Les puces d’eau sont des maîtres de l’adaptation. Des chercheurs de la Ruhr-Universität Bochum (RUB), de l’Albert-Ludwigs-Universität Freiburg et de l’Université technique de Darmstadt ont découvert qu’ils pouvaient se défendre non seulement contre les animaux mais aussi contre les plantes carnivores. Ils ont montré que les puces d’eau nagent plus lentement et développent des épines latérales en présence de la plante aquatique Utricularia (vésicule).
Il semble que ces deux mécanismes rendent plus difficile pour la plante carnivore de les aspirer dans son piège. L’équipe dirigée par le Dr Sebastian Kruppert, le Dr Martin Horstmann et le professeur Ralph Tollrian du RUB, en collaboration avec le professeur Thomas Speck du Jardin botanique de Fribourg et Simon Poppinga de l’Université technique de Darmstadt décrivent leurs découvertes dans le Journal international des sciences moléculairesmis en ligne le 9 juin 2022.
Puce d’eau S04 de Gelsenkirchen
Les pièges de la plante aquatique Utricularia sont déclenchés par le mouvement. Ils aspirent une proie en quelques millisecondes et la digèrent. Une plante peut à la fois former de nombreux pièges et attraper plusieurs animaux en une seule fois. « Cela crée une pression d’alimentation très élevée », explique Simon Poppinga. Les chercheurs se sont intéressés à savoir si les puces d’eau se défendent contre de telles attaques des plantes.
Dans un premier temps, ils ont recherché des habitats naturels où cohabitent plantes et puces d’eau. Ils ont trouvé ce qu’ils cherchaient à Gelsenkirchen. L’équipe a isolé plusieurs individus dans la nature et a tenté de les reproduire en laboratoire. Les puces d’eau sont parthénogénétiques : elles produisent une progéniture génétiquement identique, c’est-à-dire des clones d’elles-mêmes. La lignée clonale avec la désignation « 04 » était facile à cultiver. En raison de sa proximité géographique avec le stade de football Schalke 04, les chercheurs l’ont nommé S04.
Crédit : Ruhr-Universitaet-Bochum
La présence de la plante dans l’eau entraîne des appendices plus longs
Le chercheur a cultivé S04 avec la plante aquatique en laboratoire, initialement séparés par une fine grille. Ils se sont ainsi assurés que les animaux ne pouvaient pas entrer en contact direct avec la plante et ne risquaient pas d’être mangés, mais ils pouvaient sentir la présence du prédateur via des messagers chimiques. Les puces d’eau qui vivaient dans de telles conditions formaient des appendices plus longs sur leur carapace et étaient plus petites.
De plus, les chercheurs ont mesuré la vitesse de nage. Les puces d’eau qui vivaient en présence de la plante se déplaçaient plus lentement que celles qui grandissaient sans la plante. Si les animaux avaient le choix, ils évitaient la proximité des plantes aquatiques. « Cela montre que les animaux par ailleurs génétiquement identiques n’activent les défenses que lorsqu’ils en ont besoin, car ils grandissent côte à côte avec les plantes », explique Sebastian Kruppert.
Les animaux avec des défenses sont mangés moins fréquemment
Ce changement de comportement et les adaptations de la structure corporelle se sont avérés efficaces. L’équipe a comparé la fréquence à laquelle les animaux qui avaient grandi sans la plante étaient mangés par rapport aux animaux qui avaient été exposés à la plante. En fait, ces derniers étaient consommés moins fréquemment. « Cela indique que les adaptations activables sont en fait des défenses contre la plante », explique Sebastian Kruppert.
« Nous supposons que les appendices laissent les puces d’eau devenir plus larges que le diamètre des entrées du piège à aspiration », explique Martin Horstmann. « Les pièges sont de tailles différentes, mais les plus petits pièges au moins ne peuvent plus ingérer les animaux. » Étant donné que les puces d’eau avec des défenses sont également plus minces, le courant d’eau peut probablement les traverser plus facilement. De plus, les mouvements de nage plus lents déclenchent probablement moins souvent les pièges.
« Nous n’avions connaissance d’aucun autre cas où les animaux peuvent se défendre contre les attaques des plantes », explique Ralph Tollrian. « Le fait que diverses défenses telles que les adaptations comportementales et les modifications de la structure corporelle puissent être observées simultanément montre à quel point ces minuscules animaux sont adaptables et fascinants. »
Sebastian Kruppert et al, Face à la menace verte : les défenses d’une puce d’eau contre une plante carnivore, Journal international des sciences moléculaires (2022). DOI : 10.3390/ijms23126474