Institut Pasteur Rapport d'activité de l'unité Bacteries et champignons Entomopathogenes


Responsable : PAPIEROK Bernard (papierok@pasteur.fr)

Résumé du rapport

En cours d’année, le groupe « Champignons entomopathogènes », auparavant dans l’Unité d’Ecologie des Système vectoriels, a rejoint l’Unité des Bactéries entomopathogènes transformée ainsi en Laboratoire des Bactéries et Champignons entomopathogènes. Les recherches sur les bactéries sont menées suivant deux axes fondamentalement complémentaires : d’une part l’analyse des interactions insecte/toxine, avec l’étude du mode d’action des toxines et des mécanismes conduisant au développement de résistances et d’autre part, la caractérisation des toxines issues des bactéries et celle de leurs gènes, avec pour objectif majeur la diversification du potentiel de ces microorganismes. Le laboratoire a par ailleurs poursuivi ses missions de Centre Collaborateur de l’OMS. Quand il sont menés sur le terrain, les travaux sur les champignons s’attaquant aux insectes visent à mieux connaître leur écologie et leur spectre d’activité. Au laboratoire, les investigations portent principalement sur les protéines toxiques impliqués dans le comportement entomopathogène.

Abstract

In 1998, the « Entomopathogenic Fungi » group left the Ecology of Vectoral Systems Unit and joined the Entomopathogenic Bacteria Unit, which became the Entomophogenic Bacteria and Fungi Laboratory. Research on bacteria was carried out along two basically complementary axes: 1) analysis of insect toxin interactions, including study of toxin mode of action and study of mechanisms which led to the development of resistance, and 2) characterization of toxins from entomopathogenic bacteria and study of their genes, with the view of enhancing potential of these microorganisms. As WHO Collaborating Centre for entomopathogenic bacteria, the Laboratory carried on identifying and characterizing Bacillus strains. Field investigations on entomopathogenic fungi led to a better understanding of their ecology and host spectrum. Laboratory studies were devoted mostly to the toxic proteic metabolites of some Entomophthorales.

Texte du rapport

Mode d'action des toxines de Bacillus sphaericus sur les larves de moustiques (Jean-François Charles)

Chez les larves de Culex pipiens, un récepteur spécifique de la toxine binaire de Bacillus sphaericus est présent sur les membranes intestinales des larves. Ce récepteur vient d’être identifié, il s’agit d’une a-glucosidase de 60kDa, appartenant à la famille des maltases. Le clonage, l’expression et la fonctionnalité de cette enzyme en tant que récepteur est en cours d’étude, en collaboration avec une équipe de l’INRA d’Antibes.

Résistance des larves de moustiques à Bacillus sphaericus (Christina Nielsen-Le Roux)

Le fait de disposer de différentes populations de Culex pipiens ayant développé une résistance à la toxine binaire de B. sphaericus a permis de montrer que le mécanisme mis en jeu n’implique pas nécessairement une modification de l’étape de liaison toxine-récepteur. La molécule récepteur n’est ainsi pas décelée chez des larves résistantes dont le récepteur n’est pas fonctionnel. Par ailleurs, deux nouvelles souches de B. sphaericus se révélant toxiques vis-à-vis de larves résistantes à la souche classiquement utilisée font l’objet d’investigations approfondies.

Caractérisation génétique de 3 souches bactériennes actives sur les larves de moustiques (Armelle Delécluse)

La recherche de nouvelles toxines produites par les souches Bacillus thuringiensis medellin (Btmed), B.t. jegathesan (Btjeg) et Clostridium bifermentans malaysia (Cbm) a été poursuivie. Deux gènes codant chacun une protéine de 77 kDa et un gène codant un polypeptide de 29 kDa ont été clonés de la souche Btmed, séquencés et analysés : la protéine de 29 kDa est similaire à la cytolysine Cyt2Ba de Bt israelensis ; des séquences d’insertion ont été trouvées au voisinage de chacun de ces gènes. La détermination de l’activité biologique des trois protéines, sur des larves de moustiques et des érythrocytes de mouton, est en cours. Le rôle de la protéine ORF2 dans la toxicité de la souche Btjeg a été élucidé : il ne s’agit pas d’une entité toxique, mais d’un composant capable de potentialiser l’effet de la toxine Cry19A, probablement via des interactions protéine-protéine. Aucune activité larvicide n’a pu être détectée pour les protéines Cry16A et Cry17A de Cbm, indiquant que d’autres facteurs sont impliqués dans la toxicité de cette souche.

