A la poursuite des truites parasitées

Les premiers pas dans le monde de la science sont toujours une expérience inoubliable. Aujourd’hui, Perrine, une jeune étudiante, est invitée sur notre blog pour vous raconter son premier stage de terrain.

L’Ariège. Terre inconnue, mystérieuse, et lointaine, elle fut ma terre d’accueil pendant les trois mois d’été de l’année 2019. Ce n’est pas pour aller observer les ariégeois et leurs coutumes que je me suis déplacée si loin de la Nièvre mais bien pour pêcher des truites fario (Salmo truita). C’est donc à la Station d’Écologie Théorique et Expérimentale du CNRS (SETE) à Moulis que je débarquais par une magnifique journée d’été avec mon bagage d’étudiante agronome, pour participer à un projet scientifique incroyable.

Pêcher des truites, très bien, mais pour quoi faire ?

Les fédérations de pêche d’Occitanie se sont alertées ces dernières années quant à l’augmentation de la mortalité des truitelles (bébés truites). Cette mortalité semble directement liée à la présence de Tetracapsuloïde bryosalmonae, un parasite cnidaire des salmonidés (appelons-le plus simplement “le parasite” pour le reste de l’article), et qui provoque une maladie infectieuse : la maladie rénale proliférative, plus communément appelée PKD (pour l’anglais Proliferative Kidney Disease).

Le parasite prolifère et se multiplie dans les bryozoaires, des organismes aquatiques filtreurs formant des colonies sur différents substrats d’eau douce tels que des roches ou des algues. Quand les conditions sont propices, les bryozoaires infectés libèrent le parasite dans l’eau. Le parasite va ensuite pénétrer sous forme de spores à travers la peau et les branchies dans les muqueuses des truitelles, son second hôte. Il va atteindre les reins et la rate de l’alevin via la circulation sanguine, où il va continuer son développement. La truitelle libérera les spores du parasite en urinant, et ceux-ci pourront coloniser de nouveaux bryozoaires, et ainsi de suite.

Cycle de vie du parasite Tetracapsuloides bryosalmonae (reproduction : SLS Nadler, Küsnacht)

Seulement, chez les truites, le rein a une fonction dans le transport de l’oxygène. Lorsque le parasite s’y multiplie, le rein grossit, dysfonctionne, et peut causer la mort de la truitelle par asphyxie. Dans 10 à 90% des cas, la truitelle meurt (Sudhagar et al. 2020). Ce parasite était déjà connu des fédérations de pêche, mais jusqu’il y a quelques années, la mortalité des truitelles due à celui-ci était encore modérée. C’est l’augmentation de la mortalité des truitelles due au parasite qui a amené Simon Blanchet, chargé de recherche en Ecologie aquatique au CNRS, et Eloïse Duval sa doctorante à se pencher sur la question.

Leur projet de recherche s’attache à étudier la distribution, la dispersion, et les impacts du parasite sur les populations de truites fario et à comprendre les causes de cette soudaine hausse de la mortalité, qui met en péril la pérennité des populations sauvages de la région. Et j’ai eu la grande chance d’intégrer cette équipe et de les aider pendant quelques temps à faire avancer le projet.

Le protocole de recherche

Le projet est vaste et ambitieux : il s’agit de prélever et d’étudier des truitelles de près de 50 sites, ciblés par les fédérations de pêche, et répartis sur tout un tas de cours d’eau un peu partout en Occitanie !

La région Occitanie couvre une bonne partie du sud de la France (Source)

La truite fario est une espèce appartenant à la famille des salmonidés, grandissant en eau douce. Elle se reproduit entre novembre et février dans une eau fraîche entre 5° et 12°C. Après l’éclosion au printemps, les juvéniles commencent à se disperser et se déplacer vers l’aval des cours d’eau, vers des zones de la rivière adaptées à leur taille et besoins. Ils s’installent plutôt dans les radiers et les plats courants, des zones peu profondes avec un courant à vitesse moyenne.

En pêchant en été, nous pouvions donc cibler les truitelles âgées de moins d’un an, de taille inférieure à 10 cm, qui sont les plus susceptibles de développer la PKD. Ainsi sur chaque site nous échantillonnions environ 20 truitelles par pêche électrique, et nous faisions sur chacune d’entre elles différentes mesures.

Comment se déroule une journée de terrain ?

Chaque matin, nous vérifions que tout le matériel est présent dans le Ranger : la quantité à y entasser est FARIOMINEUSE (vous l’avez ??). Ensuite, une fois sur site, nous les stagiaires néophytes et les personnes expérimentées comme Simon, allons pêcher.

Avant de s’aventurer dans l’eau il faut s’équiper : Waders, chaussures à crampons antiglisse, épuisettes, seaux, anode, cathode et groupe électrogène. L’anode (le pôle négatif) est une sorte de perche dotée d’un anneau conducteur qui sera agitée dans l’eau par un membre de l’équipe, et la cathode (le pôle positif) est une « corde » qui baigne dans l’eau en permanence. A vrai dire, les waders sont devenus ma seconde peau pendant l’été. Adieu la sexytude, mais cela vaut mieux si vous ne voulez pas vous prendre une châtaigne. Car la pêche électrique n’a rien d’une petite baignade tranquille en eau douce et à la canne à pêche, cela peut être assez dangereux. Mais cela s’est toujours bien passé dans mon équipe, le COURANT passait bien entre nous.

