Les pesticides néonicotinoïdes et leurs effets sur les comportements sociaux des abeilles
Pour les abeilles, le comportement social est primordial. Qu'il s'agisse de chercher de la nourriture, de soigner les jeunes, d'utiliser leur corps pour générer de la chaleur ou pour chauffer la ruche, ou de construire et de réparer des nids. Une colonie d'abeilles fait pratiquement tout comme une seule unité.
Alors que de récentes études ont suggéré que l'exposition aux pesticides pouvait avoir des impacts sur le comportement lié à la recherche de nourriture, une nouvelle étude, menée par James Crall, a révélé que ces effets ne sont que la partie visible de l'iceberg.
Chercheur postdoctoral travaillant dans le laboratoire de Benjamin de Bivort, professeur associé de Biologie organismique et évolutionnaire, Crall est l'auteur principal d'une étude qui montre que l'exposition aux pesticides néonicotinoïdes, la classe de pesticides la plus couramment utilisée en agriculture, a des effets profonds sur une foule de comportements sociaux.
A l'aide d'une plateforme robotique innovante pour observer le comportement des abeilles, Crall et ses co-auteurs, dont Bivort et Naomi Pierce, ont montré qu'à la suite de l'exposition au pesticide, les abeilles passaient moins de temps à allaiter leurs larves et étaient moins sociables que les autres abeilles. Des tests supplémentaires ont montré que les abeilles exposées compromettaient leur capacité à réchauffer le nid et à construire des bouchons de cire isolants autour de la colonie.
En plus de Crall, de Bivort et Pierce, l'étude a été co-écrite par Callin Switzer, Stacey Combes de l'Université de Californie à Davis, les anciens assistants de recherche en biologie organismique et évolutive Robert L. Oppenheimer et Mackay Eyster, et l'étudiante de premier cycle à Harvard Andrea Brown.
"Ces pesticides sont d'abord arrivés au milieu des années 1990, et sont aujourd'hui la classe d'insecticide la plus couramment utilisée dans le monde" dit Crall, "En règle générale, ils sont utilisé sur les semences; de fortes concentrations sont dosées sur les semences, et l'une des raisons qui explique que les agriculteurs et les fabricants de pesticides aiment ces composés est qu'elles sont absorbées systématiquement par les plantes, donc l'idée est qu'ils les rendent résistantes. Mais le problème est qu’ils apparaissent également dans le pollen dont se nourrissent les abeilles."
Sur la dernière décennie, Crall rapporte que de nombreuses études ont lié l'exposition aux pesticides à des perturbations dans la recherche de nourriture, "mais il y a trois raisons de suspecter que cela allait plus loin. La recherche de nourriture n'est qu'une partie de ce que font les abeilles" dit-il, "Ces études montraient les effets importants de ces composés sur ce qui se passait à l'extérieur du nid, mais il existe tout un monde de comportements très importants à l'intérieur ... et c'est une boîte noire que nous voulions ouvrir un peu".
Pour ce faire, Crall et ses collègues ont développé un système unique qui leur a permis de pister les activités des abeilles dans une dizaine de colonies en même temps. "Ce que nous avons fait, c'est de mettre une étiquette noire et blanche avec un code QR simplifié, à l'arrière de chaque abeille," dit-il, "Et il y a une caméra qui peut se déplacer au-dessus des colonies et suivre le comportement de chaque abeille automatiquement en utilisant la vision par ordinateur ... Cela nous permet donc de regarder à l'intérieur du nid."
Grâce à ce système, Crall et ses collègues ont pu doser le pesticide sur certaines abeilles et ainsi observer les changements dans leur comportement (moins d'interaction avec les compagnons du nid et plus de temps à la périphérie de la colonie); mais ces expériences sont limitées de plusieurs manières importantes. L'une est physiologique: même si nous donnions aux abeilles des doses calculées de pesticides, donner une dose en une seule fois risque de ne pas être tout à fait réaliste.
L'autre fait important est qu'une colonie d'abeilles est une unité fonctionnelle. Traiter les individus n’a aucun sens, car ce que vous perdez en faisant cela, c’est la structure sociale naturelle de la colonie.
