Interactions cachées

Des fourmis coupe-feuille qui cultivent assidûment des champignons, des bourdons qui captent de minuscules quantités d’électricité émises par les fleurs, tout cela fait partie d’une tapisserie invisible d’interactions qui se déploie tout autour de nous. Cet épisode célèbre la complexité de notre monde naturel.

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00:00:00:00 - 00:00:39:24 Abigail Acton C’est CORDIScovery. Bonjour et bienvenue dans cet épisode de CORDIScovery en ma compagnie, Abigail Acton. Saviez-vous que lorsque les antilopes mangent les feuilles d’un acacia, l’arbre émet de l’éthylène, qui sert de signal d’alarme aux autres acacias situés à proximité? Le gaz peut se répandre sur 45 m. En l’espace d’une demi-heure, les arbres qui ont capté le signal ont imprégné leurs feuilles de tanins particulièrement amers qui les rendront moins appétissantes pour les antilopes. 00:00:40:01 - 00:01:00:07 Abigail Acton À forte concentration, les tanins peuvent même être mortels. La plupart d’entre nous se focalisent sur ce qu’ils peuvent voir, toucher, sentir ou entendre. Nous pouvons nous entendre mutuellement. Nous savons que l’aboiement d’un chien constitue une forme de communication, mais nous sommes moins conscients des interactions qui nous entourent et que nous ne percevons pas. Pensons-y donc à nouveau. 00:01:00:09 - 00:01:27:12 Abigail Acton Les fourmis coupe-feuille cultivent assidûment les bourdons fongiques, qui captent de minuscules quantités d’électricité émises par les fleurs. Tout cela fait partie d’une tapisserie invisible d’interactions qui se déploie tout autour de nous. Et peut-être pouvons-nous travailler au sein de ce réseau interconnecté. Les gaz d’alerte émis par les cultures céréalières attaquées par des nuisibles pourraient-ils déboucher sur une utilisation plus ciblée des pesticides, par exemple? 00:01:27:14 - 00:01:51:06 Abigail Acton Bienvenue dans cet épisode de CORDIScovery, où nous célébrons les complexités non perçues du monde avec Daniel Robert, professeur de bio-nanoscience à l’école des sciences biologiques de l’université de Bristol, au Royaume-Uni. Daniel explore la manière dont les insectes réagissent à de faibles champs électrostatiques, une forme d’interaction jusqu’alors insoupçonnée entre les plantes et leurs pollinisateurs. Bonjour, Daniel. 00:01:51:09 - 00:01:52:21 Daniel Robert Bonjour. Je suis ravi d’être ici. 00:01:52:23 - 00:02:11:20 Abigail Acton C’est un plaisir de vous recevoir. Ted Turlings est basé à l’Université de Neuchâtel en Suisse, où il est professeur d’écologie chimique. En révélant comment les plantes se défendent contre les attaques d’insectes et comment les insectes spécialisés ont évolué, l’équipe de Ted Turlings espère créer de nouvelles méthodes durables de lutte contre les nuisibles. Bonjour, Ted. 00:02:11:22 - 00:02:12:24 Ted Turlings Bonjour, content d’être ici. 00:02:13:05 - 00:02:28:11 Abigail Acton C’est un plaisir de vous recevoir. Professeur agrégé d’écologie et d’évolution à l’université de Copenhague au Danemark. Jonathan Shik s’intéresse particulièrement aux fourmis, à leur coexistence avec d’autres espèces et à la manière dont elles survivent dans divers environnements affectés par le changement climatique. Bonjour, Jonathan. 00:02:28:13 - 00:02:29:18 Jonathan Shik Bonjour. Ravi d’être ici. 00:02:29:22 - 00:02:49:19 Abigail Acton Ravie de vous voir. Daniel, je vais d’abord m’adresser à vous. Le projet ElectroBee a étudié le premier exemple d’électroperception dans un milieu non conducteur que nous ayons observé: la capacité des bourdons à détecter, et à apprendre, les faibles champs électriques qui apparaissent lorsqu’ils s’approchent d’une fleur. Pouvez-vous nous en dire un peu plus sur ce qu’est l’électroperception, Daniel? 00:02:49:24 - 00:03:25:04 Daniel Robert Absloument. L’électroperception est la capacité des organismes à détecter les champs électriques et toutes les charges. Ce phénomène est étudié depuis 60 ans chez les requins et les raies, et généralement chez les animaux aquatiques, dans un milieu conducteur, à savoir l’eau. Son fonctionnement est donc assez bien compris. L’électroperception n’avait cependant jamais été envisagée dans un environnement non conducteur tel que l’air, où, comme nous le savons, vivent la plupart des espèces, dont un très grand nombre d’arthropodes. 00:03:25:06 - 00:03:31:22 Daniel Robert Nous avons donc relevé ce petit défi en nous disant: «Si cela existe dans l’eau, est-ce que cela pourrait exister dans l’air?». 00:03:31:24 - 00:03:40:02 Abigail Acton Fascinant. Absolument génial. Et qu’avez-vous fait pour déterminer si c’était bien le cas? Parlez-moi un peu plus des expériences que vous avez menées dans le cadre d’ElectroBee. 00:03:40:07 - 00:04:06:00 Daniel Robert Nous avons donc réalisé pour la première fois qu’il se passait quelque chose au niveau électrique en regardant vaguement des vidéos sur YouTube, puis en reproduisant cela en laboratoire, en regardant littéralement le pollen sauter des fleurs aux abeilles, avec quelques étudiants de diverses disciplines dans le laboratoire. Certains étaient physiciens, d’autres biologistes, nous avons tous observé la situation et un physicien a dit: «mais regardez, ils ne tombent pas». 00:04:06:00 - 00:04:30:01 Daniel Robert Le pollen ne tombe pas au hasard. Il va tout droit. Cette jolie petite courbe que vous pouvez voir sur cette vidéo, indique la présence d’un champ électrique. À partir de là, nous nous sommes dit que, puisque toute la matière est chargée dans l’univers, ce n’était pas seulement sur Terre et entre les abeilles et les fleurs que nous devions étudier les charges électrostatiques qui se produisent entre les abeilles et les fleurs. 