LES CAUSES DE LA DISPARITION DES ABEILLES · 2016. 10. 17. · abeilles révèle la présence d’une pathologie habituelle de l’abeille : la nosémose. Cependant, la quantité

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Présentation de la vidéo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

Générique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Description . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2Principaux thèmes abordés . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Contenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

Niveaux, disciplines, compétences . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Texte de référence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4Notions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Vocabulaire . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5Découpage du film . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

Suggestions d’activités . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Fiche élève 1 – Comprendre et expliquer le mode d’action d’une molécule neurotoxique d’un insecticide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7Fiche élève 2 – Expliciter l’origine multifactorielle du CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

Fiche élève 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Activité – Comprendre et expliquer le mode d’action d’une molécule neurotoxique d’un insecticide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

Fiche élève 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Activité – Expliciter l’origine multifactorielle du CCD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

Corrigé Fiche élève 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 Corrigé Fiche élève 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

LES CAUSES DE LA DISPARITION DES ABEILLES

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Présentation de la vidéo

Générique

Réalisateur : Mark Daniels

Producteur : Studio International

© 2010 Arte France/Telfrance/Galafilm Productions (XI) Inc

Durée : 10 min 49 s

Description

Le Mystère de la disparition des abeilles est un documentaire qui dresse un état des lieux de l’effondrement massif des colonies d’abeilles (CCD : Colony Collapse Disorder) dans le monde. Cette enquête nous emmène en différents points de la planète, à l’écoute de témoignages d’apiculteurs, scientifiques, écologistes, toxicologistes, neurobiologistes.

L’étude décortique, sous un angle scientifique, les effets potentiels ou avérés de l’appauvrissement de l’environnement en plantes pollinifères et mellifères, de l’impact d’agents pathogènes (parasites, champignons et virus), de l’utilisation répétée de certains produits phytosanitaires (pollutions et produits phytopharmaceutiques susceptibles d’impacter les ruches), de certaines pratiques apicoles (monoculture et pollinisation forcée).

Les causes de la disparition des abeilles

La séquence vidéo Les causes de la disparition des abeilles s’intéresse plus particulièrement aux études menées, au laboratoire et en plein champ, sur les effets conjugués des produits phytosanitaires et infections virales ou fongiques impactant les abeilles. Les résultats expérimentaux obtenus tendent à montrer qu’une exposition chronique à des néonicotinoïdes, même à de très faibles concentrations (inférieures au seuil de détection), favoriserait le développement de pathologies virales ou fongiques (nosémose). L’interaction d’un pesticide et d’un pathogène est ainsi, pour la première fois, mise au jour. Les causes responsables du CCD sont sans nul doute multifactorielles…

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Principaux thèmes abordés

−− Le CCD : syndrome d’effondrement des colonies d’abeilles

−− Les effets de pratiques humaines sur la biodiversité : la persistance des molécules d’insecticides dans l’environnement

−− L’action d’une molécule sur son récepteur : l’effet neurotoxique d’une molécule insecticide

−− Une faiblesse naturelle du système immunitaire des abeilles

−− Le séquençage du génome de l’abeille : une trentaine de gènes de prédisposition impliqués dans l’immunité sociale d’Apis mellifera

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Contenus

Niveaux, disciplines, compétences

Niveau/Discipline

Terminale S/Sciences de la vie et de la Terre : « Thème 1. La Terre dans l’Univers, la vie, l’évolution du vivant – 1.A.3. De la diversification des êtres vivants à l’évolution de la biodiversité ; 1.A.5. Les relations entre organisation et mode de vie, résultat de l’évolution : l’exemple de la vie fixée chez les plantes »

Compétences cognitives

Comprendre le mode d’action d’une molécule à effet neurotoxique.

Apprendre qu’une molécule peut induire des effets sublétaux à des concentrations non détectables.

Comprendre l’effet synergique résultant de la combinaison de deux facteurs environnementaux.

Compétences méthodologiques

S’informer à partir d’un document vidéo et de son commentaire.

Sélectionner les informations utiles.

Informer.

Mettre en relation les informations.