Avec le système robotique, cependant, les chercheurs peuvent traiter une colonie entière comme une seule unité. Crall a déclaré que chacune des 12 unités du système abrite une seule colonie où les abeilles ont accès à deux chambres (l'une pour imiter le nid et l'autre pour agir comme un espace de recherche de nourriture). "Cela nous permet de faire de multiples expositions au niveau des colonies et de faire une surveillance continue" dit Crall, "Nous pensons que cela est beaucoup plus proche de la façon dont leur comportement naturel fonctionne, et cela nous permet également d'automatiser le suivi comportemental à travers plusieurs colonies en même temps."
Tout comme dans les études précédentes, les abeilles exposées ont montré des changements dans les niveaux d'activité et de socialisation, et ont passé plus de temps en marge du nid, mais les tests ont également montré que les résultats étaient les plus nets pendant la nuit.
"Les abeilles ont en fait un rythme circadien important" explique Crall, "Nous avons ainsi constaté que, pendant la journée, il n'y avait pas d'effet statistiquement observable, mais que la nuit, nous pouvions voir qu'il s'effondrait. Nous ne savons pas encore si les pesticides perturbent la régulation des gènes circadiens ou s'il ne s'agit que de quelques réactions physiologiques. mais cela suggère que, d’un point de vue pratique, si nous voulons comprendre ou étudier ces composés, il est très important d’examiner les effets du jour au lendemain."
Des expériences supplémentaires, au cours desquelles des sondes de température ont été placées dans des ruches extérieures, ont montré que les pesticides auraient de profonds effets sur la capacité des abeilles à réguler les températures à l'intérieur du nid. "Lorsque les températures chutent, les abeilles verrouillent leurs ailes et font frisonner leurs muscles pour générer de la chaleur," ajoute Crall, "ainsi, dans les colonies témoins, même lorsque les températures varient de façon importante, les abeilles réussissent à maintenir la température dans la colonie à quelques degrés près. Par contre, les abeilles exposées perdent considérablement leur capacité à réguler la température"
En plus de perturber la capacité des abeilles à réchauffer ou à refroidir directement le nid, l'expérience a également révélé que l'exposition aux pesticides affectait la capacité des abeilles à construire un bouchon en cire isolant sur la colonie. "Presque toutes les colonies témoin ont construit ce bouchon" dit Crall, "Et il semble être totalement anéanti dans les colonies exposées aux pesticides, de sorte qu'elles perdent leur capacité à effectuer cette restructuration fonctionnelle du nid."
"Ce travail, plus spécifiquement sur la thermorégulation, ouvre une nouvelle série de questions, non seulement sur les effets directs des pesticides, mais aussi sur la manière dont ces pesticides nuisent à la capacité des colonies de faire face aux autres facteurs de stress" continu Crall, "cette étude suggère que, dans des environnements particulièrement extrêmes, nous pourrions nous attendre à une aggravation des effets des pesticides. Cela change donc la manière dont nous procédons aux essais de produits chimiques agricoles en général, mais cela soulève des questions spécifiques quant à savoir si nous pourrions assister à des chutes plus importantes dans certains environnements."
Dans l'ensemble, Crall pense que les résultats soulignent la nécessité d'une réglementation plus stricte des néonicotinoïdes et des autres pesticides susceptibles d'avoir un impact sur les abeilles. "Je pense que nous sommes à un point où nous devrions être très, très préoccupés par la façon dont nous modifions l'environnement, qui sape et décime les populations d'insectes qui sont importantes non seulement pour le fonctionnement de chaque écosystème ... mais qui sont très importants pour la production alimentaire. Notre système alimentaire dépend de plus en plus des pollinisateurs - aujourd'hui, environ un tiers des cultures vivrières dépendent de pollinisateurs, et cela ne fait qu'augmenter. Jusqu'à présent, nous avons eu ce don naturel et abondant de pollinisateurs faisant tout ce travail pour nous, et maintenant nous commençons à réaliser que ce n'est pas un acquis, alors je pense que nous devrions être très inquiets à ce sujet."
