Effets toxiques des extraits végétaux sur la mouche du vinaigre, D. melanogaster

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Élevage :

Les drosophiles utilisées pour l’ensemble d’expérimentations sont une souche sauvage récoltée sur des pommes pourries dans la région d’Annaba (Algérie).
Les mouches sont maintenues au laboratoire à une température de 25°C sous une photopériode de 12 heures de jour et 12 heures de nuit avec un taux d’humidité relative de 70%. Elles sont élevées dans des tubes en verres (9,5 x 2,5 cm) et des flacons contenant du milieu nutritif standard [farine de maïs (33,33 g), de levure (33,33 g), d’agar-agar (4,8 g) et d’antifongique (25 ml de méthyl-hydroxy-4-benzoate à 10% dans l’éthanol 70%)] nécessaire pour la ponte, le développement et l’alimentation des larves et adultes. Pour la préparation du milieu nutritif, on met dans une cocotte tous les produits secs et on ajoute le volume nécessaire d’eau tiède en remuant à la spatule pour éviter les grumeaux. On chauffe la plaque en remuant jusqu’a ce que le milieu s’épaississe. À la fin, on le laisse pour refroidir quelques minutes et on rajoute l’antifongique progressivement.
La mise en œuvre du milieu d’élevage est réalisée en répartissant à chaud le substrat (15 à 30 ml) dans le fond des flacons, des erlenmeyers de 250 ml et des tubes en verre à fond rond (de 9,5 cm de hauteur et de 2,3 cm de diamètre) obturés par une éponge poreuse (Fig. 3,4). Ce milieu peut être gardé au réfrigérateur pendant environ un ou deux mois jusqu’au moment d’utilisation.
Figure 3. Flacons d’élevage (Photo originale)
Figure 4. Tubes d’élevage (Photo originale)

Blattella germanica (Linnaeus, 1767) :

Présentation de l’insecte :

La blatte germanique, B. germanica (L.), de l’ordre des Dictyoptères et de la famille des Blattellidae (Guillaumin et al., 1969). Elle est originaire des régions du nord-est Africain, entre les grands lacs, l’Ethiopie et le Soudan. D’Afrique du nord, elle a gagné l’Europe de l’est depuis plus de deux cents ans, ainsi l’Asie mineure et le sud de la Russie (Tokro, 1984 ; Mourier, 2014).
C’est une espèce de petite taille (10 à 15 mm de longueur), qui se caractérise par une couleur brune tirant sur le jaune et par deux bandes longitudinales de couleur noire sur le pronotum (Habbachi, 2013). Les adultes des deux sexes ont des ailes bien développés. Les femelles sont plus sombres et possèdent un corps trapu et robuste avec un abdomen arrondi complètement recouvert par les ailes, alors que les mâles présentent un abdomen effilé et un pygidium non recouvert par les ailes laissant visible le segment terminal de l’abdomen (Rust et al., 1995) (Fig. 5). À l’extrémité postérieure de l’abdomen se trouve deux appendices sensoriels : les cerques, pourvus de soies à fonction tactile, olfactive et auditive (Wigglesworth, 1972).
B. germanica est une espèce domestique cosmopolite, omnivore, nocturne à développement hétérométabole (Gordon, 1996 ; Guillaumin et al., 1969 ; Miller & Koehlen, 2003). Les femelles peuvent produire 5 à 8 oothèques dans leur vie contenant 30 à 48 œufs, elles pondent ainsi 300 œufs en moyenne au cours de leur vie. Les oothèques sont déposées près d’une source de nourriture, 24 heures avant l’éclosion (Tanaka, 1976 ; Gordon, 1996). Aussitôt, les nouveau-nés partiront en quête de cette dernière. Il faut compter environ deux semaines pour la formation d’une deuxième oothèque (Jacobs, 2013). Les jeunes larves qui éclosent sont molles, de couleur blanchâtre et, après tannage de la cuticule en quelques heures, prennent une couleur brunâtre. Les larves sont aptères (Willis et al., 1958). Le développement larvaire présente 5 à 7 stades successifs séparés par des mues. Dans des conditions propices (25° et 70% d’humidité relative), il se fait en 5 à 6 mois (Wattiez & Beys, 1999) (Fig. 6). Il peut prendre plus d’un an si les conditions sont défavorables (Mourier, 2014). L’espérance de vie de la blatte est de 100 à 200 jours (Mourier, 2014). Une blatte peut à elle seule avoir jusqu’à 10000 descendants au bout d’un an, à raison de deux générations (Borozan-Dorey, 2002).

