Cette vigne parasite aide les plantes à communiquer

Les plantes communiquent tranquillement tout autour de nous. Certains envoient des signaux chimiques par air, par exemple, et beaucoup dépendent d'un Internet souterrain construit par des champignons du sol.

Et certains, selon une nouvelle étude, peuvent utiliser des vignes parasites comme câbles de communication. Les parasites peuvent être nocifs, mais ils relient également plusieurs plantes dans un réseau, et ces "hôtes connectés en pont" semblent capitaliser en communiquant à travers les vignes.

Les parasites de cette étude sont des vignes cuscute, alias Cuscuta, un genre d'environ 200 espèces dans la famille de la gloire du matin. Au début, ils ne ressemblent pas à beaucoup, s'élevant initialement du sol comme une fine vrille sans racines ni feuilles. Leur croissance dépend de la recherche d'un hôte, ce qu'ils font en reniflant les odeurs des plantes voisines. (Ils peuvent même utiliser un parfum pour retrouver leurs hôtes préférés, comme les tomates au lieu du blé.)

"C'est vraiment incroyable de voir cette plante avoir ce comportement presque animal", a déclaré à NPR en 2006 le chercheur en biocommunication Consuelo M. De Moraes.

Une fois qu'il trouve un hôte approprié, un cuscute s'enroule autour de la tige et insère une "haustoria" en forme de croc dans le système vasculaire de la plante. Avec peu ou pas de chlorophylle, un cuscute doit boire les nutriments de son hôte comme un vampire. Cela permet à la minuscule vrille de devenir un enchevêtrement tentaculaire de vignes (photo ci-dessous), ce qui lui a valu des surnoms inquiétants comme les tripes du diable, la strangleweed, la hellbine et les cheveux de sorcière.

Intervention vigne

Cuscuta pentagona, une espèce de cuscute d'Amérique du Nord, est suspendue aux arbres de l'Illinois. (Photo: Quang Nguyen Vinh / Shutterstock)

Un cuscute peut se retrouver avec ses crocs dans de nombreux hôtes, formant des grappes de plantes connectées pouvant inclure plusieurs espèces. Comme le rapporte Ed Yong dans l'Atlantique, une seule liane de cuscute est capable de relier des dizaines d'hôtes ensemble. "Dans notre laboratoire, nous pourrions connecter au moins 100 plants de soja à un semis de cuscute", explique à Yong le co-auteur de l'étude Jianqiang Wu, professeur de botanique à l'Académie chinoise des sciences.

Les parasites sont connus pour prendre de l'eau, des nutriments, des métabolites et de l'ARNm de leurs hôtes, et leurs ponts "facilitent même le mouvement du virus d'hôte à hôte", soulignent les auteurs de l'étude. Mais, comme ils le rapportent dans les Actes de l'Académie nationale des sciences, ces ponts semblent également renforcer les capacités de communication des hôtes.

Et ils ne permettent pas seulement de bavarder inutilement: le réseau d'un hôte de «connexion par pont», comme les chercheurs les appellent, peut fournir de précieux services communautaires, comme se prévenir mutuellement d'une attaque de chenilles mangeuses de feuilles.

Construire des ponts

Les vignes de cuscute sont répandues, mais leur diversité est plus élevée dans les climats chauds et humides. (Photo: Julia Pivovarova / Shutterstock)

De nombreuses plantes sont capables de résister aux insectes herbivores, en utilisant diverses tactiques pour avertir leurs voisins et se défendre. Ils peuvent produire des toxines défensives, par exemple, rassemblant diverses parties de la plante pour coordonner une réponse systémique.

"L'herbivorie des insectes active non seulement les défenses sur le site de l'alimentation", écrivent les chercheurs, "mais induit également des signaux mobiles inconnus qui voyagent à travers les vaisseaux" vers d'autres parties de la feuille endommagée ainsi que les feuilles et les racines non endommagées.