00:04:30:03 - 00:04:51:04 Daniel Robert Nous avons donc réalisé des expériences où nous avons donné aux abeilles le choix d’aller vers un type particulier de fleur que nous avons placée dans le laboratoire qui était très artificiel au début, et une était en fait avec de l’électricité et un peu de sucre, et l’autre sans électricité ni sucre. Et nous avons posé la question suivante: peuvent-elles apprendre? Les abeilles peuvent-elles apprendre à faire la différence entre les deux? 00:04:51:06 - 00:04:56:05 Daniel Robert Et voilà, nous nous sommes aperçus avec surprise qu’elles pouvaient faire la différence. 00:04:56:11 - 00:05:13:13 Abigail Acton Merveilleux. Et comment cela s’est-il manifesté? Tout d’abord, comment avez-vous mesuré la quantité d’électricité statique émise par les plantes? Je pense que nous parlons de la même chose que lorsque nous nous trouvons à proximité d’une télévision cathodique. Si quelqu’un s’en souvient. Oui, je révèle un peu mon âge ici, mais les poils de mes bras se dresseraient bien. 00:05:13:13 - 00:05:17:24 Abigail Acton Ou si nous parlons d’un ballon de baudruche frottant sur votre tête lors d’une fête d’anniversaire. Nous parlons de ce type de charge électrique, n’est-ce pas, Daniel? 00:05:18:03 - 00:05:20:19 Daniel Robert C’est exactement cela. Il s’agit de champs très faibles. 00:05:20:19 - 00:05:33:00 Abigail Acton Oui, exactement. Des champs faibles et invisibles. Expliquez-moi comment vous avez mesuré la quantité de charge émise par les fleurs. Et aussi, vous dites que les abeilles ont appris. Comment avez-vous observé cela? Comment avez-vous vérifié qu’elles apprenaient? 00:05:33:00 - 00:06:06:15 Daniel Robert L’un des défis consistait, bien sûr, à rendre ces domaines visibles ou mesurables. Ils sont petits, mais ils sont mesurables. Le problème est qu’il n’existe pas de caméra ni de microphone équivalent pour mesurer les champs électriques. Ce que l’on peut mesurer, en revanche, c’est l’effet d’un champ sur un objet. Nous avons donc raccourci toute l’argumentation en disant: d’accord, soumettons une abeille à des différences de champs électriques et faisons en sorte que cette abeille, par apprentissage associatif, apprenne s’il y a une forte probabilité de trouver la source de sucre. 00:06:06:17 - 00:06:29:24 Daniel Robert Lorsqu’il y a un champ électrique autour de cette fleur particulière, nous pouvons établir en fonction du comportement de l’abeille si elle peut mesurer ce champ ou non. Et bien sûr, dans une expérience de contrôle, nous avons annulé tout ce que nous savons se trouver dans cette arène de vol particulière. Nous avons annulé tous les champs électriques, et nous avons démontré que les abeilles avaient appris à trouver la source de sucre en fonction de la présence d’un champ. 00:06:30:01 - 00:06:44:18 Daniel Robert En l’absence du champ, elles étaient incapables trouver une source de sucre, même s’il s’agissait d’abeilles qui avaient appris. Et c’est ce qui est bien avec les abeilles, c’est qu’on peut leur apprendre des choses, puis les tester, pour voir si elles s’en souviennent, mais aussi si elles peuvent encore trouver la source de ce qu’elles veulent, le sucre. 00:06:44:22 - 00:06:46:07 Daniel Robert C’est ce que nous avons fait. 00:06:46:09 - 00:06:52:18 Abigail Acton Merveilleux. Et j’ai cru comprendre qu’à un moment donné, vous les avez fait voler à travers des cerceaux. Pouvez-vous nous expliquer pourquoi vous avez fait voler les abeilles à travers des cerceaux? 00:06:52:23 - 00:07:17:16 Daniel Robert Absloument. Nous voulions connaître quantitativement le type de charge des abeilles. Dans les années 70 et 80, il a été rapporté que les abeilles étaient chargées positivement. Cela nous a également donné un petit aperçu de l’existence d’une interaction électrostatique, comme le ballon que vous avez mentionné précédemment. Une façon de mesurer l’électricité ou l’électricité statique sans contact est donc de fabriquer un cerceau ou un anneau en cuivre. 00:07:17:20 - 00:07:40:01 Daniel Robert Et nous pouvions aussi entraîner les abeilles à voler dans des cerceaux. Et nous devions le faire. Ca a été très amusant. Et lorsque l’abeille, en tant qu’objet chargé, vole à travers le cerceau, elle induit un faible courant et en mesurant ce courant, l’unité que nous voulons utiliser, nous pouvons nous assurer que l’abeille fournit une charge à la fleur. 00:07:40:03 - 00:07:59:21 Daniel Robert Mais bien sûr, nous avons également mesuré que la fleur réagit à cette charge. C'est ce qu'on appelle techniquement la charge miroir. Mais ce qui se passe, c’est que si cinq charges sont envoyées vers la fleur, cette dernière invoquera moins cinq charges. Il va donc y avoir un jeu de plus et de moins entre la fleur et l’abeille. 00:07:59:22 - 00:08:05:04 Daniel Robert Passive, elle reste tranquille. Elle jouera ce jeu électrostatique avec l’abeille. Wow. 00:08:05:04 - 00:08:11:01 Abigail Acton Il y a donc une véritable interaction directe entre les deux. Excellent, Daniel. Pourquoi? Quel est l’avantage? 00:08:11:04 - 00:08:39:04 Daniel Robert C’était la question clé, car nous pensions que le pollen allait d’une fleur à une abeille. Ce n’était pas le cas avant qu’Aristote ne s’en aperçoive. Je veux dire, il y a toujours une première, vous savez, les premiers rapports à ce sujet. Mais pour nous, ce qui était important, c’est que lorsque nous avons observé les abeilles interagir avec les fleurs, ces dernières changeaient d’état électrique en fonction de la visite de l’abeille, ce qui nous a donné l’idée que non seulement il y avait une interaction, mais que l’abeille en était consciente. 00:08:39:06 - 00:09:18:23 Daniel Robert Et c’était une question clé. Les abeilles sont-elles au courant de la présence de ces champs et, pour faire court, l’idée était que si la fleur changeait de statut électrique, il se pourrait bien que, lorsqu’une abeille traverse une prairie, toutes les fleurs ne soient pas égales sur le plan électrostatique, et si les fleurs qui ont été visitées par les abeilles présentent une charge électrique différente ou un niveau d’électrostaticité différent, cela donne aux abeilles l’information que nous avons testée en laboratoire, à savoir que cette fleur est plus mûre et gorgée de nectar ou de pollen, et que les efforts de recherche de nourriture des abeilles, n’en valent pas vraiment la peine parce que le temps leur est précieux. 