Caractérisation d'insectes et compréhension des mécanismes de résistance aux insecticides à l'aide de techniques de biologie moléculaire

Menozzi Philippe. 2000. Caractérisation d'insectes et compréhension des mécanismes de résistance aux insecticides à l'aide de techniques de biologie moléculaire. Toulouse : Université Paul Sabatier, 278 p. Thèse de doctorat : Entomologie appliquée : Université Paul Sabatier

Note générale : N° 3681

Encadrement : Fournier, Didier

Résumé : Les outils moléculaires ont progressivement envahi de nombreux domaines de l'entomologie. Ces outils constituent un complément aux techniques classiques de caractérisation. Ils permettent aussi d'explorer des questions restées auparavant sans réponse dans certains domaines dont la résistance aux insecticides. Les travaux de caractérisation moléculaire ont concerné plusieurs insectes avec des objectifs différents. Plusieurs biotypes de l'aleurode Bemisia tabaci ont été mis en évidence par RAPD-PCR. Cette technique a par ailleurs montré qu'une souche mutante de la coccinelle Harmonia axyridis ne présentait pas un polymorphisme différent de celui de la souche sauvage. Chez deux sous-espèces du collembole Monobella grassei, il a été observé un polymorphisme important qui n'a pas permis de préciser la position taxonomique des individus d'une zone de contact entre les sous-espèces. Par RAPD-PCR et CAPS d'un gène mitochondrial amplifié par PCR, l'hypothèse d'un croisement entre deux espèces de coccinelles, Coccinella septempunctata et H. axyridis, a été infirmée. Les travaux sur la résistance aux insecticides ont concerné un des mécanismes majeurs de résistance chez les insectes: la modification de l'acétylcholinestérase (AChE), enzyme impliquée dans la transmission de l'influx nerveux et cible de certains insecticides. Chez le puceron du cotonnier Aphis gossypii et le moustique Culex pipiens, les stratégies de clonage du gène codant pour cette enzyme ont mis en évidence un gène codant pour une AChE non impliquée dans la résistance. Ce résultat remet en question l'existence d'un gène unique codant pour cette enzyme chez ces insectes. L'hypothèse de l'implication dans la résistance d'une enzyme à fonction cholinergique mais n'appartenant pas à la famille des cholinestérases a été émise. Il a été montré par ailleurs que la surproduction d'acétylcholinestérase participait à la résistance de la drosophile aux insecticides. Les niveaux de résistance atteints par l'augmentation de la quantité d'enzyme demeurent faibles. De nombreuses mutations, créées par mutagénèse dirigée, ont engendré une résistance aux insecticides de l'AChE de drosophile produite in vitro. La technique du PASA a montré que très peu d'entre elles sont retrouvées dans les populations naturelles. Dans des populations de drosophile n'ayant pas été soumises à une pression insecticide pendant plus de deux ans, l'analyse des allèles présents dans les individus ainsi que les cinétiques sur les enzymes mutées ont suggéré que le maintien de la résistance pouvait s'expliquer par un effet d'hétérosis et par recombinaison de certaines mutations.

Résumé (autre langue) : Molecular tools have enhanced many fields of entomology. These tools complement classical techniques of characterisation. They also allow to study questions remained without answer in some fields such as resistance to insecticides. Molecular characterization work have been carried out on several insects with different aims. Severa! biotypes of the whitefly Bemisia tabaci were found by the RAPD-PCR technique. This technique also showed that a mutant strain of the ladybird Harmonia axyridis had the same polymorphism level as the wild type. The polymorphism level of two subspecies of the Collembola species Monobella grassei was too high for definition of the taxonomie position of samples collected in a contact zone between the subspecies. RAPD-PCR and CAPS techniques performed on mitochondrial gene resulted in rejection of the hypothesis of crossbreeding between two ladybirds species, Coccinella septempunctata and H. axyridis. Work on resistance to insecticides was focused on one of the main resistance mechanisms, modification of acetylcholinesterase (AChE). This enzyme is involved in the transmission of nerve impulses and is targeted by some insecticides. Strategies for cloning the gene encoding this enzyme in the cotton aphid Aphis gossypii and the mosquito Culex pipiens resulted in a putative AChE gene not involved in insecticide resistance. This result leads to a degree of suspicion concerning the existence of a single gene encoding AChE for insects. The hypothesis of the involvement in insecticide resistance of an enzyme with cholinergic function but not belonging to cholinesterase family is put forward. lt is also shown that AChE overproduction is an additional insecticicde resistance mechanism in drosophila. The resistance levels conferred by such an increase in AChE quantity remain smalt. Many mutations performed by site-specific mutagenesis were found to confer insecticide resistance to recombinated drosophila AChE. The PASA technique was used to show that only few mutations exist in natural populations. The different alleles found in the flies and kinetic analysis of mutated enzymes suggested that the maintenance of resistance in natural populations of drosophila without any selection pressure for more than two years could be explained by heterosis and recombination of certain mutations.

Mots-clés Agrovoc : Bemisia tabaci, variation génétique, biologie moléculaire, résistance aux pesticides, mutation, carbamate, composé organophosphoré, Drosophila melanogaster, acétylcholinestérase, Aphis gossypii, Culex pipiens, Clonage moléculaire, Coccinella septempunctata, Harmonia axyridis, Collembola

Classification Agris : H10 - Ravageurs des plantes

Auteurs et affiliations

• Menozzi Philippe, CIRAD-CA-COTON (FRA)

Source : Cirad - Agritrop (https://agritrop.cirad.fr/476125/)

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