Organismes modèles

Toxines Bt

Hormone de croissance

Les toxines de Bacillus thuringiensis (Bt)
Rédigé par Vincent Thizeau, Lycée Louis Bascan, Rambouillet

1. La nature et la structure de CryIA(a), une d-endotoxine de B. thuringiensis ;
2. Mode d'action et cible cellulaire des endotoxines ;
3. Classification et utilisation des endotoxines comme insecticides spécifiques.

L'endotoxine CryIA(a) RotationRestaurer l'image

La nature de la d-endotoxine L'endotoxine CryIA(a) est une molécule de nature protéique constituée d'une chaîne de 609 acides aminés. Elle est synthétisée par la bactérie Bacillus thuringiensis. La structure de la d-endotoxine La visualisation en sphères  montre que l'endotoxine a une forme bipyramidale. L'affichage en ruban  et la coloration par structure  révèlent une structure relativement complexe : l'hormone comprend des hélices alpha  (en rose), des feuillets beta (en orange) et des coudes.  La structure est maintenue par des liaisons hydrogènes  (en jaune).  Voir et comparer les structures secondaires.

Code des couleurs C = Carbone ; N = Azote; O = Oxygène ;  S = Soufre

Une fois ingérées par l'insecte, les protéines cristallines que sont les d-endotoxines, sont solubilisées dans le tractus intestinal et les d-endotoxines, qui sont en fait des prototoxines, sont transformées en toxines actives par les protéases intestinales.
Au niveau cellulaire, des chercheurs ont montré que les fractions actives des d-endotoxines se fixent sur des récepteurs spécifiques présents à la surface des microvillosités (ou bordure en brosse) des cellules épithéliales de l'intestin moyen des larves et des adultes.

La structure tridimensionnelle d'une d-endotoxine révéle la présence de deux domaines distincts. L'un, composé de feuillets beta, est responsable de la spécificité de la toxine pour le récepteur de l'insecte.
L'interaction toxine/récepteur permet alors à un autre domaine de la protéine (composé d'hélices alpha) de constituer un pore dans la membrane et de provoquer ainsi une perturbation des échanges ioniques qui induit une modification du pH intestinal et la lyse cellulaire.

Au niveau physiologique, la lyse des cellules épithéliales conduit à une paralysie du système digestif de l'insecte qui cesse rapidement de s'alimenter. Seul, cet effet des d-endotoxines provoque la mort des l'insecte qui survient généralement 1 à 3 jours après l'ingestion des protéines cristallines.

Bacillus thuringiensis se multiplie de façon végétative jusqu'à ce que le milieu devienne appauvri pour l'un des nutriments essentiels. La bactérie entre alors en phase stationnaire et s'engage dans un processus qui aboutit à la formation de spores. Les d-endotoxines sont synthétisées pendant la phase stationnaire, en même temps que la sporulation. Elles s'accumulent dans la cellule mère pour former un cristal qui, en fin de sporulation, peut représenter environ 25 % du poids sec de la bactérie.
Ce sont le plus souvent des mélanges de spores et de cristaux qui sont utilisés comme bioinsecticides.