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Intoxication d’Apis mellifera au Roundup 3+, altérations

comportementales et bouleversements neurochimiques

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Michel Sokolowski, Université de Picardie – Jules Verne

Maxime Gauthier, Université du Québec à Montréal

Marie-Pierre Halm, Université de Caen Basse-Normandie

Monique Boily, Université du Québec à Montréal

Effets du Roundup chez l’abeille

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Introduction

• Herbicide non sélectif, l’un des plus utilisés (pulvérisation)

• Utilisation en augmentation (plantes OGM « roundup ready »)

• Molécule active: glyphosate • Traces retrouvées dans les urines de divers organismes:

lapins, bovins, humains (Kruger et al., 2014).

• Résidus dans le nectar (<= 30 mg/kg) et le pollen (<=300 mg/kg) après traitement au glyphosate pur (Thompson et al., 2014).

• Résidus retrouvés dans le miel (jusqu’à 160µg/kg), y compris « bio », de nombreux pays (Rubio et al., 2014).

Roundup ®:


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Introduction

• Surfactants ajoutés au glyphosate dans la formulation commerciale

• Faible toxicité reportée pour les abeilles: • DL 50 à 48h (oral) : > 254µg/abeille • DL 50 à 48h (contact) : > 330µg/abeille

• Très peu d’études publiées sur les effets toxiques et/ou non létaux du glyphosate


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Introduction

Effets physiologiques:

• La consommation chronique de faibles doses (1.25 à 10 ng par abeille) réduit l’activité AChE (acetylcholinesterase) (Boily et al., 2013)

• AChE: enzyme impliquée dans la neurotransmission des effets comportementaux sont prévisibles


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Introduction

• Faibles doses (1.25 à 5 ng par abeille) sans effets sur la consommation chronique de sirop en cagettes (Heidrei Helmer et al., 2013)

• Sensibilité au sucre et conditionnement olfactif de la réponse d’extension du proboscis affectés par une exposition chronique (15 jours) à des concentrations de 2.5 ou 5mg/l (Herbert et al., 2014)

• Pas d’effet sur le butinage ni les danses à 2.5mg/l • Mais vol de retour à la ruche affecté par le butinage de sirop

à 10mg/l (Balbuena et al., 2015)

Effets comportementaux:


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Introduction

Les protocoles comportementaux:

• Hedrei Helmer et al. (2013): consommation journalière en cagettes (eppendorf)

• Herbert et al. 2014: Conditionnement de la réponse d’extension du proboscis

• Herbert et al. 2014 : butinage dans un nourrisseur (3 visites avec sirop et 3 visites avec glyphosate)

• Balbuena et al. 2015: navigation mesurée avec radar harmonique


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Objectifs

• Etudier les effets non létaux et chroniques du roundup 3+ (170g/l de glyphosate acide)

• Améliorer des protocoles comportementaux existants et en proposer de nouveaux (laboratoire et vol libre)

• Etudier les liens possibles entre les modifications comportementales et l’activité de l’AChE


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1. Le seuil de consommation

• Mesurer à quelle concentration une solution sucrée de roundup est consommée sans capture de l’abeille

• Entrainement à venir butiner à l’endroit d’un point lumineux (plateau)

• Marquage • Test dans un tunnel linéaire

compartimenté avec des concentrations décroissantes

• On note quand l’abeille consomme


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1. Le seuil de consommation

• 71% des abeilles consomment des sirops dont la concentration est >50g/kg (34% de roundup 3+)

• Et cela, même si la concentration en sucre du sirop est réduite (<34%) 0

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15

20

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89.5 (21.4) 49.7 (34.1) 24.0 (42.3) 15.8 (45) 9 (47.1) 5.2 (48.3)

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Concentration en glyphosate (g/kg)

Concentrations testées: 89.5 – 49.7 – 24 – 15.8 – 9 et 5.2 g/kg de glyphosate (concentrations non isocaloriques)


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2. Le butinage sur nourrisseur

• Mesurer à quelle concentration le roundup altère le butinage

• Méthode « classique » avec abeilles visitant un nourrisseur

• Utilisation d’un logiciel développé au labo permettant de noter l’arrivée et le départ de chaque abeille

• 1h de butinage de sirop puis 1h de sirop avec roundup (0.056 – 0.56 et 5.6g/kg)


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2. Le butinage sur nourrisseur

• Diminution de la fréquence de visite au nourrisseur à 5.6g/kg

• Concentration élevée par rapport aux concentrations reportées (max 300mg/kg dans le pollen)

• Seulement 1h d’exposition

• Accès libre au sirop: peu réaliste sur le plan écologique • Méthode pas très fine pour détecter des effets (peu de VD

mesurées)

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Blocs de 15 minutes

Contrôle0.056g/kg0.56g/kg5.6g/kg


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3. Butinage avec contrôle de l’accès à la ressource

• 4 chambres de butinage en parallèle

• Nouveau dispositif (brevet en cours)

• Abeille entraînée à venir butiner dans un chambre de butinage individuelle

• Dispositif à proximité de la ruche

• Protocole: 1h de sirop à 50% (référence) puis 3 h de sirop avec roundup à concentrations variées (0 – 30 – 300 ou 3000mg/kg)


