Une étude récente de Mari Irving et de ses collègues publiée dans le Journal d'écologie chimique jette un nouvel éclairage sur comment le régime alimentaire affecte les papillons peints. Ces papillons familiers, avec leurs ailes aux motifs orange et noirs, sont courants dans les jardins du monde entier. L'étude, menée par des chercheurs de l'Université de Floride centrale, visait à comprendre comment les diverses espèces de fleurs dont se nourrissent les dames peintes affectent leur survie et leur développement.
Dames peintes (Vanessa Cardui) ont un régime alimentaire extraordinairement varié, se nourrissant de fleurs provenant de plus de dix familles de plantes différentes. Cette stratégie alimentaire généraliste leur permet de prospérer dans un large éventail d'habitats. Cependant, peu de recherches à ce jour ont examiné l’impact des produits chimiques spécifiques produits par leurs plantes hôtes sur les dames peintes à différents stades de leur vie. Les fleurs qu'ils visitent contiennent divers composés, notamment des terpènes, qui donner beaucoup de plantes leurs parfums distinctifs. Cette nouvelle étude visait à déterminer comment les terpènes courants trouvés dans le nectar floral et le pollen influencent les chenilles peintes, les pupes et les adultes.
Examiner l'impact des terpènes floraux
Terpènes constituent une classe importante de composés chimiques qui les plantes produisent pour diverses raisons. Ces divers composés, présents dans les huiles essentielles de nombreuses fleurs, arbres et herbes, jouent un rôle essentiel dans la défense des plantes contre les ravageurs et les maladies. Les terpènes donnent également aux fleurs leurs parfums distinctifs, qui servent à attirer les pollinisateurs. Le mélange de terpènes produit par une plante contribue à son arôme unique.
Compte tenu de leur importance dans la défense des plantes et dans les interactions avec les pollinisateurs, les chercheurs ont voulu voir quel effet les terpènes avaient sur les papillons peints qui se nourrissent de nectar floral et de pollen. Ils se sont concentrés sur quatre terpènes floraux courants : le limonène, le linalol, le cinéole et le bêta-caryophyllène. Le limonène procure un arôme frais et citronné. linalol a un parfum floral agréable trouvé dans la lavande. Le cinéole a une odeur médicinale semblable à celle du camphre et est un composant majeur de l’huile d’eucalyptus. Le bêta-caryophyllène prête un parfum boisé et épicé. En testant cet ensemble diversifié de terpènes, les chercheurs ont cherché à comprendre comment ils influencent la croissance et la survie des dames peintes.
Étude des impacts des terpènes grâce à des expériences d'alimentation contrôlée
Le les chercheurs ont mené des expériences d'alimentation soigneusement contrôlées pour comprendre comment les terpènes affectent les dames peintes. Ils ont nourri les chenilles peintes avec des régimes artificiels enrichis de différents niveaux de quatre terpènes – limonène, linalol, cinéole et bêta-caryophyllène. Les régimes contenaient différentes concentrations de chaque terpène, allant de zéro à des niveaux toxiques.
Irving et ses collègues ont mené les expériences à trois températures différentes : 24°C, 27°C et 30°C. Ce variation autorisée les chercheurs pour voir si la température avait un impact sur les effets des terpènes. Après avoir nourri les chenilles avec des régimes terpéniques, les chercheurs ont mesuré plusieurs effets :
- Taux d'éclosion des œufs
- Survie des chenilles
- Temps nécessaire au développement
- Taille des papillons peints adultes
En testant systématiquement des régimes alimentaires avec différents niveaux et températures de terpènes, les chercheurs ont pu identifier comment ces composés floraux influencent les femmes peintes à différents stades de leur vie.
Les terpènes réduisent la survie et ralentissent le développement, mais ne réduisent pas la taille adulte
L'alimentation expériences révélées plusieurs façons dont les terpènes ont eu un impact sur les dames peintes. Les terpènes ont empêché de nombreux œufs d'éclore, avec des effets plus forts observés à des températures plus froides de 24°C par rapport à des températures plus élevées. Les trois monoterpènes (limonène, linalol et cinéole) étaient les plus efficaces pour inhiber l’éclosion des œufs.
De plus, les chenilles et les pupes mouraient plus fréquemment lorsqu’elles étaient nourries avec des régimes contenant des niveaux plus élevés de terpènes. Comme pour l'éclosion des œufs, les monoterpènes ont présenté la plus grande toxicité, provoquant une augmentation de la mortalité dose-dépendante aux stades larvaire et nymphal.
