Le petit ver de farine Tribolium castaneum : élevage et utilisations

Dernière modification
Vendredi 16 décembre 2016
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Présentation

Conditions d'élevage de Tribolium castaneum, coléoptère pouvant remplacer avantageusement les drosophiles pour des expériences de génétique. Phénotypes de différents mutants, et notamment du mutant Antennapedia.

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Introduction

Le petit ver de farine ou Tribolium rouge de la farine ou Tribolium castaneum est l’un des animaux que l’on peut facilement utiliser en classe pour plusieurs raisons : l’élevage en est aisé et il n’y a pas de problème légaux, s’agissant d’un invertébré. Ce dossier présente quelques aspects de l’utilisation de cet animal, à commencer par la manière d’en faire un élevage, et quelques applications dans le domaine de la génétique.

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Élevage du ver de farine Tribolium castaneum

Tribolium castaneum est un insecte coléoptère de la famille des Ténébrionidés, apparenté au ver de farine Tenebrio molitor, mais beaucoup plus petit. Il est élevé dans divers laboratoires comme organisme modèle en génétique.

Les images ci-dessous ont été photographiées à la loupe binoculaire. Un individu adulte de Tribolium castaneum mesure 3 mm de long.

Figure 1 : Tribolium castaneum adulte

 
Tribolium castaneum adulte
Vue dorsale. Longueur : 3 mm.

Diverses mutations ont été identifiées chez cette espèce. L’élevage très simple de cet animal rend possible l’étude pratique de la transmission des caractères héréditaires. En outre, des mutations homéotiques ont été identifiées. Elles affectent des gènes homéotiques homologues de ceux trouvés chez d’autres espèces.

Matériel

  • Farine complète
  • Levure de boulanger sèche (en billes)
  • Flacons en verre
  • Rouleau de papier essuie-tout
  • Élastiques

Procédure

Figure 2 : Flacon d’élevage de Tribolium

 
  • Placer la farine et la levure au congélateur pendant au moins 24 h.
  • Remettre la farine et la levure à température ambiante.
  • Ajouter 5 % de levure à la farine (soit 50 g/kg) et bien mélanger.
  • Verser le mélange dans les récipients sur une hauteur de quelques centimètres.
  • Étiqueter les flacons (type de mutant, date, etc.).
  • Ajouter les animaux.
  • Fermer le flacon avec un couvercle en papier maintenu par un élastique.
  • Placer les flacons dans un endroit chaud (croissance la plus rapide à 34 °C).

Remarques

  • La farine complète provenant de l’agriculture biologique est préférable pour l’élevage en général, car elle ne contient pas de pesticides. Si vous voulez observer les stades du développement ou récolter les pupes pour le sexage, utiliser alors de la farine blanche prétamisée.
  • Placer la farine et la levure au congélateur au moins 24 h à l’avance (2 semaines est préférable) pour détruire les œufs d’autres insectes éventuellement présents. Laisser revenir à température ambiante avant d’y placer les insectes.
  • Mettre un masque en cas d’allergie aux poussières ou à la farine.
  • Les insectes se retournent facilement sur le dos mais ont des difficultés à se redresser seuls. Lorsqu’ils sont nombreux, ils se poussent entre eux avec leurs pattes les uns contre les autres pour se redresser. S’il y a peu d’insectes dans chaque flacon, ils ont du mal à se redresser et peuvent alors mourir de faim. Dans ce cas, ajouter, par-dessus la farine, des grains de blé complets broyés dans un moulin à café.

Levure

  • Utiliser la levure à la concentration de 5 % par rapport à la farine (50 g par kg de farine).
  • L’université du Kansas préconise d’utiliser une levure à croissance rapide qui permet une croissance légèrement meilleure des insectes.

Vacances

Si vous abandonnez les insectes pendant l’été, remplir aux 2/3 ou 3/5 un récipient du type flacon à conserve d’environ 1 litre et y placer les animaux d’une même souche.

Récipients

  • Les récipients en verre sont préférables, car ces insectes ne peuvent escalader le verre.
  • Les récipients à conserve de 0,5 ou 1 litre se prêtent bien à l’élevage.
  • Les récipients en plastique ne sont pas appropriés.
  • Pour réaliser des croisements, un seul couple d’animaux peut être placé dans un tube ou dans un récipient à drosophiles fermé par un papier fixé par un bracelet élastique.
  • Les insectes ont besoin d’oxygène et le papier doit donc être perméables à l’air (serviette en papier, essuie-tout).
  • Si des moisissures se développent, tuer les insectes par congélation et jeter le flacon.
  • On peut placer environ 50 adultes dans un flacon d’un demi-litre et le double dans un flacon d’un litre. S’il y en a moins, ne pas oublier d’ajouter une garniture de grains de blé broyés pour faciliter le retournement des animaux.
  • Pour avoir suffisamment d’insectes pour une classe, maintenir environ 6 flacons d’élevage.

