Effet du fongicide tébuconazole sur la qualité du sperme des faux-bourdons
La réussite de la reproduction dépend de la qualité de l’accouplement. Chez l’abeille mellifère, la qualité du sperme des mâles, appelés faux-bourdons, est l’un des facteurs déterminants. Une faible viabilité des spermatozoïdes peut compromettre la reproduction, une question fondamentale qui sous-tend les débats sur les sous-espèces et leur sélection en apiculture. Comprendre les menaces qui pèsent sur l’espèce suppose de reconnaître le rôle des mâles dans la fécondation et le renouvellement des colonies.
La disparition d’habitats naturels et certaines pratiques agricoles modernes affectent les abeilles mellifères. Des pertes d’abeilles et de colonies sont signalées dans le monde entier. Parmi les facteurs en cause figurent les changements saisonniers, les maladies des abeilles, les mauvaises pratiques d’élevage et les pesticides chimiques (Gregorc, 2020). Les effets de ces derniers sur les abeilles mellifères suscitent une attention croissante. Les abeilles assurent la pollinisation des vergers (Halder et al., 2019), ce qui en fait des lieux importants pour l’installation des ruches. Toutefois, un traitement mal programmé ou un usage excessif de pesticides peut entraîner la mort d’abeilles et perturber la biodiversité. Les traitements en période de floraison des vergers présentent un risque particulier (Uhl & Brühl, 2019).
Le tébuconazole (TEB), ou (RS)-1-(4-chlorophényl)-4,4-diméthyl-3-(1,2,4-triazol-1-ylméthyl)pentan-3-ol, est un fongicide qui inhibe la biosynthèse de l’ergostérol chez les champignons et permet de lutter contre les agents pathogènes fongiques du sol et du feuillage (Ito et al., 2013). Toutefois, des études antérieures ont signalé des effets indésirables du TEB sur divers tissus, notamment sur les organes et cellules de la reproduction. Dans une étude sur des lignées de cellules trophoblastiques placentaires humaines, 10 µM de TEB ont réduit la prolifération et la migration cellulaires, augmenté l’apoptose et abaissé les taux d’ARNm associés aux protéases, hormones, facteurs angiogéniques, facteurs de croissance et cytokines (Zhou et al., 2016). À 0,1 µM, le TEB aurait inhibé la production de testostérone et d’œstrogènes dans le tissu ovarien du hamster (Kjærstad et al., 2010). À 10 µM, il a inhibé la synthèse de progestérone dans des cellules lutéales bovines (Atmaca et al., 2018). Dans des cellules testiculaires bovines, 1 µM aurait accru la sécrétion de testostérone tout en réduisant la viabilité des spermatozoïdes (Kabakci et al., 2021).
L’étude présente les données de toxicité aiguë du TEB et les effets endocriniens signalés. L’approbation de cette substance active dans l’Union européenne pour les produits phytopharmaceutiques a été prolongée jusqu’au 31 juillet 2028 par le règlement d’exécution (UE) 2026/1421. Chez le rat, la dose létale médiane (DL₅₀) rapportée est de 1 700 mg/kg (EFSA, 2015). Chez l’abeille mellifère, les concentrations létales médianes rapportées étaient de 2 770 mg/L après deux jours et de 1 840 mg/L après quatre jours. À des concentrations 20 à 30 fois inférieures, le TEB a réduit l’activité d’enzymes du métabolisme, de la digestion et de la détoxification, et modifié l’expression de gènes associés à l’immunité, à la croissance et à l’apoptose (Cang et al., 2023).
Plusieurs études ont détecté des résidus de TEB dans les plantes et les fruits. L’exposition pendant la floraison des pommiers, poiriers, cerisiers et pêchers, qui fournissent nectar et pollen aux abeilles mellifères, constitue un risque potentiel (Fang et al., 2020 ; Li et al., 2020 ; Lucini & Molinari, 2009 ; Mohapatra, 2015 ; Szarka & Ramanarayanan, 2021). Des études antérieures ont associé l’exposition sur les fleurs traitées ou par les aliments contaminés à une toxicité aiguë ou à la mortalité larvaire (Fine et al., 2017 ; Yoder et al., 2017). Johnson et al. (2010) ont signalé des concentrations de résidus de TEB plus élevées chez les abeilles mellifères et plus faibles dans le pollen et le miel.