Élevage :

Les prélèvements des blattes se font à différents endroits de la ville (hôpitaux, structures commerciales, résidences universitaires et logements). Les expérimentations sont réalisées sur des insectes de 4ème à 5ème générations à fin d’évider les résidus d’insecticides dans le cas où ils ont été mis en contact avec ces derniers.
L’élevage de masse (Fig. 7) se fait dans des boîtes en plastiques transparentes présentant des orifices grillagées. Des cartons à œufs font office d’abris. Les blattes sont nourries de biscuits pour chiens (Royal Canin) et abreuvées grâce à des tubes remplis d’eau et bouchés par du coton ; ces tubes assurent également l’humification du milieu. L’élevage est maintenu à une température de 25 ± 2°C, une hygrométrie de 70 à 80% et une scotophase de 12 : 12h.
Figure 7. Élevage de masse de B. germanica (Photo originale)

Plantes testées :

Dans la présente étude, nous avons choisi deux plantes en raison de ces propriétés toxiques, appartenant à des familles botaniques très différentes. Il s’agit de Peganum harmala et Daphné gniduim.

Peganum harmala (Linnaeus, 1753) :

Présentation de la plante :

P. harmala (L.) appartient à la famille des Zygophyllaceae, elle se trouve de façon abondante dans les zones subdésertiques de l’Afrique du Nord (Maroc, Algérie, Tunisie, Libye, Egypte) et dans certaines régions de l’Europe méditerranéenne (Bézanger- Beauquesne et al., 1980 ; Massoud et al., 2002) et en Asie (Iran, Pakistan, Turkestan, Tibet) (Bézanger-Beauquesne et al., 1980).
En Algérie, P. harmala (L.) est commune aux hauts plateaux, au Sahara septentrional et méridional, et aux montagnes du Sahara central. Il est réputé pour les terrains sableux, dans les lits d’oued et à l’intérieur des agglomérations (Chopra et al., 1960 ; Ozenda, 1991 ; Maire, 1933) (Fig. 8).
Figure 8. Arbuste de P. harmala L. (Source : Faculty.ksu.edu.sa)
Harmel est une plante herbacée vivace, buissonnante de 30 à 90 cm de haut. Les feuilles alternes vertes glauques, sont divisées en lanières étroites. Elles émettent une odeur désagréable quand on les froisse. Les fleurs solitaires, assez grandes (25 à 30 mm), d’un blanc-jaunâtre veinées de vert. Les graines nombreuses, petites, anguleuses, subtriangulaires, de couleur marron foncé, dont le tégument externe est réticulé et renferme un pigment rouge connu sous le nom de « Turkey red » (Fig. 9). Les graines ont une saveur amère et sont récoltées pendant l’été (Chopra et al., 1960 ; Quezel & Santa, 1963 ; Ozenda, 1977).
Figure 9. Différentes parties de l’espèce P. harmala (Source : Healthyhomegardening.com)
C’est une espèce très toxique pour les animaux et l’homme en particulier (Aqel & Haddi, 1991 ; El Bahri & Chemli, 1991 ; Bruneton, 1993 ; Ayoub et al., 1994 ; Bruneton, 1996). Elle est responsable de la paralysie du système nerveux et entraîne la mort par arrêt respiratoire chez les vertébrés, et peut provoquer l’interruption de grossesse chez les femmes (Bellakhdar, 1997). Elle est également abortive et anti-fertilisante chez les rats (Nath et al., 1993 ; Lamchouri et al., 2002). La plante est connue ainsi pour leur propriétés antibactériennes, antifongiques et antivirales (Bellakhdar, 1997 ; Mahmoudian et al., 2002 ; Nenaah, 2010), possédant également une activité anti-protozoaire notamment contre la leishmaniose (Lala et al., 2004 ; Yousefi et al., 2009), la theileriose méditerranéenne et tropicale (Mirzaei, 2007), le paludisme (Kayser, 2003), ainsi qu’un pouvoir insecticide sur les criquets Schistocerca gregaria (Idrissi et al., 1998) et nématicide contre Meloidogyne ssp., nématodes à galles (El-Allagui et al., 2007).
Des études phytochimiques ont mené à l’isolation de plusieurs types de composés chimiques dans ses différentes parties, tels que les alcaloïdes, les stéroïdes, les flavonoïdes, les coumarines, les anthraquinones, les bases volatiles, les tanins, les stérols, les triterpènes, les acides aminés (valine, proline, thréonine, histidine, acide glutamique, l’aniline, N-phénylformamide, et N-acétylaniline phénylalanine) et les polysaccharides…etc (Chatterjee & Ganguly, 1968 ; Sharaf et al., 1997 ; Movafeghi, 2009). Parmi ces derniers, les alcaloïdes, généralement de type β-carbolines tels que l’harmine, l’harmaline, l’harmalol, l’harmol et le tetrahydroharmine, sont responsables de la toxicité de la plante (Kartal et al., 2003 ; Xing et al., 2012 ) (Fig. 10). Le taux d’alcaloïdes est beaucoup plus élevé dans la graine (3 à 4%) que dans la racine, la tige (0,36%) et la feuille (0,52%) (Frison et al., 2008 ; Shao et al., 2013). La teneur en alcaloïdes s’élève brusquement en été, durant la phase de mûrissement du fruit, au moment de la récolte de la graine (Ben Salah et al., 1986). L’harmaline est un méthoxy-harmalol et une dihydroharmine, elle constitue les 2/3 des alcaloïdes totaux de la graine (Tahrouch et al., 2002).

