juvenil (HJ) alternativa a los CA. Las larvas decapitadas no mostraron cantidades significativas de HJ mientras que las desprovistas de cerebro mostraron cantidades de HJ detectables incluso 10 días después de la manipulación quirúrgica indicando así que los CA siguieron liberando HJ en ausencia del cerebro. Los implantes de cerebro no activaron los CA por lo que su activación es aparentemente neural. El cerebro debe ser el responsable del mantenimiento del estado larvario por inhibición neural de la pupación ya que cuando se extrajo el cerebro a larvas de diferentes edades la mayoría puparon. De manera similar, el cerebro también debe ser el responsable del mantenimiento de la diapausa ya que cuando las larvas fueron desprovistas del cerebro (manteniendo o no los CA) las diferencias entre larvas dipausantes o no diapausantes desaparecieron. El nivel de ecdisteroides en las larvas decapitadas aumentó 10 días después de la extracción del cerebro, este tiempo es aproximadamente el tiempo que las larvas de último estadio larvario necesitan para pupar. La extracción de las GPs impidió la muda, lo que demuestra que su presencia es esencial para que tenga lugar el proceso de la muda. Ante la evidencia de que las GPs de las larvas de S. nonagrioides podían activarse sin la estimulación por hormona PTTH del cerebro se buscaron fuentes alternativas de la hormona y se identificó PTTH mRNA en el intestino de la larva. La qPCR confirmó que el gen de la PTTH en S. nonagrioides se expresa de forma elevada en el cerebro de la larva de 6° estadio con un máximo el 5° día del mismo y un mínimo en la prepupa, pero la expresión de la PTTH se detectó también en el intestino de las larvas intactas y mucho más en las decapitadas con máxima expresión en el periodo de prepupa. De forma general se asume que la metamorfosis pupa-adulto en los insectos se produce en ausencia de HJ y en el caso de S. nonagrioides la mayoría de las larvas decapitadas mudan a pupa sin mostrar posteriormente ningún indicio de desarrollo a adulto mientras que la mayoría de pupas desprovistas de cerebro pero que mantiene su CA sufren metamorfosis a adulto. Este hecho sugirió que la transformación de pupa a adulto en esta especie depende de algún factor presente en las larvas descerebradas pero no en las decapitadas. En S. nonagrioides la HJ aplicada tópicamente no solamente no inhibió la metamorfosis de pupa a adulto sino que la favoreció mientras que la aplicación de un agonista de ecdisteroides a las pupas no tuvo efecto sobre el desarrollo a adulto. La ingestión por las larvas de S. nonagrioides de cantidades subletales de la proteína Cry1Ab contenida en hoja de maíz o en dieta produjo un prolongamiento de su desarrollo acompañado de un aumento en el número de mudas larvarias antes de pupar, pero sólo en las larvas desarrolladas en condiciones de DL, no en las desarrolladas en condiciones de DC. Estos resultados son consecuencia del aumento de HJ en la hemolinfa de las larvas no diapausantes alimentadas con hoja de maíz Bt o con la proteína Bt añadida. Sin embargo, no se detectó el posible ligero aumento de HJ causado por la ingestión de la proteína Bt en las larvas diapausantes (desarrolladas en DC). Otro efecto de la ingestión de la proteína Bt en las larvas no-diapausantes fue suprimir el aumento en la concentración de ecdisteroides necesario para la pupación que por tanto se retrasó en las larvas tratadas. Estas respuestas pueden ser consideradas como un mecanismo de defensa que permite que algunas larvas puedan mudar y así sobrevivir a la ingestión de la toxina.