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The ecological consequences of chemotypic variation of damage-induced volatile organic compounds in sagebrush (Artemisia tridentata)

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Les plantes «se parlent» à travers des interactions chimiques pour s’avertir de la présence d’herbivores affamés

De nouvelles recherches de l’UE suggèrent que l’armoise est capable d’envoyer et de recevoir des signaux d’alarme pour dissuader les herbivores tels que les scarabées de la manger. Des expériences menées avec ce type de buisson ont montré que l’armoise communique plus efficacement avec d’autres plantes émettant des composés chimiques similaires.

Recherche fondamentale

De nouvelles recherches mettent en lumière la capacité des plantes à s’avertir mutuellement de la présence de prédateurs, d’une manière comparable à la communication humaine. Plutôt que d’utiliser un langage parlé, les plantes émettent des composés volatiles dans l’air qui peuvent être interprétés par un groupe restreint de plantes possédant et émettant le même type de composés. Patrick Grof-Tisza, chercheur boursier de l’Université de Finlande orientale (UEF), a mené des expériences de terrain et de laboratoire avec la variété Artemisia tridentata, plus connue sous le nom d’armoise. Des échantillons ont été regroupés en différents chémotypes selon les composés chimiques qu’ils contenaient et émettaient. «Nos résultats ont clairement démontré une communication basée sur le chémotype», indique Patrick Grof-Tisza. «On pourrait apparenter cela aux dialectes des langues humaines. Des dialectes similaires peuvent permettre à deux individus parlant des dialectes différents de communiquer, tandis que des dialectes trop différenciés ne permettent pas de soutenir une communication efficace.» Dans le cadre du projet CVVOC, avec le soutien du programme Actions Marie Skłodowska-Curie, Patrick Grof-Tisza a mené des études de terrain dans les montagnes de la Sierra Nevada à l’est de la Californie, près de la station de recherche Sagehen de l’Université de Californie à Davis (UC Davis). Richard Karban, professeur à l’UC Davis, a pris part à ces recherches. Patrick Grof-Tisza a également conduit une étude parallèle dans des chambres de croissance au laboratoire de l’UEF, sous la supervision de James Blande, directeur du groupe de recherche sur l’écologie environnementale.

Un trésor enfoui

Le milieu montagnard de l’étude de terrain s’est avéré à la fois magnifique mais difficile en raison de conditions météorologiques imprévisibles. «Lorsque j’ai quitté la Finlande pour rejoindre la Californie à l’occasion de ma deuxième saison d’étude de terrain, j’ai retrouvé nos plants d’armoise enfouis sous un mètre de neige. Cela nous a obligé, mon assistant de premier cycle et moi-même, à déambuler en montagne avec de la neige jusqu’aux genoux pour localiser de nouveaux plants!», ajoute Patrick Grof-Tisza. Ce travail fastidieux a permis d’enrichir la compréhension des écologistes concernant la manière dont les plantes communiquent entre elles et se défendent. Des expériences ont révélé que les plantes exposées à des signaux d’alarme subissaient moins de dommages de la part des herbivores à l’issue de la période de végétation, par rapport aux plantes contrôle uniquement exposées à l’air. Au cours d’une expérience de suivi, un scarabée a plus souvent préféré consommer des feuilles contrôle plutôt que celles exposées à des signaux d’alarme issues d’une plante présentant un chémotype comparable. «Ce scarabée est capable de défolier l’ensemble d’un plant, ce qui veut dire que les plantes capables de l’éloigner disposent d’un avantage significatif», explique Patrick Grof-Tisza. Richard Karban et son collègue Louie Yang ont par la suite prouvé que les scarabées étaient plus susceptibles de s’éloigner des plantes induites, celles qui avaient amélioré leur réponse défensive après avoir reçu un signal d’alarme de la part d’une autre plante. Ils ont publié leurs découvertes dans un article paru dans le Journal of Animal Ecology. L’équipe du projet CVVOC a développé une nouvelle méthode pour catégoriser les plantes en chémotypes, ainsi que de nouveaux tests biologiques, des tests enzymatiques, et un test d’expression génétique visant à évaluer la communication des plantes au sein de la variété de l’armoise. «Ces outils permettront d’accélérer de futures études et amélioreront la fiabilité des résultats», fait remarquer Patrick Grof-Tisza. Il a partagé des détails dans un article intitulé «Assessing plant-to-plant communication and induced resistance in sagebrush using the sagebrush specialist Trirhabda pilosa» (évaluer la communication entre plantes et la résistance induite de l’armoise à l’aide de l’espèce Trirhabda pilosa spécifique à l’armoise) dans le journal Arthropod-Plant Interactions. Les restrictions mises en place dans le cadre de la COVID-19 ont interrompu ses travaux, mais Patrick Grof-Tisza se félicite néanmoins des progrès réalisés. Ses recherches font la lumière sur l’importance écologique de la diversité chémotypique et des processus qui la maintiennent. «La communication basée sur le chémotype confère un avantage compétitif aux plantes.»

Mots‑clés

CVVOC, armoise, scarabée, chémotype, communication basée sur le chémotype, plantes

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