Une pêche électrique se déroule à peu près ainsi : les épuisettiers (mot inventé pour l’occasion) se mettent de part et d’autre de la personne qui porte le groupe électrogène et l’anode, à l’affut des malheureux poissons. L’exercice n’est pas facile, les truitelles assommées sont emportées rapidement par le courant et me passent souvent sous le nez. Ou atterrissent plus volontiers dans l’épuisette de mes camarades.

Sur le terrain, on s'organise en différents postes de travail (Crédit : Pierre Girard)

La pêche électrique est quand même bien plus efficace que la pêche à la ligne ! (Crédit : Pierre Girard)

Aucune pêche ne se ressemble. De fait, chaque cours d’eau a ses caractéristiques propres : sa taille, la turbidité (degré de transparence) de l’eau, la vitesse et la force du courant, la structure et la texture du sol, la température et autres paramètres physico-chimiques, la composition de la végétation environnante… En conséquence, la difficulté à pêcher varie. Parfois nous mettons 15 minutes pour pêcher nos 20 truites et d’autres fois c’est la dèche, il nous faut 40 minutes pour en avoir à peine la moitié. Nous enregistrons d’ailleurs les caractéristiques physico-chimiques de chaque cours d’eau à l’aide d’une sonde et d’un thermomètre.

Une fois nos 20 truitelles capturées, elles sont chacune mises dans une bouteille d’eau, et puis elles vont y rester pour y faire pipi tranquillement. Oui j’ai bien dit faire pipi. Notre protocole se base sur la détection d’ADN environnemental (ADNe) : ceci consiste en la filtration de l’eau des bouteilles grâce à des pompes reliées à des portes-filtres montés à la main et … à l’huile de coude. L’ADN contenu dans la bouteille, rejeté par l’alevin lors de la miction (c’est le mot scientifique pour dire qu’on fait pipi, vous pourrez toujours le replacer lors d’un diner de famille assommant pour vous éclipser aux toilettes d’une manière élégante), va se déposer sur le filtre. Ensuite, lors des analyses de biologie moléculaire, on pourra isoler l’ADN du parasite si présent, grâce à une séquence connue de son génome.

Notre système de filtration d'ADNe (Crédits : Daniel Estrade)

Capture colorimétrique d'une truitelle anonyme par photographie (Crédit : Eloïse Duval)

Après le recueil de l’ADNe, des analyses complémentaires sont effectuées pour essayer d’établir des liens entre les caractères observables de l’individu (son phénotype), sa composition génétique (son génotype) et sa contamination et résistance au parasite. Chaque truite « filtrée » est anesthésiée, puis est prise en photo pour faire une analyse colorimétrique. Elle est ensuite mesurée, pesée, et se fait prélever un morceau de nageoire pelvienne (si si, ça repousse). La truitelle se remettra de ses aventures dans un seau « réveil » avant d’être relâchée. La journée finie nous rentrons avec nos échantillons d’ADNe, de nageoires, et nos mesures. Ces échantillons seront envoyés en laboratoire pour être analysés à la fin de la saison de pêche et ils permettront l’élaboration de statistiques quant à la distribution et l’impact du parasite sur l’ensemble des cours d’eau ciblés. 

Conclusion d’une stagiaire

 

Si trois mois de participation à ce projet scientifique ne m’auront pas transformée en pêcheuse aguerrie, j’aurai passé un été très enrichissant sur le plan scientifique et découvert les superbes paysages de l’Ariège sauvage. J’espère découvrir plus encore le monde de la recherche et pourquoi pas dans d’autres domaines de l’écologie.

Quelques photos de l'Ariège (si vous cherchez votre prochaine destination de vacances)

L’objectif à long terme pour l’équipe avec laquelle j’ai travaillé sera de proposer des solutions permettant de réduire le nombre de pertes parmi les rangs de truitelles, victimes de ce parasitisme qui gagne en puissance. “L’équipe poisson” de Moulis fait un travail formidable et j’espère que les travaux de recherche permettront aux fédérations de pêche d’Occitanie de mettre en place des solutions pérennes qui auront pour but de préserver ces petites truitelles. Affaire à suivre !

References :

• Sudhagar, A.; Kumar, G.; El-Matbouli, M. The Malacosporean Myxozoan Parasite Tetracapsuloides bryosalmonae: A Threat to Wild Salmonids. Pathogens 2020, 9, 16.