La qualité du sperme des faux-bourdons est déterminante pour la reproduction. La motilité des spermatozoïdes (MOT) est couramment utilisée pour évaluer le pouvoir fécondant. Après l’accouplement, le sperme s’accumule d’abord dans les oviductes de la reine. Une partie des spermatozoïdes migre ensuite vers la spermathèque. Lors de la ponte, les spermatozoïdes libérés par cet organe fécondent les ovules dont peuvent se développer les ouvrières. La motilité des spermatozoïdes contribue à leur stockage dans la spermathèque et à la fécondation lors de la ponte (Cobey et al., 2013). L’intégrité de la membrane plasmique (PMI) et le potentiel de membrane mitochondriale (MMP) sont également des indicateurs de qualité du sperme. La PMI renseigne sur la viabilité cellulaire par la perméabilité sélective de la membrane. Le MMP renseigne sur le fonctionnement des mitochondries, qui participent à la synthèse de l’ATP (Kaya & Uysal, 2023).Une faible qualité du sperme des faux-bourdons peut compromettre la pérennité de la colonie.
Les contaminants environnementaux peuvent altérer la qualité du sperme. Des effets du TEB sur la reproduction avaient été signalés chez différents animaux et dans des modèles cellulaires humains, mais les conséquences pour le sperme des faux-bourdons étaient mal connues (Kabakci et al., 2021 ; Taxvig et al., 2007 ; Yan et al., 2023 ; Zhou et al., 2016). L’étude a donc examiné in vitro comment la concentration et la durée d’exposition au TEB influençaient la MOT, la PMI et le MMP des spermatozoïdes.
Les faux-bourdons provenaient du centre de recherche apicole de l’université de Kırıkkale. Le sperme a été prélevé en mai et juin, lorsque les mâles matures sont les plus nombreux sous ce climat continental. Les auteurs ont utilisé six colonies de force comparable avec des reines du même âge et prélevé au total 100 µL de sperme à l’aide d’un appareil d’insémination instrumentale Schley. Ils ont testé 0, 1, 10, 100 et 1 000 µM de TEB à 33 °C. La qualité du sperme a été évaluée au départ et après 24 heures d’incubation (Cobey et al., 2013). Toutes les expériences ont été répétées au moins six fois.
Après 24 heures d’incubation, la plus forte concentration de TEB (1 000 µM) a réduit de façon significative (p < 0,05) la MOT, la PMI et le MMP par rapport aux autres concentrations (figure 4). Les effets observés variaient selon la concentration et la durée d’exposition. À 1 000 µM, la MOT et la PMI étaient déjà réduites à la première mesure (figure 1). Le MMP a également diminué après 24 heures (figure 2).
D’autres études, in vitro et in vivo, ont montré que les fongicides triazolés, dont le TEB, pouvaient affecter la reproduction chez différentes espèces. Sur des cellules testiculaires et du sperme bovins, 1 µM de TEB a stimulé la production de testostérone par les cellules de Leydig et réduit la viabilité des spermatozoïdes (Kabakci et al., 2021). Les effets sur le sperme bovin ont été observés à une concentration inférieure à celle de l’essai sur les faux-bourdons. Des différences de structure et de longévité des spermatozoïdes pourraient y contribuer. Dans les conditions de conservation citées par les auteurs, les spermatozoïdes de faux-bourdons restaient viables à température ambiante environ six semaines, contre deux à trois jours pour ceux du taureau (Burley et al., 2008 ; De Pauw et al., 2003). Chez la rate gestante, l’administration orale de TEB a été associée à une féminisation des descendants mâles et à une modification de la production de testostérone et de progestérone (Taxvig et al., 2007). Chez le poisson-zèbre, le TEB a perturbé le développement des testicules et réduit la motilité des spermatozoïdes (Yan et al., 2023).
En milieu naturel, les abeilles mellifères peuvent être exposées à plusieurs pesticides, dont le TEB. Les recherches sur les effets de ces expositions sur les colonies et leur reproduction restent limitées.Dans une étude sur des faux-bourdons, une exposition orale à 200 ppb d’imidaclopride a réduit la motilité des spermatozoïdes et modifié le MMP, tandis que la PMI est restée inchangée (Ciereszko et al., 2017).Dans une autre étude, des résidus d’amitraz, de fluvalinate et de coumaphos dans la cire utilisée pour l’élevage ont réduit de 5 à 20 % la viabilité des spermatozoïdes de faux-bourdons (Fisher & Rangel, 2018). Kairo et al. (2016) ont observé que l’exposition au fipronil a réduit la PMI et la teneur en ATP des spermatozoïdes de faux-bourdons par rapport aux témoins (Kairo et al., 2016). De même, l’exposition des faux-bourdons aux néonicotinoïdes a réduit de 20 % la PMI des spermatozoïdes par rapport au groupe témoin (Straub et al., 2021).
