Vers une meilleure compréhension des bases moléculaires de la résistance des moustiques au Bti (Bacillus thuringiensis subsp. israelensis)

Toward a better understanding of the molecular basis of Bti (bacillus thuringiensis var. israelensis) resistance in mosquitoes

• Auteur / Autrice : Renaud Stalinski
• Direction : Laurence Després
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biodiversité-Ecologie-Environnement
• Date : Soutenance le 10/12/2015
• Etablissement(s) : Université Grenoble Alpes (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale chimie et science du vivant (Grenoble ; 199.-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'écologie alpine (Grenoble)
• Jury : Président / Présidente : Fabrice Vavre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christina Nielsen-Leroux, Eve de Rosny
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Mireille Kallassy-Awad, Yannick Moret

Mots clés

Mots clés contrôlés

Bacillus thuringiensis

Mutation (biologie)

Résistance aux insecticides

Moustiques

Mots clés libres

Bacillus thuringiensis var. israelensis

Aedes aegypti

Résistance

Outils diagnostic

Bacillus thuringiensis var. israelensis

Aedes aegypti

Resistance

Diagnostic tools

Résumé

Le Bti est un bioinsecticide mondialement utilisé dans la lutte contre les moustiques. La toxicité du Bti est due à un cristal, constitué de quatre toxines principales, produit par la bactérie Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Le Bti représente une bonne alternative aux insecticides chimiques car il est peu persistant dans l’environnement et spécifique des insectes ciblés. La sélection d’une souche de moustique (Aedes aegypti) de laboratoire au Bti a entrainé une résistance modérée au Bti (3.5 fois) mais plus élevée aux toxines testées séparément (jusqu’à 60 fois). Ce résultat suggère que l’adaptation des moustiques au Bti en populations naturelles peut être corrélée à une résistance accrue à chacune des toxines. Pour pouvoir détecter une adaptation au Bti, il est donc nécessaire de mieux caractériser la résistance à chaque toxine qui compose le Bti.Cette thèse se structure en trois axes. 1. L’analyse du transcriptome par RNA-seq des souches résistantes à chaque toxine et au Bti a permis de mettre en évidence plusieurs gènes candidats potentiellement impliqués dans la résistance. La résistance développée au laboratoire est complexe, combinant des mécanismes de résistances spécifiques de chaque toxine et généralistes. 2. L’analyse du transcriptome d’une souche sensible exposée au Bti a permis d’identifier des gènes impliqués dans la réponse à l’intoxication, notamment les phosphatases alcalines. De plus, l’exposition à chaque toxine et au Bti induit une modification de l’expression de ces gènes bien plus importante chez les souches résistantes que chez la souche sensible. 3. L’implication de la réponse immunitaire dans la résistance et dans la réponse à une exposition au Bti est discutée. L’exposition au Bti accroit la compétence vectorielle d’A. aegypti pour deux maladies tropicales (Dengue et Chikungunya), différemment selon si la souche est sensible ou résistante au Bti. Cette thèse permet de mieux comprendre les mécanismes de résistances au Bti et à ses toxines ; ces connaissances sont nécessaires pour mieux anticiper la résistance sur le terrain.

Bti is a bioinsecticide used worldwide for mosquito control. Bti toxicity is due to a crystal, composed of four main toxins, produced by the bacteria Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Bti represents a good alternative to chemical insecticides because it is known to have a low persistence in the environment and to be specific to the targeted insects. The selection of a laboratory mosquito (Aedes aegypti) strain with a persistent form of Bti led to moderate resistance to Bti (3.5-fold) but to higher resistance (up to 60-fold) to Bti toxins tested separately. This result suggests that the adaptation of mosquitoes to Bti in the field may be correlated to a higher resistance to each toxin. In order to detect an adaptation to Bti, it is thus necessary to characterize better the resistance against each Bti toxin.This thesis is organized in three parts. 1. The transcritpome analysis of strains resistant to each toxin and to Bti using RNA-seq technique enabled to highlight genes and mechanisms potentially involved in the resistance. The resistance developed in the laboratory is complex, combining generalist and specific mechanisms to resist to each toxin. 2. The transcriptome analysis of a susceptible strain exposed to Bti enabled identifying genes involved in the response to the intoxication, especially alkaline phosphatases. Furthermore, exposure to Bti and to each toxin resulted in gene expression modification being far higher in resistant strains than in susceptible strain. 3. The role of immunity in the resistance and in the response to Bti exposure is discussed. The Bti exposure increases the vector competence of A. aegypti for two tropical diseases (Dengue and Chikungunya) differently, depending on the strain being susceptible or resistant to Bti. This thesis enables better understanding of resistance mechanisms to Bti and its toxins; this knowledge is necessary for anticipating field resistance development.