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Alors que de récentes études ont suggéré que l'exposition aux pesticides pouvait avoir des impacts sur le comportement lié à la recherche de nourriture, une nouvelle étude, menée par James Crall, a révélé que ces effets ne sont que la partie visible de l'iceberg.
Une étiquette en noir et blanc avec un code QR simplifié est placée à l'arrière de chaque abeille pour permettre le suivi du comportement. Photo: James Crall
Chercheur postdoctoral travaillant dans le laboratoire de Benjamin de Bivort, professeur associé de Biologie organismique et évolutionnaire, Crall est l'auteur principal d'une étude qui montre que l'exposition aux pesticides néonicotinoïdes, la classe de pesticides la plus couramment utilisée en agriculture, a des effets profonds sur une foule de comportements sociaux.
A l'aide d'une plateforme robotique innovante pour observer le comportement des abeilles, Crall et ses co-auteurs, dont Bivort et Naomi Pierce, ont montré qu'à la suite de l'exposition au pesticide, les abeilles passaient moins de temps à allaiter leurs larves et étaient moins sociables que les autres abeilles. Des tests supplémentaires ont montré que les abeilles exposées compromettaient leur capacité à réchauffer le nid et à construire des bouchons de cire isolants autour de la colonie.
En plus de Crall, de Bivort et Pierce, l'étude a été co-écrite par Callin Switzer, Stacey Combes de l'Université de Californie à Davis, les anciens assistants de recherche en biologie organismique et évolutive Robert L. Oppenheimer et Mackay Eyster, et l'étudiante de premier cycle à Harvard Andrea Brown.
"Ces pesticides sont d'abord arrivés au milieu des années 1990, et sont aujourd'hui la classe d'insecticide la plus couramment utilisée dans le monde" dit Crall, "En règle générale, ils sont utilisé sur les semences; de fortes concentrations sont dosées sur les semences, et l'une des raisons qui explique que les agriculteurs et les fabricants de pesticides aiment ces composés est qu'elles sont absorbées systématiquement par les plantes, donc l'idée est qu'ils les rendent résistantes. Mais le problème est qu’ils apparaissent également dans le pollen dont se nourrissent les abeilles."
Les pesticides ne pertubent pas seulement la recherche de nourriture
Sur la dernière décennie, Crall rapporte que de nombreuses études ont lié l'exposition aux pesticides à des perturbations dans la recherche de nourriture, "mais il y a trois raisons de suspecter que cela allait plus loin. La recherche de nourriture n'est qu'une partie de ce que font les abeilles" dit-il, "Ces études montraient les effets importants de ces composés sur ce qui se passait à l'extérieur du nid, mais il existe tout un monde de comportements très importants à l'intérieur ... et c'est une boîte noire que nous voulions ouvrir un peu".
Pour ce faire, Crall et ses collègues ont développé un système unique qui leur a permis de pister les activités des abeilles dans une dizaine de colonies en même temps. "Ce que nous avons fait, c'est de mettre une étiquette noire et blanche avec un code QR simplifié, à l'arrière de chaque abeille," dit-il, "Et il y a une caméra qui peut se déplacer au-dessus des colonies et suivre le comportement de chaque abeille automatiquement en utilisant la vision par ordinateur ... Cela nous permet donc de regarder à l'intérieur du nid."
Grâce à ce système, Crall et ses collègues ont pu doser le pesticide sur certaines abeilles et ainsi observer les changements dans leur comportement (moins d'interaction avec les compagnons du nid et plus de temps à la périphérie de la colonie); mais ces expériences sont limitées de plusieurs manières importantes. L'une est physiologique: même si nous donnions aux abeilles des doses calculées de pesticides, donner une dose en une seule fois risque de ne pas être tout à fait réaliste.
L'autre fait important est qu'une colonie d'abeilles est une unité fonctionnelle. Traiter les individus n’a aucun sens, car ce que vous perdez en faisant cela, c’est la structure sociale naturelle de la colonie.
