Rôle possible de l’insuline dans la plasticité phénotypique du puceron du pois

Les pucerons, ravageurs majeurs des cultures agronomiques, s’adaptent aux changements saisonniers en développant des phénotypes différents à partir d’un même génotype. La reproduction asexuée vivipare intervient au printemps et en été en ne produisant que des femelles parthénogénétiques, alors que l’arrivée des jours courts à l’automne induit la production de formes sexuées donnant des mâles et femelles ovipares. Celles-ci se reproduiront pour donner des œufs qui pourront résister à l’hiver sous forme diapausante. Le décryptage des mécanismes cellulaires et moléculaires de cette plasticité phénotypique constitue un challenge important : il contribue à une meilleure compréhension des switchs biologiques qui régulent la plupart des comportements animaux, leur permettant de s’adapter à un environnement changeant. Depuis les années 70, il est connu que le signal photopériodique est perçu par la pars intercebralis, une zone spécifique du cerveau, mais la nature ainsi que le mécanisme d’action des substances qui y sont produites et libérées et responsables de la plasticité phénotypique, restent inconnus. Un faisceau d’observations bibliographiques, anatomiques, génomiques et transcriptomiques que nous avons réalisées pointent l’insuline (notamment les « Insulin-Like Peptides » ILP-1 et ILP-5) comme une neurohormone qui jouerait un rôle clef dans ce mécanisme chez le puceron du pois Acyrthosiphon pisum. La démonstration de cette hypothèse serait un saut important de connaissance pour des insectes ravageurs dont la pullulation est déclenchée par la perception et la transduction des signaux photopériodiques de l’environnement. Ce projet a pour objectif de donner des premiers éléments sur cette hypothèse pour pouvoir par la suite développer un projet plus ambitieux. Nous souhaitons tester l’hypothèse que l’insuline serait un des éléments initiateurs dans la mise en place du switch de reproduction induit par la photopériode. Ce projet se propose de : 1) localiser les cellules neurosécrétrices productrices d’ILP-1 et ILP-5 par immunohistochimie et par hybridation in situ, 2) tracer les axones de ces cellules de la pars intercebralis par marquages antérogrades (du corps cellulaire vers la synapse), et 3) tester l’expression et la régulation des ARNm codant pour ILP-1 et ILP-5 par q-RT-PCR dans les têtes et cerveaux des pucerons asexués et sexués. Forts de ces éléments, nous pourrons étendre ces démonstrations à des approches fonctionnelles (CRISPR, pharmacologie) et évolutive (au niveau populationnel et inter-spécifique) dans le cadre d’un projet ANR.

From Le Trionnaire et al. 2009 BMC Genomics 10:456

Figure 3 Nässel, Front Physiol 2013