Pratiquer un raisonnement scientifique, argumenter, critiquer.

Communiquer à l’aide de langages et outil adaptés.

Texte de référence

Ministère de l’Éducation nationale, Annexe – Programme de l’enseignement spécifique et de spécialité de SVT – Classe terminale de la série scientifique, Bulletin officiel [En ligne.], bulletin spécial n° 8 du 13 octobre 2011.

http://cache.media.education.gouv.fr/file/special_8_men/01/2/SVT_S_197012.pdfhttp://cache.media.education.gouv.fr/file/special_8_men/01/2/SVT_S_197012.pdf

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Notions

−− Le mode d’action d’un agoniste de l’acétylcholine

−− L’établissement d’un protocole expérimental permettant de vérifier l’effet synergique de deux facteurs

−− L’importance des facteurs mnésiques dans le maintien et le développement de la ruche

−− Une explication multifactorielle au CCD

Vocabulaire

−− Récepteur cholinergique

−− Néonicotinoïde

−− Effet sublétal/concentration sublétale

−− Génome

−− Gènes de détoxification

−− Interaction/effet synergique

−− Fongicides

−− Nosémose

Découpage du film

00 min 00 s : L’impact d’une molécule de pesticide sur le comportement des abeilles. R. Menzel, neurobiologiste de l’université de Berlin (Allemagne), décrit les études qu’il mène en plein champ sur les effets d’une substance pharmaceutique. Les résultats obtenus montrent que cette molécule de pesticide est capable d’affecter le système muscarinique cholinergique, d’inhiber les capacités mnésiques des abeilles, donc de perturber leur orientation, leur retour à la ruche. Or, sans retour des butineuses, la colonie s’effondre.

01 min 32 s : Un effet mesurable, même à de très faibles concentrations. À l’INRA d’Avignon, L. Belzunces, toxicologiste, expérimente les effets des néonicotinoïdes à des concentrations sublétales. Les molécules actives occasionnent perte de mémoire ou paralysie temporaire. L’empoisonnement aux pesticides à des concentrations sublétales serait-il la cause de la disparition des abeilles et du CCD ?

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04 min 04 s : Des abeilles continuellement exposées aux produits phytosanitaires et aux pathogènes. M. Frazier, entomologiste de l’université de Penn State (États-Unis), a démontré qu’on pouvait retrouver en moyenne six pesticides différents par échantillon de pollen. Ces pesticides sont présents dans la ruche, la nourriture des abeilles ainsi que dans la cire fabriquée. Le séquençage du génome de l’abeille a révélé qu’Apis mellifera présentait une faiblesse génétique immunitaire en plus d’une faiblesse génétique pour la détoxification. M. Frazier apporte les preuves que la présence concomitante de plusieurs molécules actives dans le pollen ingurgité par les abeilles a un effet toxique décuplé. Les interactions entre les différents produits chimiques présents à l’intérieur de la ruche seraient donc le véritable danger pour ces abeilles.

07 min 33 s : Une démarche expérimentale judicieuse pour démasquer les coupables. Congrès d’Apimondia à Montpellier, automne 2009 : un consensus s’est formé sur la réalité de causes multifactorielles pour expliquer le CCD. Une combinaison de perte d’habitats, de pathologies et de polluants chimiques. Mais comment tous ces éléments interagissent ensemble ? Comment le vérifier expérimentalement ? Jeff Pettis et Dennis vanEngelsdorp, biologistes, présentent leur démarche et exposent leurs résultats sur l’effet synergique d’une maladie parasitaire (la nosémose) et d’un pesticide. Une exposition chronique à des néonicotinoïdes, même à des concentrations inférieures au seuil de détection, permettrait le développement accru d’un parasite fongique : Nosema ceranae. L’interaction létale d’un pesticide et d’un pathogène est ainsi mise au jour.

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Suggestions d’activités

Fiche élève 1 – Comprendre et expliquer le mode d’action d’une molécule neurotoxique d’un insecticide

L’activité propose de comprendre et d’expliquer, en s’appuyant sur un schéma fonctionnel légendé, l’effet neurotoxique d’un néonicotinoïde. (S’informer.)