• Fédération Départementale de Pêche de l’Ariège (FDPA) : infos sur la PKD dans la rivière Arièg

Pour en savoir plus sur les projets de l’équipe et de le SETE : 

• https://sete-moulis-cnrs.fr/fr/

• http://simonblanchet.weebly.com/

Perrine HUET

Guacamole de testicules et paresseux géants

Le titre est on ne peut plus explicite, cet article traite de l’Histoire des avocats. Le fruit, pas le gars. Avant d'atterrir dans votre salade, votre petit avocat a traversé le globe depuis l’Amérique du Sud. Parmi les 6 millions de tonnes annuellement produits, il a eu l’honneur de faire partie des presque 100 000 tonnes importées en France (si c’est là que vous vivez…), deuxième pays le plus friand. Le tout avec une empreinte écologique assez terrifiante, entre une consommation d’eau importante (1000 litres par kilo d’avocats) et un transport qui nécessite camions, réfrigération en bateau et moult emballages (la bête est fragile). MAIS avant de faire ce long voyage géographique, les avocats ont dû faire un plus long voyage encore, un voyage à travers les âges...

Reconstitution de Megatherium (Source)

Dans les assiettes préhistoriques

Les avocatiers appartiennent à la famille des Lauraceae, un groupe vieux de plusieurs dizaines de millions d’années. Bien sûr, à l’époque, ils ne devaient pas tellement ressembler à la plante que l’on connaît aujourd’hui. Les fossiles ne laissent cependant aucun doute quant à la présence d’avocats préhistoriques dès le Pliocène, dans l’actuelle Californie(1), d’où ils se sont dispersés vers l’Amérique du Sud.

C’est là que le paresseux géant intervient. Nous sommes au Pléistocène (jusqu’à 2,6 millions d’années avant nous). Les avocats ont déjà la forme globale qu’on leur connaît. Avec une chair bien riche en graisses, appétissante… Une chair qui entoure la graine prête à être dispersée. Beaucoup des animaux actuels n’oseraient pas avaler tout rond un tel met (sachant que le noyau ressort plus ou moins intact…), mais nous sommes à la glorieuse époque de la mégafaune. “Méga”, car les animaux sont géants ! Et c’est probablement parce qu’ils ont co-évolué avec ces animaux que les avocats sont ce qu’ils sont : une graine énorme enfouie dans de la chair très nutritive(2).

Parmi les géants qui foulent l’Amérique du Sud au Pléistocène, on trouve plusieurs espèces de gomphothères, des colosses qui ressemblent à des éléphants. On trouve aussi le glyptodon, un tatou géant de la taille d’une voiture, et son cousin doedicurus, tout aussi cuirassé. Et bien sûr le célèbre mégathérium, paresseux géant qui peut se targuer d’être l’un des plus grand animaux terrestres à avoir existé, avec ses six mètres de long et ses quatre petites tonnes. Si vous passez par Paris, n’hésitez pas à leur rendre visite dans la galerie d’anatomie comparée du Muséum !

Reconstitution de Stegomastodon, un gomphotère d’Amérique du Sud (Source)

Reconstitution de Glyptodon (Source)

Fossile de Doedicurus (Source)

Squelette de paresseux géante Mégathérium au Muséum National d’Histoire Naturelle de Paris (Source)

La presque extinction des avocats

Tout allait bien dans le meilleur des mondes. Les animaux géants se délectaient des avocats, et les avocatiers suivaient le mouvement des géants depuis leurs intestins et profitaient de l’engrais naturel qui accompagnait le retour des graines au grand jour (vous voyez l’idée). Jusqu'à ce que le monde des avocats menace de s’écrouler : la mégafaune est en train de disparaître ! Peut-être à cause du réchauffement climatique qui accompagne la fin de l’ère glaciaire (pas la faute des hommes, une fois n’est pas coutume !).

Heureusement, les humains de l’époque ont aussi trouvé le fruit à leur goût (gageons qu’eux n’avalaient pas le noyau), et se sont mis à le cultiver(3). Même si la domestication a sans doute modifié l’allure que peuvent avoir les avocats, ils gardent cette grosse graine que seuls les géants herbivores arrivaient à avaler. Un anachronisme évolutif comme l’a appelé Barlow dans son livre sur “les fantômes de l’évolution”(2).

Petit point étymologique pour finir : “avocat” (en espagnol “aguacate”) est dérivé du mot “ahuacatl” en langue nahuatl. En plus de désigner le fruit, ce mot sert aussi à désigner les testicules. Rapport à la forme…

Références

1. Schroeder CA. 1968. Prehistoric avocados in California. California Avocado Society, Yearbook 52: 29-34
2. Barlow C. 2000. The Ghosts of Evolution: Nonsensical Fruit, Missing Partners, and Other Ecological Anachronisms. Basic Books, New York.
3. Galindo-Tovar ME, Ogata-Aguilar N & Arzate-Fernandez AM. 2008. Some aspects of avocado (Persea Americana Mill.) diversity and domestication in Mesoamerica. Genetic Resources and Crop Evolution 55:441-450

Sophie Labaude

La science des rennes de Noël

A quelques heures de Noël, un homme tout de rouge vêtu s’affaire aux derniers préparatifs de sa grande aventure annuelle. Son moyen de transport favori est prêt à décoller : un magnifique traîneau tracté par des créatures féériques et pourtant bien réelles, les rennes. Si la capacité de voler de ces magnifiques Cervidae est bien comprise (de la poussière magique, et un breuvage top secret préparé par le Père Noël himself !), les scientifiques s'interrogent toujours sur une curieuse particularité de l’animal favori du pater : ce proéminent nez rouge dont est affublé le célèbre Rudolph ! Paraîtrait même qu’il brille dans la nuit…

Rudolph, le leader du tractage de traineau (Source)

La piste d’un avantage en termes de visibilité ?

