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Degeneration of the midgut epithelium in Epilachna cf. nylanderi (Insecta, Coccinellidae): apoptosis, autophagy, and necrosis

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This study investigates mechanisms of adaptation to metal toxicity peculiar to the midgut epithelium of Epilachna cf. nylanderi (Mulsant, 1850) (Coccinellidae). This species of beetle has currently been identified in only one locality in South Africa and is known to feed on the nickel hyperaccumulator Berkheya coddii Roessl. (Asteraceae), an endemic plant species of the South African ultramafic ecosystem. Our focus involves an analysis of the morphological features of cells forming the midgut epithelium, which is the first organ exposed to toxic levels of metals ingested by the insect. Through the three key processes of apoptosis, necrosis, and autophagy, excess metals are eliminated from the organism and homeostatic conditions are maintained. Apoptosis and necrosis are both known to be involved in the degradation of midgut epithelial cells, while the role of autophagy is mainly implicated in the disintegration of the organelles of cells. This study reports on the participation of these three key degenerative processes in the removal of excess metals based on targeted observations of the insect midgut epithelium by light and electron microscopies. Additionally, the TUNEL reaction was specifically used to detect apoptosis.

Notre étude explore les mécanismes d’adaptation à la toxicité des métaux spécifiques à l’épithélium du tube digestif moyen d’Epilachna cf. nylanderi (Mulsant, 1850) (Coccinellidae). Cette espèce de coléoptère a été actuellement retrouvée dans une seule localité d’Afrique du Sud et est connue pour s’alimenter de Berkheya coddii Roessl. (Asteraceae), une plante hyperaccumulatrice de nickel et endémique à l’écosystème ultramafique de l’Afrique du Sud. Notre étude se concentre sur l’analyse des caractéristiques morphologiques des cellules qui forment l’épithélium du tube digestif moyen, le premier organe à être exposé aux niveaux toxiques des métaux ingérés par l’insecte. À travers les trois processus essentiels d’apoptose, de nécrose et d’autophagie, les métaux excédentaires sont éliminés de l’organisme et les conditions homéostatiques maintenues. L’apoptose et la nécrose sont toutes deux connues comme étant impliquées dans la dégradation des cellules épithéliales du tube digestif moyen, alors que l’autophagie est surtout impliquée dans la désintégration des organites cellulaires. Notre étude décrit la participation de ces trois processus de dégénérescence essentiels au retrait des métaux excédentaires à partir d’observations ciblées de l’épithélium du tube digestif moyen par microscopies photonique et électronique. De plus, nous avons utilisé la réaction TUNEL spécifiquement pour détecter l’apoptose.

Document Type: Research Article

Publication date: 2008-10-01

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  • Published since 1929, this monthly journal reports on primary research contributed by respected international scientists in the broad field of zoology, including behaviour, biochemistry and physiology, developmental biology, ecology, genetics, morphology and ultrastructure, parasitology and pathology, and systematics and evolution. It also invites experts to submit review articles on topics of current interest.
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