Une exposition subchronique à une dose sublétale d'Imidaclopride peut-elle entrainer une modification des récepteurs nicotiniques chez la blatte Periplaneta americana ?

Could a subchronic exposure to a sublethal dose of imidacloprid modify acetylcholine nicotinic receptors in cockroach Periplaneta americana?

• Auteur / Autrice : Alexandre Bantz
• Direction : Valérie Raymond-Delpech, Delphine Goven
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biochimie, biologie moléculaire et cellulaire
• Date : Soutenance le 09/12/2020
• Etablissement(s) : Angers
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Écologie Géosciences Agronomie Alimentation (Rennes ; 2016-2022)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Qualité et Santé du Végétal (2008-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Récepteurs Canaux Ioniques Membranaires / RCIM
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Yannick Outreman, David Giron
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Catherine Armengaud, Cédric Alaux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Imidaclopride

Récepteurs nicotiniques

Résistance aux insecticides

Blattes

Insectes nuisibles -- Lutte biologique contre

Mots clés libres

Insecte

Blatte

Dose sublétale

Accommodation

Insect

Cockroach

Acetylcholine nicotinic receptor

Imidacloprid

Sublethal exposure

Acclimation

Résumé

Bien que l’utilisation des insecticides contre les insectes ravageurs de culture ait permis d’accomplir des progrès en matière de rendements agricoles, leur utilisation a également entrainé l’apparition d’insectes résistants. Alors que les mécanismes de résistance sont bien connus, peu de données sont disponibles sur l’effet d’une exposition des insectes à une dose sublétale d’insecticide. L’objectif de cette étude est donc de caractériser les modifications cellulaires et moléculaires développées chez la blatte P. americana exposée à une dose sublétale d’un insecticide : l’Imidaclopride. Nous avons montré qu’après une exposition pendant 30 jours à une dose sublétale d’Imidaclopride, les blattes devenaient moins sensibles à cet insecticide et que cette modification de la sensibilité des blattes était maintenue 30 jours après l’arrêt du traitement à l’Imidaclopride. Grâce à des analyses biochimiques et moléculaires, nous avons démontré que les principaux acteurs dans ce phénomène sont les récepteurs nicotiniques (nAChRs) qui sont les cibles moléculaires de l’Imidaclopride. De plus, dans le but de développer de nouvelles stratégies de lutte contre les insectes nuisibles, nous avons rendu de nouveau sensibles à l’Imidaclopride les blattes accommodées aux traitements en ciblant les nAChRs par l’interférence ARN. Étant donné que ces récepteurs jouent un rôle primordial dans l’accommodation des blattes à l’Imidaclopride et que l’expression et l’activité de ces récepteurs peuvent être régulées par de nombreuses protéines, nous avons entrepris un séquençage à haut-débit du transcriptome (RNA-seq) issu du dernier ganglion abdominal de la blatte afin de déterminer l’ensemble des gènes différentiellement exprimés après traitement des blattes à l’Imidaclopride ainsi que 30 jours après l’arrêt de ce traitement. L’ensemble de ces travaux de thèse contribue au développement de nos connaissances sur les effets des doses sublétales sur les insectes et sur les mécanismes d’accommodation afin de pouvoir les prendre en considération dans les stratégies de lutte contre les insectes nuisibles.

Although the use of insecticides against pests has allowed to achieve huge progress in agriculture yields, their widespread use has also led to resistance emergence resulting in a decrease in the insecticide efficiency. While resistance mechanisms are well-known, few studies are available on the effect of insect exposure to a sublethal dose of insecticide. The aim of this study is therefore to characterize the cellular and molecular changes induced by an exposure of the cockroaches P. americana to a sublethal dose of imidacloprid which belongs to the neonicotinoïd insecticide class. We first showed that cockroaches exposed to a sublethal dose of imidacloprid during 30 days became less sensitive to this insecticide and this loss of sensitivity was maintained overtime. Using biochemical and molecular analysis, we demonstrated that the main actors in this phenomenon are the acetylcholine nicotinic receptors (nAChRs). In order to develop new strategies against pests, we reversed the loss of sensitivity observed in acclimated cockroaches using interference RNA targeting nAChR subunit. Finally, since nAChRs play an essential role in the aclimation of the cockroaches to imidacloprid and the nAChR activity is regulated by many proteins, we realized high throughput sequencing of transcriptome (RNAseq) from the last abdominal ganglion of the cockroach in order to determine all genes differentially expressed after imidacloprid treatement and 30 days later. This PhD work contributes to the development of our knowledge on the effects of sublethal doses of insecticides on insects but also on adaptation mechanisms. These last points could be taken into account in order to improve pest management.