Bien voir est une caractéristique importante chez beaucoup d’espèces de mammifères, qui utilisent la vision pour nombre d’utilités : trouver de la nourriture, repérer des prédateurs, se reconnaître entre individus, etc. Les rennes, de leur petit nom scientifique Rangifer tarandus, font face à quelques complications en matière de visibilité avec une luminosité particulièrement basse dans l’hiver de l’hémisphère nord. Pourtant, ils n’en sont pas moins bien lotis. En effet, une étude ⁽¹⁾ a montré que ceux-ci sont capables de voir les ultraviolets ! Les chercheurs ont montré que les deux types de photorécepteurs que l’on trouve dans la rétine de ces animaux - les cônes et les bâtonnets - sont sensibles aux rayons UV. Un avantage certain en Arctique où la lumière est particulièrement riche en rayons ultraviolets. Une autre étude ⁽²⁾ confirme en effet que dans la faible lumière de l’hiver où végétation et neige se confondent dans le spectre de la lumière visible, les plantes et lichens dont se nourrissent les rennes opposent un fort contraste à la neige en vision UV, puisque celle-ci renvoie une grande proportion des rayons UV.

Les particularités des rennes en matière de vision ne s’arrêtent pas là ! Les yeux de Rudolph et ses compatriotes sont tapissés de tapetum lucidum, un tissu qui joue un rôle de réflecteur de lumière et qui permet d’améliorer la vision lorsque la lumière est faible. C’est ce tissu qui explique que l’on voit parfois des yeux briller dans la nuit, lorsque les créatures qui en sont dotées sont éclairées par les phares de voitures par exemple. Eh bien chez le renne, ce tissu lui permet de changer la couleur de ses yeux d’une saison à l’autre ! Ainsi, si vous croisez un renne avec des yeux d’un bleu profond, c’est probablement l’hiver en Arctique, tandis qu’en été, ces Cervidae arborent des yeux couleur or ! Un trait qui, d’après les chercheurs ⁽³⁾, permet aux animaux de mieux capter la lumière durant les sombres mois d’hiver.

Les yeux d'un renne en été et en hiver (Source)

Au delà de la faible luminosité, un autre paramètre est susceptible de réduire la visibilité de nos tracteurs de traineaux : le brouillard. Malheureusement, les deux adaptations citées ci-dessus ne leur permettent pas de voir par delà un épais tapis de brume. Or, comme il est rappelé dans un autre article ⁽⁴⁾, les cristaux de glace et gouttes d’eau qui forment le brouillard arrêteraient d’avantage la lumière bleue, tandis que les couleurs rouges seraient plus facilement visibles à travers la brume. Dans ces conditions, un élément émettant de la lumière rouge, à tout hasard le nez d’un renne, permettrait à toute une tribu de Cervidae volants de mieux s’orienter !

Est-il donc possible que le nez de Rudolphe soit une adaptation aux conditions arctiques ? Peu probable. En effet, un tel attribut serait aussi efficace pour attirer les prédateurs qu’un panneau de signalisation lumineux “mangez-moi” ! Si les bénéfices en termes de survie dépassaient les inconvénients, on trouverait sans doute plus de rennes au nez luminescent dans la nature. Mais pour l’instant, seul un individu arborant ce caractère est connu. Pourtant, c’est peut-être justement parce qu’on cherche “dans la nature” qu’on ne trouve pas. Car il pourrait tout de même s’agir de sélection, non pas naturelle, mais bien artificielle ! De la même manière que les agriculteurs sélectionnent les plus grosses citrouilles pour augmenter leur rendement, ou des arbres résistants aux conditions climatiques de leur région, il n’est pas du tout invraisemblable que le Père Noël ait petit à petit augmenté l’efficacité de son cheptel en privilégiant les rennes les plus aptes aux longs voyages nocturnes. Un renne avec un feu de brouillard en guise de nez, quoi de plus adapté pour voler !

Mais ça fonctionne comment, le nez de Rudolph ?

Concrètement, des apparences déconcertantes peuvent tout à fait apparaître brutalement chez des animaux, en conséquence de mutations aléatoires : changement de couleur, apparition de membres supplémentaires, pilosité surdéveloppée… Cependant, la probabilité qu’une mutation provoque à la fois un nez rouge et luminescent est très faible. Soit le Père Noël a eu de la chance, soit il a quelques notions de génétique !

