Pour choisir leur niche écologique, les drosophiles goûtent avec leurs ailes

La fonction des poils gustatifs hérissant la bordure de l'aile des mouches restait énigmatique. Les équipes d'Alain Robichon à l'Institut Sophia Agrobiotech et de Jean-François Ferveur au Centre des sciences du goût et de l'alimentation, montrent que, tout comme pour la trompe ou les pattes de l'insecte, les ailes portent des organes du goût qui détectent les molécules sucrées et amères. Cette étude est publiée dans la revue Cell Reports.


Les récepteurs du goût des insectes n'ont aucune homologie avec ceux des mammifères bien qu'ils reconnaissent les mêmes molécules sucrées ou amères. Les sensilles spécialisées dans la détection du goût sont constituées de petits massifs comprenant plusieurs neurones et de cellules accessoires nourricières et de soutien. Les dendrites de ces neurones "baignent" dans la lymphe à l'intérieur d'un poil creux perforé à son extrémité (sensille). Les molécules de l'environnement pénètrent par ce pore dans l'organisme, puis sont transportées dans la lymphe avant d'aller activer les récepteurs gustatifs. Les sensilles gustatives de la trompe (proboscis) et des pattes ont été surtout étudiées grâce (i) aux mesures d'électrophysiologie sensillaire et (ii) à l'expression de transgènes rapporteurs sensibles aux variations calciques, suivant l'activation du neurone.

Cependant, la fonction chimiosensorielle de l'aile de drosophile demeurait inconnue, ce manque d'information pouvant s'expliquer par la difficulté méthodologique inhérente aux propriétés physiques et chimiques de la matrice protéique de l'aile. En effet, la chitine forme un réseau très dense de fibres dont la trame confère à l'aile sa rigidité et sa résistance aux variations thermiques ainsi que sa protection contre les UV.

Lors du vol, les ailes des insectes vibrent à une fréquence comprise entre 50 et 200 battements par seconde et il est indispensable de protéger les neurones alaires contre les stress thermique et vibratoire. Dans cette étude, les chercheurs montrent que les mécanismes évolutifs ont permis à l'aile d'insecte non seulement d'augmenter la protection de ses neurones sensoriels, mais aussi de les utiliser pour se guider en vol vers de potentielles sources de nourriture.


Les chercheurs ont utilisé un senseur de calcium, molécule hybride associant les motifs de la calmoduline et de la protéine fluorescente GFP, afin de visualiser sous le microscope les variations de flux calciques, après une stimulation gustative. Plusieurs molécules sapides ont été testées parmi lesquelles des molécules sucrées (glucose, fructose et tréhalose) et amères (denatonium et quinine). Si ces deux types de molécules induisent une réponse biphasique (une brève induction suivie d'une phase intense de longue durée), l'intensité de la réponse est supérieure pour l'amer par rapport au sucré. Les chercheurs ont ensuite testé les réponses d'insectes transgéniques dont les sensilles chimiosensorielles des ailes étaient génétiquement invalidées. Ces transformants modifient fortement leur comportement d'exploration et d'apprentissage gustatif.

Ces résultats suggèrent que les aptitudes gustatives déterminées par l'aile puis le proboscis pourraient déclencher des fonctions systémiques distinctes: successivement explorer les niches écologiques puis tester la qualité des aliments. De plus, les phases intenses de nettoyage des ailes que les mouches réalisent par brossage avec leurs pattes pourraient favoriser la dispersion des molécules sapides et les mettre en contact avec les récepteurs de l'aile. Ce nettoyage pourrait donc favoriser la mémorisation d'une empreinte chimiosensorielle associée à la niche écologique, ce qui permettrait aux drosophiles "imprégnées" de se repérer lors de leurs vols ultérieurs dans l'environnement.

Les auteurs proposent également que l'aile des insectes pollinisateurs pourrait jouer le rôle de nébulisateur. Par exemple, l'abeille (dont l'aile exprime aussi des protéines chimiosensorielles), pourrait, lors de son approche et de son vol stationnaire, échantillonner la qualité des fleurs, en nébulisant des composés floraux qui seraient ainsi détectés par l'aile sans contact direct avec la plante. Enfin, ces récepteurs pourraient être impliqués dans la désorientation spatiale des insectes pollinisateurs par certains pesticides actifs sur le système chimiosensoriel de l'aile.