Explorer les choix de cycle vital : Utilisation de la température et du type de substrat comme facteurs d’interaction pour les préférences des larves et des femelles de la mouche à viande

Summary

Dans le présent document, deux protocoles d’évaluation de la source de nourriture et des préférences de ponte chez les larves et les femelles de mouches à viande sont détaillés. Ceux-ci comprennent quatre choix avec deux facteurs en interaction : le type de substrat et la température. Les tests permettent de déterminer la préférence de la source de nourriture des larves et la préférence du site de ponte pour les femelles.

Abstract

Les mouches à viande (Diptera : Calliphoridae) présentent un large éventail de modes de vie larvaires, généralement classés comme parasitisme obligatoire, parasitisme facultatif et sapro-nécrophage complet. Plusieurs espèces parasites, à la fois obligatoires et facultatives, sont considérées comme ayant une importance sanitaire et économique, car leurs larves peuvent provoquer une myiase (infestation d’asticots dans les tissus vivants). Cependant, il convient de noter que la femelle adulte joue un rôle décisif dans le choix du site de ponte et, par conséquent, détermine en grande partie les habitudes alimentaires et les conditions de développement des larves. Dans cette étude, deux protocoles sont proposés pour tester la préférence alimentaire des larves et la préférence des femelles pour le site de ponte en tenant compte de deux facteurs en interaction : le type de substrat de viande et la température. Les montages présentés ici ont permis de tester des larves et des femelles gravides de Lucilia cuprina dans un test à quatre choix avec deux températures (33 ± 2 °C et 25 ± 2 °C) et deux types de substrats de viande (viande fraîche supplémentée en sang et viande avariée de 5 jours). Les larves ou les femelles gravides peuvent choisir de creuser ou de pondre leurs œufs, respectivement, dans l’un ou l’autre des endroits suivants : viande pourrie à 25 °C (simulant l’état d’une espèce nécrophage), viande fraîche supplémentée en sang à 33 °C (simulant une condition d’espèce parasite) et deux témoins, viande avariée à 33 °C ou viande fraîche supplémentée en sang à 25 °C. La préférence est évaluée en comptant le nombre de larves ou d’œufs pondus dans chaque option pour chaque répétition. La comparaison des résultats observés à une distribution aléatoire a permis d’estimer la signification statistique de la préférence. Les résultats ont indiqué que les larves de L. cuprina ont une forte préférence pour le substrat pourri à 25 °C. À l’inverse, la préférence des femelles pour le site de ponte était plus variée selon le type de viande. Cette méthodologie peut être adaptée pour tester la préférence d’autres espèces d’insectes de taille similaire. D’autres questions peuvent également être explorées en utilisant des conditions alternatives.

Introduction

Les mouches, en particulier les muscoïdes calyptrates (y compris les mouches à viande, les mouches domestiques, les mouches bots et les mouches à chair, entre autres), présentent un large éventail de modes de vie, englobant des comportements parasites et nécro-saprofages¹. Les espèces parasites causent généralement la myiase, c’est-à-dire l’infestation des tissus vivants par les asticots (larves)². Dans la famille des Calliphoridae, les espèces parasites obligatoires et facultatives sont des ravageurs majeurs du bétail responsables de pertes économiques et d’un mauvais bien-être animal en raison des infestations d’asticots 2,3,4,5,6,7. Les parasites obligatoires, tels que les vers à vis du Nouveau Monde et de l’Ancien Monde (Cochliomyia hominivorax et Chrysomyia bezziana, respectivement), sont particulièrement problématiques 4,7,8,9,10 ainsi que les parasites facultatifs, tels que les mouches à viande des moutons (Lucilia cuprina et Lucilia sericata)2,5,6^{, 7}. Le Les espèces non parasites, y compris les espèces sapro-nécrophages, se développent dans la matière organique en décomposition et nécrosée et se trouvent couramment dans des environnements insalubres. Leur mode de vie strictement non parasitaire peut être utilisé avec succès pour la thérapie par les asticots, qui utilise des larves de mouches pour nettoyer les plaies des tissus nécrotiques^11,12,13. Les mouches à viande sont également utilisées en médecine légale, car elles sont parmi les premiers organismes à localiser et à coloniser les corps récemment décédés, les larves en développement servant de moyen d’estimer le moment de la mort¹⁴.

