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Des chercheurs de l’Institut Max Planck pour l’écologie chimique, en Allemagne, ont montré pour la première fois que des punaises sédentaires peuvent manipuler le métabolisme de leurs plantes hôtes, pour créer des sites d’alimentation stables et nutritifs.

Modifier le métabolisme des plantes

Cette découverte, publiée dans eLife, montre que les insectes parviennent à faire cela en copiant les hormones végétales et en les injectant dans les feuilles. Ils utilisent une stratégie similaire aux espèces d’insectes endophytes, qui vivent à l’intérieur des plantes. Ces résultats pourraient aider à l’élaboration de stratégies plus efficaces contre les parasites.

Les insectes peuvent se déplacer et se nourrir de différentes plantes dans la nature, contrairement à leurs homologues endophytes moins mobiles, qui passent une grande partie de leur vie dans une zone restreinte de la plante, souvent à l’intérieur des tissus de la plate hôte. Lorsque les plantes sont ciblées par des punaises, qui en dépendent pour se nourrir et s’abriter, elles utilisent les réactions de défense qui dissuadent leurs agresseurs. Cependant, certains insectes manipulent ces mécanismes pour contrer la défense des plantes et même créer un meilleur environnement nutritionnel, autour des sites d’alimentation. Jusqu’à présent, on pensait que seuls les insectes endophytes utilisaient cette stratégie.

Des « puits » de nourriture

« On croyaient que les insectes endophytes modifiaient la physiologie de leurs hôtes en utilisant une hormone végétale appelée cytokinine (CK) », explique l’auteur principal Christoph Bruetting, chercheur à l’Institut Max Planck. «Ces hormones peuvent transformer un organe végétal qui produit normalement des sucres – comme une feuille – en une sorte de « puits » où les sucres sont stockés ou consommés, suggérant que la manipulation des CK pourrait être un moyen pour les insectes endophytes de créer des puits métaboliques locaux. Cependant, il n’y avait auparavant rien pour démontrer qu’un insecte pouvait transférer des CK à une plante.  »

Pour approfondir cette question, Bruetting et son équipe ont examiné comment le tabac coyote (Nicotiana attenuata) réagissait à l’infestation par l’insecte vivant Tupiocoris notatus (T. notatus), l’un de ses ennemis les plus communs dans la nature. Les scientifiques ont développé une technique de marquage isotopique qui leur a permis de voir clairement que les glossines de T. notatus injectaient la CK dans les feuilles pour manipuler le métabolisme de la plante.

Au cours d’une petite expérience, où seulement 20 insectes pouvaient se nourrir d’une feuille à la fois, l’équipe a constaté que la qualité nutritionnelle globale de la feuille n’était pas altérée, bien que les dommages causés par l’alimentation étaient graves. Lorsque les plantes ont subi une infestation plus grande, les niveaux de protéines dans les feuilles attaquées ont diminué, mais leur teneur en sucre et en amidon est restée la même.

Des suceurs qui agissent comme des espèces endophytes

« Cette influence marginale sur les niveaux d’éléments nutritifs pourrait être due aux nutriments provenant des tissus non attaqués attribués au tissu lésé », explique Ian Baldwin, directeur de l’Institut Max Planck et chef du département d’écologie moléculaire. « Si cela s’avère exact, alors l’alimentation de T. notatus provoque probablement le type de « puits » de sucre que seules les espèces endophytes étaient censées de créer pendant qu’ils s’alimentent. »

Baldwin ajoute que d’autres études sur T. notatus et le transfert de CK donneront un nouvel aperçu des interactions qui se produisent durant les interactions plantes-herbivores, ce qui pourrait aider à développer de nouvelles stratégies pour augmenter la tolérance des cultures aux attaques d’insectes suceurs.