Mécanismes de défense chimique dans le règne animal La communication chez les crustacés

Les signaux chimiques jouent un rôle important dans les règnes animal et végétal, tant pour la communication que pour la défense contre les prédateurs. Chez les crustacés, ces signaux restent toutefois largement inexplorés. À l'université de Greifswald, on entend changer la donne, notamment à l'aide de techniques chromatographiques modernes.

En ce qui concerne les insectes, on en sait déjà beaucoup sur leurs mécanismes de défense chimiques destinés à se protéger contre les prédateurs. En ce qui concerne les crustacés, on en sait encore très peu à ce sujet. À l'université de Greifswald, des chercheurs ont étudié comment le cloporte commun (Porcellio scaber) se protège, par exemple, contre les araignées. Comment s'y prend-il ?

Dr Andreas Fischer : Exactement, en ce qui concerne les crustacés, nous ne savons pratiquement pas comment ils communiquent, bien qu’ils soient les plus proches parents des insectes, qui ont pourtant été très bien étudiés. Les crustacés présentent également une grande diversité et notre étude ne portait pas sur les crustacés aquatiques, mais s’est concentrée sur un groupe de crustacés, jeune sur le plan évolutif, qui a colonisé la terre ferme : les cloportes (Oniscidea). En passant de l’eau à la terre ferme, ces animaux ont dû s’adapter à plusieurs changements – et, bien sûr, faire face à de tout nouveaux prédateurs tels que les insectes ou les araignées. L’une de leurs adaptations à la vie terrestre réside dans les glandes « tégumentaires », situées sur les côtés de chaque segment de leur corps. Lorsque l’onisque est attaqué, de petites gouttelettes, d’abord transparentes, apparaissent et s’opacifient rapidement. Des expériences menées dans les années 1950 mentionnaient déjà que ces gouttelettes pourraient apparemment avoir une fonction défensive contre les prédateurs. Des recherches complémentaires menées dans les années 1990 ont ensuite montré que ces gouttelettes sont composées de protéines et qu’elles coagulent rapidement, devenant ainsi visqueuses. Ce n’est que récemment que notre groupe a pu constater que cette sécrétion contient quatre substances chimiques de structure similaire, qui dissuadent les prédateurs de manger l’animal.

De quels composants se compose la sécrétion du cloporte, et quelles méthodes ont permis d'en déterminer la composition ?

La défense chimique du cloporte commun, Porcellio scaber, repose sur quatre substances chimiques défensives à base de quinoléine. Nous avons étudié ce phénomène à l’aide de diverses expériences comportementales et de méthodes d’analyse chimique modernes. Dans les expériences comportementales, nous avons choisi comme prédateur l'araignée Steatoda grossa, que l'on rencontre souvent en présence de cloportes, mais dont nous savions que les cloportes n'aiment guère être mangés. De plus, nous avons choisi une proie que l’araignée apprécie particulièrement, le ténébrion meunier Tenobrio molitor. Lors de nos essais comportementaux, nous avons présenté à des araignées affamées soit le cloporte, soit le ténébrion meunier, soit ce dernier recouvert des substances chimiques provenant du cloporte. Nous avons ainsi pu observer que les sécrétions de l'isopode protégeaient également le ténébrion lorsqu'elles étaient appliquées artificiellement.

Pour l'analyse chimique, nous avons d'abord opté pour la chromatographie en phase gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC-MS), qui nous a permis de détecter et d'identifier deux composés de quinoléine. Nos recherches ont montré à plusieurs reprises ces dernières années que l'instrument d'analyse standard GC-MS, bien qu'extrêmement utile, ne permettait pas de détecter de nombreuses substances chimiques. C'est pourquoi nous avons également analysé les extraits d'assels à l'aide d'une chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse en tandem. Nous avons ainsi pu mettre en évidence deux autres composés apparentés à la quinoléine. Ces quatre composés ont tous un effet protecteur, la protection la plus forte ayant été observée lorsqu’ils étaient combinés. Il est également intéressant de noter que trois de ces quatre composés sont des substances naturelles jusqu’alors inconnues, tandis qu’un autre était déjà connu pour être une sécrétion défensive produite par un coléoptère aquatique.

Dans quels domaines vos résultats de recherche jouent-ils un rôle ? Quelles autres études sont prévues ?

Nos résultats donnent un aperçu des adaptations des crustacés à leur nouvel habitat terrestre. Il est également fascinant de constater que les crustacés, tout comme les insectes, produisent des sécrétions défensives et que les composés chimiques sont très similaires, ce qui suggère des voies de biosynthèse similaires. Ces nouveaux composés nous permettent de mieux comprendre quels substances chimiques les animaux utilisent comme signaux. Ces signaux chimiques pourraient en outre, en principe, trouver des applications dans la lutte contre les ravageurs. Nous souhaitons vivement étudier d’autres crustacés, notamment les écrevisses aquatiques, et élucider la diversité de ces substances naturelles.

Merci beaucoup pour cet entretien, Monsieur le Dr Fischer.