Soyons honnête, les organismes luminescents ne courent pas les rues. Pourtant, ils existent bel et bien ! Vers luisants, créatures abyssales, champignons ou encore bactéries, on retrouve de la bioluminescence dans près de 700 genres ⁽⁵⁾. La plupart des espèces capables de bioluminescence sont marines, mais on en trouve aussi sur la terre ferme. Quid des couleurs émises ? Eh bien, c’est variable, avec des longueurs d’onde émises comprises entre 400 et 720 nm, soit des couleurs allant du violet jusqu’au rouge. Côté mécanisme, c’est une fois de plus variable, mais il s’agit souvent d’une histoire de molécules appelées luciférines qui, sous l’action de l’oxygène et de l'enzyme luciferase ⁽⁵⁾, mènent à la formation de photons, autrement dit de lumière. Un nez bioluminescent n’est donc pas impossible ! De nombreux organismes génétiquement modifiés existent d’ailleurs pour produire de la fluorescence, un phénomène un peu différent de la luminescence, qui consiste à émettre une couleur vive mais uniquement lorsqu’ils sont éclairés par une certaine lumière. Souvent, il s’agit d’introduire les gènes d’autres espèces naturellement disposées à briller. Il serait intéressant que les généticiens aient accès au patrimoine génétique de notre cher Rudolph, histoire de vérifier si le vieux barbu n’aurait pas glissé quelque amélioration à son meneur de traineau !

On trouve de la bio-luminescence naturellement chez des espèces très variées, comme ici le champignon Panellus stipticus ou l'insecte Lampyris noctiluca, communément surnomé ver luisant (Crédits: Ylem et  NEUROtiker)

 

 

Les chercheurs utilisent beaucoup d'organismes génétiquement modifiés pour produire de la fluorescence, ce qui permet par exemple d'observer des cellules précises. Ici, ce sont des nématodes Caenorhabditis elegans (Crédits : Sophie Labaude)

Allez, une dernière hypothèse avant de retrouver la féerie et le mystère de noël. Vous avez déjà entendu parler d’Heterorhabditis bacteriophora ? Il s’agit d’un nématode, un ver microscopique, qui parasite des insectes. Figurez-vous qu’il est doté d’une myriade de bactéries qui ont une double conséquence sur le pauvre insecte parasité : celui-ci change de couleur et devient d’un rouge soutenu, et il se met… à briller dans le noir ! Mieux encore, cette luminescence n’est pas restreinte aux insectes puisque de nombreuses descriptions font état de blessures chez l’humain qui brillent dans le noir ! Des blessures qui, étudiées de près, ont révélées la présence des bactéries en question ⁽⁶⁾. Et si le pauvre Rudolph était tout simplement… parasité !

Quand elles sont parasitées par des nématodes Heterhabditis bacteriophora, les larves deviennes rouges et luminescentes (Crédits: Sophie Labaude)

Références

⁽¹⁾ Hogg C., Neveu M., Stokkan K.-A., Folkow L., Cottrill P., Douglas R., Hunt D. M., Jeffery G. 2011. Arctic reindeer extend their visual range into the ultraviolet. Journal of Experimental Biology, 214: 2014-2019.

⁽²⁾ Tyler, N. J. C., Jeffery G., Hogg C. R., Stokkan K.-A., Giguère N. 2014. Ultraviolet Vision May Enhance the Ability of Reindeer to Discriminate Plants in Snow. Arctic, 67: 159-166.

⁽³⁾ Stokkan K.-A., Folkow L., Dukes J., Neveu M., Hogg C., Siefken S., Dakin S. C., Jeffery G. 2013. Shifting mirrors: adaptive changes in retinal reflections to winter darkness in Arctic reindeer. Proc Biol Sci., 280: 20132451.

⁽⁴⁾ Dominy N. J. 2015. Reindeer vision explains the benefits of a glowing nose. Frontiers for young minds, 3: 18.

⁽⁵⁾ Kahlke T., Umbers K. D. L. 2016. Bioluminescence. Curr. Biol,. 26: R313–R314.

⁽⁶⁾ Colepicolo P., Cho K.W., Poinar G.O., Hastings J.W. 1989. Growth and luminescence of the bacterium Xenorhabdus luminescens from a human wound. Appl. Environ. Microbiol., 55: 2601–2606.

Sophie Labaude 

Pourquoi j’épluche des souches d’arbres dans les forêts irlandaises

Cela fait deux jours que nous sommes coupées du monde, exilées au fin fond de la campagne irlandaise, agenouillées dans les ronces sous une météo capricieuse. Mes collègues sont aussi couvertes de boue que moi. Armées d’outils de jardinage et de pinces à dissections, nous épluchons méticuleusement de vieilles souches de pin.

Après trois années de travail acharné (oui bon… de travail quoi !) à étudier l’interaction fascinante entre des parasites manipulateurs* et leurs hôtes zombifiés, thèse en poche et officiellement Docteur, je me suis exilée en Irlande pour une nouvelle mission scientifique. La bestiole qui m’intéresse désormais s’appelle Hylobius abietis. Grand charançon du pin, pour les intimes. Cet insecte, comme son nom l’indique, se retrouve principalement là où il y a des pins. Et pour cause, c’est dans les souches de cet arbre, voire dans d’autres résineux, que l’animal se développe. Les femelles sont notamment sensibles à l’odeur de pins fraichement coupés, et viennent y pondre leurs œufs. Bien cachée sous l’écorce, la larve qui sort grignote tranquillement son abri, se creusant un chemin vers la sortie et se métamorphosant au passage en pupe, une sorte de stade intermédiaire, puis en adulte.

