Synaptic-Bee — Cannalome d’Apis mellifera: un outil d’analyse des contaminants des agroécosystèmes

Le déclin des pollinisateurs est en partie dû aux intrants chimiques présents dans l’environnement. Les effets de ces intrants, principalement des pesticides (herbicides, fongicides, insecticides, antiparasitaires), sur les insectes sont le plus souvent évalués par des tests de mortalité, mais l'impact de faibles doses sur la physiologie des insectes reste peu connu. Ces pesticides agissent rarement seuls, plus de 50 résidus distincts pouvant être retrouvés au sein d’une ruche, dans le pollen, la cire ou le miel. Des effets synergiques (effet cocktail) de mélanges sont supposés exister, augmentant le pouvoir toxique des molécules prises individuellement, mais leur études, principalement sur la survie ou les performances des abeilles, se sont rarement intéressées aux mécanismes moléculaires. Les insecticides les plus utilisés (néonicotinoïdes, pyréthrinoïdes et phénylpyrazoles) sont neurotoxiques et touchent directement des canaux ioniques ou des récepteurs ionotropiques, modifiant la transmission des influx nerveux. Les travaux antérieurs sur leurs effets se sont surtout intéressés à l’étude de leurs cibles primaires (les canaux sodiques pour les pyréthrinoïdes par exemple), mais rarement à leurs actions combinées, ou à des effets sur des canaux supposément non ciblés. Les mécanismes moléculaires des effets de ces pesticides sont donc peu connus. Le projet Synaptic-Bee (SBp) est la première initiative dédiée à l’analyse in vitro et in vivo d‘un panel de pesticides largement utilisés dans l’agriculture sur l’ensemble des canaux ioniques (i.e. le canalome) du système nerumusculaire l’abeille. Par le clonage et la caractérisation de ces canaux dans des systèmes d‘expression, SBp fournira une image complète au niveau moléculaire de la sensibilité synaptique de l’abeille à ces contaminants ainsi que des outils uniques pour comprendre la toxicité et la sélectivité des pesticides. La simulation numérique de l’activité des canaux ioniques, seuls ou en combinaison avec d’autre canaux, permettra à SBp d’accroître notre connaissance des effets de la modulation des canaux ioniques sur les potentiels d’action, la transmission synaptique et le comportement des abeilles. L’approche choisie dans SBp propose: (1) D’identifier et de cloner tous les canaux ioniques de l’abeille, de caractériser leurs propriétés biophysiques et pharmacologiques et leur sensibilité aux pesticides. De construire pour chacun un modèle numérique grâce auquel l’intoxication pourra être reproduite in silico ; (2) D’évaluer leur profil d’expression dans 4 types cellulaires cruciaux pour la locomotion, le vol et la mémoire olfactive, et donc pour le butinage (neurones des corps pédonculés et de projections du lobe antennaire, et myocytes squelettiques et cardiaques). Utiliser les modèles des canaux présents dans ces types cellulaires pour en reproduire l’excitabilité cellulaire sous la forme de potentiels d’action et de signaux de transmission synaptique ; (3) Comparer des signaux de potentiels d’action et de neurotransmission enregistrés sur ces cellules avec leur contrepartie numérique en conditions contrôle et sous intoxication par un ou plusieurs pesticides dans le but d’identifier le rôle précis de chaque canal dans ces intoxications et les mécanismes d’un éventuel effet cocktail ; (4) Quand cela est possible, construire, par modélisation moléculaire; un modèle structural de chaque canal où les pesticides pourront être dockés, pour en tirer des informations sur les dysfonctions provoquées et sur de potentielles sélectivités croisées entre canaux ou entre espèces (ravageurs versus pollinisateurs) ; (5) Enfin interpréter ces données au regard des effets provoqués par les pesticides sur deux fonctions clé: l’apprentissage et la mémoire olfactifs et la locomotion. SBp, programme sans équivalent à l’heure actuelle, fournira des outils et des informations uniques pour comprendre la toxicité des pesticides chez l’abeille