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Les feuilles restent vertes grâce aux bactéries des insectes

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Les bactéries contenues dans le système digestif des insectes leur permettent de modifier la physiologie de la feuille à leur avantage : alors que le reste de la feuille jaunit, la partie entourant l'insecte reste verte, synonyme de nourriture de qualité. Un phénomène illustrant l'étonnante relation insecte-bactérie-plante.

Les pommiers sont source de nourriture pour beaucoup d'insectes, notamment la larve du lépidoptère Phyllonorycter blancardella. Crédits DR.

Les insectes phytophages, comme leur nom l'indique, se nourrissent de feuilles, mais quand vient l'automne, celles-ci jaunissent et perdent leurs qualités nutritives. Etonnamment, sur les feuilles jaunies se forment des halos verts qui entourent la larve de l'insecte : la feuille reste appétissante, pleine de chlorophylle, parfaitement adaptée aux besoins nutritifs du phytophage. Il est donc évident que l'insecte est responsable de ce phénomène, mais comment s'y prend-il pour ralentir la sénescence de la feuille ?

Comme les humains, les insectes possèdent des endosymbiontes bactériens dans leur système digestif. Favorisant la digestion, les endosymbiontes se transmettent de génération en génération et semblent impliqués dans beaucoup de phénomènes positifs pour l'insecte. Afin de savoir si ils pourraient également être impliqués dans le phénomène de « halo vert », des chercheurs de l'Université François Rabelais de Tours ont effectué des expériences dont les résultats sont publiés dans le journal Proceedings of the Royal Society B.

Phyllonorycter blancardella, un lépidoptère qui, lorsqu'il est sous forme de chenille, attaque le pommier, a été utilisé pour mettre en évidence l'éventuelle implication des endosymbiontes. Cet insecte est habité par une bactérie majoritaire : Wolbachia. Les scientifiques ont donc cherché à connaître les conséquences de l'élimination de la bactérie du système digestif de l'insecte.

Ainsi, David Giron et son équipe ont utilisé des antibiotiques, inoffensifs pour l'insecte, pour traiter des Phyllonorycter blancardella femelles. Les trois générations suivantes, qui n'ont pas directement ingéré l'antibiotique, ont également été suivies. Lorsque ces larves sont nourries sur des feuilles vertes de pommier, espèce végétale dont elles sont friandes, les larves se développent normalement. Ni leur reproduction, ni leur survie ne sont affectées, malgré la diminution drastique des bactéries endosymbiontiques. 

Alors que le halo vert entoure l'insecte pourvu de bactéries endosymbiontiques (à gauche), les insectes en étant dépourvus ne sont pas capables de modifier la physiologie de la plante à leur avantage (à droite). © Université de Tours / Proceedings of the Royal Society B

Une interaction tri-espèce

En revanche, sur des feuilles de pommiers jaunies, les insectes privés de bactéries sont moins en forme. Alors que les larves issues de femelles non traitées sont entourées d'un halo vert, source de nourriture abondante, les larves issues de femelles traitées aux antibiotiques doivent se contenter de se nourrir de feuilles restées jaunes, aux qualités nutritives pauvres. Malgré l'augmentation de la prise de nourriture des insectes, leur taux de survie est diminué par rapport aux larves possédant les bactéries endosymbiontiques.

Les bactéries sont donc absolument nécessaires à la formation de ce halo vert, lui-même indispensable à la survie de l'insecte. Les chercheurs se demandent maintenant comment ces bactéries, à l'intérieur de l'insecte, peuvent avoir une influence sur la physiologie de la feuille. Ils supposent qu'un gène de Wolbachia pourrait être impliqué : ces bactéries possèdent un gène semblable à celui des plantes, codant pour une protéine appelée cytokinine. Elle a un rôle dans le cycle cellulaire et agit en tant qu'hormone végétale. Ainsi, entre autres, elle favorise la production de chlorophylle et la croissance cellulaire, tout en retardant la sénescence.

Si le rôle de la cytokinine n'a pas été vérifié, le halo vert est néanmoins présent grâce aux bactéries et permet à l'insecte de se nourrir suffisamment pour se développer. Bel exemple d'évolution de trois espèces en parallèle : insecte, bactérie et plante.