Exposure to desiccating conditions and cross-tolerance with thermal stress in the lesser mealworm Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae)
Exposition à des conditions desséchantes et tolérance croisée à des stress thermiques chez le petit ténébrion Alphitobius diaperinus
Résumé
The ability of invasive species to rapidly expand into new regions may be related to their greater phenotypic plasticity. In addition, cross-tolerance, i.e. a response by which tolerance to one stress can enhance tolerance to another stress, may contribute to the invasive success of some alien insects. For instance, a certain level of cold hardiness has been documented in several tropical insects, although these species never experience cool or freezing temperatures in their natural environments. Similar observations were reported in the lesser mealworm Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae), an invasive beetle of tropical origin that thrives in stored products. This species shows a high basal desiccation tolerance, and cross-tolerance between desiccation and cold could have facilitated its successful establishment in temperate areas. In this study, we examined if dry pre-exposed beetles have increased ability to survive desiccation (7 % RH), cold (5°C), or heat stress (38°C). Survival duration remained similar between dry pre-exposed and control beetles that were subjected to desiccation or cold stress. However, we found that dry pre-exposed beetles had increased heat tolerance (Lt50 postponed by 4 days). In a second experiment, dry pre-exposed insects were allowed to recover either with water supply or with moderate humidity (50 % RH) before being assessed for desiccation, cold and heat tolerance. We found that rehydration changed cross-tolerance patterns: cold survival was promoted (Lt50 postponed by 3 days), while heat tolerance was not affected anymore. We found no effect of dry pre-exposure on the subsequent ability to survive dry condition. In summary, we found some evidence of cross-tolerance between desiccating and heat conditions, and between desiccating and cold conditions, but these effects depended on whether the beetles were allowed to recover or rehydrate before being exposed to another stress. These findings suggest complex and differential cross-tolerance mechanisms.
Le développement et la prolifération rapides des espèces exotiques dans de nouvelles régions peuvent être liés à leur importante plasticité phénotypique. Par ailleurs, les phénomènes de tolérance croisée, autrement dit les réponses mises en place afin de mieux tolérer un stress environnemental amélioreraient également la tolérance à un autre stress, pourrait contribuer au succès invasif de certains insectes exotiques. Par exemple, de bonnes capacités de résistance au froid ont été documentées chez plusieurs insectes d’origine tropicale, bien que ces espèces ne soient pas soumises à de basses températures dans leurs milieux naturels. Des observations similaires ont été signalées chez le petit ténébrion Alphitobius diaperinus (Coleoptera: Tenebrionidae), un coléoptère invasif d’origine tropicale, qui se développe dans les denrées stockées. Cette espèce présente un niveau élevé de tolérance à la dessiccation, et l’existence d’une tolérance croisée entre la tolérance à la dessiccation et au froid pourrait ainsi faciliter établissement et son expansion dans les milieux naturels des régions tempérées. Dans cette étude, nous avons examiné si les adultes d’A. diaperinus préalablement exposés à la dessiccation présentaient des capacités de survie accrues lorsqu’ils étaient réexposés cette condition de dessiccation (7 % d’humidité relative), ou bien à des températures basses (5°C), ou élevées (38°C). Nos résultats indiquent que la durée de la survie est similaire entre les insectes pré-exposés à la dessiccation et les témoins lorsque ceux-ci sont ensuite maintenus à 7 % HR ou 5°C. Cependant, nous avons constaté que les adultes d’A. diaperinus préalablement exposés à 7 % HR présentaient une durée de survie accrue au chaud (temps nécessaire pour obtenir une mortalité de 50 % de la population allongé de 4 jours). Dans une seconde expérience, nous avons inclus une période de récupération suite à l’exposition préalable à la dessiccation (7 % HR). Les insectes ont été maintenus à humidité modérée (50% HR) ou bien à forte humidité (100% HR) pendant 12h avant que leur survie à la dessiccation, la tolérance au froid et au chaud ne soient testées. Nous avons alors constaté que la réhydratation générait des réponses différentes en termes de tolérance croisée par rapport à la première expérience. En effet, la survie au froid (5°C) a dans ce cas été augmentée (temps nécessaire pour obtenir une mortalité de 50% de la population allongé de 3 jours), tandis qu’aucun effet n’a été obtenu sur la tolérance au chaud. Par ailleurs, nous n’avons trouvé aucun effet de l’exposition préalable à la dessiccation sur la capacité de survie ultérieure à cette condition expérimentale. En résumé, nous avons obtenu des preuves de tolérance croisée entre les conditions expérimentales desséchantes (7 % HR) et chaudes (38°C), et entre la dessiccation et les conditions froides (5°C). Ces effets sont hautement dépendants des conditions expérimentales, plus particulièrement de la mise en place d’une période de récupération avant l’exposition à un autre stress. Ces résultats suggèrent l’existence de mécanismes de tolérance croisée complexes.
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