Physiological effects of gamma irradiation combined to Nosema ceranae infection in the honeybee, Apis mellifera – BEERAD | Effets physiologiques de l'irradiation gamma combinée à l'infection par Nosema ceranae chez l'abeille domestique, Apis mellifera – BEERAD

International audience

英语. Radioactive contamination of the environment is a major ecological challenge. In order to predict accurately the repercussions of nuclear disasters such as Chernobyl or Fukushima, it is essential to deepen our understanding of the effects and dangers that irradiation and contamination by radioactive substances represent for our environment. In this context, the honeybee, Apis mellifera, has been chosen as a model organism for studying the effects of ionizing radiation. Occupying an essential place within ecosystems, bees play a crucial role not only for the environment, but also for society, due to their preponderant role in the economy, the agro-environment and scientific research. The aim of this study is to develop our knowledge of the consequences and processes of action of ionizing radiation on these insects, a domain of study still insufficiently explored. This work is being carried out as part of the ANR BEERAD project, under the direction of IRSN's Laboratory of radionuclide Ecology and eCOtoxicology (LECO) in Cadarache, in collaboration with INRAE's Laboratory of Environmental Toxicology (LTE) bees and environment in Avignon.The first study carried out as part of the BEERAD project in the laboratory aims to assess the combined effect of ionizing radiation and the Nosema ceranae pathogen on honeybees. Bee colony failure, a complex multifactorial phenomenon, results from the interaction of many factors [1]. Among these factors, biological causes such as the N. ceranae pathogen, a microsporidian parasite naturally affecting bees, target the midgut and cause a disease known as nosemosis. This parasite, by invading and growing in the epithelial cells of the gut, weakens the bee and, by extension, the colony [2]. The present study therefore aims to examine the joint effects of an abiotic stress, here represented by ionizing radiation, and a biotic stress, embodied by the N. ceranae pathogen, on individual bees. The objective is to simulate as closely as possible a nuclear accident situation affecting a hive parasitized by N. ceranae, in order to study the multi-stress effect. To do this, newborn bees were infected and then irradiated in small cages of 50 individuals for 15 days, which, given a bee's lifespan (between 13 and 38 days during the summer season), is equivalent to chronic exposure. The bees were irradiated at a dose rate considered high (14 mGy/h), simulating a typical dose just after a nuclear accident. Several samples were taken throughout the irradiation period (0, 2, 4, 8 and 14 days of irradiation) for kinetics, to determine whether the effects observed were early or late.The first results of this study suggest a synergistic effect of the combination of stressors (irradiation and infection) on food consumption, with a significant decrease observed in the consumption of both infected and irradiated bees. An antagonistic effect was observed for survival,with a significant decrease in survival in bees only irradiated and bees only infected, but not in bees both infected and irradiated. This indicates that the combination of the two stressors does have an impact on the bees. These first results, as well as the effects of the combination of stressors on N.ceranae spore counts and on tissue activity of enzymes of interest targeting metabolic integrity, oxidative stress control, immunity and neural activity will be presented in this poster.

法语. La contamination radioactive de l’environnement constitue un enjeu écologique majeur. Afin de prévoir avec précision les répercussions des catastrophes nucléaires telles que Tchernobyl ou Fukushima, il est essentiel d’approfondir notre compréhension des effets et des dangers que représentent l’irradiation et la contamination par des substances radioactives pour notre environnement. Dans ce contexte, l’abeille domestique, Apis mellifera, a été choisie comme organisme modèle pour l’étude des effets des rayonnements ionisants. Occupant une place essentielle au sein des écosystèmes, les abeilles jouent un rôle crucial non seulement pour l’environnement, mais aussi pour la société, de par leur rôle prépondérant dans l’économie, l’agro-environnement et la recherche scientifique. L’objectif de cette étude est de développer nos connaissances sur les conséquences et les processus d’action des rayonnements ionisants sur ces insectes, domaine d’étude encore insuffisamment exploré. Ces travaux sont menés dans le cadre du projet ANR BEERAD, sous la direction du Laboratoire d'écologie des radionucléides et d'eCOtoxicologie (LECO) de l'IRSN à Cadarache, en collaboration avec le Laboratoire de toxicologie environnementale (LTE) abeilles et environnement de l'INRAE ​​à Avignon.La première étude réalisée dans le cadre du projet BEERAD au laboratoire vise à évaluer l'effet combiné des rayonnements ionisants et du pathogène Nosema ceranae sur les abeilles domestiques. La défaillance des colonies d'abeilles, phénomène multifactoriel complexe, résulte de l'interaction de nombreux facteurs [1]. Parmi ces facteurs, des causes biologiques comme le pathogène N. ceranae, un parasite microsporidien affectant naturellement les abeilles, cible l'intestin moyen et provoque une maladie appelée nosémose. Ce parasite, en envahissant et en se développant dans les cellules épithéliales de l'intestin, fragilise l'abeille et, par extension, la colonie [2]. La présente étude vise donc à examiner les effets conjoints d'un stress abiotique, ici représenté par des rayonnements ionisants, et d'un stress biotique, incarné par le pathogène N. ceranae, sur des abeilles individuelles. L'objectif est de simuler au plus près une situation d'accident nucléaire affectant une ruche parasitée par N. ceranae, afin d'étudier l'effet multi-stress. Pour cela, des abeilles nouveau-nées ont été infectées puis irradiées dans de petites cages de 50 individus pendant 15 jours, ce qui, compte tenu de la durée de vie d'une abeille (entre 13 et 38 jours pendant la saison estivale), équivaut à une exposition chronique. Les abeilles ont été irradiées à un débit de dose considéré comme élevé (14 mGy/h), simulant une dose typique juste après un accident nucléaire. Plusieurs prélèvements ont été effectués tout au long de la période d'irradiation (0, 2, 4, 8 et 14 jours d'irradiation) pour la cinétique, afin de déterminer si les effets observés étaient précoces ou tardifs.Les premiers résultats de cette étude suggèrent un effet synergique de la combinaison de stresseurs (irradiation et infection) sur la consommation alimentaire, avec une diminution significative observée dans la consommation des abeilles infectées et irradiées. Un effet antagoniste a été observé pour la survie,avec une diminution significative de la survie chez les abeilles uniquement irradiées et les abeilles uniquement infectées, mais pas chez les abeilles infectées et irradiées. Cela indique que la combinaison des deux stresseurs a bien un impact sur les abeilles. Ces premiers résultats, ainsi que les effets de la combinaison de stresseurs sur le nombre de spores de N. ceranae et sur l’activité tissulaire d’enzymes d’intérêt ciblant l’intégrité métabolique, le contrôle du stress oxydatif, l’immunité et l’activité neurale seront présentés dans ce poster.