Zugl.: Hohenheim, Univ., Diss., 2008. / Enthält u.a. vier Abstracts.

Le comportement d’agrégation est considéré comme le premier pas vers des niveaux de socialité supérieurs. La compréhension des facteurs clés permettant l’émergence des décisions collectives chez les groupes composés d’individus simples (ayant une connaissance limitée de leur environnement) est donc fondamentale pour étudier l’évolution de la socialité. A l’heure actuelle, la majorité des études se sont focalisées sur les espèces les plus sociales, et notamment celles formant des groupes monospécifiques. A contrario, les larves nécrophages de Diptères (asticots) forment sur un même cadavre des agrégats hétérospécifiques pouvant contenir des milliers d’individus, leur offrant divers bénéfices(production de chaleur, d’enzymes). De part ces observations in natura, ces insectes apparaissent être un bon modèle biologique dans un contexte évolutif d’étude des comportements collectifs. Ce travail de thèse s’attache à mettre en évidence et quantifier les phénomènes d’agrégations des larves de Lucilia sericata (Diptera :Calliphoridae) et les mécanismes qui sous-tendent ces regroupements. Après une description introductive des groupes hétérospécifiques chez les arthropodes, nous présentons pour la première fois la démonstration expérimentale d’un comportement d’agrégation actif des larves. Nous avons également démontré l’effet d’attraction/rétention sur les larves d’un composé cuticulaire déposé au sol par les individus et reconnu par leurs congénères. Cette reconnaissance se fait probablement via l’utilisation d’un comportement exploratoire caractéristique que nous avons décrit et quantifié :le scanning. Puis, nous avons mis en évidence la capacité des larves de deux espèces proches phylogénétiquement et écologiquement, L. sericata et Calliphora vomitoria, à faire un choix collectif en groupe monospécifique comme en hétérospécifique. Ces résultats suggèrent l’existence d’une reconnaissance interspécifique de vecteurs d’agrégation (e.g. le signal larvaire). Enfin, nous avons mis en évidence l’existence de préférendums thermiques chez ces espèces, et la capacité des larves à sélectionner collectivement cette température préférentielle. Dans son ensemble, ce travail offre des connaissances inédites sur la vie de ces groupes. Il ouvre des perspectives d’étude prometteuses sur les comportements collectifs interspécifiques et les bénéfices évolutifs liés à l’agrégation. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Le comportement d'agrégation est considéré par la majorité comme le premier pas vers des niveaux de socialité supérieurs. La compréhension des facteurs clés permettant l’émergence des décisions collectives chez les groupes composés d’individus simples (ayant une connaissance limitée de leur environnement) est fondamentale pour étudier l’évolution de la socialité. A l'heure actuelle, la majorité des études se sont focalisées sur les espèces les plus sociales et notamment celles formant des groupes monospécifiques. Les larves nécrophages de Diptères (asticots) forment sur un même cadavre des agrégats hétérospécifiques pouvant contenir des milliers d'individus leur offrant de nombreux bénéfices (production de chaleur, d’enzymes). De part ces observations in natura, ces insectes sont un bon modèle biologique dans un contexte évolutif de l'étude des comportements collectifs. Ce travail de thèse s'est attaché à mettre en évidence et quantifier les agrégations des larves de Lucilia sericata (Diptera: Calliphoridae) et les mécanismes qui sous-tendent ces regroupements. Après une description des groupes hétérospécifiques chez les arthropodes, nous avons mis en évidence pour la première fois l'existence d'un comportement d’agrégation actif des larves. Nous avons démontré l'effet d'attraction/rétention sur les larves d'un composé cuticulaire déposé au sol et reconnu par leurs congénères. Ce signal est selon nous un bon candidat comme étant l'un des vecteurs d'agrégation chez cette espèce. Cette reconnaissance se fait via l'utilisation d'un comportement exploratoire caractéristique que nous avons décrit, quantifié et nommé le scanning. Puis, nous avons mis en évidence la capacité des larves de deux espèces proches phylogénétiquement, L. sericata et Calliphora vomitoria, à faire un choix collectif pour un site de nourriture à la fois en groupe monospécifique et en hétérospécifique. Ces résultats démontrent l'existence d'une reconnaissance interspécifique des vecteurs d'agrégation (e.g. le signal larvaire) et notamment les effets d'attraction et de rétention du groupe. Enfin, nous avons mis en évidence l'existence de préférendum thermique chez ces espèces et leur capacité à sélectionner collectivement cette température préférentielle. Dans son ensemble ce travail offre des connaissances inédites sur la vie de ces groupes et notamment sur notre compréhension des phénomènes de coopération-compétition chez ces insectes d'importance en entomologie forensique (i.e. datation du décès). / Gregarism is often considered by scientists as the first step toward the most integrated societies. The understanding of the key factors that permit the emergence of collective decision in large groups composed of simple individual (having a limited knowledge of their close environment) is fundamental to decipher the evolution of sociality. Up to now, most studies are focused on highly social species and especially on those forming monospecific groups. Necrophagous larvae of Diptera (maggots) form mixed-species groups on a same decaying cadaver that can contain thousands individuals offering several benefits (heat and enzymes production). Regarding these observation in nature, these insects are an interesting biological model in the context of the study of collective behaviour. This work aimed to highlight and quantify aggregations of Lucilia sericata larvae (Diptera: Calliphoridae) and underlying mechanisms of such gathering. After an extensive review of mixed-species groups in arthropods, we highlighted for the first time an active aggregation behaviour of larvae. We demonstrated the existence of an attractive/retentive effect of a larval signal (cuticular secretion) deposit on the ground and recognize by congeners. This signal is for us a good candidate to be one of the aggregation vectors in this species. The signal recognition is made by a characteristic exploratory behaviour that we described, quantified and name scanning. Then, we demonstrated a communal collective decision-making in two related larvae species, L. sericata and Calliphora vomitoria, for one food-spot in both monospecific and heterospecific groups. These results highlighted the existence of an interspecific recognition of aggregation vectors (e.g. larval signal) especially the attraction and retention effects of the group. Finally, we demonstrated the existence of thermic preferendum species-dependent and abilities for larvae to collectively choose such temperature. This thesis work allow us new knowledges on group life of such species especially on our comprehension of cooperation-competition phenomenon in these forensically important insects (e.g. datation of the death).