Grand charançons du pin au stade larvaire, pupe et adulte (Crédit : Sophie Labaude)

Oui mais voilà, quand l’adulte émerge enfin à la lumière du jour, après avoir passé plusieurs mois à se nourrir de bois en décomposition, l’envie de goûter au bois frais se fait rapidement sentir. Délaissant sa souche nourricière, le voilà qui part boulotter de jeunes pins fraichement plantés. Or, la gestion actuelle des forêts de pins fait que des parcelles entières sont coupées en même temps. A la fin de l’été, ce sont donc des centaines, des milliers d’adultes qui émergent de cette nurserie géante ! Et tout ce beau monde n’a pas besoin de chercher bien loin pour se nourrir, d’autres parcelles proches sont invariablement peuplées de pins fraichement plantés. Ainsi, les pratiques sylvicoles actuelles couplées aux habitudes alimentaires de l’insecte font de lui le principal ravageur des plantations de résineux en Europe. La tragédie se joue sur deux tableaux. Tragédie économique d’une part, car en plus de devoir remplacer les arbres tués par les charançons, des traitements préventifs sont devenus indispensables, pour un coût à l’échelle de l’Europe qui avoisinerait les 150 millions d’euros par an. Tragédie environnementale d’autre part, puisque les méthodes de lutte actuelles incluent une utilisation massive de pesticides.

Le terrifiant assassin des pins, Hylobius abietis (Crédits : Sophie Labaude)

Pour limiter ces deux tragédies, on pourrait changer les pratiques sylvicoles, éviter ces monocultures qui génèrent invariablement des pertes considérables sitôt qu’un petit ravageur pointe le bout de son nez. Solution pour l’instant incompatible avec les exigences de rentabilité. Autre idée : trouver une méthode de lutte qui soit à la fois efficace et inoffensive pour les autres espèces et l’environnement. En somme, l’idée serait de remplacer les pesticides par une lutte biologique, et si possible peu coûteuse. La lutte bio, c’est une pratique qui se développe contre beaucoup de ravageurs, qu’ils soient animaux, végétaux ou micro-organismes divers. Pour lutter contre des insectes, on peut les exposer à leurs prédateurs. On connaît notamment l’exemple des coccinelles asiatiques lâchées sur les cultures pour les protéger des pucerons et autres ravageurs. En ce qui concerne le grand charançon du pin, un ennemi offre des pistes particulièrement prometteuses en termes de lutte bio : des nématodes entomopathogènes, ou tueurs d’insectes. Des parasites donc. Eh bien oui, je n’ai pas atterri en Irlande par pur hasard !

Les nématodes constituent un groupe d’organismes vermiformes, tout petits et qu’on trouve à peu près partout. Parmi les dizaines de milliers d’espèces que l’on connait, il y a deux groupes qui montrent un intérêt tout particulier : ceux des genres Heterorhabditis et Steinernema. Ces espèces ont en effet une forte affinité pour les larves de notre grignoteur de pins. Les jeunes nématodes ont une vie libre qu’ils passent à chercher un hôte. Une fois la victime trouvée, ils s’y engouffrent par tous les trous possibles (vous voyez l’idée) et y régurgitent une armée bactéries. Ces bactéries sont les alliées des nématodes. Ce sont elles qui vont mettre le coup de grâce à la pauvre larve, et ce sont aussi elles qui vont commencer à pré-digérer son contenu. Les nématodes se nourrissent dans la bouillie résultante, se reproduisant et se multipliant allégrement jusqu’à l’épuisement des ressources de l’hôte. Trois semaines après l’infection, ce sont des milliers de nouveaux nématodes qui suintent du cadavre, prêts à infecter de nouveaux insectes.

Un nématode de l'espèce Heterorhabditis downesi vu au microscope (Crédits : Sophie Labaude)

Les nématodes, et notamment les espèces susceptibles d’éliminer les charançons, sont connus depuis très longtemps, y compris pour leurs propriétés entomopathogènes. Il y a même plusieurs espèces qui sont déjà utilisées en matière de lutte biologique ! Mais alors qu’est-ce qu’on attend pour déverser des millions de nématodes dans nos forêts ? Pas si vite. L’élaboration d’un traitement dans les règles de l’art soulève de nombreuses questions, auxquelles il vaut mieux répondre avant de se lancer.

