Rôle des voies de régulation intracellulaire calcium- dépendante dans la modulation des récepteurs cholinergiques de type nicotinique chez les insectes

The role of intracellular calcium regulatory pathways in the modulation of insects nAChRs

• Auteur / Autrice : Maria Taha
• Direction : Steeve Thany, Emiliane Taillebois
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Inscription en doctorat le ; Soutenance le 26/09/2024
• Etablissement(s) : Orléans
• Ecole(s) doctorale(s) : Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant - SSBCV
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : P2E - Physiologie, Ecologie et Environnement
• Jury : Président / Présidente : Cédric Neveu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Steeve Thany, Emiliane Taillebois, Valérie Raymond, Pierre Charnet, Matthieu Dacher
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Valérie Raymond, Pierre Charnet

Mots clés

Mots clés libres

Néonicotinoides

Récepteurs nicotiniques

Electrophysiologie

Insectes

Signalisation cellulaire

Imagerie calcique

Insects

Nicotinic receptors

Intracellular regulation

Neonicotinoids

Patch clamp

Calcium imaging

Résumé

Ces dernières années, l'utilisation des pesticides a évolué rapidement. Ils sont aujourd'hui considérés comme l'une des clés de voûte de l'agriculture moderne. Leur importance vient de leur rôle dans la protection des cultures contre une variété de ravageurs et de maladies d'origine fongique, végétale ou animale. Cependant, de nombreuses controverses concernant l'utilisation de certains pesticides, notamment les néonicotinoïdes, sont apparues ces dernières années en raison de leurs effets nocifs potentiels sur les pollinisateurs, en particulier les abeilles mellifères. Par exemple, l'utilisation des néonicotinoïdes a été liée au déclin des populations d'abeilles mellifères, ce qui a suscité de nombreuses inquiétudes quant à leur impact sur l'environnement. En réponse à ces préoccupations, l'Union européenne a interdit en 2018 l'utilisation de trois néonicotinoïdes : la clothianidine, l'imidaclopride et le thiaméthoxame. Cependant, cette mesure a affecté de nombreux agriculteurs qui comptent sur ces produits pour protéger leurs cultures contre les ravageurs et les maladies. En l'absence d'alternative efficace, l'interdiction des néonicotinoïdes pourrait entraîner une baisse des rendements agricoles et des pertes économiques. Par conséquent, la société agricole est désormais confrontée à un défi de taille : trouver de nouveaux insecticides efficaces qui n'ont aucun effet sur les organismes non ciblés. Cela permettra d'assurer un équilibre entre la productivité agricole et la conservation de la biodiversité. La principale source de ces défis provient de notre mauvaise compréhension du mode d'action des néonicotinoïdes et d'autres produits utilisés. Pour surmonter ces difficultés, les chercheurs étudient désormais les mécanismes moléculaires qui sous-tendent les effets des insecticides sur les espèces cibles et non cibles. Par exemple, l'étude des récepteurs nicotiniques de l'acétylcholine (nAChRs), cibles principales des néonicotinoïdes, est cruciale pour comprendre à la fois le mode d'action de ces composés et les mécanismes de résistance des insectes à ces derniers. Dans cette thèse, notre objectif était d'étudier comment les voies calciques intracellulaires régulant les nAChRs peuvent modifier les effets de divers agonistes sur ces récepteurs. En particulier, nous avons étudié le lien entre les voies calciques et le mode d'action de la nicotine et d'autres insecticides sur les nAChRs sensibles et insensibles à l'α-BGT (type 1 et 2) dans les neurones de la blatte américaine.

In recent years, the use of pesticides has evolved rapidly. They are considered now a main keystone in modern agriculture. Their importance comes from their roles in crops protection from a variety of pests and diseases of fungal, plant, or animal origins. However, many controversies surrounding the use of certain pesticides, including neonicotinoids, have emerged in the last few years due to their potentially harmful effects on pollinators, particularly honeybees. For example, the use of neonicotinoids has been linked to declines in honeybees' populations, raising many concerns about their impact on the environment. As a response to these concerns, in 2018, the European Union banned the use of three neonicotinoids: clothianidin, imidacloprid, and thiamethoxam. However, this action affected many farmers who rely on these products to protect their crops from pests and diseases. Without any effective alternative, neonicotinoids ban could lead to reduced crop yields and economic losses. As a result, the agriculture society is now facing a serious challenge of finding new effective insecticides without any effect on the non-target organisms. This will ensure a balance between agricultural productivity and biodiversity conservation. The main source of these challenges comes from our poor understanding of the mode of action of neonicotinoids and other used products. Thus, to overcome these challenges, researchers are now studying the molecular mechanisms underlying the effects of insecticides on both target and non-target species. For example, studying nicotinic acetylcholine receptors (nAChRs), the main targets of neonicotinoids is crucial to understand both the mode of action of these compounds and insects' resistance mechanisms to them. In this thesis, our goal was to investigate how intracellular calcium pathways regulating nAChRs can modify the effects of various agonists on these receptors. In particular, we studied the link between calcium pathways and the mode of action of nicotine and other insecticides on α-BGT-sensitive and -insensitive nAChRs (type1 and 2) in American cockroaches neurons.