Pour se protéger des parasites, les plantes ont une stratégie : se faire des alliés

Les plantes peuvent sembler sans défense contre les insectes, car elles n'ont ni mains ni queue pour les repousser. Pourtant, nombre d'entre elles produisent de puissants produits chimiques répulsifs, allant de ceux qui n'ont qu'un goût ou une odeur désagréable à ceux qui peuvent tuer.

Ces composés répugnants sont efficaces contre les insectes grignoteurs et suceurs de sève qui se nourrissent d'un large éventail de types de plantes, ainsi que contre les mammifères qui broutent. Mais inévitablement, au cours de l'évolution, certains animaux se sont spécialisés au point d'être désormais attirés par les substances les plus répugnantes que les plantes ont inventées. En fait, bon nombre des plantes cultivées par notre propre espèce, du tabac au café en passant par la coriandre, nous attirent précisément en raison des composés qu'elles produisent pour décourager les herbivores. Alors, que peut faire une pauvre plante ?

Certaines d'entre elles, par le biais de la sélection naturelle, ont développé une stratégie différente pour se débarrasser des visiteurs indésirables : Elles émettent des signaux olfactifs pour attirer les ennemis de leurs ennemis. En fonction du signal, divers membres d'une équipe hétéroclite de créatures intéressées peuvent réagir. Certains dévorent les mangeurs de plantes, tandis que d'autres y déposent simplement leurs œufs et laissent leurs larves finir le travail. D'autres apportent des bactéries mortelles.

Le chercheur spécialisé en écologie chimique Ted Turlings, de l'université de Neuchâtel, en Suisse, étudie ce sac à malices depuis plus de trente ans, dans divers endroits du monde. Il pense qu'une meilleure compréhension de ces solutions naturelles pourrait nous aider à réduire notre utilisation de pesticides chimiques, qui constituent une menace non seulement pour de nombreux insectes alliés potentiels, mais aussi pour la santé humaine.

Turlings et son coauteur Matthias Erb, de l'université de Berne, ont décrit la chimie intrigante entre les plantes et les organismes qui les protègent des ravageurs, et la manière dont nous pourrions l'utiliser à notre avantage, dans l'Annual Review of Entomology (Revue annuelle d'entomologie). Cette conversation a été modifiée pour des raisons de longueur et de clarté.

Comment avez-vous commencé à vous intéresser à ce type d'interactions plutôt inattendues ?

Après avoir terminé mes études aux Pays-Bas, j'ai fait un doctorat aux États-Unis, à l'université de Floride - j'ai en fait travaillé dans les installations du ministère américain de l'agriculture. Mon directeur de thèse de l'époque m'a demandé de découvrir comment certaines guêpes parasites trouvaient leurs hôtes. Il s'agit de minuscules guêpes qui pondent leurs œufs dans d'autres insectes, et de chaque œuf sort une larve qui mangera ensuite l'insecte hôte.

J'étudiais spécifiquement les guêpes qui attaquent les chenilles se nourrissant de plants de maïs, et nous avons d'abord pensé que les guêpes devaient utiliser les odeurs et les indices visuels provenant des chenilles. Mais nous avons rapidement découvert que ce sont les plantes qui émettent activement des substances volatiles qui attirent ces guêpes. Il s'est avéré qu'elles produisaient un mélange de composés très spécifiques en réponse à une attaque de chenilles, des composés qu'elles n'émettent normalement pas.

Le simple fait d'endommager la plante n'induit pas ces mêmes émissions. Mais si l'on endommage la plante et que l'on étale ensuite de la bave de chenille sur le site endommagé, on obtient la même réaction. Cela nous a beaucoup intrigués, car cela suggère que les plantes peuvent reconnaître ce qui les attaque et réagir en conséquence.

Certains composés sont émis immédiatement à partir du site endommagé - nous appelons cela les volatiles des feuilles vertes ; c'est ce que vous sentez lorsque vous tondez la pelouse. Mais en plus de cela, la plante synthétisera ces nouveaux composés en réponse au crachat, des composés qu'elle ne produit que lorsqu'elle est attaquée par des chenilles. Et ces composés ne sont pas seulement émis par le site endommagé, mais aussi par les feuilles non endommagées d'une plante attaquée.

