La technologie de la taille du pollen protège les abeilles des insecticides mortels

Un employé de Beemmunity, Abraham McCauley, applique une galette de pollen contenant des microéponges sur une ruche dans le cadre d’essais de colonie. Crédit : Nathan Reid

Une technologie développée par Cornell fournit aux apiculteurs, aux consommateurs et aux agriculteurs un antidote aux pesticides mortels, qui tuent les abeilles sauvages et font perdre aux apiculteurs environ un tiers de leurs ruches chaque année en moyenne.

Une première version de la technologie – qui détoxifiait un groupe d’insecticides largement utilisés appelés organophosphates – est décrite dans une nouvelle étude, « Pollen-Inspired Enzymatic Microparticles to Reduce Organophosphate Toxicity in Managed Pollinators », publiée le 20 mai 2021 dans Nourriture naturelle. La méthode d’administration de l’antidote a maintenant été adaptée pour protéger efficacement les abeilles de tous les insecticides et a inspiré une nouvelle société, Beemmunity, basée dans l’État de New York.

Des études montrent que la cire et le pollen dans 98% des ruches aux États-Unis sont contaminés par une moyenne de six pesticides, ce qui réduit également l’immunité des abeilles aux acariens et agents pathogènes dévastateurs du varroa. Dans le même temps, les pollinisateurs fournissent des services vitaux en aidant à fertiliser les cultures qui conduisent à la production d’un tiers de la nourriture que nous consommons, selon le journal.

« Nous avons une solution grâce à laquelle les apiculteurs peuvent nourrir leurs abeilles de nos produits de microparticules dans des galettes de pollen ou dans un sirop de sucre, et cela leur permet de détoxifier la ruche de tous les pesticides qu’ils pourraient trouver », a déclaré James Webb, MS ’20, un co -auteur de l’article et PDG de Beemmunity.

Le premier auteur Jing Chen est chercheur postdoctoral dans le laboratoire de l’auteur principal Minglin Ma, professeur agrégé au Département de génie biologique et environnemental du Collège des sciences de l’agriculture et de la vie (CALS). Scott McArt, professeur adjoint d’entomologie au CALS, est également co-auteur.

Le document se concentre sur les insecticides à base d’organophosphorés, qui représentent environ un tiers des insecticides sur le marché. Une récente méta-analyse mondiale d’études sur les résidus de pesticides dans les ruches a révélé que, selon les modes d’utilisation actuels, cinq insecticides présentaient des risques substantiels pour les abeilles, dont deux étaient des organophosphorés, a déclaré McArt.

Les chercheurs ont développé une microparticule uniforme de la taille d’un pollen remplie d’enzymes qui détoxifient les insecticides organophosphorés avant qu’ils ne soient absorbés et ne nuisent à l’abeille. L’enveloppe protectrice de la particule permet aux enzymes de passer devant le jabot de l’abeille (l’estomac), qui est acide et décompose les enzymes.

Les microparticules peuvent être mélangées avec des galettes de pollen ou de l’eau sucrée, et une fois ingérées, les enzymes protégées traversent la culture acide jusqu’à l’intestin moyen, où se produit la digestion et où les toxines et les nutriments sont absorbés. Là, les enzymes peuvent agir pour décomposer et détoxifier les organophosphorés.

Après une série d’expériences in vitro, les chercheurs ont testé le système sur des abeilles vivantes en laboratoire. Ils ont nourri une gousse d’abeilles avec du malathion, un pesticide organophosphoré, en pollen contaminé et les ont également nourries de microparticules avec des enzymes. Un groupe témoin a été nourri simultanément avec le pollen toxique, sans les microparticules remplies d’enzymes.

Les abeilles qui ont été nourries avec les microparticules avec une dose élevée de l’enzyme avaient un taux de survie de 100 % après exposition au malathion. Pendant ce temps, des abeilles témoins non protégées sont mortes en quelques jours.

Beemmunity pousse le concept un peu plus loin, où au lieu de remplir les microparticules d’enzymes qui décomposent un insecticide, les particules ont une coquille faite de protéines d’insectes et sont remplies d’une huile absorbante spéciale, créant une sorte de micro-éponge. De nombreux insecticides, y compris les néonicotinoïdes largement utilisés, sont conçus pour cibler les protéines des insectes, de sorte que la coquille des microparticules aspire l’insecticide où il est séquestré inerte dans l’enveloppe. Finalement, les abeilles défèquent simplement la toxine séquestrée.

La société mène des essais à l’échelle d’une colonie cet été sur 240 ruches dans le New Jersey et prévoit de lancer publiquement ses produits à partir de février 2022. Les produits comprennent des éponges à microparticules dans un milieu de sucre sec qui peuvent être ajoutés aux galettes de pollen ou à l’eau sucrée, et le consommateur mangeoires d’abeilles en développement.

« Il s’agit d’une solution peu coûteuse et évolutive qui, nous l’espérons, sera une première étape pour résoudre le problème de la toxicité des insecticides et contribuer à la protection des pollinisateurs gérés », a déclaré Ma.

Référence : « Microparticles enzymatiques inspirés du pollen pour réduire la toxicité des organophosphates dans les pollinisateurs gérés » par Jing Chen, James Webb, Kaavian Shariati, Shengbo Guo, Jin-Kim Montclare, Scott McArt et Minglin Ma, 20 mai 2021, Nourriture naturelle.
DOI : 10.1038/s43016-021-00282-0

Jin-Kim Montclare, chercheur à L’Université de New York‘s Tandon School of Engineering, est co-auteur.

La technologie est concédée sous licence par le Center for Technology Licensing (CTL) de Cornell. Ma et McArt sont conseillers pour Beemmunity.

L’étude a été financée par l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture du ministère américain de l’Agriculture, les National Institutes of Health et la National Science Foundation.