Amélioration du pouvoir pathogène de Bacillus sphaericus (Armelle Delécluse)

L’intégration du gène cry11Ba de Btjeg dans le chromosome de B. sphaericus a été réalisée, en collaboration avec P. Servant (Unité de Biochimie Microbienne). La détermination de l’activité larvicide de la souche recombinante ainsi obtenue indique que la protéine Cry11Ba confère à B. sphaericus une toxicité envers Aedes aegypti et restaure, en partie, la sensibilité des insectes (Culex pipiens) résistants à la souche parentale de B. sphaericus.

Amélioration du pouvoir pathogène de Bacillus sphaericus (Isabelle Thiéry)

Le gène codant la cytolysine de Btmed cyt1Ab1 a été intégré dans des souches de B. sphaericus. Les larves de Culex résistantes aux souches utilisées se révèlent plus sensibles aux souches recombinantes. Les observations en microscopie électronique ont clairement montré chez la souche recombinante, la cristallisation de la cytolysine à l’intérieur de l’exosporium. En conditions extérieures contrôlées, la persistance de l’activité toxique des souches parentales et recombinantes est apparue du même ordre de grandeur.

Applications en lutte antivectorielle et exploitation de nouvelles souches (Isabelle Thiéry)

Comparativement à Bacillus thuringiensis israelensis (Bti) et à Btmed, Btjeg a une activité larvicide dans les eaux polluées qui persiste plus longtemps. On pourrait donc envisager d’utiliser cette bactérie contre les larves de Culex en alternance avec B. sphaericus cela afin de diminuer la pression de sélection exercée par la toxine binaire de cette bactérie. Grâce à la détermination des doses optimum pour l’application opérationnelle de formulations de B.t.i. dans les gîtes de Aedes aegypti, vecteur de le dengue en Guyane Française, une lutte intégrée privilégiant les préparations bactériennes a pu être instaurée par le Service Départemental de Désinfection et de Désinsectisation. Une telle stratégie permet de diminuer la pression de sélection due à l’Abate®.

Ecologie et comportement entomopathogène des champignons s’attaquant aux insectes (Bernard Papierok)

Une quatrième et dernière mission de prospection a été réalisée dans le sud de la Grèce en collaboration avec l’Institut Phytopathologique Benaki. Elle a conforté et élargi les conclusions des observations antérieures, selon lesquelles des Entomophthorales peuvent régulièrement exercer une action significative à l’égard des populations de certains Diptères et d’Aphides dans des régions considérées comme a priori peu favorables aux champignons entomopathogènes. Les souches isolées en Grèce ainsi que des souches en provenance de Slovaquie (collaboration avec l’Université d’Agriculture de Nitra) ont été analysées en ce qui concerne leur comportement pathogène expérimental à l’égard d’un puceron des céréales. Par ailleurs, les recherches sur les protéines toxiques produites par Conidiobolus coronatus ont surtout concerné leur action sur cellules de Lépidoptères ou de Diptères en culture.

Centre Collaborateur OMS

Le laboratoire héberge le Centre Collaborateur de l’OMS en matière de bactéries sporulées entomopathogènes pour la lutte biologique contre les vecteurs de maladies. A ce titre, le laboratoire identifie et caractérise les souches de Bacillus qui lui sont adressées (plus de 300 en 1998). Il entretient la Collection Internationale de Bacillus (IEBC). Celle-ci comportait à la fin de 1998 plus de 4000 souches de B. thuringiensis et B. sphaericus. Le catalogue des souches classées par sérotype sur la base des antigènes flagellaires a été édité en 1998, l’édition précédente remontant à 1996. Le laboratoire procède également à l’évaluation de l’activité toxique des souches et produits sur les larves de plusieurs espèces de moustiques.

