DS0101 - Comprendre et prévoir les évolutions de l'environnement

Impact des perturbateurs endocriniens sur la communication sexuelle des insectes – DISCO

Disco : étudier les effets de deux perturbateurs endocriniens sur un insecte terrestre

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Etudier les effets du BPA et DEHP sur le développement et la communication sexuelle d’un insecte ravageur de culture

La présence de perturbateurs endocriniens (PEs) dans l'environnement suscite de nombreuses inquiétudes en raison de leurs effets nocifs potentiels sur la reproduction, la croissance et le développement chez un grand nombre d'organismes, incluant l’Homme. Or, il n’y a que très peu d’études faites sur les insectes terrestres qui pourtant sont omniprésents et jouent un rôle majeur dans les écosystèmes. Le projet DISCO vise donc à étudier l’impact du Bisphénol A et du bis(2-ethylhexyl)phthalate sur le développement et la communication sexuelle d'un insecte nuisible, le ravageur du coton Spodoptera littoralis. Cette étude a ainsi permis de mettre en évidence plusieurs effets perturbateurs au cours du développement, sur les niveaux d’expression de plusieurs gènes et taux hormonaux, et sur la reproduction de l’espèce. Les résultats pourraient permettre de mieux comprendre les mécanismes induits par les PEs chez les insectes terrestres et permettraient de développer de nouveaux outils de diagnostic d’exposition de ces organismes à ces produits et les conséquences possibles sur leurs populations

Les PEs étant présent dans de nombreux végétaux, nous avons privilégié une exposition des animaux par ingestion de nourriture durant le stade larvaire. Nous ensuite suivis les effets de faibles et fortes concentrations sur le développement post-embryonnaire en enregistrant des paramètres clés comme mortalité, poids, taille, durée des stades, sexe ratio… Nous avons couplé ces observations à des mesures des taux des hormones (contrôlant le développement et la reproduction) et des niveaux d’expression de récepteurs nucléaires induits par ces hormones. Ces mesures de biomarqueurs ont été fait durant les stades larvaires et adultes. Une approche transcriptomique a été utilisé afin d’étudier les effets sur un plus grand nombre de gènes et autres voies de signalisation affectées par les PEs. Nous avons aussi réalisé des mesures de concentrations dans la nourriture contaminée et chez les individus exposés afin d’étudier leur capacité de bioaccumulation du DEHP. Enfin, nous avons étudié si les PEs modifiaient la réponse des mâles à la phéromone femelle et les effets d’une contamination des mâles ou des femelles sur leur capacité de reproduction et sur la descendance.

Nos résultats montrent la complexité d’étudier les effets des PEs. Le BPA et le DEHP perturbent le développement mais pas de façon identique. Les paramètres environnementaux affectés ne sont pas toujours les mêmes ou ne sont pas affectés de la même manière. Les faibles doses ou doses intermédiaires peuvent induire des effets importants alors qu’aucun effet n’est observé pour les fortes doses, et inversement. Pour le DEHP, le comportement sexuel des mâles est affecté sans pourtant les empêcher de s’accoupler. Les effets sont surtout observés sur leur fécondité et la descendance.

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Le projet a donné lieu à ce jour à la rédaction de trois articles dont 1 est accepté, 1 accepté avec révision et 1 en cours de soumission. Plusieurs expériences devraient après consolidation des données permettre la rédaction de deux publications supplémentaires. Plusieurs communications dans des congrès nationaux ou internationaux ont eu lieu durant le projet sous forme de poster ou d’oral.

La présence de perturbateurs endocriniens (PE ) dans l'environnement a suscité de nombreuses inquiétudes en raison de leurs effets nocifs potentiels sur la reproduction, la croissance et le développement chez un grand nombre d'organismes (terrestres et aquatiques), y compris les humains. Alors que de nombreuses études ont déjà montré les risques et les coûts des perturbateurs endocriniens, de nouvelles recherches sont encore nécessaires pour comprendre plus précisément leurs effets et les mécanismes d'action physiologiques, mais aussi afin de développer de nouveaux outils et nouvelles approches, en particulier sur les modèles d'invertébrés, comme les insectes. En particulier, les efforts pour améliorer les stratégies d'évaluation des risques devraient maintenant inclure l'utilisation de technologies de pointe "omiques " qui mèneront à l'identification des voies critiques et acteurs moléculaires qui permettront de prédire les effets biologiques de ces molécules. Dans le présent projet, nous proposons d'étudier l'impact de deux perturbateurs endocriniens majeurs, le bisphénol A (BPA) et le bis(2-ethylhexyl) phthalate (ou DEHP), sur la communication sexuelle d'un modèle d'insectes ravageurs: Spodoptera littoralis. Ce type d'espèces de papillons de nuit est largement utilisé pour étudier les aspects fondamentaux de l'olfaction en raison de son système de communication phéromonale extrêmement sensible. La détection de la phéromone sexuelle femelle par les mâles est cruciale pour la recherche du partenaire sexuel et les comportements d'accouplement. Fait intéressant, nous avons récemment montré que la communication phéromonale de S. littoralis était sous le contrôle du système endocrine, suggérant fortement que le BPA et le DEHP pourraient perturber le fonctionnement du système olfactif et donc les comportements de reproduction de cet insecte. Nous allons donc développer une approche multi-niveaux, de la molécule à l'organisme, sur la base de notre connaissance approfondie de notre modèle d'insecte et nos compétences dans un large éventail de techniques. Nous allons étudier les éventuelles modifications induites par EDC au niveau du système olfactif périphérique, de la régulation et l'expression des acteurs cibles moléculaires (transcripts, protéines, métabolites) jusqu'aux comportements qui en découlent. Cela nous permettra de mettre en évidence des biomarqueurs potentiels ou de nouveaux mécanismes écophysiologiques en réponse à l'exposition des insectes à des perturbateurs endocriniens. Le système de détection des phéromones hautement spécifique des adultes de noctuelles servira ici de modèle pour comprendre les effets des perturbateurs endocriniens sur l'olfaction des insectes. En complément, grâce au modèle Drosophila melanogaster, nous allons aussi réaliser une étude fonctionnelle sur les candidats moléculaires les plus prometteurs trouvé chez dans S. littoralis afin de comprendre les mécanismes d'action des EDC chez les insectes. Comme l'olfaction est à la base de nombreuses interactions intra- et inter- spécifiques chez les insectes, notre projet fournira des informations sur l'impact potentiel des perturbateurs endocriniens dans les écosystèmes terrestres. Ce projet sera réalisé par une équipe de jeunes scientifiques au sein du département d'écologie sensorielle du nouvel Institut d'Ecologie et de Sciences Environnementales de Paris (iEES Paris).

Coordinateur du projet

Monsieur David Siaussat (Institut d'écologie et de Sciences Environnementales de Paris)

L'auteur de ce résumé est le coordinateur du projet, qui est responsable du contenu de ce résumé. L'ANR décline par conséquent toute responsabilité quant à son contenu.

Partenaire

IEES Institut d'écologie et de Sciences Environnementales de Paris

Aide de l'ANR 282 536 euros
Début et durée du projet scientifique : septembre 2014 - 42 Mois

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