Figure 3 : Quelques Tribolium adultes à la surface de la farine

 
Quelques Tribolium adultes à la surface de la farine
Souche sauvage.

Trucs et astuces

  • Placer du papier blanc sur la paillasse pour toutes les opérations avec les animaux. Ceci vous permettra de repérer les insectes qui essayent de s’enfuir et facilite le nettoyage.
  • Ne travailler qu’avec une souche à la fois pour limiter les risques de contamination entre souches et nettoyer la paillasse avant de passer à une autre souche.
  • Pour séparer les adultes et les larves de la farine, utiliser une passoire à tamis fin (« chinois »).
  • Les insectes adultes peuvent vivre jusqu’à 6 mois à 25 – 30 °C.

Figure 4 : Insecte adulte (imago) souche sauvage Ga-1 (Georgia)

 
Tribolium adulte vue dorsale
Vue dorsale
Tribolium adulte vue latérale
Vue latérale
Tribolium adulte vue ventrale
Vue ventrale
  • Ces insectes peuvent être infectés par des parasites qui ressemblent à de petites marques blanches sur la face ventrale ou sous les ailes. Si cela arrive, tuer les insectes et jeter les flacons.
  • Avant de se débarrasser des animaux, les tuer par congélation.
  • Bien laver les flacons d’élevage avant de les réutiliser.

Souches initiales aimablement fournies par le Dr Harmony Baldwin, University of Utah.

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Développement post embryonnaire du ver de farine, Tribolium castaneum

Comme tous les coléoptères, Tribolium castaneum est un insecte à métamorphose complète (holométabole). La larve est mobile et se nourrit.

Figure 5 : Deux stades larvaires de Tribolium castaneum

 
Larve de tribolium castaneum
Larve de Tribolium castaneum (vers de farine)

À la fin du dernier stade larvaire, la larve s’immobilise, cesse de se nourrir et se transforme en nymphe immobile.

Figure 6 : Nymphes de Tribolium castaneum en vues dorsale et ventrale

 
Nymphes de Tribolium castaneum en vues dorsale et ventrale (vers de farine)

Noter la pigmentation plus développée chez la nymphe la plus âgée chez laquelle on distingue notamment les yeux et l’extrémité des mandibules par leur pigmentation.

Pour certains croisements, il faut disposer de femelles vierges. Pour cela, il faut sélectionner les femelles lorsqu’elles sont encore au stade nymphal. En outre, il est plus facile de distinguer les sexes chez les nymphes que chez les adultes.

Les mâles et les femelles se distinguent par la partie terminale de l’abdomen. Dans les deux sexes, l’abdomen se termine par une paire d’appendices pointus (urogomphes) :

Figure 7 : Extrémité abdominale de la pupe

 

 
Extremité abdominale de la pupe de tribolium castaneum (vers de farine)
Mâle (à gauche) et femelle (à droite).

Chez les femelles, les papilles génitales, situées juste en avant des urogomphes, sont nettement plus développées que chez les mâles :

Figure 8 : Extrémité abdominale d’une pupe femelle

 
Extremité abdominale d'une pupe femelle de tribolium castaneum (vers de farine)

Comparer sur la photo ci-dessous (fig. 9) l’anatomie du mâle (à gauche) avec celle de la femelle (à droite). Une image traitée facilite l’identification des différences :

Figure 9 : Urogomphes et papilles génitales de la pupe (mâle à gauche, femelle à droite)

 
Urogomphes et papilles génitales de la pupe mâle et femelle de tribolium castaneum (vers de farine)
Photos en négatif couleur.
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Génétique de Tribolium castaneum

Mutation sooty

T. castaneum se prête bien aux croisements classiques de la génétique formelle en raison de sa petite taille, de la facilité d’élevage de larges populations, de son bref cycle de vie et de ses mutations, aisément identifiables par les phénotypes correspondants. Comme son élevage est peu coûteux, peu encombrant, sans danger et sans odeur, il peut être facilement mené dans un établissement d’enseignement. Par rapport à la drosophile, l’avantage d’utiliser le tribolium est qu’il ne s’envole pas. En conséquence, il n’est pas nécessaire d’endormir les animaux pour observer les résultats des croisements.

Les mutations les plus pratiques à utiliser à cet effet sont, comme chez la drosophile, celles affectant la couleur des yeux (mutation white : œil blanc) ou la couleur du corps (sooty : couleur brun-noirâtre) car elles sont détectables par une simple observation à la loupe binoculaire. T. castaneum présente également des mutations homéotiques, notamment Antennapedia, caractérisée par la présence de pattes à la place des antennes.