Bien plus tard, on a découvert que les guêpes parasites ne sont pas les seules à pouvoir capter ces odeurs, mais aussi les plantes voisines. D'autres chercheurs ont découvert que la réaction était plus forte chez les plantes les plus proches les unes des autres. Les scientifiques se demandent encore si les autres plantes ne font qu'écouter ce signal ou si les plantes attaquées communiquent et ont intérêt à alerter leurs voisines. J'en discutais d'ailleurs hier avec un collègue.

Comment cela fonctionne-t-il du point de vue de la guêpe ? Existe-t-il une espèce de guêpes pour chaque combinaison de plantes et de ravageurs ?

Ce n'est pas tout à fait le cas. Les guêpes avec lesquelles nous travaillons sont généralistes et peuvent donc s'attaquer à différentes espèces de chenilles sur différents types de plantes. Ces plantes émettent toutes des substances volatiles différentes. Il a été démontré que les guêpes doivent apprendre à associer ces odeurs à la présence d'insectes hôtes dans lesquels elles pondent leurs œufs.

Les guêpes sont donc confrontées à différents signaux en permanence, et il n'est pas toujours possible de prévoir quel signal sera le plus bénéfique. On peut imaginer qu'une guêpe naïve qui vient d'émerger de son cocon commencera par utiliser des signaux généraux, comme les substances volatiles vertes et feuillues que j'ai mentionnées précédemment, qui sont émises par les plantes lorsqu'elles sont attaquées.

Ainsi, elle peut trouver une plante attaquée par des coléoptères, et comme elle ne peut absolument pas y pondre ses œufs, elle apprendra à éviter les odeurs spécifiques associées à cette situation. Mais dès qu'elles trouveront une plante attaquée par une chenille et qu'elles l'identifieront comme l'hôte adéquat, elles se souviendront des odeurs environnantes comme d'un élément sur lequel elles doivent se concentrer.

Serait-il possible d'entraîner les guêpes à être attirées par une certaine odeur, par exemple celle de la fraise, et de la pulvériser sur les plantes que nous voudrions qu'elles protègent contre les insectes herbivores ?

Il est certainement logique, si vous essayez de lutter contre un ravageur spécifique, de former les guêpes aux odeurs associées à ce ravageur. Mais je n'adopterais pas l'approche que vous proposez pour les fraises, car ce qui se produirait, je pense, c'est qu'elles voleraient, chercheraient des hôtes partout où il y a une odeur de fraise, et ne trouveraient rien. Et finalement, ils commenceront à éviter cette odeur. C'est peut-être un bon moyen de les garder dans votre champ pendant un certain temps, mais cela ne fonctionnera peut-être pas très longtemps.

Il me semble qu'il serait plus utile de former les guêpes, avant de les relâcher, à une odeur susceptible de les amener au parasite que vous voulez qu'elles tuent. Cela pourrait se faire en combinant une odeur typiquement émise par une plante attaquée avec des excréments de chenilles, que les guêpes sont très excitées par cette odeur, mais qu'elles ne peuvent sentir que lorsqu'elles s'en approchent de très près.

Les excréments de chenilles sont pratiquement inodores, ce qui est logique : Les chenilles ont évolué pour minimiser tout signal possible pour leurs ennemis. Pour les plantes, c'est l'inverse : Elles libèrent de très grandes quantités de substances volatiles qu'elles produisent pour attirer les guêpes et autres ennemis naturels des chenilles.

L'utilisation généralisée de pesticides dans l'agriculture pour se débarrasser des ravageurs des cultures a contribué à une diminution drastique des populations d'insectes. Ces pesticides pourraient-ils avoir réduit le nombre d'ennemis naturels disponibles pour nous aider à lutter contre les ravageurs des cultures, et pensez-vous qu'il existe un moyen de les faire revenir ?

Oui. En Suisse, on s'efforce d'aménager des bandes fleuries le long des champs cultivés, ce qui contribue déjà à maintenir les ennemis naturels à proximité.

Mais si l'on considère la façon dont le maïs est cultivé aux États-Unis, cela ne sera pas facile. Dans une grande partie de la Corn Belt, où 40 % du maïs mondial est produit, il n'y a rien d'autre que des champs de maïs. Et la chrysomèle occidentale des racines du maïs, une larve de coléoptère qui se nourrit des racines de la couronne, riches en nutriments, qui soutiennent la tige.