00:09:19:01 - 00:09:29:23 Daniel Robert Et nous avons pu montrer que lorsque, parmi de nombreuses fleurs, certaines ont un statut différent, les abeilles le mesurent facilement et essaient d’éviter ces fleurs, mais y reviennent plus tard. 00:09:30:00 - 00:09:46:03 Abigail Acton C’est fantastique. C’est fantastique. Et bien sûr, j’imagine que vous avez également envisagé d’étudier d’autres insectes. Je pense, par exemple, aux pollinisateurs nocturnes qui travaillent avec d’autres sens que la couleur et la vision, comme les papillons de nuit, par exemple. Les pollinisateurs du soir, les pollinisateurs nocturnes, permettent-ils ce processus? 00:09:46:03 - 00:10:16:00 Daniel Robert Absloument. Il s’agissait donc d’une petite recherche. Dans le cadre du projet ElectroBee, nous avons fermé le champ de vision pour voir ce que d’autres pollinisateurs pouvaient faire à ce sujet. Je ne vais bien entendu pas dire que tous les insectes et toutes les fleurs font la même chose. Nous savons qu’il existe une grande diversité, mais nous avons pu mesurer que certains papillons de nuit étaient également chargés d’électricité statique, tandis que d’autres, comme les Sphinx, qui volent très vite et sont très exposés au vent, ne se chargent pas autant. 00:10:16:02 - 00:10:37:15 Daniel Robert Il s’agit donc d’une charge totalement différente, pour ainsi dire. Certains auront d’autres astuces pour y parvenir. Mais nous pensons qu’en général, c’est quelque chose que les fleurs doivent faire pour conserver la «clientèle» des pollinisateurs. Et pour ce faire, elles utilisent de bonnes odeurs, de bonnes couleurs, de bonnes structures. Nous aimerions ajouter à cela qu’elles doivent également disposer d’un champ électrique très attrayant. 00:10:37:15 - 00:10:39:24 Daniel Robert Aussi étrange que cela puisse paraître à première vue. 00:10:40:01 - 00:10:52:05 Abigail Acton C’est tout simplement merveilleux. Il s’agit d’un monde totalement caché, n’est-ce pas? Et extrêmement complexe. Et voyez-vous d’autres exemples, Daniel? Par exemple, des interactions prédateur-proie plutôt que pollinisateur et pollen. 00:10:52:08 - 00:11:17:18 Daniel Robert Oui, tout à fait. Nous nous sommes concentrés sur la pollinisation parce que c’est là que nous avons vu le phénomène en premier et que cela nous est venu à l’esprit. Mais nous sommes allés un peu plus loin. En effet, l’un de mes étudiants, Sam England, a réussi à enregistrer avec ce système de cerceaux dont je parlais tout à l’heure la charge de guêpes prédatrices, comme la guêpe vestibulaire commune, la guêpe commune et aussi certaines guêpes du Costa Rica, en plaçant ces cerceaux devant des nids de guêpes. 00:11:17:22 - 00:11:36:11 Daniel Robert Il faut être courageux pour faire cela. Nous pourrions ainsi mesurer l’existence d’une charge. Mais il a également mesuré cela chez des chenilles, et nous avons vu que les chenilles sont plus susceptibles d’adopter un comportement défensif et de rester dans ce comportement défensif. L’équivalent électrique du vol d’une guêpe, si vous voulez, parce qu’elles ont un champ électrique. 00:11:36:11 - 00:11:56:13 Daniel Robert Nous avons ainsi pu l’enregistrer à l’aide d’électrodes. Et si nous reproduisons, en l’absence de guêpes, ce signal électrique dans l’air, qui n’est pas conducteur pour les chenilles, celles-ci resteront en fait dans ce mode défensif et commenceront à s’agiter, à sauter des feuilles. Il existe donc diverses sortes de comportements dramatiques ou parfois moins dramatiques. 00:11:56:13 - 00:12:21:16 Daniel Robert Nous pensons que les chenilles sont conscientes de la présence de leurs prédateurs grâce au champ électrique qui se crée entre elles et le prédateur, mais je ne peux pas vous dire si ce phénomène est généralisable aux chenilles anciennes et aux guêpes. Mais pour celles dont nous n’avons observé au moins trois exemple, y compris sous les tropiques, nous pouvons constater qu’un nouveau canal s’est ouvert entre les proies et les prédateurs. 00:12:21:19 - 00:12:38:16 Abigail Acton C’est tout simplement merveilleux. C’est ce que je pense. J’adore faire ces podcasts, et un vague sentiment d’arrogance me revient très régulièrement à l’esprit. Vous savez, nous pensons toujours que nous savons tout ce qui se passe, et puis nous ouvrons une page et soudain apparaît tout un monde de choses que nous n’avons pas du tout examinées de près auparavant. Merci beaucoup. 00:12:38:16 - 00:12:43:01 Abigail Acton C’était une explication fascinante. Quelqu’un a-t-il des questions pour Daniel? Oui, s’il vous plaît, Ted. Allez-y. 00:12:43:14 - 00:13:03:00 Ted Turlings Donc, Daniel, vous nous expliquiez que cette charge électrique des fleurs permet à ces guêpes de déterminer quelles fleurs leur apportent le plus de pollen ou de nectar, les bourdons. Cela n’offre-t-il pas la possibilité aux fleurs de tricher en manipulant leur charge? 00:13:03:05 - 00:13:14:05 Abigail Acton Je vais intervenir parce que je pense que c’est une excellente question. En fait, Daniel, je me posais la même question. Par exemple, les guêpes peuvent-elles masquer, je veux dire, les créatures dans les plantes en jouent-elles? Parce que, j’imagine que cela doit exister depuis des millénaires. 