L’exposition préalable à une dose sublétale d’insecticide permet aux blattes de se protéger d’un traitement ultérieur à cet insecticide

Un des défis de l’agriculture contemporaine est de fournir suffisamment de ressources alimentaires de qualité à un coût raisonnable à une population mondiale croissante tout en réduisant l’impact environnemental des pratiques agricoles. Etant donné que les insectes ravageurs de culture sont responsables d’une perte significative de la production agricole¹, les insecticides sont utilisés pour protéger les cultures et augmenter les rendements. Cependant, l’utilisation de ces produits chimiques a conduit entre autres à l’apparition d’insectes résistants aux insecticides². Les mécanismes utilisés par les insectes pour développer ces résistances sont étudiés depuis de nombreuses années. En effet, de nombreuses études ont montré que ces résistances pouvaient être dues par exemple à des mutations génétiques ou à un système de détoxication plus efficace³. L’étude des mécanismes impliqués dans l’émergence de ces résistances est généralement basée sur l’utilisation de doses importantes d’insecticides.

Les doses sublétales d’insecticide sont-elles sans effet ?

Ces dernières années, les scientifiques se sont intéressés à l’impact de doses plus faibles d’insecticides sur les insectes. Ces doses d’insecticides sont dites sublétales car elles n’entraînent pas de mortalité chez l’insecte. Après un traitement, un insecticide peut se disperser dans l’environnement par le vent ou l’eau et/ou se dégrader au cours du temps. Ainsi, les insectes peuvent être exposés à de faibles doses d’insecticides n’entrainant pas leur mort. Mais est-ce qu’une dose d’insecticide qui n’entraîne pas la mort de l’insecte est sans effet sur ce dernier ? Différentes études ont montré que cette exposition peut induire divers effets physiologiques chez l’insecte comme augmenter leur reproduction ou raccourcir leur cycle de développement⁴. Dans l’étude présentée ici⁵, les scientifiques ont souhaité savoir si ce type d’exposition modifiait la sensibilité de l’insecte à un insecticide et par quels mécanismes.

Figure : les blattes préalablement exposées à une dose sublétale d’imidaclopride pendant 30 jours (3) diminuent l’expression de la sous-unité a2 de leurs récepteurs nicotiniques les rendant moins sensibles à l’insecticide lors d’une exposition ultérieure à forte dose comparées aux blattes non préalablement exposées (1). Le même effet est obtenu sur des blattes non préalablement exposées à la dose sublétale d’imidaclopride chez lesquelles l’expression de la sous-unité a2 des récepteurs nicotiniques a été diminuée en utilisant des ARN double brins (dsRNA a2) (2) suggérant l’implication de ce gène dans ce mécanisme. Modifié d’après Bantz et al, 2022.

Etre exposée préalablement à une dose sublétale d’insecticide peut permettre à la blatte de s’adapter à une exposition ultérieure à une dose normalement létale

Bien qu’il ait été montré chez certains insectes, notamment chez l’abeille Apis mellifera, des effets délétères d’une exposition à une dose sublétale d’insecticide⁶, cette exposition peut parfois s’avérer bénéfique pour certains insectes. En effet, lorsque des blattes Periplaneta americana sont préalablement exposées pendant 30 jours à une dose sublétale d’imidaclopride, un insecticide néonicotinoïde, elles deviennent moins sensibles à cet insecticide et cet effet persiste au moins 30 jours après l’exposition. La cible moléculaire de l’imidaclopride au niveau des neurones est le récepteur nicotinique. La blatte exposée pendant 30 jours à l’imidaclopride va modifier l’expression de ces récepteurs. Ainsi, les modifications cellulaires et physiologiques induites par l’exposition des blattes à une dose sublétale d’imidaclopride leur permettraient de s’adapter à leur environnement ce qui a pour conséquence de les rendre moins sensibles à un éventuel traitement ultérieur.

Ces résultats illustrent qu’accroître nos connaissances sur les modifications cellulaires et physiologiques induites par l’exposition des insectes à une dose sublétale d’insecticide est nécessaire pour développer une stratégie de gestion durable contre les insectes résistants aux insecticides. D’une manière générale, l’environnement dans lequel les insectes évoluent et où ils peuvent se retrouver exposés à de nombreux insecticides en quantité sublétale doit également être pris en considération dans les stratégies de gestion des insectes.

Références
1. Oerke, E.-C. (2006). J. Agric. Sci. 144, 31–43.
2. Sparks, T. C. et al. (2021). Pest Manag Sci 77, 2609–2619.3.
3. Ffrench-Constant, R. H. (2013). Genetics 194, 807-815.
4. Bantz, A. et al. (2018). Current Opinion in Insect Science 30, 73–78.
5. Bantz, A. et al. (2022). Pesticide Biochemistry and Physiology 181, 105014.
6. Catae, A. F. et al. (2018) Ecotoxicology 27, 109-121.

PARTENAIRES SCIENTIFIQUES : Myriam Siegwart & Sandrine Maugin - INRAE, UR 1115 Plantes et Systèmes de culture Horticoles (PSH), Avignon, France

FINANCEMENT : INRAE, Région Pays de la Loire, RFI Objectif Végétal

PUBLICATIONS ASSOCIEES : 
Bantz A, Camon J, Froger JA, Goven D, Raymond V. (2018). Exposure to sublethal doses of insecticide and their effects on insects at cellular and physiological levels. Curr Opin Insect Sci. 30:73-78. https://doi:10.1016/j.cois.2018.09.008.

Bantz A, Goven D, Siegwart M, Maugin S, Raymond V. (2022). Exposure to a sublethal dose of imidacloprid induces cellular and physiological changes in Periplaneta americana: Involvement of α2 nicotinic acetylcholine subunit in imidacloprid sensitivity. Pestic Biochem Physiol. 181:105014. https://doi.org/10.1016/j.pestbp.2021.105014.