Projet ANR-13-ADAP-0002 – ASTRAPIS : Récepteurs aux allatostatines et résilience au stress chez l'abeille domestique
Programme : Adaptation - des gènes aux populations. Génétique et biologie de l'adaptation aux stress et aux perturbations (BIOADAPT 2013)
Année de financement : 2013
Coordinateur du projet : Monsieur Jean-Marc DEVAUD (Centre de Recherches sur la Cognition Animale)
Partenaires : Centre de Recherches sur la Cognition Animale; Macquarie University Department of Biological Sciences; Receptologie et Ciblage Thérapeutique en Cancérologie; Abeilles et Environnement
Montant : 264836.0 euros
Date de début : 2013
Durée : 42 mois
Résumé : Mise à profit de la réponse naturelle au stress des abeilles pour les rendre plus résistantes aux pesticidesLes abeilles sont soumises à de nombreuses sources de stress qui les fragilisent. Or, nous avons identifié des signaux naturels de l'organisme modulant la sensibilité au stress. Nous modulerons leur efficacité en réduisant leurs cibles et en modulant leur activité. Nous testerons l'efficacité de ces stratégies pour réduire l'impact de pesticides. Dans ce cas, elles ouvriraient la voie à des stratégies génétiques (sélection) ou pharmacologiques améliorant la réponse des ruches au stress.
Réduire l'impact du stress liés à l'exposition aux pesticidesLes populations d'abeilles sont en fort déclin dans plusieurs régions du monde, ce qui peut avoir un loourd impact, aussi bien écologique qu'économique. Plusieurs études scientifiques ont mis en évidence plusieurs facteurs de stress responsables, du fait de la dissémination globale de parasites et des activités humaines telles que l'usage de pesticides. Pour cette raison, nous avons entrepris l'étude de signaux moléculaires qui semblent être impliqués dans la réponse physiologique des abeilles au stress. Notre but est 1) de mieux comprendre comment cette réponse fonctionne; 2) de déterminer si l'on peut améliorer la résilience au stress causé par l'exposition à un pesticide en manipulant expérimentalement l'efficacité de cette réponse.
Comment améliorer la résilience au stress chez les abeilles ?Nous mesurons l'impact de l'exposition à des doses sublétales de pesticide sur différents paramètres comportementaux et physiologiques, utilisés comme indicateurs de stress. Ceci est réalisé de manière comparative entre différentes castes afin de savoir si la sensibilité au stress diffère entre castes. Notre approche consiste à mettre au point des outils génétiques, et identifier des agents moléculaires, susceptibles de nous aider à diminuer ou augmenter la réponse au stress. Ce faisant, nous espérons identifier des stratégies expérimentales permettant d'améliorer la résilience aux effets nocifs du pesticide, ce qui serait indiqué par un moindre impact de l'exposition sur les paramètres mesurés.