Le mode de vie des mouches à viande a fait l’objet de diverses études de recherche (par exemple, ¹⁵, ^{16, 17}, ¹⁸, ¹⁹, ^{20, 21}) en raison de son importance par rapport aux intérêts humains. Comprendre les mécanismes biologiques qui régissent le mode de vie d’une espèce peut fournir des informations précieuses sur l’amélioration des méthodes de lutte contre les espèces nuisibles. De plus, la diversité et l’évolution des modes de vie des mouches à viande offrent un contexte idéal pour étudier les origines et les mécanismes de traits complexes (par exemple, le parasitisme). Le parasitisme dû aux asticots se nourrissant de tissus vivants a évolué indépendamment à plusieurs reprises au sein de la famille des Calliphoridae^22,23. Cependant, l’histoire évolutive des habitudes alimentaires des mouches à viande est encore largement inconnue, les études se limitant à cartographier les habitudes le long des phylogénies (par exemple, ¹⁶, ^{19, 22}) sans l’aide de tests fonctionnels. Par exemple, il n’est pas certain que les parasites obligatoires aient évolué à partir de généralistes (c’est-à-dire de parasites facultatifs) ou directement à partir d’espèces nécrophages. Les processus moléculaires, physiologiques et comportementaux qui accompagnent les changements évolutifs dans le mode de vie sont également largement inconnus.

Dans ce contexte, les parasites facultatifs, tels que la mouche à viande du mouton Lucilia cuprina, qui peuvent se développer sous forme de parasites sur un hôte ou de nécrophages sur des cadavres offrent la possibilité d’explorer les facteurs et les mécanismes qui contrôlent les choix de mode de vie. Lucilia cuprina est une espèce cosmopolite connue pour causer la mouche des moutons, en particulier en Australie où elle est considérée comme un ravageur ^3,16. La myiase due à L. cuprina peut également survenir chez d’autres animaux d’élevage, des animaux domestiques et des humains 3,24,25,26,27,28,29,30. Cependant, ses larves peuvent également se développer dans les tissus nécrotiques et les matières en décomposition et cette espèce a été utilisée avec succès en entomologie médico-légale car elle est très rapide pour localiser et coloniser les cadavres^31,32,33,34. Bien que le mode de vie parasitaire par rapport au mode de vie non parasitaire des mouches à viande soit défini par le stade larvaire, c’est la femelle adulte qui choisit le site de ponte. Par conséquent, la femelle adulte influence fortement le mode de vie des larves, car celles-ci ont une mobilité limitée. Cependant, le choix de la femelle n’implique pas nécessairement que les larves préféreraient le même substrat lorsqu’elles se présenteraient à un choix³⁵. Une hypothèse est que les changements de comportement conduisant les femelles à pondre leurs œufs sur des tissus vivants pourraient avoir fait partie d’un changement précoce vers un mode de vie parasitaire. Les pré-adaptations ou capacités physiologiques des larves résultantes auraient été essentielles pour leur développement réussi sur les tissus vivants, conduisant à l’émergence du mode de vie parasitaire. Par conséquent, les processus touchés et sélectionnés ne correspondent pas nécessairement aux deux stades de la vie.

Dans ce contexte, deux méthodes ont été développées pour tester la préférence comportementale chez les mouches à viande, en particulier pour L. cuprina, en ce qui concerne le substrat d’alimentation larvaire (test de préférence larvaire) et le site de ponte (test de préférence femelle). Ces méthodes prennent en compte deux facteurs qui interagissent : la température et la fraîcheur de la viande. La température a été choisie comme facteur crucial puisque la plupart des cas de myiase surviennent chez les animaux homéothermes². Par conséquent, une température de 33 °C a été choisie comme approximation du « facteur de mode de vie parasitaire », tandis qu’une température de 25 °C (température ambiante) représente le « facteur non parasitaire ». Une température de 25 °C a été choisie car elle est représentative de la température annuelle moyenne enregistrée au Brésil (Institut national de météorologie, INMET). De plus, deux types de substrats de viande ont été considérés, tous deux d’origine bovine : (i) de la viande fraîche supplémentée en sang, imitant le substrat pour le mode de vie parasitaire, qui est utilisé pour élever la mouche parasite Co. hominivorax dans des conditions de laboratoire³⁶, et (ii) de la viande pourrie âgée de 5 jours, imitant le substrat pour le mode de vie nécrophage. Le substrat bovin est couramment utilisé pour l’élevage de L. cuprina dans des conditions de laboratoire^27,37,38,39 car il offre plusieurs avantages en termes de disponibilité, de rentabilité et de praticité tout en étant un substrat écologiquement justifiable. D’autres études^comparant l’effet des substrats pourris par rapport aux substrats frais chez les mouches à viande ont utilisé un substrat pourri de 7 jours (dans des conditions anaérobies) et ont montré un effet négatif du substrat pourri sur les taux de développement, la survie et la croissance. Comme L. cuprina est connu pour coloniser des cadavres frais qui sont généralement exposés à l’air, nous avons décidé d’utiliser de la viande pourrie de 5 jours (bœuf haché) dans des pots non hermétiques (décomposition aérobie et anaérobie) pour imiter un substrat nécrophage.