À partir d’une trame schématique fournie et d’un bref commentaire scientifique, l’élève doit modéliser le mode d’action, à l’échelle moléculaire, du neurotoxique. (Informer, Raisonner, Réaliser.)

La rédaction de phrases de synthèse permet de vérifier que les mécanismes mis en jeu ont bien été compris et que le vocabulaire scientifique est correctement mobilisé. (Informer, Argumenter, Communiquer.)

Fiche élève 2 – Expliciter l’origine multifactorielle du CCD

En prenant appui sur des constats expérimentaux établis par Dennis vanEngelsdorp et Diana Cox-Foster, tous deux entomologistes à l’université de Pennsylvanie (États-Unis), l’activité propose d’expliciter le caractère multifactoriel du CCD.

L’élève doit sélectionner, dans la séquence vidéographique observée, les informations fournies puis les mettre en lien. (Informer, sélectionner, mettre en relation les informations utiles.)

L’explicitation rédigée permet alors de vérifier que la démarche expérimentale et les résultats obtenus par D. vanEngelsdorp ont bien été compris. (Raisonner, Argumenter, Communiquer.)

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Fiche élève 1

SVT/Terminale S

Objectifs

−− Recenser les informations utiles.

−− Mettre en lien les informations utiles.

−− Mobiliser le vocabulaire scientifique.

−− Schématiser et légender en utilisant les TICE.

−− Communiquer.

Activité – Comprendre et expliquer le mode d’action d’une molécule neurotoxique d’un insecticide

a) Placez sur le schéma, à côté de chaque événement essentiel de la transmission synaptique, la pastille numérotée correspondante. Aidez-vous du texte suivant.

Texte 1

La transmission de l’information nerveuse chez l’insecte s’effectue par l’intermédiaire de structures synaptiques qui permettent d’établir une communication entre deux cellules nerveuses pré- et postsynaptiques, ou entre une cellule nerveuse et une structure musculaire (jonction neuromusculaire). Cette communication chimique s’effectue par l’intermédiaire de neurotransmetteurs chimiques excitateurs, comme l’ACh (acétylcholine), et inhibiteurs, comme le glutamate.Dans le cas de la mise en jeu de l’ACh, les synapses sont dites cholinergiques excitatrices (cas envisagé dans la séquence vidéographique : de 00 min 20 s 00 min 55 s).Le schéma suivant illustre les événements essentiels mis en jeu dans le cadre d’une transmission synaptique neuro-neuronique impliquant l’ACh.

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Présentation schématique de la transmission synaptique cholinergique

Bouton pré-synaptique

Bouton post-synaptique

Message nerveuxpost-synaptique nouveaupermettant la réponsede l’organisme

Trains de potentiels d’action

Vésicule de sécrétion

Molécule d’acétylcholine libérée

Molécule d’ACh en coursde dégradation

Molécule d’acétylcholinestérase

LÉGENDE

Légende

1 Arrivée d’un train de potentiels d’action le long de la fibre nerveuse synaptique

2 Migration des vésicules pré-synaptiques vers la fente synaptique

3 Exocytose, libération d’un neurotransmetteur dans l’espace synaptique

4 Fixation du neuromédiateur sur les récepteurs spécifiques présents sur la membrane du neurone post-synaptique

5 Genèse d’une modification de la DDP membranaire du neurone post-synaptique et naissance du message nerveux post-synaptique (train de PA)

6 Dégradation enzymatique du neurotransmetteur

7 Possibilité de recapture, au niveau pré-synaptique, du neurotransmetteur libre

b) Schématisez, sur le schéma précédent, la présence et l’action d’un néonicotinoïde.

c) Complétez les légendes du schéma.

d) Explicitez ci-dessous les conséquences attendues sur le neurone postsynaptique puis sur l’organisme lui-même.