Résumé de la soumission : De nombreux organismes ont développé des mécanismes physiologiques leur permettant d’éviter des facteurs de stress ou d’y faire face. L’étude de ces réponses au stress permet comprendre les mécanismes d’adaptation, et fournit une opportunité de les utiliser pour tenter d’améliorer la résilience dans un environnement à l’origine d’un stress croissant. Cependant, dans un environnement en rapide évolution sous l’effet des activités humaines, les animaux font face de plus en plus souvent à des sources de stress diversifiées. Dans ces conditions, les réponses au stress sélectionnées au cours de l’évolution peuvent ne pas être complètement adaptées, comme le suggère le récent déclin des populations d’abeilles. Etant donnée leur importance écologique et économique, de nombreuses études ont permis d’identifier les facteurs multiples ayant un impact établi ou suspecté sur les colonies et les individus, et ont mis en évidence les effets synergiques de parasites naturels, de xénobiotiques, et de l’impact des pratiques d’agriculture intensive sur la diversité et la qualité des sources de nourriture. Etant donnée cette diversité, nous suggérons que l’importance doit être mise sur les processus physiologiques impliqués dans des réponses générales au stress, plutôt que sur des mécanismes de défense spécifiques, afin de comprendre – et si possible d’améliorer – la résilience au stress.  Récemment, nous avons identifié un nouveau rôle pour les allatostatines dans les réponses au stress chez l’abeille adulte. Ces peptides, pouvant agir comme neurohormones, ciblent de nombreux tissus impliqués dans des réponses adaptées au stress chez l’insecte (muscles, cerveau, tube digestif, corps gras). Nos données non publiées montrent qu’elles inhibent également l’action de l’hormone juvénile chez l’adulte en réponse au stress : cette hormone est un facteur-clé de régulation de nombreux aspects physiologiques et comportementaux du butinage. Puisque les butineuses apparaissent particulièrement vulnérables aux effets de stress environnementaux, et que l’hormone juvénile est aussi un signal interne de stress, nous souhaitons comprendre le rôle des allatostatines et de leurs récepteurs dans le contrôle de la résilience au stress, particulièrement chez les butineuses. Pour ce faire, nous étudierons leur capacité à réguler de nombreux processus adaptatifs déclenchés par divers facteurs de stress, et nous testerons l’hypothèse selon laquelle des niveaux élevés d’expression ou d’activation des récepteurs aux allatostatines pourraient promouvoir la résilience. Nous prévoyons une approche intégrée incluant l’étude d’aspects moléculaires, cellulaires, physiologiques et comportementaux des réponses au stress, et faisant le lien entre les adaptations au niveau individuel et collectif chez cet insecte social. Tout d’abord, nous évaluerons la susceptibilité des butineuses au stress. Ensuite, nous évaluerons la variabilité naturelle des niveaux d’expression des récepteurs aux allatostatines entre différentes colonies et nous la corrèlerons avec les paramètres de réponse au stress. Le lien causal entre l’activation de la voie des allatostatines et la résilience au stress sera abordé à travers deux stratégies : la manipulation génétique de l’expression des récepteurs par ARN interférence, et des traitements pharmacologiques avec des agonistes identifiés au cours d’un criblage préalable. Dans tous les cas, nous mesurerons les réponses à trois facteurs de stress estimés comme des causes premières des pertes d’abeilles : le jeûne, l’infection par  Nosema ceranae et l’ingestion de pesticides d’usage commun (deltaméthrine et fipronil), afin de prendre en compte la diversité des stress biotiques et abiotiques auxquels cette espèce est soumise.Nous comptons réaliser ainsi des progrès substantiels dans l’évaluation et l’amélioration de la réponse générale au stress de l’abeille, et donc de sa résilience, pouvant servir de point de départ pour des applications futures en agronomie.
Résultats : Nous avons montré que certaines des molécules impliquées dans la réponse au stress sont présentes dans le cerveau, et particulièrement dans des centres impliqués dans l'apprentissage, ce qui est en accord avec un effet du stress sur les capacités d'apprentissage, essentielles au butinage.
Nos résultat indiquent également que la sensibilité à l'exposition au pesticide dépend de l'âge, mais ne semble pas varier d'une caste à l'autre. Il existe aussi une variabilité génétique notable entre ruches qui peut affecter leur réponse au stress. 
Un résultat majeur à ce jour est la mise au point des outils indispensables pour la suite du projet. Nous disposons à présent d'un outil génétique nous permettant de modifier l'efficacité de la voie de réponse au stress. Nous avons par ailleurs identifié trois composés chimiques susceptibles de stimuler ou d'inactiver cette voie.
Perspectives : Les perspectives immédiates consistent à tester, lors des prochaines phases du projet, l'efficacité des outils génétiques et moléculaires obtenus en tant que modulateurs potentiels des effets negatifs de l'exposition aux pesticides.
Publications et brevets : Aucun article publié ou brevet directement issu du projet pour l'instant.