00:13:14:07 - 00:13:51:09 Daniel Robert Je pense bien. Je pense que c’est une excellente question, car nous savons que dès qu’il y a des signaux entre différents organismes, ils peuvent être aussi différents qu’une plante et une guêpe ou une chenille. Il y aura de la place pour l’exagération des traits, mais aussi pour la dissimulation de la vérité. Nous pensons que les fleurs qui bénéficieront de ce que l’on appelle dans le métier la constance de la fleur, où le pollen doit retourner à une fleur de la même espèce, avec des pollinisateurs en série qui s’attachent au même type de fleur jour après jour, ne seront pas de nature à mentir. 00:13:51:10 - 00:14:12:16 Daniel Robert Cependant, il existe d’autres fleurs qui sont plus éphémères, qui ont peut-être besoin d’être un peu secouées ou d’être autopollinisées. Soit le pollen a une spécificité beaucoup plus élevée et peut se permettre d’être ailleurs, puis d’être recueillit à nouveau. Ce que Ted demande, c’est si en effet, certaines fleurs ne réagissent pas de la même manière. 00:14:12:20 - 00:14:28:05 Daniel Robert Nous n’avons pas encore trouvé d’exemple, malheureusement, mais nous pensons que ce serait le cas. Peut-être que l’électricité est simplement utilisée pour attirer et imiter ce que sont de belles fleurs attrayantes. Comme toutes les fleurs qui ont une belle couleur et un agréable parfum, mais auraient un bon goût électrique. Si vous voulez. 00:14:28:09 - 00:14:48:13 Abigail Acton Fabuleux. Merci beaucoup. C’était excellent Daniel, j’apprécie vraiment. Je me tourne maintenant vers vous, Ted. En fait, je commence à avoir un peu de peine pour les chenilles, et l’auditeur va maintenant découvrir pourquoi. Votre projet AGRISCENTS vise donc à développer un nouveau dispositif de détection capable d’interpréter les odeurs émises par une plante, indiquant qu’elle est attaquée. 00:14:48:15 - 00:14:53:15 Abigail Acton Ted, qu’est-ce qui vous a attiré vers le rôle des substances chimiques volatiles dans les interactions biotiques? Dites-nous. 00:14:53:17 - 00:15:13:24 Ted Turlings Cela remonte à une époque lointaine, lorsque j’ai commencé mon doctorat, c’était à l’université de Floride. On m’a confié la tâche de découvrir comment les guêpes parasites, qui sont semblables à la guêpe décrite par Daniel, s’attaquent aux chenilles, comment elles trouvent ces chenilles et y pondent leurs œufs. 00:15:14:01 - 00:15:45:20 Ted Turlings Après quelques tests comportementaux, j’ai découvert qu’elles utilisent les odeurs des plantes pour trouver les chenilles qui se nourrissent d’une plante. Et en étudiant cela plus en détail, nous avons découvert que les plantes réagissent à l’attaque des chenilles en produisant une odeur très spécifique qui attire ensuite ces guêpes. L’aspect fascinant de cette odeur est qu’il ne s’agit pas seulement d’un dommage mécanique causé par ces chenilles, mais qu’il y a quelque chose dans les sécrétions orales et la bave. 00:15:45:21 - 00:15:59:05 Ted Turlings Si vous voulez des chenilles qui sont reconnues par les plantes, commencent à synthétiser de nouveaux composés volatils qu’elles émettent ensuite. Et ces composés volatils attirent ces guêpes. 00:15:59:09 - 00:16:12:21 Abigail Acton C’est tout simplement stupéfiant. Vraiment, vraiment. Pouvez-vous nous en dire un peu plus à ce sujet? Parce que je crois que vous avez mené des expériences où les plantes n’étaient pas nécessairement endommagées par la chenille, mais la guêpe venait quand même. Parlez-moi un peu plus des expériences que vous avez menées. 00:16:13:02 - 00:16:42:12 Ted Turlings Oui. Nous avons ensuite découvert que ces sécrétions orales étaient importantes dans ce contexte. Nous avons nous-mêmes endommagé mécaniquement des plantes et nous avons constaté que si l’on n’ajoute pas de salive de chenille aux zones endommagées, les émissions électriques sont beaucoup, beaucoup plus faibles. Et plusieurs de ces composés qu’elles émettent normalement en réponse à l’attaque des chenilles n’ont pas été émis. C’est ainsi que nous avons pu prouver l’importance de cette sécrétion orale. 00:16:42:12 - 00:17:03:00 Ted Turlings Nous avons ensuite mis au point un essai biologique qui permet même d’incuber des plantes. Nous avons travaillé avec des plants de maïs que nous avons coupés au niveau de la tige et que nous avons placés dans une solution avec ou sans bave de chenille. Nous avons alors constaté une énorme différence dans les substances volatiles émises par les plantes, même si les feuilles n’étaient pas endommagées après plusieurs heures. Oui. 00:17:03:02 - 00:17:13:23 Abigail Acton C’est tellement intriguant. Absolument. C’est absolument fascinant, mais avez-vous une idée de l’application qui pourrait découler de ces connaissances que nous avons acquises. 00:17:14:03 - 00:17:39:16 Ted Turlings Oui, c’est exactement l’objectif du projet AGRISCENTS. Nous nous penchons sur cette question. L’idée était donc que si les guêpes étaient capables de reconnaître les plantes lors de l’attaque des chenilles, serions-nous également capables de les détecter? Et si leur odeur est suffisamment spécifique, il serait possible de détecter l’insecte qui se nourrit de la plante en se basant sur l’odeur émise par cette dernière. 00:17:39:18 - 00:17:54:02 Ted Turlings Il existe des différences subtiles entre les différentes espèces de chenilles, mais aussi d’autres insectes et même des agents pathogènes tels que des bactéries et des champignons qui détectent les plantes et les incitent à commencer à produire des odeurs spécifiques. 00:17:54:07 - 00:18:09:02 Abigail Acton Et ces odeurs que les plantes produisent sont-elles systématiquement émises pour se protéger, comme par exemple vis-à-vis des guêpes prédatrices? Ou sont-elles simplement émises par la plante comme des signaux de détresse, sans objectif final, pour ainsi dire? Ont-elles chacune une cible? 00:18:09:06 - 00:18:32:01 Ted Turlings Oui. La fonction d’origine est un peu difficile à déterminer, mais il y a aussi, comme vous l’avez mentionné au début de ce podcast, la possibilité que les plantes interagissent les unes avec les autres pour traiter ces odeurs. Et c’est l’une des fonctions possibles. Je n’aime pas utiliser le mot «communication», car il pourrait s’agir d’une simple écoute. 