Un poison comme indicateur de nourriture

La chrysomèle des racines du maïs est un ravageur redoutable. Mais à quoi tient sa voracité - Des biologistes de l’Université de Neuchâtel, au terme d’un projet soutenu par le Pôle de recherche national (NCCR) Survie des plantes, avancent une explication. Les larves de la chrysomèle détournent à leur profit les défenses naturelles de la plante censée les neutraliser pour localiser les parties les plus riches en nutriments. Publié aujourd’hui dans la prestigieuse revue Ecology Letters , ce résultat ouvre de nouvelles perspectives de lutte contre ce ravageur.

La chrysomèle des racines du maïs préoccupe les agriculteurs. Aux Etats-Unis, elle cause des dégâts et implique des moyens de lutte à hauteur d’un milliard de dollars par an. A cette facture, on peut ajouter un demi-milliard d’euros par an sur le continent européen, région qui n’a été que récemment envahie par cet insecte. Réalisés en collaboration avec six autres laboratoires dans le monde, les travaux des chercheurs neuchâtelois proposent une explication pour le comportement vorace du ravageur sur le maïs.

« La plante défend en priorité les tissus qui lui sont les plus chers, illustre Christelle Robert, doctorante au laboratoire FARCE dirigé par Ted Turlings. Il s’agit des organes les plus riches en nutriments, qui sont également convoités par les insectes herbivores. Logiquement, c’est aussi dans ces organes que la plante produit les concentrations les plus élevées de toxines destinées à repousser ou à empoisonner les ravageurs qui s’en nourrissent.»

Les racines du maïs n’échappent pas à ce principe stratégique. Les plus précieuses d’entre elles - appelées racines adventives ou « crown roots » en anglais - forment une couronne sous la terre et contiennent de quoi faire saliver plus d’une larve en quête de nourriture.

« Par rapport aux racines primaires ou secondaires, les racines adventives sont plus riches en sucrose, une substance connue pour ouvrir l’appétit des insectes. Elles renferment également davantage de protéines et d’acides aminés libres, dont certains sont essentiels pour les insectes», énumère Christelle Robert.

Pour protéger ses tissus, le maïs produit une armada de substances toxiques qui se révèle dans la plupart des cas très efficace. « Nous avons démontré ceci sur des insectes herbivores généralistes qui peuvent également se nourrir d’autres plantes, précise la jeune biologiste. Cependant, lorsque nous avons testé l’effet de ces toxines les larves de la chrysomèle des racines du maïs, nous avons trouvé quelque chose de totalement différent. »

Les expériences imaginées par Christelle Robert et Matthias Erb actuellement en poste au Max Planck Institute for Chemical Ecology à Iéna (Allemagne) ont révélé que ces larves tolèrent non seulement le poison, mais qu’en plus elles s’en servent pour localiser les zones les mieux fournies en substances nutritives, en l’occurrence les racines adventives. Les insectes parviennent ainsi à détourner à leur profit des toxines censées les neutraliser. C’est la première fois qu’un tel phénomène est décrit au niveau des racines d’une plante.

Pour arriver à cette conclusion surprenante, les chercheurs ont profité de l’existence d’un mutant du maïs, qui n’est pas capable de produire les toxines. Ils ont offert aux larves de Dvv le choix entre des racines de plantes qui produisent ou non les substances toxiques. Contre toute attente, les préférences se portaient clairement vers les plantes aux défenses actives. Mais ce n’est pas tout : les chercheurs ont observé que sur des plantes produisant les toxines, les larves s’installaient en moins de trois heures puis se fixaient sur les racines adventives de façon permanente. Dans les plantes non toxiques en revanche, une fois placées sur les racines, les larves semblaient perdues passant continuellement d’un type de racine à l’autre.

« Nous en avons ainsi conclu que les toxines constituaient un indicateur indispensable dans la recherche de nourriture de la chrysomèle. Nous avons également démontré que les larves qui tiraient leur nourriture des racines adventives grandissaient mieux que celles qui étaient installées sur les racines primaires ou secondaires », s’enthousiasme Christelle Robert.

Reste aux chercheurs à découvrir le mécanisme grâce auquel les larves parviennent à tolérer le poison. La piste la plus prometteuse se trouverait dans une ou plusieurs enzymes que produirait l’insecte pour détoxifier les composés de défense des plantes.