Risques d'exposition et effets potentiels d'inhibiteurs de protéases sur des parasitoïdes de pucerons

Risk of exposure and potential effects of protease inhibitor on aphid parasitoids

• Auteur / Autrice : Hichem Azzouz
• Direction : Laure Kaiser-Arnauld, Philippe Giordanengo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie du comportement
• Date : Soutenance en 2004
• Etablissement(s) : Paris 13

Mots clés

Mots clés contrôlés

Insectes parasitoïdes

Pucerons

Plantes transgéniques

Peptidases

Résumé

Ce mémoire contribue à évaluer les risques posés par l'utilisation potentielle des plantes transgéniques exprimant des inhibiteurs de protéases (IPs) sur les insectes non cibles. L'intégration de plusieurs approches : immunologique, biochimique, physiologique et comportementale, nous a permis d'estimer les besoins nutritifs, le risque d'exposition et la sensibilité d' Aphidius ervi et d'Aphelinus abdominalis, deux endoparasitoi͏̈des de pucerons, aux IPs soybean Bowman-Birk inhibitor (SbBBI) et oryzacystatine I (OCI). Un effet drastique d'OCI sur le développement et la survie du puceron M. Euphorbiae a été démontré alors que SbBBI diminue uniquement les paramètres démographiques des pucerons au stade adulte. Nous avons montré que chez A. Ervi, les individus se développant aux dépens de pucerons intoxiqués par OCI, présentent une altération sévère de leur développement et de leur succès parasitaire. En revanche, seul le taux d'émergence des adultes d'A. Abdominalis a été affecté. Chez A. Ervi, les individus se développant aux dépens de pucerons intoxiqués par SbBBI, ont une taille réduite et le sex-ratio est biaisé en faveur des mâles. Chez A. Abdominalis, seul le taux d'émergence est significativement diminué. Toutefois, la longévité des adultes d'A. Ervi et d'A. Abdominalis n'a pas été affectée par l'ingestion de solutions sucrées contaminées par ces IPs. La caractérisation des activités protéasiques digestives de ces deux parasitoi͏̈des a montré que ces insectes possèdent surtout des protéases à sérine (chymotrypsine). Les effets négatifs de SbBBI sur le développement et le succès reproducteur de ces parasitoi͏̈des sont vraisemblablement induits par une action directe sur les protéases digestives durant leur développement larvaire. En revanche, OCI affecte indirectement les parasitoïdes à travers la détérioration de la qualité de leurs hôtes. La pertinence d'une stratégie basée sur l'utilisation des inhibiteurs de protéase est discutée.

Transgenic plants expressing proteinase inhibitors (PIs) have recently been produced as an alternative strategy for pest control. However, beneficial entomophagous insects may be exposed to these toxins via both their phytophagous hosts and the plant itself. Risk of exposure of the aphid endoparasitoids Aphidius ervi and Aphelinus abdominalis to soybean Bowman-Birk inhibitor (SbBBI) and oryzacystatin I (OCI) were investigated by combining immunological, biochemical and biological approaches. Bioassays using M. Euphorbiae reared on artificial diets supplemented with OCI or SbBBI showed that OCI significantly reduced nymphal survival of the potato aphid M. Euphorbiae and prevented reproduction whereas SbBBI only significantly altered adult demographic parameters. The larval development and parasitism success of A. Ervi exposed to OCI were severely affected but only the emergence success of A. Abdominalis was reduced. On the contrary, SbBBI only altered significantly the female size and the sex ratio of A. Ervi and the emergence success of A. Abdominalis. The effects of OCI on parasitoid development were mainly due to the host susceptibility, whereas the effects of SbBBI were very likely induced by a direct action on larval parasitoid digestive proteases. Enzymatic inhibition assays showed that digestive proteolytic activity of larvae and adults of A. Abdominalis and A. Ervi predominantly relies on serine proteases and especially on chymotrypsin-like activity. The potential impact of PI-expressing plants on aphid parasitoids and their combined efficiency for aphid control are discussed.