00:18:32:01 - 00:18:40:20 Ted Turlings Voyons-le comme ceci: une plante voisine peut capter cette odeur et se rendre compte qu’il y a une chenille ou un autre insecte. 00:18:40:22 - 00:18:42:00 Abigail Acton Un défi en quelque sorte. 00:18:42:00 - 00:19:11:04 Ted Turlings Un défi. Oui. Elles commencent alors à se préparer à une éventuelle attaque. Et elles peuvent le faire en augmentant leurs réponses en termes de production de composés de défense ou de production d’odeurs pour détecter les ennemis naturels des herbivores. Pourtant, nous avons effectué des recherches à ce sujet et nous avons découvert que les pathogènes et les insectes induisent des odeurs très différentes et que nous pouvons exploiter cela. 00:19:11:04 - 00:19:34:18 Ted Turlings Nous avons maintenant testé plusieurs capteurs capables de détecter ces odeurs en temps réel. L’objectif final sera alors d’installer ces capteurs sur un rover, par exemple, qui traversera un champ de maïs et sentira les plantes individuellement, puis fournira un retour d’information immédiat et en temps réel aux agriculteurs en cas de problème. 00:19:34:18 - 00:19:45:11 Ted Turlings Et on pourrait même imaginer que le même rover pourrait appliquer quelque chose pour tuer ce nuisible et la chose logique serait des pesticides, que nous sommes également à la recherche d’autres options. 00:19:45:17 - 00:19:46:16 Abigail Acton Comme quoi, Ted? 00:19:46:22 - 00:20:05:11 Ted Turlings L’une des possibilités offertes par l’étude des nématodes, de minuscules petits vers qui tuent les insectes en l’espace d’un ou deux jours, est qu’ils sont des parasites des insectes. Nous avons mis au point une formulation que nous pouvons injecter dans une plante de maïs, dans le corps d’une souris, dans des plantes contenant des nématodes. Et cela fonctionne. 00:20:05:15 - 00:20:23:08 Abigail Acton Vraiment? Cela fonctionne vraiment? C’est une bonne chose, parce que je dois admettre que je l’ai fait, j’ai été en proie à des limaces dans mon jardin cet été, quelque chose de chronique, j’ai appliqué deux ou trois fois des nématodes et les limaces semblent vraiment ne pas s’en soucier du tout. J’espère donc que vos nématodes sont plus efficaces que ceux que j’ai utilisé. 00:20:23:08 - 00:20:40:08 Ted Turlings En fait, nous avons également travaillé avec les nématodes pour limaces et ils tuent beaucoup, beaucoup plus lentement. Et cela peut prendre des semaines, voire des mois, avant qu’ils ne tuent leurs limaces. Dans le cas des chenilles, celles-ci sont attaquées et tuées en l’espace de deux jours. D’accord. Avec seulement 1 ou 2 nématodes, vous les tuez immédiatement. 00:20:40:11 - 00:20:51:09 Abigail Acton Wow. D’accord, nous y voilà. Amis jardiniers, continuez à appliquer les nématodes anti-limaces. Cela ne fonctionnera pas en une seule fois. Merci beaucoup. Super. Avons-nous des questions pour Ted? Cela a été brillamment expliqué. Merci. Oui, s’il vous plaît, Daniel. 00:20:51:15 - 00:21:14:17 Daniel Robert C’est fascinant. C’est vraiment génial parce que cela révèle vraiment ce que Ted fait. Cet aspect caché de la communication laisse des traces. Je pense qu’en fin de compte, cela n’a aucune importance. Il y a tellement, tellement de complexités différentes. Je me demandais, Ted, puisque nous savons que de nombreuses chenilles deviennent toxiques lorsqu’elles choisissent de manger des plantes pour décourager les prédateurs. 00:21:14:19 - 00:21:39:06 Daniel Robert Existe-t-il un lien entre la toxicité, la non-appétence de ces chenilles et la façon dont elles peuvent sécréter ces diverses substances qui causent leur perte? Y a-t-il un double jeu dans le fait que certaines chenilles ont réussi à éviter et à néanmoins rester dissuasives, mais aussi à dissuader tout ce qui est négatif pour elles par un même processus de fission toxique. 00:21:39:12 - 00:22:06:23 Ted Turlings Oui. Des insectes spécialisés capables de séquestrer les composés de défense des plantes. Et ces spécialistes ont trouvé des moyens de détoxifier eux-mêmes ces composés. Nous avons récemment publié un article sur un coléoptère dont les larves se nourrissent des racines et les adultes des feuilles, et qui est capable de séquestrer les composés de défense de différentes plantes, différentes toxines. 00:22:07:00 - 00:22:24:03 Ted Turlings Ce qu’on ignorait c’est qu’ils pouvaient séquestrer plusieurs composés de défense différents, et qu’ils transféraient ces composés à leurs œufs, qui étaient alors protégés contre les prédateurs. C’est un autre monde fascinant, un peu différent de celui de la communication. 00:22:24:05 - 00:22:27:07 Abigail Acton C’est pertinent si l’on considère qu’il s’agit d’interactions plutôt que de communications. 00:22:27:08 - 00:22:28:11 Ted Turlings Oui, exactement. 00:22:28:11 - 00:22:46:08 Abigail Acton Il s’agit en fait d’interconnexion et d’interaction. Franchement, c’est un peu hallucinant. Je pense que c’est merveilleux. Absolument génial. Merci beaucoup pour cette question. Et pour cette réponse. Je vais maintenant m’adresser à Jonathan. Jonathan, le projet ELEVATE a étudié l’interaction entre les fourmis coupe-feuille et les champignons qu’elles cultivent. Très bien. Il s’agit donc toujours de cette notion de symbiose. 00:22:46:10 - 00:22:51:21 Abigail Acton Les fourmis coupe-feuille agissent comme des fermiers. Je veux dire que ce n’est pas quelque chose qui vient immédiatement à l’esprit. Jonathan, dites-nous en plus, s’il vous plaît. 00:22:52:01 - 00:23:19:02 Jonathan Shik Si vous avez déjà eu l’occasion de vous rendre dans une forêt tropicale du Nouveau Monde, du Panama à l’Argentine, vous verrez souvent ces immenses autoroutes parcourues par des milliers et des milliers de fourmis en train de chercher de la nourriture. C’est l’une des scènes les plus emblématiques de la forêt tropicale. Elles grimpent au sommet des arbres et coupent toutes sortes de fragments de feuilles de centaines d’espèces différentes, qu’elles ramènent ensuite au nid où ils disparaissent sous terre. 