Il existe actuellement des moyens relativement efficaces de lutter contre ce ravageur en utilisant des pesticides et des plantes génétiquement modifiées, les plantes Bt, qui produisent une toxine qui tue les larves. Mais dans tous les cas, je crains que les coléoptères finissent par développer une résistance.

La seule façon d'éviter cela, je pense, est d'utiliser des organismes vivants pour lutter contre les parasites.

Étant donné que ces larves sont souterraines, j'imagine que les guêpes ne seront pas d'une grande aide.

C'est exact. Mais en fait, il existe des mécanismes très similaires qui fonctionnent sous terre. Lorsqu'elles sont attaquées, les racines de la plupart des variétés de maïs en dehors des États-Unis produisent un composé appelé caryophyllène, qui attire un certain nombre d'espèces de minuscules vers appelés nématodes, dont le cycle de vie est vraiment intriguant.

Les nématodes juvéniles utilisent des signaux comme le caryophyllène pour trouver les larves de coléoptères, puis ils pénètrent dans les larves par n'importe quelle ouverture qu'ils peuvent trouver. Ils y libèrent les bactéries qu'ils transportent toujours avec eux. Ces bactéries produisent des toxines qui tuent et digèrent les insectes très rapidement, puis elles se multiplient rapidement. Les nématodes se nourrissent alors de ces bactéries et de l'intérieur digéré de l'insecte.

Ils passent par plusieurs cycles de vie, produisant des milliers de nouveaux nématodes qui finiront par sortir du cadavre et partir à la recherche d'un nouvel hôte.

Curieusement, bien que le caryophyllène repousse de nombreux insectes herbivores, les larves du coléoptère appelé chrysomèle des racines du maïs sont en fait attirées par de faibles quantités de caryophyllène. C'est peut-être pour cette raison qu'aux États-Unis, la capacité à produire du caryophyllène a été sélectionnée dans les variétés locales de maïs.

Nous explorons actuellement des méthodes permettant d'appliquer les nématodes plus directement aux insectes nuisibles. Ces efforts se concentrent sur la chenille légionnaire d'automne, qui est en fait une chenille, un ravageur important en Afrique et en Asie et qui est également très susceptible d'apparaître en Europe au cours des prochaines années. Comme elle s'attaque à la plante en surface, elle n'entre normalement pas en contact avec les nématodes qui attaquent les larves d'insectes en profondeur. Il n'a donc pas de défenses contre les nématodes.

Nous avons constaté que les nématodes sont très efficaces pour tuer les chenilles si nous les injectons dans un gel au centre de la plante ou si nous les appliquons à sa surface. Nous avons effectué des essais sur le terrain au Rwanda, qui ont montré que cette méthode était aussi efficace que l'utilisation d'un pesticide, et nous menons cette année un essai sur le terrain au Viêt Nam pour le tester également.

Dans tous les cas, nous utilisons des nématodes présents localement, afin d'éviter les risques liés à l'introduction de nouvelles espèces.

D'où viennent ces espèces nuisibles qui se répandent rapidement, comme la chenille légionnaire d'automne ?

Des Amériques, probablement du Mexique, d'où proviennent bon nombre de nos cultures. Dans son aire d'origine, la chenille légionnaire d'automne pose moins de problèmes, probablement parce qu'elle est éliminée assez efficacement par des insectes parasites et prédateurs. Mais ailleurs dans le monde, il semble que ces ennemis naturels soient beaucoup moins efficaces.

La chenille légionnaire d'automne a été détectée pour la première fois en Afrique en 2016 et, en l'espace de trois ans, elle s'est répandue dans toute l'Afrique subsaharienne, causant des milliards de dollars de dégâts. Puis, en 2018, elle a été signalée en Asie, et elle s'est maintenant répandue dans toute l'Asie et même en Australie, causant des dégâts incroyables. Cela a entraîné une énorme augmentation de l'utilisation des pesticides, ce qui a des effets extrêmement négatifs non seulement sur l'environnement, mais aussi sur la santé des personnes qui les appliquent, qui n'ont souvent pas les moyens de se protéger.

Il est donc très important de chercher des alternatives, avec des partenaires locaux, et c'est là que les nématodes entrent en jeu.

Traduit et publié avec l'aimable autorisation de Knowable Magazine. L'article original est à retrouver ICI.