Les plans d’expérience présentés ici offrent l’avantage de discerner les préférences pour les facteurs individuels ainsi que leurs effets combinés. De plus, les phénotypes notés, à savoir le choix du substrat d’alimentation des larves et le nombre d’œufs pondus, sont directement pertinents pour les aspects biologiques et écologiques des espèces de mouches à viande. La pertinence de ces protocoles est mise en évidence par la démonstration de leur efficacité chez L. cuprina. De plus, un script d’analyse statistique est fourni, qui peut être utilisé pour comparer les résultats observés obtenus chez L. cuprina à des données aléatoires simulées, assurant ainsi une analyse et des interprétations statistiques robustes.

Protocol

Les échantillons de mouches ont été prélevés à l’aide de pièges et non sur des animaux infestés. Une licence SISBIO (67867-1) a été délivrée pour la collecte et la détention de mouches de la famille des Calliphoridae en captivité dans des conditions de laboratoire. Les échantillons d’insectes sont exemptés de l’évaluation éthique dans la recherche au Brésil. De la viande et du sang bovins étaient obtenus dans le commerce, et aucune autorisation éthique n’était requise. <p class="jove_tit…

Representative Results

Pour démontrer l’efficacité des méthodes présentées, les expériences ont été menées sur une population de laboratoire de Lucilia cuprina (famille : Calliphoridae), une mouche parasite facultative2. L’ensemble des données brutes obtenues pour cette espèce se trouve dans le fichier supplémentaire S3 avec les résultats des tests de préférence de substrat des larves et des femelles. Afin d’évaluer si les larves et les femelles manifestent une préférenc…

Discussion

Pour comprendre l’évolution des habitudes alimentaires, en particulier dans le contexte du parasitisme chez les mouches à viande, il faut examiner les préférences en matière de substrat à différents stades de vie pour l’alimentation ou la ponte. Par conséquent, dans cette étude, des méthodes robustes et simples ont été proposées pour étudier les préférences de substrat chez les larves et les femelles de mouches à viande. Ces méthodes ont été testées chez Lucilia cuprina, une mouche paras…

Materials

Agar	Sigma-Aldrich	05038-500G	For microbiology
Black cardboards	–	–	70×50 cm
Bovine blood with anticoagulat	–	–	50% pure bovine blood with anticoagulant (3.8% sodium citrate) + 50% of filtered water
Bovine ground Meat	–	–	Around 7-8% of fat
Brush	–	–	Made with plastic
Conical tube	Falcon or Generic	–	50 mL
Cross-shaped glass containers	Handmade	NA	48×48 cm, 8 cm of height and 8 cm of width
Erlenmeyer	Vidrolabor	NA	500 mL
70% Ethanol	Synth	A1084.01.BL	70% ethyl ethanol absolute + 30% filtered water
Graduated cylinder	Nalgon or Generic	–	500 mL and 50 mL
Heating pad	Thermolux	–	30×40 cm dimensions, 40 W, 127 V
Infrared thermometer	HeTaiDa	HTD8808	Non-contact body thermometer (Sample Rate: 0.5 S, Accuracy: ±0.2 °C, Measuring: 5-15 cm)
Petri dish (Glass)	Precision	NA	150×20 mm dimensions
			(Note: the petri dishes can be plastic if used only once)
Petri dish PS	Cralplast	18130	60×15 mm dimensions
Plastic Pasteur pipette	–	–	3 mL (total volume)
Sodium citrate	Synth	C11033.01.AG	3.8% Sodium citrate (38 g diluted in 1L of filtered water)
Spoons	–	–	More than one spoon is necessary. Use one for each type of meat substrate. Preferably stainless steel.
Stainless steel spatula	Generic	–	Flat end and spoon end
Stereomicroscope	Bioptika	–	WF10X/22 lenses
Tweezer	–	–	Metal made and fine point
White led light strips	NA	NA	4.8 W, 2×0.05 mm², 320 lumens, Color temperature:6500 K (white)