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Hornworms, a common garden pest, can defoliate tomatoes, peppers, potatoes and other vegetables. (Purdue Agriculture photo/Rick Foster)

Pourquoi s’embêter à fabriquer son propre poison quand vous pouvez simplement l’extraire de la nourriture que vous mangez ? C’est l’efficace stratégie d’économie d’énergie que de nombreuses chenilles utilisent. Les plantes contiennent toutes sortes de défenses chimiques et les chenilles se sont adaptées pour traiter ces poisons afin de les recycler pour faire fuir les oiseaux, fourmis, araignées…

La nicotine, aussi, est l’un de ces puissants produits chimiques. Chez les animaux qui ne sont pas adaptés pour y faire face, elle fait des ravages sur un récepteur qui négocie le contrôle neuromusculaire. Cependant, la chenille du sphinx du tabac profite de ce poison. Cette petite chenille verte se trouve sur les feuilles contenant de la nicotine à des niveaux qui tueraient d’autres animaux. Les chercheurs ont remarqué que celles qui se nourrissent de plantes plus riches en nicotine ont tendance à avoir des niveaux inférieurs de prédation par les fourmis et les guêpes, par rapport à celles qui mangent des feuilles avec des niveaux de nicotine plus faibles. Mais on ne savait pas comment les insectes utilisent le produit chimique pour dissuader les prédateurs.

Pour en savoir plus, les chercheurs de l’Institut Max Planck en Allemagne ont modifié la génétique de certains plants de tabac. Ils ont conçu des plantes qui perturbent la capacité de la chenille à reconnaitre la nicotine, en empêchant de s’exprimer un gène associé à la nicotine (CYP6B46) qui autrement s’activerait quand les chenilles avalent le produit chimique. Ils ont ensuite planté les plants de tabac génétiquement modifié dans l’Utah, où ils poussent nativement. L’équipe à laisser faire la nature, en observant comment les plantes transgéniques, au gène de nicotine silencieux, affectaient les démêlés des chenilles sauvages avec leurs prédateurs naturels.

Ils ont rapidement commencé à observer que les chenilles disparaissaient mystérieusement la nuit, mais presque exclusivement sur les plantes transgéniques à la différence des normaux (non modifiés). Après une enquête approfondie, ils ont découvert que les araignées-loups nocturnes étaient les prédateurs responsables de la disparition des juteuses chenilles. Cette observation a confirmé que le gène particulier, réduit au silence par la modification génétique des plantes, joue probablement un rôle important dans la capacité de la chenille à utiliser la nicotine.

Les chercheurs ont ensuite déménagé leur expérience dans un laboratoire, nourri les chenilles avec des feuilles contenant de la nicotine et étudiés minutieusement les réponses moléculaires et les niveaux de concentration de nicotine dans tout le corps des insectes. Curieusement, ils ont été surpris de trouver qu’une petite quantité de nicotine consommée, environ 0,65 %, disparaissait du système des chenilles.

Ainsi, pour comprendre comment les chenilles utilisaient leur poison naturel, les chercheurs ont fabriqué une arène en y introduisant des chenilles avec et sans gènes de nicotine dans une arène de gladiateurs contenant une araignée-loup affamée. Le comportement d’attaque de l’araignée a finalement fourni les indices nécessaires à l’équipe pour découvrir le secret de défense de la chenille. Les araignées ont d’abord bondi sur les chenilles aux gènes de nicotine activés, pour faire ensuite marche arrière, avant de mordre leur proie, comme le montre cette vidéo :

Cependant, pour les chenilles dont le gène de nicotine avait été réduit au silence, les araignées se mettaient à table :
 

La peau de l’araignée-loup ne comportait aucune trace de nicotine après l’attaque, conduisant les chercheurs à tester l’espace autour des chenilles. Ils ont trouvé que de petites bouffées de nicotine étaient contenues dans l’air autour de la tête des chenilles traumatisées. Une analyse plus poussée révéla que les chenilles utilisaient un peu de la nicotine de leur régime alimentaire afin de rejeter un nuage toxique.

En d’autres termes et selon l’étude de l’équipe, du point de vue des araignées, les chenilles ont une très mauvaise haleine. Et dans ce cas, au moins, la nicotine sauve.

L’étude publiée sur les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) : Natural history-driven, plant-mediated RNAi-based study reveals CYP6B46’s role in a nicotine-mediated antipredator herbivore defense.

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