00:23:19:08 - 00:23:45:22 Jonathan Shik Et c’est ce qui se passe sous terre qui m’intéresse vraiment. Et il s’avère, comme vous l’avez dit, que ces fourmis sont de véritables fermières. Elles transmettent verticalement une culture, tout comme les agriculteurs humains, de génération en génération. Elles les protègent contre toutes sortes de nuisibles et d’agents pathogènes. Elles créent un environnement de croissance optimal sous terre, et c’est leur source de nourriture. Elles convertissent les matières végétales qu’elles ne peuvent pas manger en une récompense nutritionnelle optimisée dont les fourmis dépendent pour leur subsistance. 00:23:46:02 - 00:23:54:20 Abigail Acton D’accord, je m’étais posé la question. Merci beaucoup d’y avoir répondu. Lorsque vous parlez de créer une source de nourriture, les fourmis ne mangent pas le champignon lui-même, je suppose? Ou bien mangent-elles ce que le champignon produit? 00:23:54:20 - 00:24:03:05 Jonathan Shik Alors, mangent-elles le champignon? Le champignon produit ces fruits très spécialisés qui ressemblent à des fruits domestiqués, comme une pomme sur un pommier. 00:24:03:07 - 00:24:10:15 Abigail Acton D’accord. Mais il est évident que cela n’endommage pas les champignons, car sinon elles mangeraient leur propre culture. 00:24:10:17 - 00:24:26:22 Jonathan Shik Non, en effet. Vous avez raison. Il est très inhabituel qu’un champignon fournisse de la nourriture à un autre organisme. Mais il s’avère que, parce que c’est une obligation, ces différentes espèces dépendent les unes des autres. Elles ne peuvent pas vivre l’une sans l’autre. Mais il est logique, du point de vue de l’évolution, que le champignon fournisse des nutriments aux fourmis fermières. 00:24:27:00 - 00:24:37:20 Abigail Acton N’est-ce pas? Sans même être abîmés. Vraiment, littéralement, comme des pommes sur les arbres en fait. D’accord. Fascinant. Qu’est-ce qui vous a particulièrement intéressé dans le projet ELEVATE? Qu’y avez-vous étudié de près? 00:24:37:20 - 00:24:57:03 Jonathan Shik J’ai donc toujours été fasciné par le fonctionnement des colonies de fourmis. Chaque fourmi prise individuellement est plutôt stupide. Vous savez, j’ai passé de nombreuses heures à les observer dans la forêt tropicale, sur des sacs poubelles et sur la litière de feuilles, à les regarder chercher leur nourriture. Et si vous faites une empreinte dans la litière de feuilles, certaines fourmis de certaines espèces vont errer sans but pendant des heures, vous savez, en faisant des cercles. 00:24:57:05 - 00:25:26:11 Jonathan Shik Mais d’une manière ou d’une autre, ces fourmis fermières sont capables de gérer ces systèmes agricoles incroyablement complexes et sophistiqués. Je me suis donc demandé comment elles pouvaient faire cela. Je me suis concentré sur la nouvelle nutrition et la communication avec les fourmis et les champignons, parce que les agriculteurs humains savent exactement quels sont les meilleurs mélanges de nutriments pour leurs cultures. La question au cœur de ma subvention était la suivante: comment les fourmis savent-elles quels mélanges de nutriments permettent à leur culture de champignons de pousser le mieux, et comment peuvent-elles réellement le détecter? 00:25:26:11 - 00:25:32:17 Jonathan Shik Et peuvent-elles prendre des décisions nutritionnelles complexes, afin d’optimiser la productivité de leurs cultures vivrières? 00:25:32:19 - 00:25:39:06 Abigail Acton J’ai également remarqué que vous vous intéressiez à différents impacts climatiques. Les situations varieraient donc en fonction du contexte. 00:25:39:09 - 00:26:02:17 Jonathan Shik Oui, je pense que c’est le cas. Ces fourmis sont présentes dans tout le sud du New Jersey, avec différentes espèces, pas nécessairement des fourmis coupe-feuille, mais une lignée très diversifiée de fourmis qui sont toutes fermières, et sont toutes apparentées les unes aux autres, et ce jusqu’en Argentine. Elles s’étendent donc de la forêt tropicale au désert en passant par les prairies. Elles doivent donc être en mesure de cultiver leurs produits dans des habitats très diversifiés. 00:26:02:19 - 00:26:16:08 Jonathan Shik Contrairement aux humains qui pratiquent l’agriculture depuis environ 10 000 ans, ces fourmis sont des fermières durables depuis environ 60 millions d’années. Comment ont-elles réussi à perdurer? Le changement climatique était également l’un de mes principaux centres d’intérêt. 00:26:16:11 - 00:26:27:13 Abigail Acton Oui, bien sûr. Comment avez-vous procédé pour étudier les fourmis coupe-feuille? Je sais, par exemple, que vous êtes allé au Panama. Pouvez-vous nous parler de certaines des expériences que vous avez menées dans la forêt tropicale panaméenne? L’environnement a dû être assez rude. 00:26:27:15 - 00:26:50:11 Jonathan Shik Nous avons travaillé près du canal de Panama, à l’Institut de recherche tropicale Smithsonian. Et c’est une très belle forêt. Il y a ces énormes porte-conteneurs qui naviguent sur le canal de Panama. Mais nous étions la tête dans la litière de feuilles, à la recherche de fourmis. Et comme je l’ai mentionné, nous avons volé des morceaux de feuilles aux fourmis coupe-feuille en train de rechercher leur nourriture, et les avons ensuite laissées poursuivre leur chemin. 00:26:50:13 - 00:27:09:07 Jonathan Shik Nous avons ensuite recueilli tout ce matériel végétal nous l’avons analysé à la recherche de diverses sortes de nutriments et de métabolites secondaires, comme les toxines que les plantes pourraient produire. De cette manière, les fourmis pourraient en quelque sorte nous dire quels mélanges nutritionnels elles recherchent, comment elles naviguent dans un paysage nutritionnel composé de centaines d’espèces végétales. 