Étant donné que les plantes envoient ces signaux à travers leurs systèmes vasculaires, les chercheurs se sont demandé si une vigne cuscute pouvait les partager par inadvertance entre ses hôtes, créant ainsi un autre canal de communication. Pour le savoir, ils ont placé deux plants de soja l'un à côté de l'autre et ont permis que les deux soient parasités par la cuscute australienne (Cuscuta australis), qui a rapidement formé un pont entre les deux hôtes.

Larves et guerre

L'étude a utilisé des larves de Spodoptera litura, alias chenilles en grappes ou vers à feuilles du coton. (Photo: traction / Shutterstock)

Ensuite, ils ont infesté l'une des plantes de soja avec des chenilles, tout en préservant son partenaire de parasites. La deuxième plante n'avait subi aucune piqûre, mais lorsque les chercheurs ont examiné ses feuilles, ils ont découvert qu'elle avait régulé des centaines de gènes - dont beaucoup codent pour des protéines anti-insectes souvent utilisées lorsqu'elles sont attaquées.

Lorsque les chercheurs ont laissé les chenilles attaquer le deuxième soja, celui-ci "présentait systématiquement une résistance élevée aux insectes", écrivent-ils, suggérant que ses défenses préventives étaient payantes. Mais qu'est-ce qui a déclenché ces défenses? Pour voir si son collègue hôte avait vraiment envoyé un avertissement via la vigne parasite, ils ont mené des expériences similaires sans pont de cuscute - et n'ont trouvé aucune protéine anti-insecte ou résistance accrue chez le deuxième hôte. Ils ont également testé les signaux aéroportés entre deux plants de soja non connectés, ne trouvant aucun avertissement comme celui entre les hôtes connectés au pont.

Les vignes déroutantes peuvent ne pas rivaliser avec les câbles de données à grande vitesse, mais elles transmettent les signaux de leurs hôtes en aussi peu que 30 minutes, rapportent les chercheurs. Les vignes peuvent également transporter les signaux sur de longues distances - au moins 10 mètres (33 pieds) - et même entre des hôtes de différentes espèces, comme le cresson et le tabac.

Emmenez votre cuscute au travail

De minuscules brins de cuscute chaparral poussent sur la végétation à Costa Mesa, en Californie. (Photo: Emilie Chen / Flickr)

Étant donné que les chenilles pourraient être catastrophiques pour une plante de soja, ce type d'alerte semble être un avantage assez important. Les vignes de cuscute sont toujours des parasites, cependant, un terme pour les organismes qui se maintiennent aux dépens de leurs hôtes. Selon les auteurs de l'étude, une cuscute nuit probablement plus à ses victimes qu'elle ne les aide.

Pourtant, les parasites sont également incités à maintenir leurs hôtes en vie et viables, car ils comptent sur eux pour un soutien à long terme. Et même si l'impact net est négatif, les auteurs notent que certains parasites offrent des avantages au-delà de ne pas tuer leurs hôtes. Il a été démontré que les vers ronds augmentent la fertilité humaine, par exemple, tandis que d'autres helminthes peuvent réduire l'auto-immunité et les allergies chez les hôtes humains.

Être enveloppé par un crapaud coûte certainement cher, mais les vignes "pourraient réduire les coûts de remise en forme basés sur les ressources en fournissant des avantages basés sur l'information à leurs hôtes", écrivent les chercheurs. Et le parasite pourrait également en bénéficier "étant donné que des hôtes mieux défendus et préparés pourraient fournir à Cuscuta plus de nutriments que des hôtes non défendus ou naïfs face à un herbivore à dispersion rapide".

Pourtant, ajoutent-ils, les vignes de cuscute sont des généralistes qui peuvent cibler un large éventail de plantes, et leurs services de mise en réseau sont probablement une coïncidence, pas une réponse co-évoluée. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour vraiment comprendre cette relation, disent les chercheurs, y compris comment les signaux des hôtes sont répartis, combien les avantages d'un cuscute compensent ses coûts et si ces avantages sont "écologiquement significatifs".

En attendant, des recherches comme celle-ci peuvent aider à illustrer comment les écosystèmes qui nous entourent - y compris les plantes apparemment passives - sont plus sophistiqués qu'ils ne le semblent.

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