Le flair d'un papillon ravageur passé au crible
Publié par Isabelle le 01/07/2017 à 00:00
Source: INRA

Spodoptera littoralis © INRA, M. Renou
Chez l'insecte, la perception de l'environnement grâce aux odeurs dépend d'un répertoire de récepteurs olfactifs, dont le fonctionnement reste aujourd'hui encore peu étudié. Pour la première fois, des chercheurs de l'Inra, de l'UPMC et de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) suédoise des Sciences Agricoles ont analysé ce répertoire de récepteurs chez un papillon, Spodoptera littoralis, dont la chenille est un redoutable ravageur des cultures. Ils ont mis en évidence que bon nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de ces récepteurs sont très performants pour détecter les molécules volatiles émises par les plantes. L'évolution récente de certains d'entre eux souligne l'adaptation de ces insectes à leur niche écologique. Ces résultats sont publiés le 5 juin 2017 dans la revue Nature Communications.

Chez l'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 (association loi de...), la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou...) chimique, qui repose sur la perception d'odeurs par le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du ralentissement du vieillissement, suivi de son...) olfactif, est vitale pour survivre et se reproduire. La perception de son environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à...) (qu'il s'agisse de sources de nourriture, de congénères ou encore de prédateurs) met en jeu des récepteurs olfactifs, c'est-à-dire des protéines membranaires qui transforment les signaux odorants en signaux électriques dans les neurones des antennes de l'insecte (Les insectes (Insecta) font partie du sous-embranchement des hexapodes, elle-même incluse dans l'embranchement des arthropodes mais dans un...). Aujourd'hui, même si les récepteurs olfactifs de nombreux insectes ont été identifiés, la plupart d'entre eux ne sont pas encore caractérisés fonctionnellement, c'est-à-dire qu'on ne sait pas quelle(s) odeur(s) chacun reconnait.

Des chercheurs de l'Inra, de l'UPMC et de l'Université suédoise des Sciences Agricoles se sont intéressés aux récepteurs olfactifs d'un papillon ravageur de cultures, la noctuelle du coton Spodoptera littoralis. Leur objectif: mieux comprendre l'écologie de cet insecte à travers la perception qu'il a de son environnement.

Des récepteurs adaptés aux besoins écologiques de S. littoralis


Spodoptera littoralis
© Inra, Emmanuelle Jacquin-Joly
A la faveur d'un système génétique (La génétique (du grec genno γεννώ = donner naissance) est la science qui étudie l'hérédité et les...) original qui permet d'exprimer un par un les récepteurs à étudier dans l'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) de la mouche (Mouche est un nom vernaculaire ambigu en français. Le terme mouche (/muʃ/) provient du mot italien musca, qui désigne de nos jours principalement...) Drosophila melanogaster, les chercheurs ont analysé les réponses individuelles de 35 récepteurs olfactifs de S. littoralis à une large gamme de molécules odorantes.

Pour la moitié d'entre eux, les odeurs qui les activent ont été identifiées. Plus ou moins spécialisés, ces récepteurs sont sensibles à diverses odeurs: des odeurs vertes rappelant la pelouse (Une pelouse est une formation végétale naturelle ou artificielle formée d'espèces herbacées de faible hauteur, essentiellement des graminées.) tondue, des odeurs florales ou encore des phéromones sexuelles. Ils sont particulièrement performants vis-à-vis des terpènes, des composés émis par les feuilles, susceptibles d'intéresser les chenilles herbivores, et les fleurs, à même d'attirer les adultes se nourrissant de nectar. S. littoralis se distingue ainsi d'autres insectes qui occupent des niches écologiques différentes, telle D. melanogaster plutôt portée sur les odeurs de fruits pourris ou le moustique Anopheles gambiae, vecteur (En mathématiques, un vecteur est un élément d'un espace vectoriel, ce qui permet d'effectuer des opérations d'addition et de multiplication par un scalaire. Un n-uplet peut constituer un exemple de vecteur,...) du paludisme (Le paludisme (du latin paludis, « marais »), aussi appelé malaria (de l'italien mal'aria, « mauvais air »), est une maladie infectieuse due à un parasite du genre...) et friand d'odeurs de mammifères.