00:27:09:09 - 00:27:20:10 Jonathan Shik Et si les nutriments qu’elles recherchent sur le terrain correspondent aux nutriments que nous pouvons évaluer en laboratoire et qui maximisent les performances du cultivar fongique dans une boîte de Pétri. 00:27:20:10 - 00:27:28:15 Abigail Acton Avez-vous ensuite essayé de cultiver le champignon dans les laboratoires avec les nutriments que les fourmis avaient recueillis, et aussi sans ceux-ci, je suppose que vous deviez contrôler? Qu’avez-vous obtenu? Quel a été le résultat? 00:27:28:19 - 00:27:57:14 Jonathan Shik Hé bien c’est compliqué parce que la nutrition est toujours compliquée. Mais nous avons pu démontrer que des éléments tels que les protéines peuvent rapidement devenir toxiques pour le champignon. Lorsque vous le cultivez dans une boîte de Pétri. Et pourtant, le matériel végétal qu’elles recueillent dans les champs contient plus de protéines que ce que l’on pourrait penser être optimal. Nous avons pu démontrer qu’il existe diverses sortes d’interactions nutritionnelles secondaires qui rendent les protéines appétissantes pour le champignon et lui permettent de prospérer, même s’il reçoit un peu trop de protéines dans le champ. 00:27:57:16 - 00:28:10:03 Jonathan Shik De plus, les fourmis peuvent détecter la quantité de protéines qu’elles déposent sur le champignon, ce qui est très intéressant. Absolument. Nous ne savons pas encore exactement comment elles font, mais elles le peuvent. Cela fait partie des recherches que nous menons actuellement. 00:28:10:03 - 00:28:25:11 Abigail Acton Et elles modulent, je suppose, la quantité qu’elles fournissent pour rester dans des paramètres sûrs pour le champignon. Fabuleux. Voilà ce que les fourmis en retirent. Vous pouvez voir tous les efforts qui y sont consacrés et pourquoi ils fournissent aux fourmis l’équivalent des pommes du pommier, en quelque sorte. Qu’est-ce que le champignon retire de tout cela? 00:28:25:17 - 00:28:49:05 Jonathan Shik Il bénéficie d’une protection et d’une transmission verticale. Ainsi, lorsqu’une nouvelle reine s’envole de sa colonie pour fonder une nouvelle colonie, elle emporte un peu de champignon dans sa bouche. Elle s’accouple ensuite avec plusieurs mâles. Les mâles meurent. Ce ne sont que de simples reproducteurs. Elle tombe au sol, perd ses ailes, creuse un trou, puis régurgite le petit bout de champignon de sa colonie de naissance et commence à en prendre soin. 00:28:49:09 - 00:29:03:24 Jonathan Shik Elle pond ensuite des œufs issus de son accouplement et commence à produire des ouvrières. La colonie se développe et devient une nouvelle colonie, de sorte que le champignon n’a pas besoin de produire des champignons, ni d’investir dans la reproduction. Il est nourri gratuitement par les fourmis et se disperse à la génération suivante. 00:29:04:01 - 00:29:19:19 Abigail Acton Formidable. Absolument merveilleux. Et vous avez mentionné des fourmis qui le protègent. Je pense que vous avez évoqué la possibilité, lorsque nous avons parlé à Jonathan, que le champignon produise un composé qui pourrait rendre les fourmis plus agressives dans leur processus de protection. 00:29:19:21 - 00:29:42:18 Jonathan Shik Oui. Un autre groupe de recherche a effectué des travaux que nous avons commencé à étudier et qui révèlent que le champignon métabolise certains lipides, certains acides gras, qui sont légèrement différents de ceux contenus dans le matériel végétal. Il les séquestre, les accumule dans son tissu fongique. Lorsque les fourmis le sentent, elles se montrent un peu plus agressives et protègent le jardin de champignons. 00:29:42:20 - 00:30:04:04 Jonathan Shik Nous sommes donc en train d’étudier, comme Ted l’a fait, les signaux volatils. Nous nous intéressons davantage au carbone à longue chaîne ou à d’autres grosses molécules. Il s’agit en quelque sorte d’enrober le jardin du champignon parce que nous pensons que nous avons besoin d’un signal plus ciblé de la part du champignon, c’est-à-dire que trop de protéines à cet endroit se transforment en hydrates de carbone. 00:30:04:04 - 00:30:16:19 Jonathan Shik Il s’agit de très mauvais produits chimiques végétaux. Il faut les enlever ou il y aura un agent pathogène. Il faut les retirer du jardin de champignons. Je pense donc que les substances volatiles constitueraient un signal trop large. 00:30:16:21 - 00:30:20:07 Abigail Acton D’accord. Quelque chose de plus précis, comme une tape sur l’épaule. 00:30:20:09 - 00:30:21:20 Jonathan Shik Exactement. Oui. 00:30:21:22 - 00:30:30:15 Abigail Acton Je pense que c’est merveilleux. Absolument génial. J’adore ça. C’est excellent. Merci beaucoup. Jonathan. Quelqu’un a-t-il des questions pour Jonathan? Oui, s’il vous plaît, Daniel. 00:30:30:20 - 00:30:51:22 Daniel Robert Jonathan, c’est merveilleux, vraiment merveilleux. Je me posais la question, car j’en ai vu aussi sur le terrain. Et je les trouve également fascinants. Je ne travaille pas directement sur eux. C’est incroyable. Les spores fongiques sont partout et je peux voir ces fourmis se diriger vers un arbre et le butiner. Et elles doivent apporter des spores fongiques avec les feuilles. 