Prospection, caractérisation phénotypique et moléculaire de souches du champignon entomopathogène Beauveria bassiana et évaluation de leur efficacité vis-à-vis d'acariens d'importance agricole ou médicale

par Charbel Al khoury

Thèse de doctorat en Pathologie et recherche clinique

Sous la direction de Jacques Guillot.

Thèses en préparation à Paris Est en cotutelle avec l'Université Saint-Esprit de Kaslik , dans le cadre de Ecole doctorale Sciences de la Vie et de la Santé , en partenariat avec Equipes d'accueil ( EA) UPEC - Henri Mondor ( CEPIA, ARCHE, EC2M3, DYNAMIC, EpiDermE, BIOTN) (laboratoire) .


  • Résumé

    Les changements climatiques actuels ont un impact considérable sur la biodiversité des écosystèmes. La pollution chimique a aussi contribué à la disparition des auxiliaires ce qui a provoqué le développement des phénomènes de résistance chez les insectes et leur pullulation. Notre projet considère ces problèmes et cherche à les résoudre par des moyens biologiques et naturels. L'objectif est de réduire l'utilisation des pesticides dans l'agriculture et la médecine conventionnelle. Les champignons du genre Beauveria sont des moisissures de l'environnement. Elles sont capables de se développer à la surface et dans le corps d'arthropodes, en particulier d'insectes. Le champignon infecte l'insecte par contact. Lorsque les spores du champignon contaminent le corps de l'hôte, elles germent, pénètrent la cuticule, et se développent à l'intérieur, pour finir par tuer le ravageur en quelques jours. Sarcoptes scabiei est un acarien microscopique qui est responsable de la gale, une maladie cutanée chez l'Homme et l'animal qui se transmet par simple contact et dont le principal symptôme est la démangeaison. Les moyens thérapeutiques incluent habituellement un traitement local. Un traitement par voie générale avec l'ivermectine est également disponible dans la plupart des pays. La gale présente une grande importance médicale et économique. L'acarien Tetranychus urticae peut être trouvé dans les régions tempérées et subtropicales. Cette espèce a une grande importance économique en raison de la large gamme de plantes parasitées, de sa rapidité d'alimentation et de sa capacité de résistance à la plupart des acaricides après une utilisation prolongée. Cet acarien a la réputation d'être « l'espèce la plus résistante » si l'on considère le nombre total de pesticides auxquels les populations naturelles sont devenues résistantes. Ce travail de thèse a pour objectifs : (i) d'obtenir la caractérisation moléculaire des souches libanaises du champignon Beauveria bassiana ; (ii) d'analyser l'expression des gènes impliqués dans la virulence du champignon et (iii) d'évaluer l'efficacité de différents éléments (propagules ou molécules) provenant du champignon B. bassiana vis-à-vis d'acariens d'importance agricole (T. urticae) ou médicale (S. scabiei). Dans la première partie de la thèse, un isolement et une identification des espèces de Beauveria ont été faites en se basant sur l'analyse multi-séquence des gènes codant pour des protéines, l'ADNr et la région nucléaire intergénique Bloc. Par ailleurs, l'expression des gènes impliqués dans la virulence (hydrophobines, enzymes, mycotoxines et protéine intra-vacuolaire) a été évaluée en utilisant la technique de PCR en temps réel. La deuxième partie de la thèse a porté sur l'efficacité de deux types de propagules infectieuses (blastoconidies et conidies aériennes), vis-à-vis des différents stades évolutifs de T. urticae. En outre, l'efficacité des conidies aériennes a été évaluée vis-à-vis des œufs du S. scabiei. Dans la troisième partie de la thèse, nous avons comparé l'efficacité d'un métabolite secondaire produit par B. bassiana vis-à-vis des acariens T. urticae et S. scabiei. Les résultats de ces études permettent d'apprécier plus précisément la diversité génétique et l'écologie des champignons entomopathogènes trouvés dans les forêts de cèdres au Liban. L'analyse de l'expression des gènes de virulence peut fournir des informations détaillées sur les interactions hôte-champignons. Par ailleurs, des données originales concernant l'activité des propagules infectieuses vis-à-vis de différents stades évolutifs des acariens T. urticae et S. scabiei ont été obtenues. Finalement, les résultats de cette étude concernant l'efficacité de la mycotoxine beauvericine vis-à-vis des acariens sont prometteurs et des insecticides à base de beauvericine peuvent être envisagés dans le futur.

  • Titre traduit

    Exploration, phenotypical and molecular characterization of Lebanese strains of the entomopathogenic fungus Beauveria bassiana and evaluation of their activity against mites of agricultural or medical importance


  • Résumé

    Current climate change has a significant impact on ecosystem biodiversity. Chemical pollution has also contributed to the disappearance of auxiliaries which has led to the development of resistance phenomena in insects and their proliferation. Our project considers these problems and seeks to solve them by biological and natural means, in order to reduce the use of pesticides in agriculture and conventional medicine. The fungi of the genus Beauveria are molds of the environment. They are able to grow on the surface and in the body of arthropods, especially insects. The fungus infects the insect by contact. When the fungal spores inoculate the host's body, they germinate, penetrate the cuticle, and grow within hemocoel, eventually killing the pest in a few days. Sarcoptes scabiei is a microscopic mite that causes scabies, a skin disease in humans and animals that is transmitted by simple contact and whose main symptom is itching. The therapeutic means include a local treatment. Systemic treatment with ivermectin is also available in most countries. Sarcoptes scabiei is of great economic importance because of the considerable damage and the potential resistance development to acaricides. The mite Tetranychus urticae can be found in temperate and subtropical regions. The species is economically important because of its wide range of host plants, rapid feeding, and resistance to most miticides after prolonged use. As a consequence, it has the reputation to be the “most resistant species” in terms of the total number of pesticides to which populations have become resistant. The objectives of this thesis were: (i) to obtain the molecular characterization of the Lebanese Beauveria bassiana isolates and analyze the expression of the genes involved in the virulence of the fungus; (ii) to evaluate the activity of the different elements (propagules or molecules) from the fungus B. bassiana against mites of agricultural (T. urticae) or medical (S. scabiei) importance. In the first part of the thesis, isolation and identification of Beauveria species were made based on multisequence analysis of proteins coding genes, rDNA and the intergenic nuclear region Bloc. Moreover, the expression of genes involved in virulence (hydrophobins, enzymes, mycotoxins, and intravacuolar protein) was evaluated using the real-time PCR technique. The second part of the thesis focused on the efficacy of two types of infectious propagules, blastoconidia, and aerial conidia, against different life stages of T. urticae. In addition, the efficacy of aerial conidia was evaluated against S. scabiei eggs. In the third part of the thesis, we compared the efficacy of the secondary metabolite produced by B. bassiana against T. urticae and S. scabiei mites. The results of these studies provide preliminary knowledge of the genetic diversity and ecology of entomopathogenic fungi found in Lebanese forests. Expression analysis of virulence genes can provide detailed information on host-fungi interactions. In addition, original data concerning the efficacy, interaction and development of infectious propagules with respect to the different life stages of T. urticae and S. scabiei mites were obtained. Finally, the results of this study regarding the efficacy of beauvericin against two mites are promising and beauvericin-based insecticides may be considered in the future. Keywords: biological control, entomopathogenic fungus, Beauveria bassiana, Tetranychus urticae, Sarcoptes scabiei, beauvericin.