Paris, 29 mars 2012

Les abeilles désorientées par une faible dose d'insecticide
Pour la première fois, une équipe de recherche française multipartenariale a mis en évidence le rôle d'un insecticide dans le déclin des abeilles, non pas par toxicité directe mais en perturbant leur orientation et leur capacité à retrouver la ruche. Pour réaliser leur étude, les chercheurs ont collé des micropuces RFID sur plus de 650 abeilles. Ils ont ainsi pu constater l'importance du non-retour à leur ruche des butineuses préalablement nourries en laboratoire, avec des doses très faibles d'un insecticide de la famille des "néonicotinoïdes", le thiaméthoxam, utilisé pour la protection des cultures contre certains ravageurs, notamment par enrobage des semences. Une simulation basée sur ces résultats laisse penser que l'impact de l'insecticide sur les colonies pourrait être significatif. Ces résultats ont été publiés dans la revue Science le 29 mars 2012.
Les questions sans réponse aujourd'hui sur le déclin des populations de pollinisateurs, qui touche les abeilles domestiques comme leurs homologues sauvages (bourdons, osmies, etc.), ont conduit tous les acteurs concernés à unir leurs forces. Ainsi, chercheurs (INRA, CNRS), et ingénieurs des filières agricoles et apicoles (ACTA, ITSAP-Institut de l'abeille, ADAPI) ont, dans le cadre d'un partenariat pluridisciplinaire (voir encadré) sur l'évaluation du déclin des abeilles, étudié le rapport entre l'ingestion d'un insecticide de la famille des néonicotinoïdes et la mortalité des butineuses. Leurs travaux montrent que l'exposition à une dose faible et bien inférieure à la dose létale de cette molécule entraîne une disparition des abeilles deux à trois fois supérieure à la normale.

Pour réaliser leur étude, les scientifiques ont utilisé une méthodologie innovante : des micropuces RFID ont été collées sur le thorax de plus de 650 abeilles, ce qui a permis de contrôler individuellement leur entrée ou leur sortie de la ruche grâce à une série de capteurs électroniques. La moitié des individus a été nourrie avec une solution sucrée contenant une dose très faible d'insecticide, comparable à celle que les abeilles peuvent rencontrer dans leur activité quotidienne de butinage de nectar sur une culture traitée.

L'autre moitié, le groupe témoin,  a reçu une solution sucrée sans insecticide. L'ensemble des 650 butineuses a ensuite été relâché à 1 kilomètre de leur ruche, une distance habituelle de butinage chez les abeilles domestiques. En comparant les proportions de retours à la ruche des deux groupes d'abeilles, les chercheurs ont évalué le taux de disparition imputable à l'ingestion du produit testé. L'équipe a mis en évidence un taux significatif de non-retour à la ruche des abeilles, par un phénomène de désorientation dû à l'intoxication à faible dose. Lorsqu'elle est combinée à la mortalité naturelle, cette disparition liée à l'insecticide aboutit à une mortalité journalière de 25% à 50% chez les butineuses intoxiquées, soit jusqu'à trois fois le taux normal (environ 15% des butineuses par jour).

Afin d'évaluer l'impact de l'augmentation du taux de mortalité en période de floraison, ces valeurs ont été introduites dans un modèle mathématique simulant la démographie des colonies d'abeilles. Les résultats montrent que si la majorité des butineuses étaient contaminées chaque jour, l'effectif de la colonie pourrait chuter de moitié pendant le temps de la floraison, et jusqu'à 75 % dans les scenarii les plus pessimistes. Ce déclin démographique serait critique, à une période où la population de la colonie devrait atteindre un maximum, un préalable nécessaire au stockage de réserves alimentaires et à la production de miel.