Fait intéressant, les chercheurs ont découvert que les taux de mortalité augmentaient à des températures plus élevées pour certains terpènes, comme le linalol. Ce résultat suggère que la toxicité des terpènes peut être renforcée par la chaleur.
Au-delà de la survie, les terpènes ont également ralenti le développement de la belle. Les chenilles mettaient plus de temps à former des pupes lorsqu’elles mangeaient des aliments plus concentrés. Les monoterpènes limonène, linalol et cinéole ont présenté cet effet retardateur de développement.
Malgré les impacts négatifs des terpènes sur la survie et Taux de croissance, les scientifiques ont découvert que la taille des papillons peints adultes n'était pas affectée par la teneur en terpènes de leur régime alimentaire larvaire. La masse des adultes ne variait que dans une fourchette d'environ deux fois, que les chenilles consomment des niveaux élevés ou faibles de composés. Ce résultat indique que même si les terpènes réduisent la survie des juvéniles, si les dames peintes parviennent à sortir du stade de pupe, elles peuvent se développer en adultes de taille normale.
Implications pour les interactions plantes-insectes
Les résultats révèlent que le régime de la belle dame a des effets variables selon le stade de la vie. Bien que les terpènes inhibent fortement l'éclosion des œufs, si les larves se nourrissent avec succès d'un régime alimentaire contenant des terpènes, elles pourraient se développer en adultes de taille normale, mais au prix d'un développement plus lent et d'une mortalité plus élevée. Cet impact différentiel met en évidence la sensibilité des belles-dames à défenses chimiques des plantes dépend fortement du contexte, en fonction de facteurs tels que le stade de vie, la température et les terpènes spécifiques présents dans leur régime floral.
La température semble également jouer un rôle important dans la détermination de la toxicité des terpènes. Les résultats aident à expliquer pourquoi les plantes peuvent produire différents produits chimiques défensifs dans des conditions chaudes ou froides – leur efficacité change avec la température. Par exemple, les trois monoterpènes étaient moins toxiques pour les larves et les pupes des dames peintes à des températures plus basses. Comme à l'échelle mondiale les températures montent, ce phénomène pourrait avoir un impact notable sur les dames peintes.
Plus largement, cette recherche donne un aperçu de la dynamique complexe entre les plantes et les insectes herbivores. Cela montre comment des facteurs comme plantes et cultures sauvages diverger. Irving et ses collègues écrivent :
Dans l’ensemble, ces nombreux effets individuels suggèrent une intensification potentielle de l’interaction plante-herbivore dans le contexte du changement climatique. Des populations plus importantes d’insectes à développement plus rapide consomment de plus grandes quantités de tissus végétaux, tandis que les plantes à croissance plus rapide produisent de plus grandes quantités de biomasse à faible teneur en nutriments défendue par des concentrations plus élevées de défenses chimiques à base de carbone plus efficaces. Bien que l’on puisse s’attendre à ce que les plantes prédominent dans de telles conditions, si de grandes populations d’insectes sont soumises à des régimes alimentaires dans lesquels les individus doivent ingérer de plus grandes quantités de défenses chimiques plus toxiques pour satisfaire leurs besoins nutritionnels minimaux, cela constituerait une forte force sélective pour l’évolution de résistance à ces défenses chimiques.
Irving et al. 2023.
Le problème, disent les auteurs, c'est que même si plantes sauvages s'adapteront, les plantes domestiquées n'évoluent pas ; ils sont sélectionnés. Ainsi, les cultures pourraient devenir beaucoup plus attrayantes pour les ravageurs résistants aux terpènes. Les changements de température, en particulier les variations de température lors des saisons extrêmes de plus en plus nombreuses, affecteront également les défenses chimiques des plantes contre les herbivores. Les changements de température et de temps devront être pris en compte dans les futurs modèles de lutte antiparasitaire.
LIRE L'ARTICLE
Irving, MR, Goolsby, EW, Stanford, H., Lim-Hing, S., Urrea, M. et Mason, CM (2023) «La température modifie les effets toxicologiques des terpénoïdes végétaux sur l'herbivore modèle polyphage Vanessa Cardui, " Journal d'écologie chimique. Disponible à l'adresse: https://doi.org/10.1007/s10886-023-01449-8.
Couverture : Vanessa Cardui. Image: canva.
