Des écologistes animaliers étudient pour la première fois les effets sur les bourdons

Le déclin des insectes menace de nombreux écosystèmes dans le monde. Même si les effets des pesticides font l’objet de nombreuses recherches, les connaissances sur les effets d’autres polluants anthropiques sont insuffisantes. Des écologistes animaliers de l’Université de Bayreuth ont étudié pour la première fois les effets des particules d’échappement diesel sur les bourdons.

Dans deux nouvelles études publiées dans Écologie et évolution et le Journal des Matériaux Dangereuxils montrent que ces fines particules de poussière peuvent endommager considérablement l’organisme des bourdons si elles sont ingérées de manière permanente par l’alimentation.

Les particules d’échappement des véhicules diesel peuvent provoquer des maladies respiratoires ou pulmonaires chez l’homme. Dans la nature, ils finissent souvent dans le nectar des fleurs des plantes, dont se nourrissent les bourdons et autres insectes. Des scientifiques du groupe de recherche en écologie animale de l’université de Bayreuth ont recréé cette constellation en laboratoire.

Comme organisme modèle, ils ont choisi des bourdons de l’espèce très répandue Bombus terrestris (bourdon à queue chamoisée). En coopération avec la chaire de thermodynamique technique et de processus de transport de l’université de Bayreuth, ils ont généré des particules d’échappement produites par les processus de combustion dans un moteur diesel à quatre cylindres du type que l’on trouve souvent dans les voitures particulières. Ces particules ont été ajoutées à l’eau sucrée donnée quotidiennement aux bourdons en laboratoire.

Cette quantité correspondait à la quantité de particules d’échappement diesel déjà détectées dans les sols à proximité des routes de campagne très fréquentées. L’analyse des particules dans les laboratoires de Bayreuth a montré qu’elles sont en partie constituées de carbone élémentaire, mais contiennent également des métaux lourds et d’autres substances organiques telles que des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Les HAP sont suspectés d’être toxiques pour l’homme et de favoriser le développement de cancers.

Modifications du microbiome intestinal : indications d’un affaiblissement du système immunitaire

Après que les bourdons aient consommé des particules d’échappement à chaque repas pendant sept jours, les scientifiques ont observé un changement significatif dans la composition du microbiome intestinal : parmi les espèces bactériennes qui constituent normalement les principaux composants de la flore intestinale des bourdons, certaines étaient beaucoup plus abondantes. , tandis que d’autres étaient moins abondants.

En particulier, la bactérie Snodgrassella, importante pour la formation d’un biofilm protégeant l’intestin, n’était présente qu’en très faible nombre. On sait dans la recherche que de tels changements dans le microbiome intestinal affaiblissent l’immunité et la résistance des insectes aux agents pathogènes, augmentant ainsi leur mortalité.

Diminution de la teneur en graisse du corps et augmentation de la mortalité

Dans une autre étude, l’accent a été mis sur la manière dont les particules affectent le système immunitaire des insectes. Pendant dix jours, les bourdons ont ingéré des particules d’échappement mélangées à l’eau sucrée à des concentrations variables. Après cela, leur teneur en graisse a considérablement diminué par rapport aux bourdons nourris avec de la nourriture normale.

« La teneur réduite en graisses indique que les particules déclenchent des processus de détoxification dans le corps des bourdons, qui sont associés à une consommation d’énergie accrue. Ces études suggèrent également la conclusion suivante : l’absorption quotidienne de particules d’échappement par l’alimentation met l’organisme des bourdons sous stress. Nous avons observé que leur mortalité augmente de manière significative », explique le premier auteur Frederic Hüftlein M.Sc., Ph.D. étudiant au groupe de recherche en écologie animale.

Modifications de l’expression des gènes : preuves supplémentaires d’une réponse au stress énergivore

Des changements significatifs dans l’expression des gènes, la production de protéines vitales contrôlées par les gènes, ont également été révélés. L’analyse du transcriptome, c’est-à-dire l’ensemble des molécules d’ARN produites à un instant donné, a révélé que l’expression de 324 gènes avait changé. La production de molécules d’ARN a été intensifiée pour 165 gènes, mais diminuée pour 159 gènes.

Les changements observés peuvent être interprétés comme une indication que les processus de dégradation dans l’organisme des bourdons sont favorisés par les particules de dégradation ingérées avec la nourriture sur une période de temps plus longue, tandis que les processus de biosynthèse sont ralentis.

« Il y a de nombreuses raisons de penser que l’expression modifiée des gènes est une réponse au stress qui attaque et affaiblit les ressources énergétiques des insectes. À l’Université de Bayreuth, nous prévoyons d’autres études dans un avenir proche pour élucider ces relations avec encore plus de précision. Nous voulons d’examiner non seulement des insectes individuels mais aussi des colonies entières et d’inclure d’autres facteurs de stress anthropiques en plus des gaz d’échappement des diesel », explique le professeur Heike Feldhaar, responsable du sous-projet « Influence des particules sur les insectes » dans le réseau de projets bavarois. BayÖkotox.

Effets nocifs uniquement en cas d’absorption chronique des particules via l’alimentation

Les auteurs des nouvelles études soulignent que les effets néfastes importants des gaz d’échappement diesel sur les bourdons ne peuvent être déterminés que si les particules ont été ingérées via la nourriture. Les expériences au cours desquelles les particules ont été inhalées par les bourdons n’ont montré aucune preuve d’effets néfastes sur la santé.

« Lorsque les bourdons ont été nourris avec les particules une ou plusieurs fois au cours d’une période de 48 heures, il n’y a eu aucune réaction significative mesurable. La teneur en graisse du corps des bourdons a également peu changé. Le facteur décisif pour les dommages causés aux bourdons est que l’absorption des particules d’échappement est chronique, c’est-à-dire répétée sur une période de temps plus longue. Si les plantes et les sols sont pollués, une exposition chronique aux polluants est envisageable », rapporte le Dr Matthias Schott du groupe de recherche en écologie animale.

Les auteurs soulignent également que dans des conditions naturelles, même un effet non mortel des particules d’échappement peut être problématique pour les bourdons. En effet, les bourdons dans l’environnement sont généralement exposés simultanément à plusieurs facteurs de stress, par exemple d’autres polluants environnementaux tels que les pesticides ou encore des températures diurnes élevées en été.

Collaboration interdisciplinaire à Bayreuth

« Depuis une dizaine d’années, un déclin rapide des insectes est observé dans de nombreuses régions du monde. Cette évolution est inquiétante car les insectes assurent ou contribuent à de nombreuses fonctions écosystémiques importantes telles que la pollinisation, la décomposition des matières organiques et la lutte antiparasitaire. un maillon indispensable dans les réseaux alimentaires.

« Il est désormais clair que la pollution de l’environnement est l’une des principales raisons de ce déclin. À l’Université de Bayreuth, nous souhaitons utiliser notre expertise pour contribuer à clarifier les relations entre les causes et les effets, y compris au niveau moléculaire et biologique cellulaire. » », déclare le professeur Christian Laforsch, président de la chaire d’écologie animale, en faisant référence à l’étroite collaboration interdisciplinaire dans le projet BayÖkotox.