Avec le système robotique, cependant, les chercheurs peuvent traiter une colonie entière comme une seule unité. Crall a déclaré que chacune des 12 unités du système abrite une seule colonie où les abeilles ont accès à deux chambres (l'une pour imiter le nid et l'autre pour agir comme un espace de recherche de nourriture). "Cela nous permet de faire de multiples expositions au niveau des colonies et de faire une surveillance continue" dit Crall, "Nous pensons que cela est beaucoup plus proche de la façon dont leur comportement naturel fonctionne, et cela nous permet également d'automatiser le suivi comportemental à travers plusieurs colonies en même temps."
Tout comme dans les études précédentes, les abeilles exposées ont montré des changements dans les niveaux d'activité et de socialisation, et ont passé plus de temps en marge du nid, mais les tests ont également montré que les résultats étaient les plus nets pendant la nuit.
"Les abeilles ont en fait un rythme circadien important" explique Crall, "Nous avons ainsi constaté que, pendant la journée, il n'y avait pas d'effet statistiquement observable, mais que la nuit, nous pouvions voir qu'il s'effondrait. Nous ne savons pas encore si les pesticides perturbent la régulation des gènes circadiens ou s'il ne s'agit que de quelques réactions physiologiques. mais cela suggère que, d’un point de vue pratique, si nous voulons comprendre ou étudier ces composés, il est très important d’examiner les effets du jour au lendemain."
Des impacts sur la régulation de la température dans la ruche
Des expériences supplémentaires, au cours desquelles des sondes de température ont été placées dans des ruches extérieures, ont montré que les pesticides auraient de profonds effets sur la capacité des abeilles à réguler les températures à l'intérieur du nid. "Lorsque les températures chutent, les abeilles verrouillent leurs ailes et font frisonner leurs muscles pour générer de la chaleur," ajoute Crall, "ainsi, dans les colonies témoins, même lorsque les températures varient de façon importante, les abeilles réussissent à maintenir la température dans la colonie à quelques degrés près. Par contre, les abeilles exposées perdent considérablement leur capacité à réguler la température"
En plus de perturber la capacité des abeilles à réchauffer ou à refroidir directement le nid, l'expérience a également révélé que l'exposition aux pesticides affectait la capacité des abeilles à construire un bouchon en cire isolant sur la colonie. "Presque toutes les colonies témoin ont construit ce bouchon" dit Crall, "Et il semble être totalement anéanti dans les colonies exposées aux pesticides, de sorte qu'elles perdent leur capacité à effectuer cette restructuration fonctionnelle du nid."
"Ce travail, plus spécifiquement sur la thermorégulation, ouvre une nouvelle série de questions, non seulement sur les effets directs des pesticides, mais aussi sur la manière dont ces pesticides nuisent à la capacité des colonies de faire face aux autres facteurs de stress" continu Crall, "cette étude suggère que, dans des environnements particulièrement extrêmes, nous pourrions nous attendre à une aggravation des effets des pesticides. Cela change donc la manière dont nous procédons aux essais de produits chimiques agricoles en général, mais cela soulève des questions spécifiques quant à savoir si nous pourrions assister à des chutes plus importantes dans certains environnements."
Dans l'ensemble, Crall pense que les résultats soulignent la nécessité d'une réglementation plus stricte des néonicotinoïdes et des autres pesticides susceptibles d'avoir un impact sur les abeilles. "Je pense que nous sommes à un point où nous devrions être très, très préoccupés par la façon dont nous modifions l'environnement, qui sape et décime les populations d'insectes qui sont importantes non seulement pour le fonctionnement de chaque écosystème ... mais qui sont très importants pour la production alimentaire. Notre système alimentaire dépend de plus en plus des pollinisateurs - aujourd'hui, environ un tiers des cultures vivrières dépendent de pollinisateurs, et cela ne fait qu'augmenter. Jusqu'à présent, nous avons eu ce don naturel et abondant de pollinisateurs faisant tout ce travail pour nous, et maintenant nous commençons à réaliser que ce n'est pas un acquis, alors je pense que nous devrions être très inquiets à ce sujet."
Source:
- Eurekalert: "Bees on the brink"
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