Mots clefs

Pathogènes d’insectes, Bacillus, champignons, toxines, moustiques, résistance

Personnel de l'unité

Secrétariat de l'unité

BLANC Marie-France

Chercheurs de l'unité

CHARLES Jean-François, IP
DELÉCLUSE Armelle, IP
LAURENT Philippe, CNRS
NIELSEN-LE ROUX Christina, IP

Stagiaires de l'unité

CHAK Kin Fu, Professeur invité
JOSNIN GARIN Sabine, Thèse
JUAREZ-PEREZ Victor, Postdoc
ROSSO Marie-Laure, Thèse
SILVA-FILHA Maria-Helena, Thèse
STALMACHOVA Mariana, Thèse (étranger)

Autre personnel de l'unité

THIÉRY Isabelle
CORRE-CATELIN Nicole
COSMAO DUMANOIR Véronique
DELATRE Nelly
HAMON Sylviane
RIPOUTEAU Huguette
PATRICIO Vidalia
FILLODEAU Anne-Marie
VILEY Christine

Publications de l'unité

Y.C. JUNG, S.U. KIM, J.-C. COTE, M.M. LECADET, Y.S. CHUNG & S.H. BOK Characterization of a new Bacillus thuringiensis subsp. higo strain isolated from rice bran in Korea. J. of Invertebr. Pathol., 1998, 71 : 95-96.

98173582

J. M. YOUNG, C. N. CHILCOTT, A. BROADWELL, P. J. WIGLEY, M. M. LECADET Identification of serovars of Bacillus thuringiensis Berliner 1915 in New Zealand. New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science, 1998, 26 : 63- 68.

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THIERY, S. HAMON, A. DELECLUSE, S. ORDUZ The introduction into Bacillus sphaericus of the Bacillus thuringiensis subsp. medellin cyt1Ab1 gene results in higher susceptibility of resistant mosquito larva populations to B. sphaericus. Appl. Environm. Microbiol., 1998, 64 : 3910-3916.

O. SKOVMAND, I. THIÉRY, G. I. BENZON, G. SINÈGRE, N. MONTENY, N. BECKER Potency of products based on Bacillus thuringiensis var. israelensis: interlaboratory variations. J. Am. Mosquito Control Association, 1998, 14 (3): 298-304

M.C. WIRTH, A. DELECLUSE, B.A. FEDERICI, W.E. WALTON Variable cross-resistance to Cry11B from Bacillus thuringiensis subsp. jegathesan in Culex quinquefasciatus (Diptera: Culicidae) resistant to single or multiple toxins of Bacillus thuringiensis subsp. israelensis. Appl. Environm. Microbiol., 1998, 64 : 4174-4179.

S. ORDUZ, M. REALPE, R. ARANGO, L.A. MURILLO, A. DELECLUSE Sequence of the cry11Bb1 gene from Bacillus thuringiensis subsp. medellin and toxicity analysis of its encoded protein. Biochimica et Biophysica Acta, 1998, 1388, 267-272.

Y. ZHIMMING, C. NIELSEN-LE ROUX, N. PASTEUR, J.F. CHARLES, R. FRUTOS Detection of the binary toxin genes of several Bacillus sphaericus strains and their toxicities against susceptible and resistant Culex pipiens. Acta Entomologica Sinica, 1998, 41(4), 337-342.

I. THIÉRY, S. HAMON
Bacterial control of mosquito larvae:investigation of stability of Bacillus thuringiensis var. israelensis and Bacillus sphaericus standard powders. J. Am. Mosquito Control Association, 1998, 14 (4): 472-476

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