Étudier l’horloge interne des espèces invasives d’insectes européens
Sur Terre, presque tous les organismes sont régulés par leurs cycles internes, des rythmes biologiques naturels qui modulent tous les aspects de leur physiologie et de leur comportement. Les plus connus sont les rythmes circadiens de 24 heures qui résultent d’une évolution visant à anticiper les changements diurnes et nocturnes réguliers dus à la rotation de la Terre autour de son axe. Les tendances récentes liées au changement climatique planétaire favorisent l’expansion des insectes tropicaux vers l’Europe. L’étude des horloges internes de ces insectes et de leur synchronisation avec l’environnement revêt donc une importance capitale, car nombre d’entre eux sont des organismes nuisibles ou des vecteurs potentiels de maladies. Dans le cadre du projet CINCHRON, financé par l’UE, des chercheurs ont mis en place une série d’expériences visant à mieux comprendre comment l’horloge interne réagit, aux niveaux moléculaire et neuronal, aux stimuli environnementaux que sont la lumière et l’obscurité, la chaleur et le froid. L’étude s’est essentiellement concentrée sur l’insecte modèle Drosophila, en raison du répertoire d’outils génétiques moléculaires disponibles pour cette espèce. «Avec le réchauffement climatique, les insectes nuisibles à l’agriculture et ceux dont l’impact sanitaire est important, comme les moustiques, voient leur aire de répartition géographique gagner du terrain», explique Charalambos Kyriacou, professeur de génétique comportementale à l’université de Leicester. «Nous devons comprendre les changements intervenant dans leur comportement circadien et leurs réactions d’hibernation saisonnière au fur et à mesure qu’ils s’adaptent à de nouveaux environnements tempérés», ajoute-t-il.
Comprendre les horloges internes
Le projet CINCHRON, entrepris avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, avait plusieurs objectifs principaux, consistant notamment à étendre les études de l’horloge biologique aux insectes présentant un intérêt économique. Il s’agissait notamment de la guêpe parasitoïde Nasonia vitripennis, qui peut faire office d’agent de contrôle biologique pour parasiter et tuer des espèces nuisibles, du puceron du pois Acyrthosiphon pisum, un bioagresseur majeur des pois et de la luzerne, et de Bactrocera oleae, qui s’attaque aux oliviers. «Nous avons également étudié deux insectes bénéfiques: le ver à soie et le bourdon», précise Charalambos Kyriacou. L’autre objectif majeur consistait à former une nouvelle cohorte de doctorants aux techniques de la neurogénétique moléculaire et comparative des insectes.
De nouvelles informations sur la chronobiologie des insectes
L’équipe du projet CINCHRON a obtenu des résultats essentiels dans quatre domaines d’intérêt: les chronobiologies circadienne, saisonnière, métabolique et commerciale. En ce qui concerne la chronobiologie circadienne, des progrès significatifs ont été accomplis au niveau de la compréhension de la façon dont l’horloge interne quotidienne maintient ses cycles à des températures différentes, un phénomène connu sous le nom de compensation de température. «Pour simplifier, certains neurones de l’horloge biologique de la mouche font “tic-tac” à une cadence élevée à des températures chaudes, tandis que d’autres le font plus rapidement à des températures froides. Ainsi, lorsqu’ils communiquent, cela génère une période de 24 heures stable et compensée à différentes températures», explique Charalambos Kyriacou. En matière de biologie saisonnière, ils ont découvert que les insectes vivant en Scandinavie avaient un comportement circadien plus souple que ceux du sud de l’Europe et qu’ils pouvaient facilement s’adapter aux régimes extrêmes de températures et d’éclairages saisonniers. Ce relâchement du contrôle de l’horloge circadienne se révélerait utile pour une espèce invasive s’adaptant à des environnements plus extrêmes.
Favoriser l’émergence d’une nouvelle génération d’entomologistes
Le financement a été utilisé pour former quinze nouveaux doctorants à la chronobiologie moléculaire comparative moderne des insectes, un domaine émergent et important. Dix-sept articles ont déjà été publiés par le groupe. «Le financement de l’UE vise avant tout à former des jeunes dans un domaine en plein essor, aussi bien sur le plan académique que commercial», fait remarquer Charalambos Kyriacou. «Il aboutit également à des résultats de recherche pour les laboratoires d’accueil, sous la forme de publications.»
Mots‑clés
CINCHRON, insectes, chronobiologie, rythmes circadiens, changement climatique, génétique, outils