Les guêpes biliaires sont de petits insectes qui pondent des œufs sur les plantes et, lorsque les larves éclosent, elles sécrètent des produits chimiques qui incitent la plante à former des galles. Il s’agit d’excroissances atypiques de tissus ressemblant à des tumeurs qui font saillie à partir d’une feuille, d’une tige ou d’une racine, selon l’endroit où l’adulte a pondu ses œufs. Les galles se développent pour envelopper les larves qui trouvent refuge, protection et nourriture en vivant à l’intérieur du morceau de tissu.
Il existe plus d’un millier d’espèces de guêpes biliaires, chacune se spécialisant dans une espèce particulière de plante hôte. Bien que les scientifiques connaissent depuis longtemps les insectes générateurs de galles et leurs cycles de vie, le mécanisme par lequel les larves incitent réellement une plante hôte à développer des galles n’est pas encore compris. En fait, l’induction de galles végétales est considérée comme l’association la plus complexe entre les insectes et les plantes dans le monde naturel.
Les galles sont pour la plupart de couleur terne et correspondent aux tissus des plantes sur lesquelles elles se forment. Mais les galles induites par une espèce de guêpe cynipide (Amphibolips nubilipennis) sur les feuilles des chênes rouges ressemblent à de minuscules fruits juteux. Se demandant ce qui pourrait empêcher ces structures d’être mangées par d’autres herbivores, des scientifiques de l’Université d’État de Pennsylvanie ont étudié la composition chimique de ces galles ressemblant à des fruits.
Lors de recherches antérieures, il a été constaté que les galles présentaient une accumulation de tanins à leur surface, ce qui les protégeait contre la consommation. Après tout, la petite larve qui manipule la plante pour produire le fiel dans lequel elle se cache ne souhaite pas être consommée. Les tanins semblent dissuader certains insectes de manger des galles en diminuant l’efficacité de la digestion des protéines dans leurs intestins. Les chercheurs ont utilisé la chromatographie liquide à haute performance et la chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse pour analyser les produits chimiques trouvés dans les galles translucides du chêne (TOG).
Leurs résultats, publiés dans Lettres de biologie, étaient assez surprenants. Les minuscules larves de guêpes incitent la plante hôte à produire des acides dont le pH est compris entre 2 et 3, ce qui les rend aussi acides que le jus de citron. Tout herbivore qui tenterait de manger l’une de ces galles translucides subirait un choc plutôt aigre. En fait, l’intérieur de la galle est tout aussi acide que le liquide produit par les sarracénies pour dissoudre leurs proies.
« C’est passionnant car il représente un nouveau système de défense, que nous n’avons jamais vu auparavant », a déclaré Antoine Guiguet, entomologiste à Penn State et auteur principal d’un article sur la nouvelle découverte.
« C’est tellement fascinant parce que c’est un animal qui utilise la chimie pour forcer une plante à faire ce qu’il veut », a déclaré John Tooker, professeur d’entomologie à Penn State et co-auteur de l’étude. « C’est vraiment une manipulation parasitaire. L’insecte amène la plante à produire exactement la nourriture dont elle a besoin, ce qui explique l’hypothèse nutritionnelle de l’apparition des galles, mais sans aucun doute, cela doit être combiné avec un aspect de défense, car si vous avez une bonne source de nourriture, d’autres choses vont se produire. je veux le manger.
« Nous savons qu’un pH aussi bas est rare chez les plantes en général », a déclaré Tooker. « Et le pH que nous avons mesuré était proche de la nature acide de ce qui se trouve à l’intérieur d’une sarracénie, qui est à peu près la même qu’un citron. Nous émettons l’hypothèse que le rôle de celui-ci est la défense. Quiconque voudrait y pénétrer serait dissuadé par cet environnement acide.
Les chercheurs ont étudié plus en profondeur les acides organiques présents dans le tissu biliaire du chêne et les ont comparés aux acides présents dans d’autres galles et dans certains fruits. Ils ont découvert que l’acide malique, un acide commun dans les pommes, représente 66 pour cent de l’acide organique détecté dans les galles du chêne. La concentration d’acide malique était deux fois plus élevée que dans les autres galles – et deux fois plus élevée que dans les pommes.
« L’acide malique est un composant fondamental du métabolisme des cellules, il est donc présent dans le chêne, dans toutes les cellules végétales et animales, à faible concentration », explique Guiguet. « Ce qui est étonnant, c’est que cette guêpe est capable de provoquer son accumulation dans le compartiment de stockage des cellules végétales, appelé vacuole. »
Avec un pH compris entre 2 et 3, la galle translucide du chêne fait partie des tissus végétaux les plus acides mesurés à ce jour. Jusqu’à cette découverte, seuls les tissus des agrumes étaient connus pour être capables de cette acidité extrême, explique-t-il. Les chercheurs émettent l’hypothèse que la guêpe aurait pu développer des galles acides comme stratégie alternative à l’accumulation de tanins observée dans la plupart des autres galles de chêne.
Mais contrairement aux tanins, les environnements acides pourraient également s’avérer efficaces contre les guêpes parasitoïdes, qui sont les principaux ennemis des guêpes cynipides. Les guêpes parasitoïdes utilisent un long ovipositeur en forme d’aiguille pour percer une galle et pondre un œuf sur la larve résidente sans méfiance. Lorsque l’œuf de guêpe parasitoïde éclot, il se met à manger la larve résidente, tout en vivant protégé à l’intérieur de la galle provoquée par la victime. Les chercheurs émettent l’hypothèse que l’environnement acide à l’intérieur de la galle du chêne pourrait endommager l’ovipositeur et dissuader les guêpes parasitoïdes d’y pondre leurs œufs.
« Le mécanisme moléculaire par lequel les guêpes cynipides induisent des galles reste un mystère », a déclaré Guiguet. « Maintenant, nous avons ajouté à ce mystère en montrant qu’ils ont évolué avec la capacité de modifier le pH. »
Les auteurs concluent que « l’accumulation d’acide organique dans les tissus biliaires converge avec la morphologie du fruit et pourrait constituer une nouvelle stratégie défensive contre les prédateurs et les parasitoïdes ».
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