Résistance aux insecticides chez un ravageur majeur, Spodoptera frugiperda

Présidente du jury :            

• Janice DE ALMEIDA-ENGLER, Directrice de Recherche Institut Sophia Agrobiotech, France  

 Rapporteurs/trices :    

• Fabrice CHANDRE, Directeur de Recherche IRD Université de Montpellier, France
• Valérie RAYMOND, Professeur, Université de Angers, France                                 

Examinateurs/trices :

• Chris BASS, Professeur, University of Exeter, Royaume-Uni     

Directrices de Thèse :

• Ralf NAUEN, Distinguished Science Fellow, Bayer AG, Allemagne
• Gaëlle LE GOFF, Directrice de Recherche Institut Sophia Agrobiotech, France  

Résumé :

La légionnaire d’automne (FAW), Spodoptera frugiperda (Lepidoptera : Noctuidae), est l’un des ravageurs agricoles les plus destructeurs au monde. Insecte hautement polyphage, elle se nourrit de nombreuses cultures d’importance économique, notamment le maïs, le riz et le sorgho. Originaire des Amériques, la FAW s’est rapidement propagée sur les cinq continents depuis 2016 et a récemment atteint l’Europe. Afin de limiter les importants dégâts agronomiques et économiques causés par ce ravageur, sa gestion repose largement sur l’utilisation d’insecticides. Cette forte pression de sélection a favorisé l’évolution de résistances à de nombreuses classes d’insecticides. Selon la base de données résistance aux pesticides des arthropodes, la FAW a développé une résistance à au moins 47 insecticides. Deux mécanismes principaux permettent de devenir résistant, soit des mutations dans la cible des insecticides, soit une augmentation de la détoxication métabolique. Comprendre les mécanismes responsables des phénotypes de résistance observés dans les populations de terrain est essentiel pour maintenir une lutte efficace contre ce ravageur. L’objectif de ma thèse était d’étudier les bases moléculaires de la résistance aux insecticides chez la FAW, en combinant des approches de suivi à l’échelle des populations avec des analyses fonctionnelles de certains gènes de détoxication impliqués dans la résistance.

La première partie de la thèse a porté sur le suivi des mécanismes moléculaires de la résistance aux insecticides dans des populations de FAW collectées en Thaïlande. Ce suivi a révélé la présence de trois mutations (M944L, F1005C et I1011M) dans le canal voltage sodium dépendant, associées à la résistance aux pyréthrinoïdes, ainsi que la mutation F290V dans l'acétylcholinestérase, liée à la résistance aux organophosphorés et aux carbamates, à différentes fréquences dans les populations étudiées. En parallèle, les niveaux d’expression de gènes de cytochromes P450, en particulier ceux de la sous-famille CYP9A, ont été évalués et ont montré une surexpression significative. Afin de comprendre les mécanismes régulant leur surexpression, l’expression de plusieurs facteurs de transcription (CncC, Maf, CREB et HR96) potentiellement impliqués a également été examinée. Bien que cette étude ait fourni des informations clés, elle a souligné la nécessité de développer des outils rapides et sensibles pour la détection des mutations associées à la résistance. Dans ce cadre, une méthode de suivi basée sur la PCR digitale en gouttelettes (ddPCR) a été développée, permettant l’analyse d’échantillons poolés et la détection, pour la première fois chez la FAW, de sept mutations dans de sites cibles associées à la résistance aux organophosphorés/carbamates, pyréthrinoïdes, diamides et avermectines.

La dernière partie de la thèse était consacrée à la caractérisation et à la validation du rôle de la sous-famille CYP9A dans la résistance aux insecticides chez la FAW à l’aide de cellules Sf9. Une attention particulière a été portée à la contribution individuelle des gènes CYP9A30, CYP9A31, CYP9A32 et CYP9A75, fortement induits par les xénobiotiques et surexprimés dans les populations résistantes. Des lignées cellulaires Sf9 stables surexprimant ces gènes ou présentant des invalidations par CRISPR/Cas9 ont été générées, puis utilisées pour évaluer la viabilité cellulaire après exposition à différents insecticides, notamment le méthoprène, le chlorpyrifos, le chlorpyrifos-oxon, le benzoate d’émamectine et l’abamectine. En complément, des essais d’expression recombinantes et de cinétique d’inhibition ont été réalisés afin de valider le rôle fonctionnel des enzymes CYP9A dans la détoxication des insecticides.
Dans l’ensemble, ces résultats combinent des approches appliquées et fondamentales, contribuant à une meilleure compréhension de la résistance aux insecticides chez la FAW et mettant en évidence la complexité liée à la coexistence de multiples mécanismes de résistance.      

Mots Clefs : 

Spodoptera frugiperda, résistance, cytochromes P450, mutation de la cible.