Analyse des interactions entre le parasite Nosema ceranae et l'insecticide fipronil chez l'abeille domestique Apis mellifera

Analysis of interactions between the parasite Nosema ceranae and the insecticide fipronil in the honeybee Apis mellifera

• Auteur / Autrice : Laurianne Paris
• Direction : Marie Diogon
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et Génétique Moléculaires
• Date : Soutenance le 30/10/2017
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne‎ (2017-2020)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences de la vie, santé, agronomie, environnement (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Microorganismes : Génome et environnement
• Jury : Président / Présidente : Luc P. Belzunces
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Marylène Poirié, Marie-Pierre Chauzat, Ayhan Kocer, Frédéric Delbac
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luc P. Belzunces, Marylène Poirié

Mots clés

Mots clés contrôlés

Fipronil

Abeille domestique

Mots clés libres

Apis mellifera

Nosema ceranae

Fipronil

Stress oxydant

ERO

Culture cellulaire

Microbiote

Apis mellifera

Nosema ceranae

Fipronil

Oxidative stress

ROS

Cell culture

Microbiota

Résumé

De nombreuses études suggèrent que le déclin des colonies d’abeilles domestiques (Apis mellifera) serait dû à l’action combinée de plusieurs facteurs de stress, et notamment des agents pathogènes et des pesticides. Nous avons précédemment démontré qu’une co-exposition des abeilles au parasite intestinal Nosema ceranae et à l'insecticide fipronil, administré chroniquement en doses sublétales, entraînait une forte augmentation de la mortalité des abeilles. De plus, des études suggèrent que l'infection par N. ceranae pourrait augmenter la capacité antioxydante des cellules intestinales de l'abeille. Nous nous sommes demandé si l'élévation du taux de mortalité dans un contexte d'infection, combiné à une intoxication au fipronil, pourrait être le résultat d'une production d'espèces réactives de l'oxygène (ERO). Nos résultats indiquent une diminution de la quantité des ERO, mais aussi de la quantité de protéines oxydées en présence de N. ceranae. Ceci pourrait être la résultante d’une augmentation des activités enzymatiques antioxydantes. Lorsque les abeilles ont été traitées avec les deux facteurs de stress (N. ceranae et fipronil), nous n’avons cependant pas mesuré d’augmentation des ERO, tandis que l’oxydation des protéines était significativement augmentée. Ainsi, la présence du parasite semble perturber la balance oxydative des cellules intestinales et pourrait augmenter la toxicité du fipronil. Des études complémentaires ont également été menées in vitro sur des cellules humaines HFF, infectées avec une autre espèce microsporidienne, Encephalitozoon cuniculi, et/ou exposées au fipronil. Les résultats ont montré que la présence du parasite limitait l’augmentation des ERO induite par le fipronil. De plus, des résultats préliminaires tendent à montrer une augmentation de l’activité métabolique des mitochondries dans les cellules infectées par le parasite. Enfin, dans le but de mieux comprendre le dialogue N. ceranae/abeille/microbiote intestinal, nous avons analysé par une approche de séquençage d’amplicons d’ADNr et d’ARNr 16S la composition et l’abondance des communautés microbiennes de l’intestin après infection et/ou intoxication chronique avec différents pesticides. N. ceranae semble perturber l’activité de plusieurs groupes bactériens, et la présence de pesticides accroît fortement ces perturbations. Ainsi, l’impact d’une co-exposition N. ceranae/pesticides sur le microbiote intestinal pourrait être l’un des éléments clés du déclin des colonies.

Many studies suggest that the observed decline of Apis mellifera honeybee colonies would be due to the combined action of multiple stressors, including both pathogens and pesticides. We previously demonstrated that the honeybee co-exposure to the gut parasite Nosema ceranae and the fipronil insecticide, administered chronically in sublethal doses, highly increased the bee mortality. Moreover, studies suggest that the infection by N. ceranae may increase the antioxidant capacity of the bee intestinal cells. We wondered whether the increase in mortality rate when infection is combined with fipronil intoxication could be the result of reactive oxygen species (ROS) production. Our results indicate that both the ROS amount and the concentration of oxidized proteins decreased upon infection. This could be the result of an increased antioxidant enzymatic activities. When bees were co-exposed to both stressors (N. ceranae and fipronil), we did not measured any increase in ROS level, but the amount of oxidized proteins was significantly increased. Thus, the presence of the parasite seems to disrupt the oxidative balance of the intestinal cells and could increase the toxicity of fipronil. Complementary studies were also conducted in vitro with human cells (HFF), infected with a different microsporidian species, Encephalitozoon cuniculi, and/or treated with fipronil. The results showed that the presence of the parasite reduced the increase in ROS induced by fipronil. In addition, preliminary results showed an increase in mitochondrial metabolic activity in cells infected with the parasite. Finally, in order to better understand the N. ceranae/honeybee/intestinal microbiota dialogue, we analysed the composition and the abundance of microbial communities in the gut after infection and/or intoxication with different pesticides using a next generation sequencing of both rDNA and rRNA 16S amplicons. N. ceranae seems to upset the activity of different groups of bacteria, and the presence of pesticides greatly increased these disturbances. Thus, the impact of N. ceranae/pesticide co-exposure on the intestinal microbiota may be one of the key elements in the decline of honey bee colonies.