Les fourmis cultivatrices de champignons travaillent dur pour maintenir des jardins sains

Le secret d’un jardin sain et florissant est de «désherber tôt et souvent». Étonnamment, nous partageons ce principe de jardinage avec certaines espèces de fourmis. Ce sont des maîtres jardiniers qui perfectionnent cette pratique depuis 50 millions d’années.

Tout comme nous, ces fourmis productrices de champignons désherbent soigneusement leurs jardins de champignons souterrains. Cependant, jusqu’à récemment, le mystère demeurait : comment les fourmis distinguaient-elles les bons et les mauvais champignons dans leurs jardins ?

Découvrir les secrets des fourmis cultivatrices de champignons

Le 15 juin, un groupe diversifié de scientifiques a offert un aperçu de cette question dans un article publié dans PNAS (Proceedings of the National Academy of Sciences).

L’équipe a révélé que les fourmis identifient la santé de leurs fermes fongiques non pas par la vue – un luxe qui leur manque dans leurs maisons souterraines sombres – mais plutôt par un odorat intrigant.

Les recherches ont été dirigées par le Dr Jonathan Klassen de l’Université du Connecticut et le Dr Marcy Balunas de l’Université du Michigan. Ils ont découvert que les fourmis identifient les champignons malades en reniflant des produits chimiques spécifiques appelés peptaibols.

L’équipe s’est concentrée sur l’espèce Trachymyrmex septentrionalis, communément appelée fourmi cultivatrice de champignons. Ils résident dans l’écosystème stérile des pins qui s’étend de Long Island à l’est du Texas.

Relation symbiotique entre les fourmis et leur champignon

Les fourmis entretiennent des fermes fongiques souterraines, nourrissant le champignon avec des détritus organiques frais. Le champignon rend la pareille en se développant autour de la nourriture, en la digérant et en produisant une nourriture comestible pour les fourmis. Ils se comportent un peu comme un estomac externe pour la colonie.

Katie Kyle, étudiante diplômée du laboratoire de Klassen et co-première auteure de l’article, s’est aventurée plus loin dans l’expérimentation.

Kyle a infecté les nids de fourmis avec Trichoderma, un champignon pathogène qui envahit naturellement les jardins des fourmis. Il est apparu que les fourmis ont redoublé d’efforts pour cultiver des champignons afin d’éliminer les zones infectées. Ils ont augmenté leur production de déchets dans le processus.

Pendant que les fourmis prenaient une pause hivernale, l’équipe de recherche a fouillé dans les biomes fongiques de divers nids à différents endroits. Curieusement, ils ont trouvé Trichoderma dans tous les nids.

Restait la question curieuse, les fourmis désherbaient-elles à cause de la présence de certains composés, ou simplement à cause des cellules pathogènes envahissantes ?

Pour faire la lumière sur cela, la co-première auteure, le Dr Sara Puckett, récemment diplômée du laboratoire des Balunas, a préparé des extraits de Trichoderma contenant les composés organiques du champignon.

« Nous étions curieux de voir si les fourmis désherbaient à cause des composés produits par le champignon infectant », a expliqué Balunas.

Ce que l’équipe de recherche a appris sur les fourmis productrices de champignons

À la surprise de l’équipe, ils ont découvert que l’application de l’extrait de Trichoderma au jardin de champignons envoyait les fourmis dans une frénésie d’activité de désherbage. Cela imitait l’effet d’une infection réelle à Trichoderma.

Les chercheurs ont fait équipe avec des scientifiques de l’Université de Californie à San Diego et de l’Université de Caroline du Nord à Greensboro.

Ensemble, ils ont découvert que les nids de fourmis contenaient des peptaibols. Ce sont des produits chimiques connus pour être produits par Trichoderma.

Malgré cette percée, l’équipe a dû relever le défi de taille d’identifier les peptaibols spécifiques responsables du déclenchement de l’activité de désherbage des fourmis.

Dans un processus méticuleux, ils ont testé des peptaibols purs. Ceux-ci comprenaient deux composés nouvellement identifiés appelés trichokindines VIII et IX.

A leur grande surprise, tous les peptaibols testés ont incité les fourmis à désherber quelque peu leurs jardins. Cela suggère qu’il ne s’agit peut-être pas d’un peptaibol spécifique à l’origine du désherbage, mais plutôt de l’ensemble de ces produits chimiques.

