Course aux armements entre plantes transgéniques et insectes : estimation des risques d'évolution de la résistance des populations de Chrysomela tremulae aux toxines de Bacillus thuringiensis produites par les peupliers transgéniques
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Abstract EN:
La chrysomèle du tremble, chrysomela tremulae (coléoptère, chrysomelidae), phytophage du peuplier capable de provoquer des dégâts très importants sur de jeunes plantations, constitue un bon modèle d'étude pour estimer les risques d'evolution de la résistance des insectes aux transformations génétiques des plantes. Un clone de peuplier hybride Populus tremula x populus tremuloides a été génétiquement transformé via Agrobacterium avec un gène synthétique cry3A. Ce gène code une toxine insecticide, homologue à celle produite par le gène natif issu de Bacillus thuringiensis ssp tenebrionis. Après caractérisation moléculaire des plants transgéniques, des tests de consommation des lignéees exprimant cry3A ont été effectués. La production de toxines par ces lignées est suffisante pour engendrer la mort de tous les stades de développement de C. Tremulae. Une estimation des fréquences des allèles conférant une résistance à la toxine Cry3A a été effectuée selon la méthode du F2 screen. Une lignée isofemelle (parmi 64) a présenté des individus résistants au feuillage de peuplier transgénique. Ces résultats indiquent que les fréquences des allèles conférant la résistance aux toxines de Bt ne sont pas nécessairement rares dans les populations de C. Tremulae. La lignée isofemelle résistante a permis de sélectionner une souche résistante à la toxine cry3A, permettant une étude préliminaire du déterminisme génétique de la résistance. Une étude de la structuration génétique des populations de c. Tremulae a été effectuée en France (15 sites) et en Belgique (1 site d'échantillonnage), à l'aide de 7 marqueurs allozymiques polymorphes. Elle a mis en évidence (i) que les populations étaient à l'équilibre de Hardy-Weinberg, suggérant une reproduction panmictique au sein des populations (ii) une faible différenciation génétique entre les sites échantillonnés, indiquant d'intenses flux de gènes entre les populations de chrysomèles, quelque soit l'échelle géographique considérée. Ce travail met en évidence l'indispensable étude des paramètres biologiques (migration, fréquence des allèles de résistance, génétique de cette résistance) des insectes avant la culture des plantes transgéniques produisant des toxines actives contre leurs ravageurs. Dans le cas du système peuplier - Chrysomèle du tremble, cette dernière a toutes les chances de gagner rapidement la course aux armements.
Abstract FR:
The leaf beetle chrysomela tremulae, a phytophagous insect which is an important pest species on young poplar plantations, is a good model for risk assessment of the evolution of resistance to bacillus thuringiensis toxins produced by transgenic plants. An hybrid clone populus tremula x P. Tremuloides has been genetically engineered via Agrobacterium with a synthetic cry3A gene. This gene encodes a toxin homologous to the one encoded by the native Bacillus thuringiensis ssp tenebrionis gene. Upon molecular characterisation of transgenic plants, consumption tests of transgenic lines expressing cry3A were performed. Toxin production by the transgenic lines was sufficient to induce a complete mortality of all development stages of chrysomela tremulae. An estimation of resistance alleles frequencies was performed using the F2 screen method. One isofemale line (among 64) gave some resistant offspring to transgenic poplar foliage in her F2 progeny. These results indicate that resistance allele frequencies are not necessarily rare in C. Tremulae populations. This line was subsequently selected in order to obtain a resistant strain to the cry3A toxin. This later allowed a preliminary study on the genetic characteristics of the resistance. The genetic structure of C. Tremulae populations was determined by sampling 15 sites in France and 1 in Belgium. The genetic diversity was investigated by analysing the allelic frequencies of seven allozymic polymorphic markers. This study gave the following conclusions (i) the genotypic frequencies did not differ from those expected from Hardy-Weinberg equilibrium, suggesting a panmictic reproduction within populations (ii) a very low level of genetic differentiation was observed whatever the geographic scaled concidered indicating a high level of gene flow between population. This work emphasises that the study of biological parameters (such as the migration, the resistance alleles frequencies, and the genetics of resistance) of polyphagous species is a prerequisite before the introduction of transgenic plants producing a toxin against their pest species. In the case of poplar - chrysomela system, the pest may rapidly lead the race.