Beaucoup d’études se sont ainsi attachées à étudier le risque environnemental d’un déversement massif de nématodes : est-ce qu’ils attaquent des espèces non ciblées ? Est-ce qu’ils persistent dans l’environnement après le traitement ? Est-ce qu’ils entrent en compétition avec des espèces locales ? Pas question de troquer une catastrophe écologique (pesticides) contre une autre (invasion incontrôlée). C’est justement un des plus gros soucis liés à la lutte biologique : les coccinelles asiatiques dont je parlais plus haut sont devenues invasives, impactant sévèrement nos coccinelles locales. Il faut aussi mettre au point le traitement le plus efficace et le moins coûteux : quelle espèce choisir parmi les dizaines de finalistes ? Comment procéder à l’application du traitement ? On pourrait verser les nématodes mélangés à de l’eau, mais encore faut-il déterminer la concentration en nématodes, l’endroit où verser (autour des souches ? dessus ? sur les jeunes pins ?), la quantité optimale… On pourrait aussi répandre des insectes morts parasités de nématodes. Il ne faut pas non plus négliger les aspects techniques : est-il possible de produire industriellement de grandes quantités des espèces voulues ? Dispose-t-on des machines et des moyens nécessaires pour les traitements ? Inutile de mettre un place un traitement qu’il sera impossible d’appliquer. Et tout un tas d’autres questions susceptibles de bouleverser les résultats des interrogations précédentes : le type de sol ou le climat influencent-t-ils la survie des nématodes, et donc leur efficacité ? Dans quelles conditions de stockage avant utilisation obtient-on la meilleure efficacité ? Etc.

Les différents stades de vie du grand charançon du pin (Crédits : Sophie Labaude)

Bref, avant de déverser joyeusement des millions de parasites dans la nature, des années d’études sont nécessaires. A l’heure actuelle, nous arrivons à la fin du processus. Beaucoup de tests ont déjà été effectués au laboratoire ou à petite échelle, pour étudier l’effet de tel ou tel paramètre. Quelques espèces ont été retenues. Certaines sont déjà produites industriellement (c'est-à-dire dans des incubateurs, sans avoir besoin de millions d’insectes hôtes) par des compagnies spécialisées. Dans l’équipe où je travaille, nous en sommes aux derniers tests : les expérimentations sur le terrain à grande échelle. En situation réelle. Nous avons sélectionné dans toute l’Irlande des parcelles de pins coupés l’année dernière et qui abritent des charançons. Nous avons ensuite répandu les nématodes selon les résultats combinés de toutes les recherches menées au cours des dernières années. Pour ça, on a fait venir une énorme machine dotée de pulvérisateurs. Vient maintenant l’heure du bilan. Pour évaluer l’efficacité du traitement, deux méthodes. D’une part, on a posé des pièges, sur une sélection de souches traitées et de souches non traitées. Ces petites tentes sans issue permettront d’attraper tout charançon ayant réussi à survivre jusqu’à l’âge adulte. Il suffira alors de comparer le nombre de charançons entre les souches traitées et les souches contrôle. Deuxième méthode, décortiquer les souches pour repérer chaque charançon, qu’il soit larve, pupe ou adulte encore au chaud, et déterminer ceux qui sont en bonne santé et ceux qui sont parasités. Les résultats à la fin de l’année !

Les pièges sont posés au dessus des souches de pins pour capturer les charançons adultes qui en émergent (Crédits : Sophie Labaude)

Engin mi-agricole, mi-forestier, cette machine nous permet de pulvériser le traitement de parasites sur chaque souche (Crédits : Sophie Labaude)

Entre planification, préparation, visite des sites, sélection, recherche de partenaires locaux (nous travaillons en étroite collaboration avec la compagnie irlandaise des forêts), délimitation des parcelles, choix des souches à traiter, traitement, installation des pièges, récolte des individus et échantillonnage des souches, une bonne partie de mon travail se passe donc dans la forêt, en faveur de ce projet en partie financé par l’Union Européenne. Le reste de mon temps, je travaille sur d’autres thématiques, toujours liées aux nématodes, à propos de cafards, de scarabées, d’insectes en plastiques, de circuits électroniques et de larves qui changent de couleur et qui brillent dans le noir. La suite au prochain épisode !

Pour en savoir plus :

Page du projet Biocomes, dans lequel s’inscrit cette recherche

* Mes articles à propos des parasites manipulateurs :

• De l’utilité de créer son propre zombie… ou le monde fabuleux des parasites manipulateurs
• Le suicide du criquet, une aubaine pour la forêt
• Parasites : une de leurs techniques diaboliques au service de la médecine
• L’indolence poussée à son paroxysme : quand les parasites manipulateurs laissent les autres manipuler
• Trois utilités insolites des parasites
• Stockholm inversé : quand des parasites protègent leurs victimes

Sophie Labaude

Quand ils ont trop froid, les flamants roses meurent… de faim

1985. L’hécatombe. Dans un des plus beaux endroits de France, la Camargue indomptable, se déroule une tragédie sans précédents. Le froid extrême touche de plein fouet les populations sauvages, venant à bout même des animaux capables de migrer. Subissant deux semaines consécutives de températures négatives allant jusque -10°C, la population de flamants roses, la seule à se reproduire en France, subit alors de pertes considérables : près de 3000 cadavres sont recensés.

