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Reproduction du papillon Machaon d’Asie : une affaire de goût

Pour la première fois, une équipe de chercheurs a identifié un récepteur gustatif impliqué dans le comportement de ponte d’un papillon. Ce récepteur permet à l’insecte de reconnaître les feuilles d’agrume sur lesquelles il déposera ses œufs. Ces travaux, menés par une équipe japonaise d’Osaka et une équipe mixte de l’Inra de Versailles, de l’université Pierre et Marie Curie et d’AgroParisTech, en collaboration avec un laboratoire de l’université de Kyushu (1), montrent que les interactions entre les insectes et les plantes n’impliquent pas que l’odorat.

Papillon Machaon d’Asie (Papilio xuthus). © Inra, Katsuhisa Ozaki
Par Julie Chériguène
Mis à jour le 13/05/2013
Publié le 13/12/2011

Le papillon de jour Papilio xuthus, de la famille des Papilionidae, que l’on rencontre dans l’est de l’Asie, se caractérise par un mode de reproduction très particulier. En effet, les femelles déposent leurs œufs uniquement sur les feuilles d’un agrume (genre Citrus) possédant à sa surface un mélange spécifique de composés chimiques. Le papillon ne se nourrit pas de la plante qui est cependant l’aliment principal des larves, d’où l’importance de sa reconnaissance pour la ponte des œufs et leur survie.

Un goût d’agrume à faire pondre à loisir

Les femelles sont dotées sur leurs pattes avant d’un grand nombre de sensilles gustatives composées de poils et d’épines. Avant de déposer leurs œufs, elles tambourinent avec leurs pattes sur la surface de la feuille et la lacèrent avec leurs épines ; elles entrent ainsi en contact avec les composés chimiques internes de la feuille. Le travail de recherche a permis d’identifier et de caractériser, pour la première fois, l’un des récepteurs gustatifs du papillon, appelé PxutGr1, qui est utilisé dans la reconnaissance d’un des composés chimiques présents sur la plante, la synéphrine. Le travail s’est poursuivi avec l’observation au niveau électrophysiologique et comportemental du fonctionnement de ce récepteur gustatif, in vitro et in vivo.

Papillon Machaon d’Asie (Papilio xuthus) © Import
Papillon Machaon d’Asie (Papilio xuthus) © Import

La quête des récepteurs gustatifs

L’équipe de Frédéric Marion-Poll à l’Inra de Versailles s’est plus particulièrement attachée à la mise en œuvre de techniques d’enregistrement des activités électriques des neurones gustatifs du papillon. Dans ce cadre, Delphine Calas, alors doctorante au sein de l’unité, a fait un séjour de deux mois au Japon afin de mettre en place les techniques d’enregistrement électriques et de former deux étudiants du laboratoire de l’université de Kyushu qui ont de leur côté passé plusieurs mois à l’Inra de Versailles.

Afin de caractériser le fonctionnement du récepteur gustatif, les chercheurs ont utilisé une séquence d’un ARN interférent (ARNi). Un ARNi est un acide ribonucléique (ARN) dont l'interférence avec un ARN messager spécifique conduit à la dégradation de celui-ci et par suite, à l'inhibition de l'expression de la protéine correspondante.

Lorsque cette séquence est injectée dans une chrysalide à un stade bien particulier, l’expression de la protéine réceptrice PxutGr1 est inhibée et le papillon devient incapable de reconnaître la synéphrine. Les femelles chez lesquelles le récepteur gustatif est inactivé sont donc incapables de pondre.

À la découverte de l’alchimie entre plantes et insectes

Ces travaux ouvrent la voie à l’analyse des facteurs chimiques pris en compte par les femelles de papillons pour choisir la plante sur laquelle elles vont déposer leurs œufs. Ces décisions reposent sur un système sensoriel gustatif spécialisé, qui détecte des composés présents à la surface ou à l’intérieur des feuilles. Ces observations suggèrent qu’en manipulant l’image chimique des plantes de manière très spécifique, il devrait être possible de changer l’impact des insectes herbivores sur nos plantes cultivées. Par exemple, pour Papilio xuthus, l’absence de synéphrine ou d’autres composés spécifiques réduirait l’attractivité des plants de Citrus et donc l’attaque de ces insectes. De la même manière, on pourrait imaginer utiliser ces composés pour les attirer sur des plantes pièges et ainsi les détourner de nos cultures.

(1) Ces travaux ont notamment bénéficié d’un co-financement de l’Inra et de la Japan Society for the Promotion of Science (JSPS). Ils ont été menés en coopération avec le laboratoire du professeur Tanimura de l’université de Kyushu (Fukuoka, Japon), avec lequel l’équipe Inra collabore par le biais d’échanges bilatéraux depuis plus de dix années.

Contact(s)
Contact(s) scientifique(s) :

  • Frédéric Marion-Poll Unité mixte de recherche Inra - université Pierre et Marie Curie Physiologie de l'insecte : signalisation et communication (PISC)
Département(s) associé(s) :
Santé des plantes et environnement

Référence

Ozaki, K., Ryuda, M., Yamada, A., Utoguchi, A., Ishimoto, H., Calas, D., Marion-Poll, F., Tanimura, T., and Yoshikawa, H. (2011). A gustatory receptor involved in host plant recognition for oviposition of a swallowtail butterfly. Nature Communications 2, 42.

http://www.nature.com/ncomms/journal/v2/n11/full/ncomms1548.html