Cette désorientation a donc le potentiel de déstabiliser le développement normal de la colonie, ce qui peut en outre la rendre vulnérable aux autres facteurs de stress que sont les pathogènes (varroa, Nosema, virus) ou les variations de la disponibilité des ressources florales naturelles. Cette étude indique ainsi qu'une exposition des abeilles butineuses à un insecticide néonicotinoïde pourrait affecter à terme la survie de la colonie, même à des doses bien inférieures à celles qui conduisent à la mort des individus.

À court terme, les partenaires de l'unité mixte technologique PrADE (Protection des abeilles dans l'environnement) en lien avec les instituts techniques agricoles concernés ARVALIS-Institut du végétal et CETIOM (deux instituts techniques spécialistes des grandes cultures et notamment maïs et colza), mèneront des expérimentations en grandeur réelle, dans les conditions des pratiques culturales y compris pour la phase d'administration de l'insecticide, en utilisant cette même technologie RFID de suivi individuel des abeilles.

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Cerveau, Langage et Neuroplasticité : nouvelles perspectives en psychologie

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Paris, 28 septembre 2011

Identification d'un gène associant agressivité et audace chez un poisson modèle

Un gène responsable du comportement agressif et audacieux vient d'être identifié chez le poisson zèbre par une équipe du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS. Caractérisé par trois composantes : témérité, tempérament explorateur et agressivité, cette association comportementale spécifique est décrite chez de nombreuses espèces animales. Chez le poisson zèbre, elle serait due à l'action d'un seul gène (fgfr-1) via sa régulation du taux d'histamine dans le cerveau, neurotransmetteur impliqué dans de nombreux comportements. Ces résultats sont publiés dans The Journal of Neuroscience le 28 septembre 2011.
Le comportement d'« agressivité et audace » est bien connu des spécialistes et associe trois composantes : une témérité, une agressivité et un tempérament explorateur sensiblement au-dessus de la moyenne. Ce comportement, appelé aussi proactif, a été décrit chez de nombreuses espèces de poissons, oiseaux et mammifères. Les chercheurs du Laboratoire neurobiologie et développement du CNRS ont choisi de l'étudier chez le poisson zèbre, un modèle animal de plus en plus apprécié des généticiens et des neurobiologistes. Pour cela, ils ont tout d'abord mis au point des tests comportementaux permettant de mesurer quantitativement les trois facettes de ce comportement agressif et audacieux. Ils ont ensuite identifié une souche de poisson zèbre, appelée spiegel, dont le caractère proactif sort clairement de la norme. Les tests ont montré que ces poissons étaient particulièrement agressifs envers leurs congénères, peu intimidés par les leurres simulant des prédateurs et plus aventureux pour explorer de nouveaux environnements.

La souche spiegel possède une mutation dans le gène fgfr-1 codant pour un récepteur membranaire sensible au FGF, un facteur de croissance très important pour le développement des vertébrés, en particulier pour la croissance du cerveau. La mutation du récepteur Fgfr1 présente chez spiegel réduit l'activation des signaux intracellulaires normalement déclenchée par le FGF. Conséquence de cette mutation, les poissons spiegel présentent un faible taux cérébral d'histamine, un neurotransmetteur connu pour réguler l'appétit, le sommeil et l'attention. C'est ce faible taux d'histamine qui est responsable du comportement anormal du poisson. En effet : un simple traitement pharmacologique visant à augmenter le taux d'histamine a permis aux chercheurs de rendre aux poissons portant la mutation spiegel un comportement normal, c'est-à-dire un comportement similaire à la moyenne des poissons zèbre.

Ces travaux montrent que l'association des trois aspects qui définissent le comportement d'agressivité et d'audace dépend de l'action d'un gène unique que possèdent tous les vertébrés. Les facteurs environnementaux (physico-chimie, densité d'animaux, nourriture…) influent certainement aussi sur le comportement mais le gène fgfr-1 semble régler le niveau de base de proactivité. Ces résultats offrent une meilleure compréhension moléculaire et neurophysiologique de ce comportement spécifique. Néanmoins, des études ultérieures devront élucider les mécanismes moléculaires qui lient le gène fgfr-1 au taux d'histamine et la production d'histamine au comportement des animaux.

