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Posté par Isabelle le Vendredi 26/09/2014 à 00:00
Les insectes ajustent le nombre de bactéries bénéfiques

Charançon du blé. Illustration: Wikmédia Commons
Découverte scientifique: les insectes recyclent leurs bactéries symbiotiques quand leur bénéfice devient caduc.

Les insectes ont mis en place une stratégie moléculaire qui leur permet d'ajuster le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) des bactéries (Les bactéries (Bacteria) sont des organismes vivants unicellulaires procaryotes, caractérisées par une absence de noyau et d'organites. La plupart des...) bénéfiques à leurs besoins physiologiques, et d'optimiser le rapport coût/bénéfice de la symbiose (La symbiose est une association intime et durable entre deux organismes hétérospécifiques (espèces différentes), parfois plus. Les organismes sont qualifiés de symbiotes, ou, plus rarement symbiontes ; le plus...). Ils ont "appris" au cours de leur évolution à recycler leurs bactéries symbiotiques, et ils le font proprement ! C'est ce que viennent de montrer des chercheurs de l'INSA et de l'Inra dans un article paru le 18 septembre dans Current Biology. Ces travaux menés sur le charançon des céréales ouvrent la voie à de nouveaux moyens de lutte contre ce parasite.

Les résultats des recherches ont démontré que les insectes savent cultiver les bactéries symbio­tiques, ajuster leur nombre à leurs besoins physiologiques, et les recycler quand leur bénéfice de­vient caduc. Ces travaux moléculaires s'ajoutent aux recherches biologiques menées sur le com­promis coût/bénéfice établi entre les espèces biologiques associées (symbioses). Ils font écho au message (La théorie de l'information fut mise au point pour déterminer mathématiquement le taux d’information transmis dans la communication...) sociétal sur la nécessité du recyclage (Le recyclage est un procédé de traitement des déchets industriels et des déchets ménagers qui permet de réintroduire, dans le cycle de production d'un produit, des matériaux qui...) biologique et l'optimisation des ressources naturelles pour un développement durable (Le développement durable (traduction de Sustainable development) est une nouvelle conception de l'intérêt public, appliquée à la croissance économique et reconsidérée à l'échelle mondiale afin de...). Ils permettent aussi d'imaginer dans le futur de nouveaux moyens de lutte contre les infections bactériennes qui ne reposeraient plus uniquement sur le système im­munitaire mais aussi sur la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) des interactions métaboliques entre notre organisme et les bactéries pathogènes.

Héros de cette découverte: le charançon des céréales Sitophilus

Insecte (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur environnement...) ravageur des céréales, le charançon est en couverture du journal Current Biology, édition du 6 octobre 2014, et en avant-première dans la version On Line du 18 septembre (Vigneron et al., http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.07.065). On savait déjà que cet insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un sous-groupe : les...) d'environ 3 mm vivait en symbiose avec les bactéries présentes dans son organisme. En poursuivant les investigations, cette équipe de chercheurs a maintenant démontré que cette présence bactérienne est régulée par l'insecte lui-même en fonction de ses exigences physiologiques pendant les périodes critiques de son développement.

Etape emblématique: sa dernière mue après laquelle il doit se reconstruire une armure, la cuticule, pour pouvoir affronter les conditions de l'environnement

Enfermé et protégé dans un grain (En météorologie maritime: Un grain est un vent violent et de peu de durée qui s'élève soudainement et qui est généralement accompagné de précipitations. Il se produit généralement au passage d'une ligne d'orages. Voir...) de céréale dont il se nourrit pendant tous les stades larvaires, le charançon effectue ensuite une métamorphose avant de sortir du grain sous forme d'adulte. C'est alors qu'il va pouvoir se reproduire et réinitialiser ce cycle grâce à la ponte de nouveaux oeufs dans d'autres grains, expliquant ainsi son pouvoir destructif sur les denrées céréalières. Une femelle (En biologie, femelle (du latin « femella », petite femme, jeune femme) est le sexe de l'organisme qui produit des ovules, dans le cadre...) peut pondre jusqu'à 300 oeufs durant sa vie (La vie est le nom donné :).