00:30:51:24 - 00:31:08:10 Daniel Robert Existe-t-il des preuves qu’elles sélectionnent les feuilles ou qu’elles les nettoient avant pour éviter l’importation de toutes sortes de pathogènes? Les champignons pathogènes ne sont pas très amicaux entre eux. Comment protègent-elles l’arbre, dans ce cas? 00:31:08:12 - 00:31:29:01 Jonathan Shik Oui, c’est une très bonne question. Les fourmis disposent de nombreuses solutions différentes, qui varient d’une espèce à l’autre. Mais il a été démontré que de nombreuses feuilles de plantes contiennent des champignons endo phytiques ou des champignons qui vivent tranquillement à l’intérieur des feuilles tout au long de leur vie. Et certains de ces champignons peuvent produire des composés que le champignon n’aime pas à l’intérieur du nid. 00:31:29:03 - 00:31:55:09 Jonathan Shik D’autres groupes ont démontré que les fourmis peuvent sélectionner les feuilles dans lesquelles vivent des champignons nuisibles spécifiques. Mais les fourmis produisent diverses de substances chimiques pour se protéger contre différents agents pathogènes, tels que les agents pathogènes fongiques et bactériens. Les champignons cultivent donc des sortes de produits chimiques qui, comme les bactéries vivant sur leur corps, produisent des composés antifongiques et antibactériens qui peuvent également protéger contre ce champignon extrêmement nuisible qu’est Escovopsis. 00:31:55:09 - 00:32:05:24 Jonathan Shik C’est très mauvais pour le jardin de champignons. Il s’agit donc d’un réseau très complexe, en quelque sorte d’une symbiose de différents organismes qui se protègent et se défendent. 00:32:06:03 - 00:32:09:06 Abigail Acton Et essaient de contourner ces protections et ces défenses. Oui. 00:32:09:08 - 00:32:26:10 Jonathan Shik Chose intéressante, si vous de creusez un trou sous terre, d’environ un demi-mètre, vous y trouverez une chambre dont le sol est très sale. Mais la garniture de champignon est propre, séparée du champignon et d’une racine de plante ou quelque chose comme ça. Et les fourmis interagissent constamment avec lui et le nettoient. 00:32:26:12 - 00:32:35:09 Abigail Acton Une agriculture très assidue. Merci. Merci à vous tous qui avez été tellement intéressants. C’était vraiment, vraiment merveilleux de parler avec vous. Merci d’avoir passé un peu de temps avec nous. 00:32:35:13 - 00:32:36:11 Jonathan Shik Merci beaucoup. 00:32:36:11 - 00:32:38:17 Daniel Robert Merci. Merci à tous. Au revoir. 00:32:38:17 - 00:32:39:00 Ted Turlings Au revoir. 00:32:39:01 - 00:33:02:04 Abigail Acton Au revoir. Si vous avez aimé cet aperçu fascinant d’un monde caché qu’aucun d’entre nous n’avait vraiment imaginé auparavant, suivez-nous sur Spotify et Apple Podcasts, et consultez la page d’accueil du podcast sur le site cordis.europa.eu pour découvrir d’autres épisodes tout aussi intéressants. Abonnez-vous pour vous assurer que les recherches les plus récentes sur la science financée par l’UE ne vous échappent pas. 00:33:02:06 - 00:33:22:12 Abigail Acton Et si vous discutez avec quelqu’un des podcasts que vous appréciez, pourquoi pas ne pas citer CORDIScovery? Nous avons évoqué l’IRM des babouins et la façon dont cela nous aide à comprendre le développement du langage, et la possibilité de prélever des échantillons sur de minuscules astéroïdes situés à des millions de kilomètres de distance. Vous trouverez certainement quelque sujet qui titillera votre curiosité dans nos précédents épisodes. 00:33:22:18 - 00:33:44:21 Abigail Acton Visitez le site web de Cordis, qui contient des articles et des interviews explorant les résultats de la recherche menée dans un très large éventail de domaines et de sujets, de la couleur structurelle à la dynamique structurelle. Vous y trouverez votre compte, venez donc découvrir les recherches consacrées à ce qui fait vibrer notre monde. Vos retours sont toujours les bienvenus! Envoyez-nous un message à l’adresse [e-mail]. 00:33:44:22 - 00:33:46:06 Abigail Acton À la prochaine!

Des liens surprenants qui animent le monde naturel qui nous entoure

Saviez-vous que lorsque les antilopes mangent les feuilles d’un acacia, l’arbre émet de l’éthylène qui sert de signal d’alarme aux autres acacias situés à proximité? Le gaz peut se propager sur 45 mètres. En l’espace d’une demi-heure, les arbres qui ont capté le signal ont imprégné leurs feuilles de tanins particulièrement amers qui les rendront moins appétissantes pour les antilopes. À forte concentration, les tanins peuvent même être mortels.

La plupart d’entre nous se focalisent sur ce qui est tangible pour nous. Nous nous entendons mutuellement, nous savons que l’aboiement d’un chien constitue une forme de communication, mais nous sommes moins conscients des interactions qui nous entourent et que nous ne percevons pas. Pensons-y à nouveau.

Et peut-être pouvons-nous travailler au sein de ce réseau interconnecté: les gaz d’alerte émis par les cultures céréalières attaquées par des nuisibles pourraient-ils déboucher sur une utilisation plus ciblée des pesticides, par exemple?

Bienvenue dans cet épisode de CORDIScovery, où nous célébrons le monde merveilleux des interactions cachées, avec:

Daniel Robert, professeur de bionanoscience au École des sciences biologiques de l’université de Bristol au Royaume-Uni. Le projet ElectroBee explore la réaction des insectes à de faibles champs électrostatiques, une forme d’interaction jusqu’ici insoupçonnée entre les plantes et leurs pollinisateurs.

Ted Turlings, coordinateur du projet AGRISCENTS, est basé à l’université de Neuchâtel en Suisse, où il enseigne l’écologie chimique. En faisant la lumière sur la manière dont les plantes se défendent contre les attaques d’insectes et sur la manière dont les insectes spécialisés ont évolué, l’équipe de Ted Turlings espère créer de nouvelles méthodes durables de lutte contre les nuisibles.

Professeur agrégé d’écologie et d’évolution à l’université de Copenhague au Danemark, Jonathan Shik s’intéresse particulièrement aux fourmis, à leur coexistence avec d’autres espèces et la manière dont elles survivent dans divers environnements affectés par le changement climatique. Il s’est intéressé à l’élevage des fourmis coupe-feuille et à la relation avec le champignon qu’elles cultivent, qu’il a étudiée dans le cadre du projet ELEVATE.

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Mots‑clés

Fourmis coupe-feuille, culture de champignons, pesticides, Bionanoscience, ElectroBee, champs électrostatiques, AGRISCENTS, écologie chimique, attaques d’insectes, ELEVATE, changement climatique