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Texte 2

Les insecticides de type néonicotinoïdes sont composés de molécules dérivées de la nicotine. Dans la majorité des cas, les néonicotinoïdes ont des effets agonistes sur les récepteurs spécifiques de l’ACh (nAChR), mimant ainsi l’action de l’ACh. Les effets toxiques de ces insecticides sont complexes.

e) Schématisez, sur le premier schéma présenté, la présence et l’action d’un organophosphoré.

f) Explicitez ci-dessous les conséquences attendues sur le neurone postsynaptique puis sur l’organisme lui-même.

Texte 3

La concentration d’ACh dans l’espace synaptique ainsi que l’effet excitateur de l’ACh sur ses récepteurs spécifiques postsynaptiques sont contrôlés par une enzyme spécifique, l’acétylcholinestéras (AChE), qui hydrolyse spécifiquement l’ACh. Compte tenu de son rôle important dans la régulation de l’effet de l’ACh et donc de la transmission synaptique cholinergique, l’AChE est considérée comme une cible importante de substances à effet insecticide comme les organophosphorés (OP). Ces organophosphorés sont des inhibiteurs quasi irréversibles de l’AChE.

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Fiche élève 2

SVT/Terminale S

Objectifs

−− Recenser les informations utiles.

−− Mettre en lien les informations utiles.

−− Mobiliser le vocabulaire scientifique.

−− Argumenter.

−− Communiquer.

Activité – Expliciter l’origine multifactorielle du CCD

En constatant en 2007 l’effondrement des colonies d’abeilles aux États-Unis, en Australie, au Brésil, au Canada, en Chine et en Europe, Diana Cox-Foster et Dennis vanEngelsdorp, entomologistes à l’université de Pennsylvanie, lancent leurs investigations pour identifier la ou les causes de ce désastre. Dans un article de mai 2009 paru dans le magazine Pour la science (n° 379), on peut lire : « L’autopsie des abeilles révèle la présence d’une pathologie habituelle de l’abeille : la nosémose. Cependant, la quantité de spores n’est pas assez grande pour expliquer les pertes. L’analyse moléculaire des abeilles a aussi révélé plusieurs types d’infections virales, mais aucun pathogène n’expliquait, à lui seul, l’étendue des disparitions. En d’autres termes, les abeilles étaient toutes malades, mais chaque colonie semblait souffrir d’une combinaison différente de pathologies. »

Consigne – Après avoir consulté la séquence vidéographique entre la 7e et la 10e minute, expliquez comment Jeff Pettis et Dennis vanEngelsdorp, par une démarche scientifique raisonnée, apportent une explication au constat selon lequel « l’analyse moléculaire des abeilles a aussi révélé plusieurs types d’infections virales, mais aucun pathogène n’expliquait, à lui seul, l’étendue des disparitions. En d’autres termes, les abeilles étaient toutes malades, mais chaque colonie semblait souffrir d’une combinaison différente de pathologies ».

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Corrigé Fiche élève 1

Activité – Comprendre et expliquer le mode d’action d’une molécule neurotoxique d’un insecticide

a) Localisation des pastilles reliées à chaque événement essentiel de la transmission synaptique

Présentation schématique des étapes de la transmission synaptique cholinergique



Message nerveuxpost-synaptique nouveaupermettant la réponsede l’organisme






LÉGENDE

1

2

3

4

5

6

7

Légende








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b) Schématisation de la présence et de l’action d’un néonicotinoïde au niveau de la synapse cholinergique

c) Insertion des légendes complémentaires

Illustration schématique du mode d’action, à l’échelle moléculaire, d’un néonicotinoïde








LÉGENDE

Molécule active du néonicotinoïde

Message nerveuxpost-synaptique dontla fréquence des PAest augmentée comptetenu de la présencede récepteurs post-synaptiques

1

2

3

4

5

6

7

Légende








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d) Explicitation des conséquences attendues sur le neurone postsynaptique puis sur l’organisme lui-même.En tant qu’agonistes des nAChR, les néonicotinoïdes induisent une dépolarisation membranaire soutenue, une fréquence augmentée des potentiels d’action postsynaptique, provoquant ainsi une hyperexcitabilité (paralysie, convulsions…). Cependant, la toxicité de ces composés peut aussi être associée à une désensibilisation des nAChR par effet agoniste prolongé.

e) Schématisation de la présence et de l’action d’un organophosphoré.

