Interférence par ARN chez le sphinx du tabac, Manduca sexta, au moyen d’un ARN double brin long codé dans des plastes
Citation
Burke, W.G., Kaplanoglu, E., Kolotilin, I., Menassa, R., Donly, C. (2019). RNA interference in the tobacco hornworm, manduca sexta, using plastid-encoded long double-stranded RNA. Frontiers in Plant Science, [online] 10 http://dx.doi.org/10.3389/fpls.2019.00313
Résumé en langage clair
L’interférence par ARN (ARNi) est une méthode prometteuse pour lutter contre les insectes nuisibles en inhibant l’expression de leurs gènes vitaux afin d’entraver leur développement et leurs fonctions physiologiques. Cependant, certains insectes résistent à ce processus. Dans cette étude, nous avons entrepris d’expérimenter une stratégie consistant à utiliser les propres chloroplastes d’une plante pour produire les molécules nécessaires à l’ARNi, appelées ARN double brin (ARNdb), afin d’obtenir une ARNi chez un tel insecte, soit le sphinx du tabac. Nous avons utilisé comme cible le gène appelé v ATPaseA et avons commencé par évaluer l’efficacité de l’ARNi avec deux ARNdb de différentes longueurs après ingestion directe de ces ARNdb par des larves de sphinx du tabac. Un ARNdb long s’est révélé le plus efficace pour tuer les insectes et inhiber le gène cible après administration par voie orale au moyen d’une gouttelette d’eau. Par la suite, nous avons transformé le génome chloroplastique de la plante hôte du sphinx du tabac, Nicotiana tabacum, afin de produire cet ARNdb dans ses plastes, puis nous avons effectué des essais biologiques avec des larves de sphinx du tabac sur les plantes transformées. Cependant, nous avons observé que, lorsqu’il est produit dans les chloroplastes, l’ARNdb n’a aucune incidence sur la survie des insectes ni aucun effet statistiquement significatif sur l’expression du gène cible. Nous avons également découvert que la quantité d’ARNdb longs présents dans les chloroplastes était inférieure à la quantité observée avec des ARNdb courts. Nous pensons que la stabilité et la longueur de l’ARNdb ont pu avoir une incidence sur les quantités produites dans les plastes, rendant l’ARNi inefficace chez les insectes testés. Nos résultats indiquent que l’un des facteurs qui influent sur l’efficacité de l’ARNi au moyen d’ARNdb fabriqués dans les plantes est la longueur du produit. Cette information sera essentielle à la mise au point de la prochaine génération de solutions antiparasitaires pour les cultures, fondée sur l’ARNi.
Résumé
L’interférence par ARN (ARNi) est une méthode prometteuse pour lutter contre les insectes nuisibles en inhibant l’expression de leurs gènes vitaux afin d’entraver leur développement et leurs fonctions physiologiques. Cependant, certains ordres d’insectes résistent à ce processus. Dans cette étude, nous avons entrepris de tester la capacité de l’ARN double brin (ARNdb) exprimé in planta et synthétisé dans des plastes à inhiber l’expression génique chez un insecte réfractaire à l’ARNi, soit l’espèce lépidoptère Manduca sexta (sphinx du tabac). Nous avons utilisé comme cible le gène de la sous unité A de l’ATPase H+ de type vacuolaire (v ATPaseA) de Manduca et avons commencé par évaluer l’efficacité de l’ARNi avec deux ARNdb de différentes longueurs, après ingestion directe de ces ARN synthétisés in vitro par des larves de M. sexta. Un long ARNdb de 2 222 pb s’est révélé le plus efficace pour induire une létalité et inhiber le gène v ATPaseA après administration par voie orale dans une gouttelette d’eau. Par ailleurs, nous avons transformé le génome plastidial de la plante hôte de M. sexta, Nicotiana tabacum, afin de produire ce long ARNdb dans ses plastes, puis nous avons effectué des essais biologiques avec des larves de M. sexta sur ces plantes transplastomiques. Chez les insectes testés, l’ARNdb issu des plastes n’a eu aucune incidence sur la survie des larves, et aucun effet statistiquement significatif n’a été observé sur l’expression du gène v ATPaseA. Une comparaison des quantités absolues d’ARNdb présents dans les tissus foliaires transplastomiques pour le gène v ATPaseA et un gène témoin plus court, GFP, a révélé une concentration plus faible d’ARNdb longs que de produits témoins courts. Nous pensons que la stabilité et la longueur de l’ARNdb ont pu avoir une incidence sur les quantités produites dans les plastes, rendant l’ARNi inefficace chez les insectes testés. Nos résultats indiquent que de nombreux facteurs influent sur l’efficacité de l’ARNi in planta, notamment un effet probable de compensation, puisque l’augmentation de la longueur de l’ARNdb peut être neutralisée par une quantité réduite d’ARNdb produits et accumulés dans les plastes