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Paris, 20 janvier 2012

L'organisation tridimensionnelle des chromosomes très finement cartographiée

En collaboration avec des chercheurs de l'Institut Weizmann en Israël, une équipe de l'Institut de génétique humaine (CNRS) vient de révéler pour la première fois l'architecture tridimensionnelle fine des chromosomes(1) : Giacomo Cavalli et ses collègues ont réussi à cartographier à haute résolution(2) les différents contacts existant à l'intérieur et entre les chromosomes. Un défi relevé grâce à une nouvelle approche d'analyse génétique à très haut débit améliorée par l'équipe montpelliéraine. Ces travaux de recherche majeurs devraient permettre de mieux comprendre l'impact de l'organisation tridimensionnelle des chromosomes sur l'expression du génome(3) et sur la survenue de maladie comme les cancers. Ils sont publiés dans la version en ligne de la revue Cell du 19 Janvier 2012.
Les chercheurs s'en doutaient depuis quelques années déjà : un individu est plus que la somme de ses gènes ; l'architecture de ses chromosomes serait aussi un facteur clé pour le bon fonctionnement de ses cellules. Mais jusqu'ici, une réelle compréhension des principes qui organisent le repliement du génome dans le noyau échappait aux analyses. Et depuis 4 ans, une vingtaine d'équipes dans le monde tentaient de mettre au point une technique d'analyse pour étudier ce repliement.
La méthode de l'équipe CNRS dérive d'une autre développée par une équipe américaine en 2009. Une technique baptisée « capteur de la conformation des chromosomes» (Hi-C), qui permet de décrire les contacts que chaque région du génome établit avec les autres. Comme la version américaine, la méthode montpelliéraine consiste en trois grands étapes : figer les contacts dans ou entre les chromosomes avec le composé formaldéhyde(4) ; lier les bouts des deux gènes en contact avec la molécule ADN ligase(5), d'origine bactérienne ; et déterminer la séquence de ces deux gènes. Mais Giacomo Cavalli et ses collègues y ont apporté d'importantes améliorations rendant possible l'étude de fragments d'ADN beaucoup plus petits (de quelques centaines de paires de bases, contre des fragments de 5-10 kilobases avant). Ce qui permet de cartographier ces contacts à haute résolution.
Avec cette technique, les chercheurs montpelliérains et leurs collègues israéliens ont analysé le génome de la mouche du vinaigre ou drosophile. Un animal avec un génome quinze fois plus petit que le nôtre. Résultat : l'équipe a pu y identifier… 118 millions de zones de contact !
L'analyse de ces zones leur a permis ensuite d'établir des cartes d'interaction très détaillées.
Ces cartes montrent que les chromosomes sont organisés en domaines contenant un ou plusieurs gènes. Séparés par des régions frontières, ces domaines correspondent soit à des zones activement exprimées(6), soit à des régions inactives.
Grâce aux compétences en mathématiques de l'équipe israélienne de Amos Tanay, les deux équipes ont pu ensuite développer un modèle informatique capable de prédire assez fidèlement le repliement réel des chromosomes. Très puissant, cet outil a permis de décrypter les principes fondamentaux qui régissent l'organisation tridimensionnelle du génome. Notamment, il est apparu que les domaines inactifs ont tendance à former des contacts avec d'autres domaines inactifs souvent proches sur le même chromosome, alors que les domaines actifs « contactent » d'autres domaines actifs lointains ou proches et éventuellement sur d'autres chromosomes.
Cruciaux, ces travaux devraient permettre de mieux comprendre les différences de repliement chromosomiques selon les types de cellules (cellules de foie, de muscle, nerveuse, etc.) et l'importance de ce repliement dans la survenue de cancers.

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