Illustration schématique du mode d’action, à l’échelle moléculaire, d’un organophoshoré



Message nerveuxpost-synaptique dontla fréquence des PAest augmentéecompte tenu du nombrede récepteurs post-synaptiques occupés






LÉGENDE

Molécule d’acétylcholinestéraserendue inactive par l’actionde l’organophosphoré

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4

5

6

7

Légende








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f) Explicitation des conséquences attendues sur le neurone postsynaptique puis sur l’organisme lui-même.En se fixant sur les mêmes sites estérasiques de l’AChE, les molécules actives des organophosphorés inhibent l’action de l’enzyme. Cette inhibition conduit à une accumulation de l’ACh dans l’espace synaptique. Cette augmentation significative de la concentration d’ACh conduit à une augmentation de la fréquence des potentiels d’action postsynaptiques. Ceci peut induire contraction musculaire, paralysie, convulsion et mort de l’insecte.

Pour aller plus loin : secondairement, l’augmentation de la concentration d’ACh dans l’espace synaptique produit également l’activation d’une seconde famille de récepteurs cholinergiques, les mAChR, localisés au niveau présynaptique. Ces récepteurs sont impliqués dans une régulation de la libération du neurotransmetteur par un mécanisme dit de feed-back négatif. La stimulation de ces mAChR lors d’une concentration excessive d’ACh dans l’espace synaptique entraîne une réduction de la libération de l’ACh, induisant une dépression de la transmission synaptique.

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Corrigé Fiche élève 2

Activité – Expliciter l’origine multifactorielle du CCD

(Après visionnage de la séquence indiquée, l’élève peut reprendre la démarche et les arguments avancés par Dennis vanEngelsdorp et Jeff Pettis pour répondre à la consigne.)

L’explication résiderait, selon l’étude menée par Jeff Pettis et Dennis vanEngelsdorp, dans la synergie qui peut s’opérer entre un pathogène fongique, Nosema ceranae, ou des agents viraux et l’utilisation, en concentration sublétale, d’un insecticide de type néonicotinoïde.

Lors de l’autopsie des cadavres d’abeilles touchées par le CCD, Dennis vanEngelsdorp et Jeff Pettis constatent que les concentrations d’agents pathogènes ne suffisent pas à expliquer l’hécatombe de la population d’Apis mellifera.

Ils formulent donc l’hypothèse qu’un ou plusieurs autres facteurs affectant le système immunitaire des abeilles, et les rendant ainsi plus vulnérables, doivent être mis en cause.

Ainsi, en exposant volontairement des abeilles à de très faibles concentrations d’insecticides néonicotinoïdes (inférieures au seuil de détection) et en leur inoculant en parallèle Nosema ceranae, D. vanEngelsdorp et J. Pettis ont constaté une prolifération fongique importante contrairement au groupe d’abeilles témoin.

Ils en concluent que ce sont les interactions entre les agents pathogènes et les molécules actives des néonicotinoïdes qui sont la clé du CCD.

Pour aller plus loin : ces conclusions ont été confirmées en décembre 2009 par la publication d’une étude de laboratoire d’Yves Le Conte et de Luc Belzunces de l’INRA d’Avignon, « Interactions between Nosema microspores and a neonicotinoid weaken honeybees (Apis mellifera) ».Même à des concentrations inférieures au seuil de détection, les insecticides néonicotinoïdes affaiblissent l’immunité de l’abeille…Empêcher l’expansion du CCD passerait donc par une non utilisation de ces insecticides…

Vous trouverez une sélection de ressources complémentaires (bibliographie, sitographie…) dans la fiche de présentation de la vidéo

sur lesite.tv

Livret rédigé par Alain Menessart © SCÉRÉN-CNDP, 2013

e Schématisez sur le premier schéma présenté la présence et laction dun organophosphoré: undefined: souffrir dune combinaison différente de pathologies:

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LES CAUSES DE LA DISPARITION DES ABEILLES · 2016. 10. 17. · abeilles révèle la présence d’une pathologie habituelle de l’abeille : la nosémose. Cependant, la quantité