Préparation des extraits végétaux :

Pour la présente étude, il est adopté une méthode d’extraction dont la décoction pour extraire les principes actifs, à partir de feuilles, fleurs et graines de P. harmala. La plante a été collectée dans la région de Laghouat en Algérie (latitude 33°47′59″ N, longitude 2°51′54″ E), où elle pousse essentiellement. Cinq cent grammes de chaque partie sont mises, séparément, à bouillir dans 1600 ml d’eau distillée pendant une 1h 15 min sur une plaque chauffante à 180°C. Le mélange obtenu est filtré à l’aide d’un papier filtre (Wattman). Le filtrat récupéré représente une solution stock initiale à 1000 µg/ml.

Daphne gnidium (Linnaeus, 1753) :

Présentation de la plante :

Daphne gnidium, plus connu sous le nom de Garou, Thymèle ou Saint bois, appartient à la famille des Thyméléacées. C’est un arbuste des garrigues méditerranéennes (Pottier-Alapetite, 1979) et des sables atlantiques, existe dans tout le Tell de l’Algérie (Benayad, 2008 ; Mohammedi, 2013) (Fig. 11).
Figure 11. Arbuste de D. gniduim (Photo originale)
C’est un arbrisseau, de 60 cm à 2 m de haut ou plus, à rameaux minces très feuillés. Des feuilles persistantes ou caduques, lancéolées-linéaires, larges de 5 à 7 mm au plus, cuspides et très denses (Benayad, 2008 ; Mohammedi, 2013). Inflorescences terminales en panicule rameuse longue de 5 à 10 cm, entièrement blanche-tomenteuse, fleurs blanches caduques. Le fruit (Fig. 12) est une drupe ovoïde, rouge orangé (Julve, 1998). La floraison va d’octobre à mars, c’est une plante entomogame (Mohammedi, 2013).
Figure. 12 : Parties de l’espèce D. gniduim
[A : Feuilles ; B : Baies rouges (Photos originales)]
D. gnidium est considéré comme dangereux en raison de sa forte toxicité. Il produit des maux de tête, frissons, pâleur, dilatation de la pupille, enflure de la bouche et des lèvres, difficulté de déglutition, la diarrhée et les spasmes digestifs, convulsions, troubles pulmonaires et la mort (Charnot, 1945 ; Bellakhdar, 1997 ; Chaabane et al., 2012). Le Garou possède des effets cytotoxiques, antioxydants et antimicrobiens (Mohammedi, 2013). Cependant, peu de travaux ont été consacrés pour son activité insecticide.
Le D. gnidium contient des coumarines (Daphnétine, daphnine, acétylimbelliférone, daphnorétine) et des flavonoïdes (lutéolin-3′,7-di-O-glucoside lutéoline, orientine, isoorientine, quercétine, apigénine-7-O-glucoside, genkwanine, 5-O-b-D-primeverosyl genkwanine, 2,5,7,4’-tétrahydroxyisoflavanol) et l’à_tocophérol (Mohammedi, 2013). Les graines et les écorces des différentes espèces de Daphne renferment des diterpènes toxiques, la daphnétoxine (écorce) et la mézéréine (graines) (Mohammedi, 2013).

Préparation des extraits végétaux :

La matière végétale a été prélevée depuis les forêts de l’Edough dans la région de Séraidi à Annaba (latitude 36° 55′ 00″ N, longitude 7° 40′ 00″ E), Nord Est d’Algérie. Nous avons procédé la même méthode d’extraction (la décoction) pour obtenir des extraits aqueux à partir de 500 g de feuilles fraiches et de 200 g de baies de D. gnidium.

Caractérisation des effets létaux et sublétaux des extraits végétaux chez D. melanogaster :

Etude toxicologique :

Le test de toxicité consiste à exposer ou à administrer (par ingestion) de différentes concentrations d’extraits végétaux aux larves du 2ème stade de la drosophile (Tab. 1), dans des conditions bien contrôlées du laboratoire.
Dix millilitres de chaque concentration à tester, sont rajoutées à 40 g de milieu de culture, qui sont ensuite déposées en quatre tubes. Dans chaque tube, vingt larves prélevées au hasard dans l’élevage de masse, sont immergées. Vingt autres larves sont mises dans un autre tube ne contenant que la nourriture témoin, il s’agit d’un lot témoin (Fig. 13). Le suivi de la mortalité et du développement des larves se fait durant 15 jours. Les différentes malformations obtenues sont aussi enregistrées.

