DOSSIER
Des toxiques à moindres risques

Neurophysiologie

Des insecticides plus sélectifs

La découverte d’un gène spécifique élargit les voies de recherche pouvant permettre de réduire les « dommages collatéraux » des insecticides.
par Christian LEGROS, Hélène TRICOIRE-LEIGNEL et Steeve H. THANY, Maîtres de conférences, chercheurs au laboratoire RCIM, Récepteurs et canaux ioniques membranaires (Université d’Angers)

Les insectes ravageurs de cultures ou vecteurs de maladie grave sont pour l’Homme des adversaires redoutables. Diverses molécules d’origine végétale (nicotine des feuilles de tabac, pyréthrine du chrysanthème, etc.) ont été utilisées contre eux avant d’être largement remplacées par des composés synthétiques moins coûteux.

Les néonicotinoïdes et les pyréthrinoïdes constituent ainsi les deux familles d’insecticides les plus vendues dans le monde. Ces neurotoxiques perturbent la transmission des messages nerveux le long des neurones ou dans les synapses (connexions entre neurones). Ils induisent chez les insectes une hyperexcitation du système nerveux qui aboutit rapidement à une paralysie mortelle (des effets peuvent se produire aussi chez les mammifères mais sont beaucoup moins intenses). Leur utilisation massive a entraîné l’apparition de résistances chez certaines espèces, conduisant de nombreux agriculteurs à augmenter les doses ; elle est mise en cause dans le dépeuplement des colonies d’abeilles et dans des pathologies humaines.

Le programme gouvernemental Écophyto 2018, lancé en 2007, vise à diminuer de moitié l’utilisation des pesticides. Cet objectif requiert notamment de mieux caractériser les cibles moléculaires des insecticides et les mécanismes neuronaux dont dépend leur efficacité ; c’est là un axe de recherche prioritaire pour notre laboratoire1.

Une pléthore de cas
Les néonicotinoïdes se fixent de manière irréversible sur les récepteurs de l’acétylcholine, un neurotransmetteur crucial chez l’insecte. Ces récepteurs dits nicotiniques, présents dans les synapses et ailleurs sur les neurones, sont constitués de protéines formant un canal qui s’ouvre en présence d’acétylcholine ou d’un néonicotinoïde. Une espèce d’insecte peut compter jusqu’à 3 000 récepteurs nicotiniques différents du fait que, parmi 11 protéines possibles, les 5 unités qui les composent sont associées de façon aléatoire. Ce grand nombre de combinaisons possibles est responsable d’une large diversité de sensibilités des récepteurs à un insecticide donné. Nous avons montré, par exemple, que chez la blatte un groupe de récepteurs est naturellement sensible à l’imidaclopride (néonicotinoïde du Gaucho®) alors qu’un autre groupe ne l’est pas, et cela bien que les insectes étudiés n’aient jamais été mis en contact avec cet insecticide.

Mieux connaître la composition moléculaire de ces récepteurs devrait nous permettre de comprendre les origines de résistances aux insecticides et de trouver des molécules capables d’empêcher des récepteurs de devenir insensibles ou d’augmenter leur sensibilité pour fragiliser l’insecte ciblé.

Le filon du second gène
Dans le but de tirer parti de cette diversité de sensibilités, une approche génétique semble incontournable. En voici une illustration.

Chez les insectes dont les génomes sont aujourd’hui séquencés (moustique, drosophile, abeille, guêpe, ver de farine, puceron), un seul gène est responsable de l’existence des canaux sodium, petites structures de la membrane neuronale par lesquelles transite du sodium nécessaire au transport du signal nerveux. Ce gène commun à tous les insectes est exprimé en différents transcrits (des ARN messagers) qui sont source de protéines différentes donc de sensibilités diverses à un insecticide destiné à bloquer le canal sodium. Or, en étudiant les transcrits de ce canal chez la blatte américaine, nous avons découvert avec surprise qu’ils provenaient de deux gènes distincts. Nous recherchons désormais le second gène chez d’autres espèces jugées nuisibles, la connaissance précise de ses transcrits pouvant permettre de comprendre voire de prédire la sensibilité des canaux sodium qui lui sont liés. Des expressions géniques réalisées in vitro pourraient aussi indiquer quels sont les canaux les plus fréquemment exprimés et orienter en conséquence le développement d’insecticides plus sélectifs que les produits actuels, capables de bloquer l’expression ou le fonctionnement de ces canaux chez les seules espèces ciblées.

Un résultat récent étaie l’intérêt de cette stratégie. Une étude électrophysiologique de deux canaux sodium différents chez la blatte américaine a montré que l’un est 1 000 fois moins sensible que l’autre à l’insecticide DCJW, mais nous sommes parvenus à augmenter la sensibilité du premier canal d’un facteur supérieur à 3 000. Si l’on réussissait à établir une correspondance entre ces deux canaux et les deux gènes différents et que le gène atypique était identifié chez d’autres espèces envahissantes, alors le développement d’insecticides spécialisés contre elles deviendrait envisageable. Hélas, les gènes des canaux sodium sont très difficiles à cloner du fait de leur grande taille et de leur instabilité (mutations fréquentes). Ce problème restreint largement les moyens d’étudier leur expression mais nous recherchons une parade.

1. D’autres approches visent à associer les insecticides à des substances qui, par exemple, vont attirer sélectivement des ravageurs, ou à les encapsuler pour limiter leur diffusion dans l’environnement. Cf. "Une lutte parcimonieuse, B. Lapied, www.tetes-chercheuses.fr, n°13 « Des animaux et des Hommes ".

© Björn H. Götz / iStockphoto

Têtes chercheuses ©2007 | mentions légales | contactez nous | page d'accueil | Réalisation : Intelliance 2007