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• Mesure du flux de nectar transféré par les butineuses dans la colonie

• Flux globalement constant (légère augmentation avec le temps)

• Variable dépendante doublement pertinente

• Mesure de la santé de la colonie (accumulation de ressources) • Mesure de la « santé » de l’apiculteur (production de miel)

0

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Temps (heures)

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Contrôle


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• Légère augmentation du flux à 30mg/kg • Légère diminution du flux à 3000mg/kg • On pourrait estimer quantitativement l’impact du pesticide sur

la production de miel d’une colonie. Ex: à 3000mg/kg, chute de plus de 13%

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4. La consommation chronique de roundup

• Méthode « standard »: exposition en cagettes • Amélioration de la méthode: remplacer l’eppendorf par notre

système de distribution (2µl de sirop par visite) • 25 abeilles par boîte pendant 11 jours (4 séries de 2 boîtes).

Capture sur cadre avec couvain. Cycle jour/nuit: 12h/12h. • Roundup introduit le 2ème jour pendant 10 jours • Capteur pour mesurer la mortalité toutes les heures • Calcul de la consommation par abeille vivante et par heure • 3 concentrations: 0 – 3 – 30 mg/kg (8 boîtes par

concentration) • Dosages biochimiques d’AChE pour toutes les survivantes


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5

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Contrôle

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3mg/kg

30mg/kg

• Mortalité à 11 jours: environ 28%

• Pas de différence entre les traitements

• Pas d’effet de la concen-tration sur la consommation moyenne par abeille vivante


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Heures d'expérimentation

Contrôle3mg/kg30 mg/kg

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0 4 8 12 16 20 24

Cons

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Heure

Contrôle3mg/kg30 mg/kg

• Patron régulier de consommation jour/nuit • Pic de consommation au milieu de la période d’éclairement • Très faible consommation la nuit • Pas d’effet de la concentration du roundup.


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• Exposition 1: du 30 août au 10 septembre • Exposition 2: du 11 septembre au 22 septembre • Exposition 3: du 23 septembre au 4 octobre • 2 boîtes par concentration testée • Méthode de dosage en microplaque adaptée d'Ellman (1961) • 1n = 2 têtes d'abeilles (entre 7 et 12n par boîte)

Unités de mesure de l'act. de l'AChE (mmoles/hre/mg protéines)

• ANOVAs à 1 critère. Traité statistiquement par exposition

Analyses biochimiques


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Augmentation significative (p=0.0244) de l’activité d’AChE pour 30 mg/kg, mais seulement pour l’exposition 3 (abeilles d’octobre).

0

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contrôle 3mg/kg 30mg/kg

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Concentration en glyphosate

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Exposition 3

*Exposition 3

*


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5. Le choix entre sirop contaminé et sirop non contaminé

• Savoir si les abeilles sont capables d’éviter de consommer du roundup: protocole de choix

• Boîtes à 2 nourrisseurs : l’un distribue du sirop, l’autre du sirop+roundup (0 – 30 – 300 ou 45000mg/kg)

• 45 abeilles par boîte (butineuses) • Distribution de 2 µl de sirop à chaque visite dans chaque

nourrisseur • Cycle jour/nuit (12h/12h). Distribution stoppée

automatiquement la nuit (21h-9h). • Jour 1: choix sirop/sirop. Jours 2 et 3: choix sirop/roundup


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5. Le choix entre sirop contaminé et sirop non contaminé

• Pas de préférence pour le sirop non contaminé à 30 et 300mg/kg

• À 45g/kg (dose extrêmement élevée), les abeilles évitent le glyphosate en mois de 3 heures et n’y reviennent quasiment pas le lendemain

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Jour 1: Sirop-Sirop

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Jour 1: Sirop-Sirop

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Jour 1: Sirop-Sirop



45 g/kg


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Conclusion

• Les abeilles consomment du sirop même à des concentrations de glyphosate élevées

• Pas d’effet d’une exposition chronique au glyphosate sur le patron de consommation de sirop

• Les abeilles n’évitent pas le glyphosate quand elles en ont la possibilité (sauf à des concentrations très élevées).

• le butinage ne semble affecté qu’à partir de concentrations de 3000mg/kg (les analyses sur les composantes du butinage sont en cours)

• Le glyphosate peut entrer dans une ruche avec d’éventuelles conséquences pour la colonie (couvain)


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Conclusion

• Modification de niveaux d’activité d’AChE détectés pour une exposition chronique à une concentration de 30mg/kg, mais seulement pour les abeilles d’octobre. Sensibilité accrue des abeilles d’automne aux pesticides? (Wahl et al., 1983)

• Résultat qui contraste avec l’absence d’effet comportemental à cette même concentration: faire des tests comportementaux à après l’exposition chronique (locomotion).

• Batterie de protocoles innovants parfaitement adaptée pour l’étude des effets sublétaux.


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Remerciements: Jean-Philippe Chombar, Moudrik Fallous, Alexis Fourny, Mickael Naassila, Cleomir Niquet, Caroline Trecherel

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