Effets des traitements sur le comportement :

Dans ce travail, nous avons analysé les effets de différents extraits végétaux (à des concentrations sublétales) sur un comportement général aux insectes dont la drosophile, l’orientation olfactive, mis en jeu dans la recherche de la nourriture chez les larves, dans la reconnaissance des partenaires sexuels et dans la recherche des sites de ponte appropriés.

Table des matières

1. Introduction
2.5.2. Effets des traitements sur le comportement
2.5.2.1. Comportement sexuel
-Description du comportement sexuel chez B. germanica
-Test de comportement
2.5.2.2. Comportement grégaire
-Préparation des extraits
-Mise au point du test de comportement d’agrégation olfactive
2.6. Analyses statistiques des données
2.6.1. Tests de toxicité
2.6.2. Les tests comportementaux
3. Résultats
3.1. Effets toxiques des extraits végétaux sur la mouche du vinaigre, D. melanogaster
3.1.1. Effets d’extrait aqueux des feuilles de P. harmala sur la drosophile
3.1.1.1. Essai insecticide à l’égard des larves du 2ème stade
3.1.1.2. Impact sur la croissance et la durée de développement
3.1.1.3. Effets du traitement par une concentration sublétale (300 μg/ml) sur le comportement de D. melanogaster
-Sur le comportement alimentaire des larves du 3ème stade
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement d’oviposition
3.1.2. Effets des extraits aqueux des fleurs de P. harmala sur la drosophile
3.1.2.1. Essai insecticide à l’égard des larves du 2ème stade
3.1.2.2. Impact sur la croissance et la durée de développement
3.1.2.3. Effets du traitement par une concentration sublétale (840 μg/ml) sur le comportement de D. melanogaster
-Sur le comportement alimentaire des larves du 3ème stade
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement d’oviposition
3.1.3. Effets d’extrait aqueux des graines de P. harmala sur la drosophile
3.1.3.1. Essai insecticide à l’égard des larves du 2ème stade
3.1.3.2. Impact sur la croissance et la durée de développement
3.1.3.3. Effets du traitement par une concentration sublétale (50 μg/ml) sur le comportement de D. melanogaster
-Sur le comportement alimentaire des larves du 3ème stade
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement d’oviposition
3.1.4. Effets d’extrait aqueux des feuilles de D. gniduim sur la drosophile
3.1.4.1. Essai insecticide à l’égard des larves du 2ème stade
3.1.4.2. Impact sur la croissance et la durée de développement
3.1.4.3. Effets du traitement par une concentration sublétale (300 μg/ml) sur le comportement de D. melanogaster
-Sur le comportement alimentaire des larves du 3ème stade
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement d’oviposition
3.1.5. Effets d’extrait aqueux des baies de D. gniduim sur la drosophile
3.1.5.1. Essai insecticide à l’égard des larves du 2ème stade
3.1.5.2. Impact sur la croissance et la durée de développement
3.1.5.3. Effets du traitement par une concentration sublétale (50 μg/ml) sur le comportement de D. melanogaster
-Sur le comportement alimentaire des larves du 3ème stade
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement d’oviposition
3.1.6. Synthèse des résultats obtenus
3.2. Effets toxiques des extraits végétaux sur la blatte germanique, B. germanica
3.2.1. Effets d’extrait aqueux des feuilles de P. harmala sur la blatte
3.2.1.1. Essai insecticide à l’égard des adultes
3.2.1.2. Effets du traitement par une concentration sublétale (300 μg/ml) sur le comportement de B. germanica
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement grégaire
3.2.2. Effets des extraits aqueux des graines de P. harmala sur la blatte
3.2.2.1. Essai insecticide à l’égard des adultes
3.2.2.2. Effets du traitement par une concentration sublétale (300 μg/ml) sur le comportement de B. germanica
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement grégaire
3.2.3. Effets d’extrait aqueux des feuilles de D. gniduim sur la blatte
3.2.3.1. Essai insecticide à l’égard des adultes
3.2.3.2. Effets du traitement à une concentration sublétale (300 μg/ml) sur le comportement de B. germanica
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement grégaire
3.2.4. Effets d’extrait aqueux des feuilles de D. gniduim sur la blatte
3.2.4.1. Essai insecticide à l’égard des adultes
3.2.4.2. Effets du traitement par une concentration sublétale (100 μg/ml) sur le comportement de B. germanica
-Sur le comportement sexuel
-Sur le comportement grégaire
3.2.6. Synthèse des résultats obtenus
4. Discussion
5. Conclusion
6. Références bibliographiques
Résumés
Annexe (Production scientifique)