Une équipe de recherche internationale comprenant des scientifiques de l’Institut Max Planck d’écologie chimique à Iéna a découvert que les ailes orange et noires frappantes des papillons monarques non seulement envoient le message aux prédateurs que ces papillons sont hautement toxiques, mais que le stockage des toxines et le développement des ailes colorées ont un coût pour le corps du papillon.
L’équipe a élevé des chenilles de monarque sur leurs plantes alimentaires d’asclépiade qui avaient différents niveaux de toxines. Les monarques qui avaient ingéré des niveaux élevés de toxines provenant de leurs plantes alimentaires en tant que chenilles, ont subi des niveaux élevés de dommages oxydatifs après avoir stocké ces toxines dans leur corps et étaient moins visibles dans leur coloration. L’étude a démontré expérimentalement que le stockage des toxines est coûteux pour les insectes très spécialisés sur leurs plantes nourricières.
Aposématisme chez les animaux : Plus c’est toxique, plus la couleur est frappante ?
Les papillons monarques ( Danaus plexippus ) se nourrissent d’ asclépiades du genre Asclepias lorsqu’ils sont des chenilles, stockant les poisons cardiaques cardénolides des plantes dans leur corps pour leur propre défense. La combinaison des toxines avec les ailes orange et noires frappantes du monarque est appelée aposématisme (dérivé des termes grecs apo = loin et sema = signal).
Hannah Rowland, responsable du groupe de recherche Max Planck sur les prédateurs et les proies toxiques à l’Institut Max Planck d’écologie chimique, explique : « L’aposématisme fonctionne parce que les prédateurs apprennent qu’il vaut mieux éviter les proies accrocheuses. Les prédateurs apprennent plus vite lorsque le signal visuel est toujours le même. . L’orange vif signifie « ne me mangez pas ». Mais d’autres scientifiques et moi avons constaté à plusieurs reprises que les animaux aposématiques peuvent avoir divers degrés d’intensité du signal d’avertissement, et nous nous sommes demandé qu’en est-il de l’orange pâle ou de l’orange foncé ? Qu’est-ce que cela signifie, et qu’est-ce qui fait la différence ? »
Rowland, avec son collègue Jonathan Blount de l’Université d’Exeter, ainsi que leur équipe internationale de scientifiques, ont testé si le stockage des toxines de la plante était coûteux pour la condition physique du papillon. Plus précisément, si le stockage des toxines provoque un stress oxydatif, qui se produit lorsque les niveaux d’antioxydants sont faibles. Parce que les antioxydants peuvent être utilisés pour fabriquer des pigments colorés, ils ont testé si la quantité de toxines dans le monarque était liée à leur visibilité et à leur état oxydatif.
Les chercheurs ont élevé des chenilles de monarque sur quatre asclépiades différentes du genre Asclepias qui ont des niveaux de toxines différents. Grâce à cela, ils ont pu manipuler la quantité de toxines ingérées pour ensuite mesurer les concentrations de cardénolides, déterminer l’état oxydatif et comparer la coloration résultante des ailes.
« Les papillons monarques qui ont séquestré des concentrations plus élevées de cardénolides ont subi des niveaux plus élevés de dommages oxydatifs que ceux qui ont séquestré des concentrations plus faibles. Nos résultats sont parmi les premiers à montrer un mécanisme physiologique potentiel de dommages oxydatifs en tant que coût de séquestration pour ces insectes », déclare Hannah Rowland. .
Les scientifiques ont également découvert que la couleur des ailes des monarques mâles dépendait de la quantité de cardénolides qu’ils séquestraient et de la quantité de dommages oxydatifs que cela avait entraîné. avec le moins de dommages oxydatifs étaient les plus toxiques et de couleur intense.
Les toxines végétales sont même coûteuses pour les herbivores spécialisés
« Il est communément admis que les spécialistes sont moins impactés par les défenses des plantes que les généralistes, mais notre étude fournit des preuves convaincantes que la séquestration des cardénolides est physiologiquement coûteuse », déclare Hannah Rowland.
« Les papillons monarques sont également souvent considérés comme l’un des principaux exemples d’animaux aposématiques, et notre expérience montre que la visibilité de leurs signaux d’avertissement dépend dans une certaine mesure de la quantité de cardénolides qu’ils séquestrent et de leur coût. Ensemble, cela souligne le fait que les herbivores spécialisés doivent équilibrer les avantages des composés végétaux toxiques en tant que défenses contre leurs ennemis avec le fardeau que ces mêmes composés imposent. »
Rowland prévoit d’étudier plus avant le rôle des prédateurs dans les interactions plantes-herbivores-prédateurs. En particulier, elle s’intéresse à déterminer si les prédateurs ont une influence sur l’évolution des cardénolides.
Les résultats sont publiés dans la revue Actes de la Royal Society B: Sciences biologiques.
Plus d’information:
Jonathan D. Blount et al, Le prix de la défense : toxines, signaux visuels et état oxydatif chez un papillon aposématique, Actes de la Royal Society B: Sciences biologiques (2023). DOI : 10.1098/rspb.2022.2068
Fourni par Max-Planck-Institut für chemische Ökologie