A ECOBIO les mouches apprécient... le froid


 AHLeGall    13/09/2016 : 13:54

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Une équipe internationale de chercheurs, dans laquelle on retrouve Hervé Colinet du labo ECOBIO de l’OSUR, propose un nouveau protocole pour la conservation des insectes basé sur le contrôle de la température.

Une équipe internationale de chercheurs, dans laquelle on retrouve Hervé Colinet du labo ECOBIO de l’OSUR, propose un nouveau protocole pour la conservation des insectes basé sur le contrôle de la température. Ces travaux sont publiés dans la revue Scientific Reports en août 2016 sous le titre "Physiological basis for low-temperature survival and storage of quiescent larvae of the fruit fly Drosophila melanogaster".

Maitriser la conservation des insectes en contrôlant leur température ?

La possibilité de stocker au froid des insectes à moyen ou long terme est une pratique de plus en plus recherchée dans de nombreux domaines allant de l’entomologie appliquée aux sciences biomédicales. En effet, le stockage au froid permet de faciliter, voire remplacer, les pratiques d'élevage en continu qui s’avèrent extrêmement fastidieuses et coûteuses. De nombreuses espèces d’insectes utiles sont produites en masse, soit parce qu’elles sont des agents de lutte biologiques ou des pollinisateurs, soit parce qu’elles présentent un intérêt pour la recherche. C’est par exemple le cas de la drosophile dont la maintenance des milliers de lignées génétiques précieuses et des souches mutantes dans les laboratoires et les « stock center » représente un coût annuel énorme.

Aujourd'hui, deux techniques principales sont utilisées pour le stockage d'insectes à basse température : (1) la cryoconservation des embryons, le plus souvent dans de l'azote liquide à -196 ° C, et (2) le stockage à long terme à des températures inférieures à leur seuil de développement. Les méthodes pour le stockage à long terme de mouches des fruits (Drosophila melanogaster) produisent actuellement des résultats insatisfaisants. Alors que la liste des embryons d'insectes cryoconservés avec succès dans de l'azote liquide s'allongent régulièrement, les tentatives de cryoconservation des embryons de D. melanogaster n'ont été que très partiellement fructueuses par le passé. Pourtant, l'utilisation de la technique cryogénique pour la conservation des tissus complexes ou des organismes entiers est possible en théorie, mais elle s'est avérée la plupart du temps très problématique à mettre en oeuvre, voire impossible à mener à bien. Un protocole pour la cryoconservation des larves d'une autre mouche drosophile, Chymomyza costata, a ainsi été mis au point. Une adaptation de ce protocole pour D. melanogaster a donc été tentée, mais sans succès. Les recherches se sont donc recentrées sur la méthode alternative, pour tenter de savoir si le stade larvaire possédait une certaine aptitude au stockage à long terme à des températures relativement basses.

Drosophile

Le stockage à basse température

La stratégie de stockage à long terme à des températures inférieures au seuil de développement, en exploitant les caractéristiques naturelles de la dormance (i.e hypométabolisme), se présentait comme une alternative intéressante. Cependant, les adultes D. melanogaster montrent une très faible capacité à entrer en diapause (i.e  dormance programmée), quant à leurs larves, elles ne possèdent absolument aucune capacité de diapause... En effet, D. melanogaster est une mouche d'origine tropicale, son stade larvaire est donc adapté pour une croissance et un développement rapide dans des conditions chaudes. Par conséquent, pour les espèces d'insectes sans diapause, le potentiel de stockage à long terme à faibles températures s’avère être limité, à moins que les problèmes de dommages liés au stress froid ne soient résolus. Pour l'instant néanmoins, les mécanismes des blessures liés au froid ne sont pas suffisamment compris.

Le premier objectif de cette étude a donc été de déterminer des conditions thermiques suffisamment froides pour induire une quiescence (i.e  dormance momentanée, arrêt momentané du développement) mais assez chaudes pour éviter l'accumulation de dommages physiologiques liés au froid. Sur la base des études précédentes, les auteurs se sont concentrés sur les régimes thermiques fluctuants (fluctuating thermal regimes : FTRs). En FTRs, des brèves expositions à haute température permettent la réparation des dommages physiologiques accumulés pendant les périodes froides. Le second objectif était de comprendre comment les larves quiescentes exposées aux FTRs parvenaient à rester en vie durant une longe exposition au froid via une approche métabolomique1 et transcriptomique2.

Au final, en utilisant une combinaison de traitements au froid induisant la quiescence, associés à l’application de FTRs (permettant une récupération des dommages physiologiques au froid), les auteurs ont été en mesure de stocker des larves viables durant plus de 2 mois. Cela correspond donc à un allongement de la vie larvaire plus de 10 fois supérieure à la durée normal à 25°C. Les larves n’ayant pas reçu les FTRs montraient quant à elle une très faible survie au froid. Les analyses métabolomiques et transcriptomiques ont mis en évidence que les larves quiescentes exposées aux FTRs étaient en mesure de maintenir une homéostasie3 métabolique et énergétique et parvenaient à contrecarrer nettement plus efficacement les effets du stress oxydatif. Ce protocole de stockage moyen terme pourrait avoir des applications réelles dans de nombreux laboratoires. Par ailleurs, les données physiologiques de cette étude permettent de mieux comprendre les causes des dommages  physiologiques engendrés par le stress froid chez les insectes.

  1. La métabolomique est une science très récente qui étudie l'ensemble des métabolites (sucres, acides aminés, acides gras, etc.) présents dans une cellule, un organe, un organisme
  2. La transcriptomique est l'étude de l'ensemble des ARN messagers produits lors du processus de transcription d'un génome
  3. En biologie, l’homéostasie est un phénomène par lequel un facteur clé (par exemple, température) est maintenu autour d'une valeur bénéfique pour le système considéré, grâce à un processus de régulation



Rérérences :

Koštál, J.Korbelová, T. Št?tina, R.Poupardin, H. Colinet et al.. Physiological basis for low-temperature survival and storage of quiescent larvae of the fruit fly Drosophila melanogaster.Scientific Reports, 6, 32346 (2016)
doi:10.1038/srep32346

Contact OSUR :

Hervé Colinet (ECOBIO)

Alain-Hervé Le Gall (multiCOM OSUR)

 





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