El previsible aumento de la población mundial, estimado para el año 2050 en 9.500-10.000 millones de personas, supondrá uno de los principales retos a los que se enfrente el siglo XXI. Además de los recursos e insumos necesarios (espacio, agua, residuos etc.), la seguridad alimentaria del planeta conllevará una elevada demanda de proteínas tanto para la alimentación animal como para la nutrición humana. Nuestras principales fuentes de proteína provienen de la agricultura, la ganadería (incluyendo la acuicultura) y la pesca. Es por ello por lo que la producción y rendimiento de las plantas y animales domesticados, ha aumentado exponencialmente a lo largo de las últimas décadas, estando en la actualidad muy cerca de sus límites biológicos. Sin embargo, esta elevada eficiencia esta inversamente relacionada con la sostenibilidad ambiental de estos sistemas de producción. Entre las consecuencias, la producción de piensos compuestos altamente nutritivos también ha aumentado. Para su elaboración son necesarias grandes cantidades de harina y aceite de pescado, así como de soja, entre otros componentes. El cultivo intensivo de soja conlleva graves problemas medioambientales. Por otro lado, el medio marino está cada vez más deteriorado como consecuencia de la contaminación derivada de la actividad humana y la sobreexplotación pesquera. Todo ello ha provocado una inestabilidad económica a largo plazo y un aumento continuado de los precios de estas materias primas. Pero ¿es técnicamente posible maximizar la sostenibilidad de estos sistemas de producción, optimizando simultáneamente la imprescindible eficiencia económica? Con este objetivo, se hace necesaria la búsqueda de nuevas fuentes de proteínas que puedan utilizarse como ingredientes en la elaboración de piensos compuestos destinados a la alimentación animal e indirectamente a la nutrición humana. Una de las más prometedoras, es la obtención de proteína animal a partir de la biomasa de ciertas especies de insectos domesticados. En particular, la utilización de proteínas y grasas de insectos a escala industrial, mejorará significativamente la sostenibilidad y eficiencia de la ganadería terrestre y la acuicultura. Indirectamente, permitirá mantener los niveles de pesca a unos niveles racionales y los subproductos derivados tienen un gran valor agronómico como fertilizantes de origen natural. Entre los candidatos más plausibles, los dípteros (Insecta: Diptera) presentan características biológicas y nutricionales que los hacen buenos candidatos para su producción a escala industrial. Una de las especies más prometedoras es la mosca soldado negra Hermetia illucens (Linnaeus, 1758) que junto con el coleóptero Tenebrio molitor Linnaeus, 1758 constituyen actualmente los principales integrantes de este nuevo sector de producción. La Unión Europea, también ha aprobado el uso de otras cinco especies de insectos como ingredientes de la alimentación animal, destacando entre estas la mosca común Musca domestica Linnaeus, 1758. Otras especies de dípteros no están todavía aprobadas con este fin, pero también resultan muy interesantes por su gran potencial para la cría artificial, como las especies de Calliphoridae Lucilia sericata (Meigen, 1826) o Chrysomya megacephala (Fabricius, 1794). Entre los componentes que forman parte de los piensos compuestos en la alimentación animal, los minerales suponen un importante grupo limitante desde un punto de vista nutritivo. Mediante un aporte óptimo de minerales, se puede aumentar considerablemente el rendimiento de la producción