Les pesticides pyréthroïdes sont efficaces. Parfois trop efficace.

Des chercheurs du département d'entomologie de la Michigan State University ont déverrouillé une clé pour maintenir l'efficacité de l'insecticide à éliminer les parasites sans tuer les insectes bénéfiques, comme les abeilles. L'étude, présenté dans le numéro actuel de Actes de l'Académie nationale des sciences , montre que les ajustements moléculaires peuvent faire la différence.

Les pyréthroïdes ciblent le canal sodium voltage-dépendant, une protéine présente dans les cellules nerveuses et musculaires utilisée pour la signalisation électrique rapide. Les pyréthroïdes fonctionnent essentiellement en se liant à la grille de tension du canal sodium et l'empêchent de se fermer. Le système nerveux devient sur-stimulé et l'insecte est tué. Ces pesticides, cependant, n'ont pas le même effet sur les humains, ou d'autres mammifères d'ailleurs.

Ke Dong, Toxicologue et neurobiologiste des insectes MSU et co-auteur de l'article, affiné sur une seule protéine qui pourrait offrir aux bourdons la même résistance que les humains - le tau-fluvalinate, un insecticide pyréthroïde. Dong a travaillé avec Shaoying Wu, auteur principal de l'Université agricole du Henan (Chine), qui a mené la recherche dans le laboratoire de Dong en tant que chercheur invité.

"Pour la première fois, nous montrons que des caractéristiques structurelles uniques des canaux sodiques des abeilles interfèrent avec la liaison du tau-fluvalinate aux canaux sodiques des bourdons, ", a déclaré Dong. "Cela ouvre la possibilité de concevoir de nouveaux produits chimiques qui ciblent les canaux sodiques des parasites mais épargnent les abeilles."

Les canaux sodiques sont de grandes protéines transmembranaires de plus de 2, 000 résidus d'acides aminés. Le laboratoire de Dong a passé de nombreuses années à démêler cette avancée révolutionnaire. Les scientifiques ont d'abord commencé avec les canaux sodiques d'autres insectes, comme les moustiques, les mouches des fruits, les cafards, acariens et tiques, pour trouver où les pyréthroïdes se lient aux canaux sodiques des insectes pour les tuer efficacement. Ils ont reçu de l'aide de la nature.

« En examinant des moustiques sauvages devenus résistants aux pyréthroïdes, nous avons pu aider à affiner les sites potentiels sur lesquels se concentrer, " dit Dong.

Spécifiquement, dans une étude précédente, Dong et l'équipe ont identifié des mutations qui ont rendu les canaux plus résistants aux pyréthroïdes. En collaboration avec Boris Zhorov, un expert en modélisation informatique de l'Université McMaster au Canada, ils ont identifié deux sites distincts de liaison des pyréthroïdes sur les canaux sodiques des insectes. Ils ont également découvert les différences moléculaires entre les réactions différentes des mammifères et des insectes aux pyréthroïdes.

Pour l'étude en cours, l'équipe s'est concentrée sur une énigme de longue date selon laquelle les bourdons et les abeilles mellifères sont très sensibles à la plupart des pyréthroïdes, mais ils étaient résistants au tau-fluvalinate. Actuellement, le tau-fluvalinate est largement utilisé pour lutter contre les ravageurs agricoles ainsi que les acariens varroa, qui sont l'une des plus grandes menaces pour les abeilles dans le monde.

Finalement, l'équipe a découvert que le canal est résistant au tau-fluvalinate mais sensible aux autres pyréthroïdes. Une analyse mutationnelle plus poussée et une modélisation informatique ont révélé que des résidus d'acides aminés spécifiques dans les canaux sodiques des bourdons sont responsables de la toxicité sélective.

Les recherches futures examineront les canaux sodiques de divers insectes nuisibles et utiles pour explorer les caractéristiques des sites de liaison des pyréthroïdes, qui pourrait jeter les bases de la conception de nouveaux pesticides sélectifs. Il mettra également en lumière la façon dont les ravageurs développent une résistance aux insecticides au fil du temps et comment les insectes utiles y réagissent sur le terrain.