« Cette suite de composés de Trichoderma induisant le comportement des fourmis contraste avec de nombreux autres produits naturels dont l’activité peut souvent être attribuée à un composé », a noté Balunas.

Beaucoup de questions répondues, beaucoup de mystères demeurent

Bien que leurs données pointent vers les peptaibols comme signal de désherbage, ce que les fourmis ressentent exactement reste incertain. Les fourmis détectent-elles les peptaibols produits par l’envahisseur Trichoderma, déclenchant une réponse de désherbage ? Ou est-ce une réaction secondaire du champignon du jardin qui alerte les fourmis ?

Klassen suggère que la prochaine phase de la recherche se concentrera sur le déchiffrement de ces mécanismes complexes de communication fourmis-champignons. « Peut-être que le champignon signale ‘je suis malade’. Peut-être que le champignon détecte les peptaibols. Nous devons étoffer la chaîne de signalisation », a-t-il expliqué.

Réponse de défense étendue

Cette étude révèle un phénomène rare et fascinant où un animal réagit à une maladie affectant son partenaire symbiotique plutôt que son propre corps.

Klassen et Balunas ont qualifié cela de « réponse de défense étendue ». C’est un aspect intrigant de la relation fourmi-champignon qu’ils souhaitent approfondir.

Les désherbeuses méticuleuses du monde des insectes, les fourmis, offrent ainsi une perspective intéressante sur les relations symbiotiques et les mécanismes de défense dans la nature.

Ils pourraient non seulement offrir une perspective unique sur la façon de gérer un jardin, mais aussi détenir des secrets sur des communications inter-espèces complexes qui attendent d’être décodées.

En savoir plus sur la relation entre les fourmis et les champignons

La relation entre certaines espèces de fourmis et les champignons est un exemple remarquable de symbiose dans la nature. Les fourmis coupeuses de feuilles sont particulièrement remarquables, réputées pour leurs capacités à cultiver des champignons.

Les fourmis cultivatrices de champignons récoltent des champignons pour se nourrir

Les fourmis coupeuses de feuilles, qui font partie de la tribu Attini qui comprend d’autres fourmis productrices de champignons, cultivent des champignons pour se nourrir. Ils coupent des morceaux de feuilles et les rapportent à leurs colonies. Au lieu de consommer directement ces fragments de feuilles, ils les utilisent comme substrat pour faire pousser un type spécialisé de champignon.

Ce champignon est la principale source de nourriture pour la colonie de fourmis. Les fourmis s’occupent activement du champignon, créant un environnement optimal pour sa croissance. Ils éliminent d’autres types de champignons et de ravageurs qui pourraient potentiellement nuire à leurs cultures, tout comme les agriculteurs humains.

Les champignons profitent de leurs fourmis soignantes

En retour, le champignon bénéficie des soins prodigués par les fourmis, ayant une source constante de nutrition à partir des fragments de feuilles et un environnement sûr dans lequel se développer. Cette symbiose mutuelle existe depuis des millions d’années et est un exemple exceptionnel de coopération dans le monde naturel.

Un aspect unique de cette relation est le transfert de souches fongiques d’une génération à l’autre. Lorsqu’une nouvelle reine quitte sa colonie d’origine pour en créer une nouvelle, elle emporte avec elle une petite quantité de mycélium fongique. Cette « culture starter » est utilisée pour établir un nouveau jardin fongique dans la nouvelle colonie.

Fait intéressant, comme le souligne le texte original, des recherches sont en cours sur la façon dont les fourmis font face aux menaces qui pèsent sur leurs jardins de champignons, comme le champignon nuisible Trichoderma. Il a été constaté que les fourmis peuvent détecter des produits chimiques spécifiques (peptaibols) produits par ce champignon envahisseur, ce qui les incite à augmenter leurs efforts de désherbage pour protéger leur source de nourriture.

Dans l’ensemble, la relation entre les fourmis et les champignons est complexe et finement équilibrée, ce qui témoigne de la nature complexe et interconnectée des écosystèmes. Cette relation symbiotique présente des avantages significatifs pour les fourmis et les champignons, mettant en valeur la remarquable adaptabilité et la coopération que l’on trouve dans le monde naturel.