La mutation sooty est récessive. Elle se traduit par une couleur du corps brun-noirâtre chez les homozygotes (sooty signifie « noir comme de la suie ») détectable à l’œil nu :

Figure 10 : Souche sooty et souche sauvage

 
Souche sooty de tribolium castaneum (vers de farine)

Noter la différence de couleur du corps visible à l’œil nu sur un grand nombre d’individus.

Mutation white

La mutation white se traduit par une absence de pigmentation des yeux qui apparaissent blancs. À la loupe binoculaire, on les distingue immédiatement des yeux noirs, caractère sauvage.

Figure 11 : Mutation white et Antennapedia

 
Mutant white de tribolium castaneum (vers de farine) mutation antennapedia de tribolium castaneum (vers de farine)
Mutant white Mutant antennapedia
Noter la différence de couleur des yeux.

Figure 12 : Tête de mutant white à plus fort grossissement

Tete d'un mutant white de tribolium castaneum (ver de farine)
La tête mesure environ 0,5 mm de long.

Mutations homéotiques : mutation Antennapedia

Les gènes homéotiques sont des gènes dont les mutations provoquent la transformation d’un segment du corps en un autre segment. La mutation Antennapedia se traduit par la formation de pattes à la place des antennes.

Figure 13 : Tête de mutant Antennapedia

 
Tete de mutant antennapedia de tribolium castaneum (ver de farine)
Longueur de la tête : environ 0,5 mm.

En bref

Sur la photographie ci-dessous ont été réunis de gauche à droite : le mutant œil blanc, le mutant Antennapedia et la souche sauvage.

Figure 14 : Mutant white, mutant Antennapedia, souche sauvage

 
Mutant white, mutant antennapedia, souche sauvage de tribolium castaneum (ver de farine)

Souches initiales aimablement fournies par le Dr H. Baldwin, University of Utah.

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Mutation homéotique chez Tribolium castaneum : Antennapedia

La mutation homéotique la plus célèbre, identifiée initialement chez la drosophile, est la mutation Antennapedia (ap) qui se manifeste par la formation de pattes en lieu et place des antennes. Elle existe aussi chez Tribolium dont le gène Antennapedia est homologue de ceux trouvés chez les autres espèces où on l’a identifié.

Le gène Antennapedia régule normalement la formation des structures de la patte dans les segments thoraciques. Sa surexpression dans un autre segment aboutit à la formation d’une structure de type patte dans ce segment. Ainsi, sa surexpression dans la tête aboutit à la formation de pattes à la place des antennes.

Les photographies ci-dessous présentent côte à côte l’aspect normal et le phénotype du mutant Antennapedia de Tribolium. Outre l’anomalie morphologique majeure, les mutants ap présentent divers signes de dysfonctionnement moteur (vitesse de déplacement lente, coordination défectueuse des pattes locomotrices).

La patte ectopique présente les mêmes segments qu’une patte normale et se termine également par des griffes, mais elle est plus courte et l’on observe le plus souvent une déformation d’un ou plusieurs segments (voir détails).

Figure 15 : Tribolium normal et mutant Antennapedia

 
Tribolium castaneum (ver de farine) Mutant antennapedia de tribolium castaneum (ver de farine)
Tribolium normal Mutant antennapedia

Longueur : 3 mm. Noter les pattes à la place des antennes.

Figure 16 : Têtes de mutant Antennapedia et de Tribolium normal

Têtes de mutant antennapedia et de tribolium normal (ver de farine)

Le mutant Antennapedia est à gauche et le Tribolium normal est à droite.
Cliquer sur l’image pour une version agrandie.

Figure 17 : Détail de l’appendice d’Antennapedia

Tete de mutant antennapedia de tribolium castaneum (ver de farine)
La tête avec ses pattes. Détail de l'appendice d'Antennapedia en vue dorsale.

Figure 18 : Détail de l’antenne normale en vue ventrale

Datail de l'antenne de tribolium castaneum (ver de farine)

Figure 19 : Détail de l’antenne et de l’appendice d’Antennapedia

Détail de l'antenne de tribolium castaneum (ver de farine)

Figure 20 : Détail de l’appendice d’Antennapedia

Détail de l'appendice antennapedio de tribolium castaneum

D’autres exemples…

Figure 21 : Patte ectopique en vue ventrale

 
Patte ectopique de tribolium castaneum (ver de farine)
Noter la déformation plus ou moins marquée de certains articles de la patte.

Figure 22 : Patte ectopique en vue dorsale

Patte ectopique de tribolium castaneum (ver de farine)
Noter la déformation plus ou moins marquée de certains articles de la patte.

Souche initiale aimablement fournie par le Dr H. Baldwin, University of Utah.

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Pour citer cet article

Didier Pol, Le petit ver de farine Tribolium castaneum : élevage et utilisations, Planet-Vie, Samedi 1 mai 2004, http://planet-vie.ens.fr/article/1528/petit-ver-farine-tribolium-castaneum-elevage-utilisations, voir