Des récepteurs anciens et d'autres plus récents

L'analyse de l'histoire évolutive des récepteurs de S. littoralis et d'autres espèces de papillons révèle l'existence de 19 grandes familles de récepteurs chez les papillons. Contrairement à l'idée admise que la séquence protéique d'un récepteur olfactif d'insecte ne permet pas de prédire sa fonction, les scientifiques ont mis en évidence une relation manifeste entre l'appartenance à une de ces familles et le type de composés odorants reconnus par un récepteur. Ainsi les récepteurs des familles les plus anciennes (qui sont aussi les plus conservés au cours de l'évolution) sont sensibles à des composés cycliques très répandus dans le monde (Le mot monde peut désigner :) vivant, tel l'eugénol ou l'indole, tandis que les familles de récepteurs apparues plus récemment chez les papillons (et qui évoluent plus rapidement) sont spécifiques de phéromones ou de molécules, comme les terpènes ou les acétates à chaines courtes, émises par les plantes. Ces résultats témoignent de l'adaptation du système olfactif des papillons à des niches écologiques nouvelles.

Original et novateur à la fois pour son objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction...) d'étude et son ampleur, ce travail se pose non seulement comme une référence pour explorer, à l'échelle moléculaire, l'olfaction d'autres papillons mais jette aussi les bases pour comprendre comment un insecte ravageur herbivore (Un herbivore est, dans le domaine de la zoologie, un animal (mammifère, insecte, poisson, etc. ) qui se nourrit exclusivement ou presque de plantes vivantes et non de chair, d'excréments, de...) utilise son répertoire de récepteurs pour sélectionner, parmi tant d'autres, une plante (Les plantes (Plantae Haeckel, 1866) sont des êtres pluricellulaires à la base de la chaîne alimentaire. Elles forment l'une des subdivisions (ou règne) des...) hôte. Par l'identification de récepteurs clefs, il ouvre la voie à de nouveaux moyens de lutte contre les insectes ravageurs de cultures en lien avec l'olfaction.

Spodoptera littoralis, entre ravageur de cultures et modèle d'étude

Spodoptera littoralis est un papillon de nuit de la famille des noctuelles, dont les chenilles très polyphages ravagent les cultures - tous les organes de la plante pouvant être attaqués.
Dans son aire d'origine, l'Egypte, elle est l'un des plus dangereux ravageurs du cotonnier. Au sud (Le sud est un point cardinal, opposé au nord.) du Bassin méditerranéen, elle attaque notamment les cultures industrielles (tomate, piment (Le terme piment (légume vert, jaune, orange ou rouge) est un nom vernaculaire utilisé en français pour désigner plusieurs espèces de plantes annuelles de la famille des solanacées. Il est...) doux, cotonnier, maïs) et légumières. Elle a également été trouvée dans plusieurs pays (Pays vient du latin pagus qui désignait une subdivision territoriale et tribale d'étendue restreinte (de l'ordre de quelques centaines de km²), subdivision de la civitas...) d'Europe (L’Europe est une région terrestre qui peut être considérée comme un continent à part entière, mais aussi comme...):
• en France où elle ne semble pas encore avoir d'habitat fixe mais reste une menace invasive ;
• en Italie où elle provoque des dégâts aux productions horticoles et floricoles sous serres. Plantes potagères et légumineuses fourragères en sont également victimes ;
• elle est l'une des espèces les plus fréquemment interceptées sur les plantes ornementales importées et représente un réel danger pour les cultures sous serres du nord (Le nord est un point cardinal, opposé au sud.) de l'Europe.

Facile à élever,S. littoralis constitue également une espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type » ou « apparence ») est le taxon de base de la systématique. L'espèce est un concept flou dont il existe une...) biologique de choix:
• son appareil sensoriel, son système nerveux (Le système nerveux est un système en réseau formé des organes des sens, des nerfs, de l'encéphale, de la moelle épinière, etc. Il coordonne les mouvements musculaires, contrôle le...), relativement simple et accessible, ainsi que les gènes impliqués dans l'olfaction sont bien connus ;
• son comportement a été largement étudié et décrit.

Référence publication:
Arthur de Fouchier, William B. Walker, Nicolas Montagné, Claudia Steiner, Muhammad Binyameen, Fredrik Schlyter, Thomas Chertemps, Annick Maria, Marie-Christine François, Christelle Monsempes, Peter Anderson, Bill S. Hansson, Mattias C. Larsson & Emmanuelle Jacquin-Joly. Functional evolution of Lepidoptera olfactory receptors revealed by deorphanization of a moth repertoire Nature Communications, 5 juin 2017. DOI 10.1038/NCOMMS15709

Contact scientifique:
Emmanuelle Jacquin-Joly (01 30 83 32 12 ) Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre...) (UPMC, CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).), Inra, IRD, Univ. Paris Diderot, Univ. Paris Est Créteil Val de Marne)
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