ganadera a un bajo coste. No obstante, los niveles de estos compuestos deben mantenerse dentro de unos niveles determinados por la legislación para evitar problemas nutricionales o provocar efectos nocivos en la salud animal y humana. En este sentido, existen muy pocos estudios sobre los perfiles minerales de la biomasa de insecto en general y en particular de la mosca soldado negro y otras especies de dípteros. Son especialmente escasos los datos sobre la influencia que pueda ejercer la composición del sustrato de desarrollo de las larvas, así como su importancia en las diferentes etapas de desarrollo del ciclo de vida. Por otro lado, existe la posibilidad de que se produzca bioacumulación de metales pesados en la biomasa del insecto a través de la ingesta. Así, debido a su alta toxicidad, existen diversos trabajos sobre las concentraciones de Cd y Pb en larvas maduras de mosca soldado negra, pero hay muy poca información sobre bioacumulación en el resto de etapas y estadios de desarrollo, así como de la posible influencia del medio de cría larvario. En este proyecto de tesis se analiza la posible influencia del sustrato de cría en las concentraciones de distintos minerales y metales pesados a lo largo de las etapas del ciclo de vida de Hermetia illucens y otras especies de dípteros. Para ello se usaron tres sustratos larvarios con diferentes orígenes: a) pienso comercial de gallina ponedora, b) bagazo derivado de la producción de cerveza y c) una mezcla de carne de origen porcino. En el caso de H. illucens se tomaron muestras de larvas prepupales, pupas, puparios, exuvias prepupales y adultos desarrollados en los tres medios de desarrollo. En todos los casos, tras su secado y digestión en horno microondas, se analizaron mediante espectrometría de emisión óptica de plasma acoplado por inducción (ICP-OES) para obtener las concentraciones de Ca, Cr, Cu, Fe, K, Mg, Mn, Na, Ni y Zn, y en espectrometría de masas con fuente de ionización de plasma (ICP-MS) para obtener las concentraciones de Ti, Co, Sr, Mo, Cd, Sn y Pb. Pocos insectos tienen la capacidad para desarrollarse en medios de tan diferente composición orgánica, por ello a modo comparativo se utilizó M. domestica con pienso comercial de gallina y el bagazo de cerveza, mientras que Lucilia sericata y Chrysomya megacephala se desarrollaron exclusivamente en el medio de origen cárnico. De esta manera no solamente se pudieron comparar diferentes tipos de medio procesados por diferentes tipos de insectos sino que también pudieron compararse los resultados obtenidos por diferentes especies de mosca con el mismo tipo de medio. En cuanto a relaciones entre patrones de acumulación (Factor de Bioacumulación) y concentraciones de los minerales, con la especie de díptero y el sustrato utilizado, en larvas prepupales y adultos no se observa ninguna relación entre resultados y la especie o el sustrato, en cambio, los resultados en pupas y puparios sí están influenciadas por la especie de estudio y el sustrato de alimentación usado. Por otro lado, Ca y Na se comportan de manera distinta en las especies estudiadas en esta investigación. La mosca soldado negra presenta un buen perfil mineral para su uso en alimentación animal, comparable con los de harina de pescado y soja. Los resultados con mosca doméstica son también comparables a las harinas de pescado y soja, en los dos medios estudiados. Los dos califóridos presentan un perfil mineral de menor calidad, pero comparable a la harina de soja y también aptos para su uso en la elaboración de piensos.

