Les abeilles sont des espèces clés impliquées dans la pollinisation des plantes et sont essentielles à la reproduction des plantes, à la biodiversité et à la sécurité alimentaire1. Leurs services de pollinisation profitent à un large éventail de cultures à forte valeur économique, contribuant environ 235 à 577 milliards de dollars par an à l’agriculture mondiale. Cependant, le déclin mondial des populations d’abeilles a suscité de graves inquiétudes en raison de ses conséquences potentielles sur la stabilité écologique et la productivité des cultures, qui ont entraîné une perte estimée de 4,8 à 16,3 milliards de dollars dans les pays pauvres très endettés2. La disparition massive des abeilles implique de multiples interactions entre plusieurs facteurs : l’application de pesticides, la perte d’habitat, le changement climatique et les infections par des agents pathogènes, notamment des virus, des bactéries, des champignons et des protistes.
Parmi ces micro-organismes, Nosema spp., un champignon microsporidien qui perturbe le fonctionnement de l’intestin, et les parasites trypanosomatidés - en particulier Lotmaria passim - sont largement répandus dans les colonies d’abeilles du monde entier3, 4. Des découvertes récentes montrent que les infections à L. passim , même lorsqu’elles sont asymptomatiques, peuvent réguler à la baisse les gènes liés au système immunitaire et modifier le métabolisme énergétique chez les abeilles, compromettant potentiellement leur résilience en cas de stress supplémentaire5. De même, les infections à Nosema spp. réduisent la longévité des abeilles, suppriment la fonction immunitaire et perturbent la dynamique de butinage de la colonie, entraînant une réduction de la production de miel et une augmentation de la mortalité des colonies. De plus, les co-infections impliquant à la fois Nosema spp. et les trypanosomatidés peuvent avoir des effets synergiques, exacerbant le stress physiologique et affaiblissant les défenses de l’hôte. Ces résultats soulignent l’importance de surveiller plusieurs agents pathogènes simultanément.
Pour faire face à ces menaces, il faut mettre au point des outils de diagnostic rapides et précis, qui dépendent à leur tour d’une compréhension plus approfondie de la biologie, de la transmission et des stratégies de survie de ces agents pathogènes6. La détection de ces agents pathogènes par les méthodes traditionnelles, notamment la microscopie optique et l’amplification moléculaire, reste fiable mais se heurte à certaines limites. Des exemples de qPCR, de RTqPCR (nécessite un cycle à différentes températures) et de méthodes isothermes, telles que l’amplification médiée par boucle (LAMP, fonctionne à température constante), ont été développés pour les parasites fongiques, viraux, bactériens ou protozoaires 6,7,8,9,10. Cependant, la mise en œuvre de ces méthodes nécessite un équipement spécialisé, ainsi qu’un personnel formé et des installations de laboratoire bien équipées, ce qui limite leur praticité pour les applications sur le terrain et la surveillance à grande échelle. Pour résoudre ces problèmes, de nouvelles techniques moléculaires ont été développées - l’amplification de cibles d’ADN avec l’amplification par polymérase recombinase (RPA), associée à la détection basée sur CRISPR/Cas12a - une approche rapide, spécifique et sensible. La méthode fonctionne de manière isotherme et produit des résultats visuels qui la rendent adaptée aux diagnostics sur site ou sur le lieu d’intervention, selon Shao et al.11 et Xiao et al.12.
La RPA est une méthode d’amplification de l’ADN simple et rapide qui fonctionne à une température constante, généralement entre 37 °C et 42 °C. Il s’appuie sur des enzymes recombinases, des protéines de liaison à l’ADN simple brin et une polymérase à déplacement de brin pour amplifier l’ADN sans avoir besoin de cycle thermique. La RPA est particulièrement adaptée aux tests sur site et aux diagnostics sur le terrain en raison de sa vitesse, de ses exigences minimales en matière d’équipement et de sa compatibilité avec les échantillons bruts 11,12,13. Pour améliorer la spécificité, le produit RPA peut être détecté à l’aide de l’endonucléase Cas12a, qui fonctionne également dans la même plage de température. Cas12a se lie à un ARN guide CRISPR (ARNg), un ARN court qui guide Cas12a vers la séquence cible amplifiée et se lie à la séquence complémentaire de l’ADN. Lors de la liaison, Cas12a s’active et présente une activité de clivage collatéral (trans), en particulier contre l’ADN simple brin (ADNsb). Cela permet d’utiliser des molécules rapporteures d’ADNsb marquées avec des fluorophores ou de la biotine, qui peuvent générer des signaux de fluorescence ou visuels, y compris des lectures de bandes de flux latéral. Ensemble, la RPA et CRISPR/Cas12a forment une puissante plateforme de diagnostic moléculaire rapide, sensible et adaptée à une utilisation sur le terrain ou dans des environnements à ressources limitées12.
Pour améliorer encore la praticité de cette approche de diagnostic moléculaire, nous avons également mis en œuvre une méthode simplifiée de lyse cellulaire prête à l’amplification (ARCL) basée sur la lyse à l’hydroxyde de sodium (NaOH) de l’abdomen des abeilles11,14, éliminant ainsi le besoin d’une préparation d’échantillon approfondie et de réactifs de laboratoire. Cette technique d’extraction rapide des acides nucléiques, combinée à l’amplification isotherme et au système de détection CRISPR/Cas12a, permet un flux de travail véritablement déployable sur le terrain qui réduit considérablement le temps et les coûts. Il est important de noter que le test maintient la qualité, la sensibilité élevée et la spécificité comparables à celles de la qPCR, la référence actuelle pour la détection des agents pathogènes chez les abeilles.
Ici, nous avons appliqué avec succès cette méthodologie pour la détection de Nosema ceranae et de L. passim chez les abeilles mellifères (Figure 1). Nous avons comparé cette méthode aux tests qPCR standard et validé ses performances en utilisant des échantillons naturellement infectés. Nos résultats montrent que cette approche est une alternative pratique et fiable pour la surveillance sur le terrain de la santé des abeilles, avec un fort potentiel pour la surveillance à grande échelle et les efforts d’intervention précoce dans l’apiculture.