Peu d’études ont examiné in vitro les effets des pesticides sur le sperme des faux-bourdons. Les études disponibles ont relevé des modifications de la motilité des spermatozoïdes, de la PMI et/ou de la teneur en ATP après exposition à certains pesticides (Abdelkader et al., 2015 ; Inouri-Iskounen et al., 2020).
Les auteurs présentent cette étude comme la première à examiner in vitro les effets du tébuconazole sur la qualité du sperme des faux-bourdons. À 1 000 µM, la MOT et la PMI ont diminué aux deux temps de mesure, et le MMP après 24 heures. Entre 0 et 100 µM, l’expérience n’a détecté aucune différence statistiquement significative pour ces paramètres.La motilité des spermatozoïdes est un indicateur important du potentiel reproducteur. Elle a diminué aux deux temps de mesure dans le groupe exposé à 1 000 µM de TEB. La perte d’intégrité de la membrane plasmique peut endommager la cellule et réduire la motilité. Plusieurs études ont relevé une corrélation entre la motilité et la PMI (Ahmad et al., 2014 ; Fraser et al., 2001 ; Varisli et al., 2009). Le mouvement des spermatozoïdes exige un apport continu d’énergie. L’ATP fournit cette énergie et les mitochondries participent à sa production (Abdelkader et al., 2015).Le MMP a significativement diminué après 24 heures d’exposition à 1 000 µM de TEB. Cette modification pourrait avoir contribué à la baisse de motilité en fin d’exposition. La PMI est couramment mesurée pour évaluer la viabilité des spermatozoïdes des faux-bourdons (Kaya & Uysal, 2023). Une exposition in vitro à 1 000 µM de TEB a réduit la PMI. Les auteurs évoquent un effet possible sur la membrane cellulaire. Chez les champignons, le TEB inhibe une enzyme du cytochrome P450 impliquée dans la synthèse de l’ergostérol, ce qui affecte l’intégrité membranaire (Ito et al., 2013). Chez le rat, Hajer et al. (2020) ont signalé une inhibition du P450 et de la glutathion S-transférase testiculaires, une épididymite et une diminution du nombre de spermatozoïdes. Des études in vivo chez le rat (Hajer et al., 2020) et le poulet (Serra et al., 2023) ont signalé davantage d’anomalies et une réduction de la motilité, de la vitesse, du nombre et/ou de la viabilité des spermatozoïdes.
Le stress oxydant pourrait aussi expliquer la diminution de la PMI. Des travaux antérieurs ont associé l’exposition au TEB à une peroxydation des lipides, à une oxydation des protéines et à une dégradation marquée de l’ADN dans les organes reproducteurs mâles (Hajer et al., 2020).Le MMP est un indicateur de la fonction mitochondriale. Des travaux antérieurs ont montré que les pesticides présents dans l’environnement pouvaient modifier la teneur en ATP des spermatozoïdes (Abdelkader et al., 2015 ; Kairo et al., 2016). Dans cette expérience, 1 000 µM de TEB ont réduit le MMP à 24 heures. Les auteurs évoquent la possibilité d’effets sublétaux lors d’expositions prolongées ou d’une accumulation à plus faible concentration.
Des résidus de fongicides, dont le TEB, ont été détectés dans l’environnement, chez les abeilles mellifères et dans les produits de la ruche. L’exposition de longue durée à de faibles concentrations soulève une question distincte. Les effets endocriniens, métaboliques ou systémiques dépendent de l’organisme, de la concentration et de la durée de l’exposition (Johnson et al., 2010).
Conclusion Cette étude a examiné les effets possibles in vitro du tébuconazole, un fongicide triazolé, sur la qualité du sperme des faux-bourdons. L’intégrité de la membrane plasmique et la fonction mitochondriale contribuent à la viabilité et à la motilité des spermatozoïdes. Les modifications observées justifient d’étudier leurs implications éventuelles pour la reproduction des abeilles mellifères et la production de miel et d’autres produits de la ruche dans les conditions de terrain.
Abdulkadir KAYA (Département de reproduction et d’insémination artificielle, faculté de médecine vétérinaire, université de Kırıkkale, Kırıkkale, Türkiye ; Institut des sciences de la santé, université d’Ankara, Ankara, Türkiye) et Ruhi KABAKÇI (Département de physiologie, faculté de médecine vétérinaire, université de Kırıkkale, Kırıkkale, Türkiye)
Turkish Veterinary Journal, 6(2), p. 71–77, 2024 · DOI 10.51755/turkvetj.1577784
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