Étude in vitro des changements physiologiques des cellules épithéliales du moustique Aedes aegypti en réponse à une exposition aux toxines du bacille de Thuringe

Abstract

Bacillus thuringiensis sérotype israelensis (Bti) produit quatre toxines entomocides utilisées à grande échelle pour le biocontrôle des populations de diptères nuisibles et vecteurs de maladies : Cry4Aa, Cry4Ba, Cry11Aa et Cyt1Aa. Chacune de ces toxines présente un effet létal sur différents insectes mais, lorsqu’elles sont combinées, on observe un effet synergique et l’absence de résistance. Bien que cette synergie soit bien documentée par des tests de toxicité, il existe très peu d’information sur son mécanisme aux niveaux cellulaire et moléculaire. À l’aide d’intestins isolés des larves du moustique Aedes aegypti, le principal vecteur du paludisme, et de microélectrodes, nous avons observé une dépolarisation membranaire en présence de Cyt1Aa et de Cry4Aa individuellement. Cette dépolarisation se produit cependant plus rapidement lorsque la Cyt1Aa est utilisée en même temps que la Cry4Aa. D’autre part, des expériences réalisées avec la sonde calcique Fura-2 sur une lignée cellulaire provenant d’Anopheles gambiae (Ag55), ont révélé une forte activité lytique de la Cyt1Aa, mais très peu d’effets des autres Cry, et ce même en combinaison. Nous avons dissocié les cellules de l’épithélium intestinal isolé du moustique pour des expériences de Fura2. Nos résultats, quoique préliminaires, montrent les effets variables de ces toxines lorsqu’elles sont administrées seules sur les cellules dissociées : une augmentation du calcium intracellulaire, ou une fuite de la sonde se traduisant par une perte du signal fluorescent, ou la lyse cellulaire. On observe également en présence de Cyt1Aa et de Cry4Ba, que les effets sont presque instantanés.

Bacillus thuringiensis var israelensis (Bti) produces four insecticidal toxins used around the world to control disease-borne and harmful dipterans populations: Cry4Aa, Cry4Ba, Cry11Aa and Cyt1Aa. They each present their lethal effect on different dipterans, but combined, they generate a synergistic activity and a reduced resistance is observed. Though these synergies are well documented and supported by toxicity bioassays, little is known regarding the cellular and molecular mechanisms of these synergies. Here, by using freshly isolated midguts from the mosquito Aedes aegypti, an important malaria vector, and glass microelectrodes, we measured the electrical potential of the apical membrane when exposed to these toxins alone or in combination. We observed a depolarisation when treated with Cyt1Aa and Cry4Aa. Toxin mixture assays only revealed a faster depolarisation of the membrane when the above two toxins were combined together, and a variety of responses with other toxin mixtures. Microspectrofluometry using the calcium probe Fura-2 on an immortal cell line from Anopheles gambiae (Ag55) showed massive effect of Cyt1Aa, but very little effect of the Cry toxins alone or in mixture. Microspectrofluometry experiments were also conducted on freshly dissociated cells from Aedes aegypti. Though these experiments are innovative and the results preliminary, it was observed that some cells responded differently to Cyt1Aa and Cry4Ba, showing the various ways these toxins affect cells, by inducing either intracellular calcium change, or by entirely losing the probe, or by cell lysis. The mixture of these toxins is very efficient and almost instantaneous.