No description available.

No / Larval biotherapy is a debridement tool used in wound management. The mechanism of action involves degradation of eschar by serine proteases including chymotrypsin within the alimentary fluids of first instar Lucilia sericata. With the rationale of obviating some limitations of biotherapy, including cost, complexity of use, and patient reticence, the present study describes a mobile hydrogel formulation containing freeze-dried recombinant L. sericata chymotrypsin designed for topical application. Neither freeze-drying nor formulation into the hydrogel significantly attenuated the measured activity of released enzyme compared to fresh-frozen enzyme in aqueous solution. Gel electrophoresis confirmed qualitatively that the chymotrypsin/hydrogel formulation both with and without supplementary urea at 10% w/v degraded human chronic wound eschar ex vivo. Mindful that the hallmark of intractability of chronic wounds is aberrant biochemistry, the pH activity profile for the enzyme/hydrogel formulation was compared with exudate pH in chronic wounds of mixed aetiology in a cohort of 48 hospital in-patients. Five patients' wounds were acidic, however, the remainder were predominantly alkaline and coincided with the pH optimum for the insect enzyme. Thus, a recombinant L. sericata chymotrypsin and hydrogel formulation could represent a pragmatic alternative to larval therapy for the management of chronic wounds.

Diss. (sammafattning) Uppsala : Univ., 2001. / Härtill 6 uppsatser.

No / The resurgence of larval biotherapy as a debridement tool in wound management has been accompanied by several clinical reports highlighting concomitant tissue regeneration. Studies employing in vitro cell motility assays have found that purified excretory/secretory (ES) products from Greenbottle larvae (blowfly, Lucilia sericata) are motogenic for human dermal fibroblasts when used as a supplement in culture media. The objective of the present study was to determine whether ES delivered using a prototype hydrogel wound dressing induced similar motogenic effects on fibroblastic (3T3) and epithelial cells (HaCaTs) comprising a scratched-monolayer wound model. Quantitative analysis by MTT assay failed to detect significant mitogenic effects of ES on either cell type. Quantitative image analysis revealed that ES exposure markedly accelerated wound closure through a motogenic effect on both fibroblasts and keratinocytes. Quantitative histochemical analysis detected significantly higher phosphotyrosine (pTyr) expression in ES-exposed cell cultures than in controls; moreover immunocytochemistry revealed conspicuously raised levels of pTyr expression in cells located at the wound margin. By attenuation with a panel of enzyme inhibitors these effects were attributed to the protease components of ES. The present results suggest that controlled delivery of ES as a follow-up to maggot debridement therapy may be an effective therapeutic option for stimulation of tissue regeneration in wound management.

<div>Forensic entomology is a subdiscipline of entomology that involves the use of insect behavior and developmental data to aid in criminal investigations. Genetic data has become increasingly important to the field as there has been a push for DNA-based species identification methods of forensically relevant insects. Genetic data can also elucidate population structure and relatedness of these insects, and such knowledge can contribute to the development of more specific datasets for insects in different regions. The first study presented here investigated the phylogenetics of sister species <i>Lucilia cuprina</i> and <i>Lucilia sericata</i> to identify possible subspecies divisions and issues with DNA-based identifications in the United States. The initial aim of this study was to identify genetic differences between specimens of <i>L. cuprina</i> that preferred live versus carrion flesh. Flies collected from Indiana, USA and South Africa were sequenced and analyzed. Upon sequencing of the genes <i>COI, Period,</i> and <i>28s,</i> our results indicated that <i>L. cuprina</i> from Indiana possess a unique combination of nuclear and mitochondrial haplotypes that suggest a unique lineage, possibly indicating modern hybridization with <i>L. sericata. </i>The inability of both nuclear and mitochondrial genes to distinguish between <i>L. cuprina</i> and <i>L. sericata</i> raises questions about the capabilities of DNA-based species identifications within this genus. Additionally, the inability of these genes to distinguish between specimens that preferred live versus carrion flesh highlights a need for continued research of these behavioral differences. The second study presented here investigated the population structure and relatedness of house flies in the American southwest in relation to a civil lawsuit where neighbors of a poultry farm alleged that flies were emanating from the farm to their homes. <i>Musca domestica</i> (house fly) specimens were collected from the chicken farm and from locations in varying directions and distances from the farm. Amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis was performed and the data were used in a number of analyses. Population reallocation simulations generally indicated that samples from different locations were not genetically different enough from other locations to allocate to their true origin population over others. Kinship analysis showed differences in samples collected in a later season that indicate a genetic bottleneck over time. Population structure analysis indicated the presence of two intermixing genetic populations in the dataset. AMOVA revealed that the majority of genetic variation laid within, rather than among, populations. A Mantel test revealed no significant correlation between genetic and geographic distances. These results indicate that the <i>M. domestica</i> population in this region of southwestern America is large and intermixing, with no clear genetic distinctions between specimens collected at the poultry farm versus the surrounding locations. In regard to the civil lawsuit, it was not possible to conclude that the flies did not emanate from the poultry farm. In a broader perspective, these data can be utilized to develop pest management strategies in this region. Overall, the data from both studies presented here will be useful to forensic investigations, development of more specific and detailed data and identification techniques, and pest control measures.</div>