Le charançon doit trouver en grande quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) première à la fabrication de sa cuticule après sa métamorphose en adulte: un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique...) aminé, la tyrosine, qu'il transforme par la suite en DOPA. Cette brique de construction de la cuticule lui est fournie par des bactéries symbiotiques qu'il domestique en son sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse d'un animal, et en particulier celle des...) et qui ont la faculté de fabriquer la tyrosine. Dès la mue adulte, le charançon va multiplier de façon impressionnante ses bactéries symbiotiques, et ce jusqu'à l'achèvement de sa cuticule 5 à 6 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure...) plus tard.

Une fois cette mission accomplie, les bactéries deviennent inutiles et leur maintenance coûteuse. S'engage alors un processus de recyclage organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.). Dans ce cas précis, c'est la DOPA, molécule (Une molécule est un assemblage chimique électriquement neutre d'au moins deux atomes, qui peut exister à l'état libre, et qui représente la plus petite quantité de...) médiatrice (En géométrie plane, la médiatrice d'un segment est l'ensemble des points équidistants des extrémités du segment. Cet ensemble est la droite passant par le milieu du segment et qui...), qui va en s'accumulant signaler au charançon la fin du processus de formation de la cuticule. Par le biais de l'autophagie (Autophagie, du grec αυτο (soi-même) et φαγειν (manger), dégradation d'une partie du cytoplasme de la cellule par ses propres lysosomes....) (digestion intracellulaire) et de l'apoptose (mort cellulaire programmée), le recyclage de ces bactéries va s'effectuer proprement, sans inflam­mation, dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes...) ni rejet dans l'organisme.

Du métabolisme aux processus immunitaires d'élimination des bactéries

De nouvelles voies dans la lutte contre les insectes ravageurs des cultures peuvent être désormais ouvertes. Après avoir mis en lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm...) le rôle de la réponse immunitaire dans le contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) des bactéries symbiotiques chez le charançon (édition du 21 octobre 2011 de la revue Science), l'équipe du Pro­fesseur Heddi vient de découvrir que des mécanismes anciens, tels que l'autophagie et l'apoptose, sont impliqués dans l'élimination puis le recyclage des bactéries symbiotiques. Ces mécanismes sont activés par un état physiologique de l'insecte et médiés par des molécules métaboliques. Cette découverte ouvre de nouvelles perspectives de lutte ciblant la symbiose entre l'insecte et sa bacté­rie. Ces solutions, plus respectueuses de l'environnement, offriront des alternatives (Alternatives (titre original : Destiny Three Times) est un roman de Fritz Leiber publié en 1945.) aux insecticides et pesticides.

Sur un autre plan, "L'élimination rapide et sans inflammation (Une inflammation est une réaction de défense immunitaire stéréotypée du corps à une agression : infection, brûlure, allergie…) de nombreuses bactéries représente un rêve pour la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) en infectiologie. Ce travail constitue aussi une ouverture conceptuelle dans la lutte contre les bactéries pathogènes: comprendre comment le système immunitaire (Le système immunitaire d'un organisme est un ensemble coordonné d'éléments de reconnaissance et de défense qui discrimine le « soi » du « non-soi ». Ce qui est...) est connecté à d'autres processus cellulaires et métaboliques, et maîtriser la complexité (La complexité est une notion utilisée en philosophie, épistémologie (par exemple par Anthony Wilden ou Edgar Morin), en physique, en biologie (par exemple par Henri Atlan), en sociologie,...) de ce réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets »,...) d'interactions, permettrait d'apporter de nouvelles réponses dans la lutte contre les infections bac­tériennes", conclut le Professeur Abdelaziz Heddi, directeur de l'UMR Inra/INSA Lyon BF2i.

Pour plus d'information voir:
- http://www.insa-lyon.fr/files/rte/CP_bf2i_092014.pdf

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Source: INRA