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En direct des laboratoires de l'institut de Chimie

 

Des mouches au secours des abeilles

Des chercheurs du Centre de biophysique moléculaire (CNRS / Université d’Orléans / INSERM) étudient depuis plusieurs années les neurotoxiques et plus particulièrement les nouveaux insecticides systémiques très controversés (néo-nicotinoïdes, fiproles, etc.). Les néo-nicotinoïdes sont sujets à une attention croissante du fait de leurs impacts sur les écosystèmes et parce qu’ils représentent, à eux seuls, un quart du marché mondial. Les chercheurs viennent de montrer que l’imidaclopride (le représentant typique de cette famille) induit des effets létaux et sublétaux importants chez la mouche drosophile, ceci à des concentrations extrêmement faibles lors d’expositions répétées. Cette découverte appelle à une approche beaucoup plus prudente de l’évaluation des risques engendrés par de tels pesticides, notamment pour les abeilles, bourdons et pour tous les pollinisateurs sauvages.

 

Les néonicotinoïdes sont une petite famille de neurotoxiques ciblant les récepteurs nicotiniques de l’acétylcholine. Ils sont extrêmement toxiques pour leurs cibles, ont des propriétés systémiques (diffusion dans les organismes) et une longue persistance dans l’environnement. Leurs impacts sur l’affaiblissement des pollinisateurs, que ce soit directement ou indirectement, ont déjà été décrits [1]. Le Centre de biophysique moléculaire, à l’interface entre la chimie et la biologie, conduit des études pour mieux évaluer les risques induits par de tels insecticides en agriculture. Ces recherches concernent deux thématiques essentielles :

  • la mesure de l’exposition des espèces non-cibles (méthodes analytiques) [2],
  • la mesure des effets sur de telles espèces (études toxicologiques) [3].

Depuis les années 2000, il a été montré que, non seulement les effets létaux lors d’une exposition aigue devaient être pris en compte (CL50 aigue : Concentration Létale 50% aigue), mais également les effets lors d’intoxications chroniques (faibles doses réitérées). Ces derniers peuvent aussi être létaux (CL50 chronique) ou sublétaux (perturbation biologiques importantes en absence d’effets létaux). Toutefois, même en laboratoire, il est très difficile de maitriser l’ensemble exhaustif des paramètres expérimentaux avec des espèces sauvages, ou plus ou moins gérées, comme les abeilles par exemple. Dans le cadre d’un projet financé par le Conseil Général du Loiret, le modèle animal Drosophila melanogaster, parfaitement connu et représentatif, a permis de décrire et de mieux comprendre la toxicité des insecticides [3]. Ceci est particulièrement utile pour des insecticides neurotoxiques, lesquels bloquent le système nerveux central.

A partir d’une souche sauvage de drosophile étudiée au laboratoire depuis une quinzaine d’année, les chercheurs ont d’abord mesuré la mortalité (CL50 aigue) induite par l’imidaclopride (insecticide neurotoxique) pour les mouches males, femelles et pour les larves. Les larves ont montré une sensibilité 10 fois plus élevée que les adultes, tandis que les femelles sont ici plus résistantes que les mâles. Ils ont ensuite déterminé la CL50 chronique pour ces mêmes cas, après 8 jours. Comparativement à l’exposition aigue, il existe alors une sensibilité bien supérieure en exposition chronique, par un facteur 30 (mâles) à 170 (femelles) ; ces dernières étant cette fois moins résistantes.

Par ailleurs, toujours en exposition chronique, une surmortalité d’environ 30% a été observée à des concentrations beaucoup plus faibles encore que la CL50 chronique (1 000 à 10 000 fois plus faible). Les relations doses-mortalité ne sont donc pas monotones (type sigmoïde). Dans le domaine particulier des très faibles concentrations (nano-molaire), la survie des mouches n’est plus proportionnelle aux concentrations, elle augmente, puis diminue, puis re-augmente lorsque les concentrations décroissent (profil en V).

La survie d’une espèce dépend de la survie des individus, autant que de leur capacité de reproduction. Les chercheurs ont examiné les effets sublétaux de l’imidaclopride sur l’accouplement et sur la fécondité des drosophiles, lors d’expositions chroniques. La fécondité est significativement réduite selon un profil en V (-16%) à des concentrations 4 ordres de grandeur en dessous de la CL50 chronique. L’accouplement est également très significativement affecté dans cette gamme de concentrations (+30% ; profil en V inversé) ce qui permet de définir la LOEC de cette étude (Lowest Observed Effect Concentration). Il est intéressant de noter que cette LOEC est 3 à 8 millions de fois plus faible que la CL50 aigue, concernant les drosophiles males et femelles, respectivement.

Ces résultats peuvent être rapprochés de ceux décrivant l’effet de ces neurotoxiques chez d’autres espèces non-cibles, notamment chez les pollinisateurs. En effet, il existe de grandes similitudes au niveau des sites de fixation de ces néo-nicotinoïdes. Ce protocole d’étude représente un moyen fiable, rapide et peu coûteux pour réaliser des investigations sur les effets des neurotoxiques à très faible doses réitérées. Couplées aux mesures d’exposition en conditions réelles, de telles recherches permettent de mieux définir les risques engendrés par l’utilisation de ces pesticides systémiques, notamment en agriculture et en usage domestique (antiparasitaire).

 

bonmatin

© Jean-Marc Bonmatin

 

Références

[1] van der Sluijs JP, Simon-Delso N, Goulson D, Maxim L, Bonmatin JM., Belzunces LP.

Neonicotinoids, bee disorders and the sustainability of pollinator services

Current Opinion in Environmental Sustainability, 2013, 5, pp 293–305.
http://dx.doi.org/10.1016/j.cosust.2013.05.007

 

[2] Paradis D, Bérail G, Bonmatin JM, Belzunces LP

Sensitive analytical methods for 22 relevant insecticides of 3 chemical families in honey by GC-MS/MS and LC-MS/MS.

Analytical and Bioanalytical Chemistry, 2014, 406, pp 621-633.
http://link.springer.com/article/10.1007/s00216-013-7483-z

 

[3] Charpentier G, Louat F, Bonmatin JM, Marchand PA, Vanier F, Locker D, Decoville M.

Lethal and sublethal effects of imidacloprid, after chronic exposure, on the insect model Drosophila melanogaster

Environmental Science and Technology, 3 mars 2014, 48, pp 4096-4102.
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/es405331c


Contact chercheur

Jean-Marc Bonmatin, Centre de biophysique moléculaire - Orléans

Courriel : bonmatin@cnrs-orleans.fr

Tél. : 02 38 25 55 40

 

Martine Decoville, Centre de biophysique moléculaire - Orléans

Courriel : martine.decoville@cnrs-orleans.fr

 

Contacts laboratoire

Isabelle Frapart, Centre de biophysique moléculaire - Orléans

Courriel : isabelle.frapart@cnrs-orleans.fr

 

Contacts institut

Christophe Cartier dit Moulin, Jonathan Rangapanaiken

 

30 juin 2013

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