Photo d'archive de 1985 qui montre la tristesse de la rigueur de l'hiver, avec nombre de cadavres de flamants gisant sur une Camargue en proie au gel (Source)

2012. Nouvelle vague de froid alors même que le destin m’a conduit en Camargue pour étudier les flamants roses. Quelques jours après mon arrivée, c’est avec ironie que j’ai l’occasion de les observer de beaucoup plus près, et en beaucoup moins vivants… Le climat a encore frappé : on compte 1500 morts parmi les rangs des 20 000 individus hivernant en France. A la Tour du Valat, centre de recherche qui étudie les flamants de longue date, les macchabées roses s’entassent. Les gens nous ramènent les animaux qu’ils trouvent, ou nous appellent pour qu’on vienne les chercher. Malgré la tristesse de la situation, l’esprit scientifique grattouille sous le crâne : on a envie de comprendre.

Avec des collègues du centre et en collaboration avec d’autres personnes de Montpellier, on se lance alors dans une investigation. Objectif : déterminer la cause de la mortalité des flamants. Car si le froid mordant est un candidat évident, son impact peut être moins direct qu’il n’y parait.

Les corps s'entassent, on les stocke sous de gros bacs qui jouent le rôle de congélateurs "grâce" aux températures extérieures négatives. Ne pas se fier au soleil !

Avec la quantité de cadavres à disposition, on recrute une armada de volontaires (un grand merci au passage !) qui nous aide à mesurer chaque individu. Quelques candidats seront étudiés de plus près : on les mesure sous toutes les coutures, du bec jusqu’au bout des pattes. On leur arrache des plumes pour les compter et les mesurer. On utilise des appareils pour évaluer la couleur de leur peau et de leur plumage, on les pèse… Des centaines de données qui vont pouvoir être utilisées pour modéliser les dépenses énergétiques des flamants, grâce à un modèle développé par nos autres collaborateurs américains. Ce modèle astucieux fabrique un individu fictif numérique à partir des données moyennes qu’on lui donne (morphologie, physiologie, comportement, et tout un tas de paramètres). Puis on renseigne au modèle le climat subit par les animaux (température, vent, humidité, etc.) et on obtient les dépenses minimales nécessaires aux bestioles pour conserver leur homéothermie, autrement dit pour garder le sang chaud. Très rapidement on observe ce que l’on soupçonnait : les vagues de froid augmentent drastiquement les dépenses énergétiques de nos flamants. Se maintenir au chaud lorsqu’il fait froid, même si on est bien pourvus en plumes, ça coûte de l’énergie !

Un spectrophotomètre est utilisé pour mesurer la lumière renvoyée par les plumes et la peau des jeunes et des adultes. Autrement dit, on mesure leur couleur, qui joue un rôle dans la thermorégulation en modulant la quantité de rayons du soleil qui sont renvoyés.

Se pourrait-il que les flamants soient morts de faim, après avoir épuisé toute leur énergie ? Pour en avoir le cœur net, je monte dans un train direction Strasbourg, avec une valise pleine de flamants morts et l’espoir qu’ils ne décongèlent pas trop vite (pour ceux qui se posent la question, l’odeur du flamant décongelé est absolument abjecte !). Là-bas, avec d’autres collègues du CNRS, les flamants sont découpés avec la précision d’une boucherie fine, les morceaux sont pesés, et ils sont ensuite réduits en poudre. Littéralement. La technique peut paraitre un tantinet barbare mais elle permet de procéder à des dosages précis de la composition biochimique des animaux. En l’occurrence, le ratio lipides/protéines permet de donner une idée sur l’état des réserves de l’animal. Plus ce ratio est élevé, plus la bestiole se porte bien. En revanche, lorsqu’un individu n’a plus accès à la nourriture, il puise dans ses réserves en consommant d’abord ses lipides, ce qui fait diminuer ce ratio. 

Après investigation, mes flamants voyageurs présentaient un ratio proche de celui observé chez d’autres oiseaux dans une phase de jeûne avancée. Autrement dit, ils avaient faim, très faim ! Toutes les données se recoupent alors. Les carcasses étaient exceptionnellement légères, et les dosages suggèrent que toutes les ressources étaient épuisées, en parallèle du modèle qui nous dit que les flamants ont fait face à une demande sévèrement accrue en énergie. Alors pourquoi n’ont-ils pas simplement mangé plus s’ils avaient tant besoin d’énergie ? C’est la dernière clé de l’énigme. 

Les artémies, minis crustacés aquatiques, constituent un des mets favoris des flamants. Ils passent des heures le bec plongé dans l'eau à filtrer ces créatures à la manière d'une baleine et de ses fanons.

En France, comme pour beaucoup d’autres pays nordiques, des oiseaux de toutes trempes migrent à l’approche de l’hiver. Contrairement aux idées reçues, ce mouvement qui se fait généralement vers le sud n’est pas une réponse à l’incapacité des oiseaux à faire face à des températures plus faibles. D’ailleurs, notre modèle montre que les températures hivernales, même en période de vague de froid, induisent des dépenses énergétiques qui sont certes importantes mais qui restent plus faibles que celles requises par la reproduction. Ce qui fait partir les oiseaux, généralement, c’est la nourriture qui se fait rare. Insectes et petites bêtes en tous genres, y compris les minuscules crustacés aquatiques dont se nourrissent les flamants… la nature se dépeuple quand vient la fin de l’année. Les flamants roses sont d’ailleurs des migrateurs partiels : une partie de la population s’en va vers l’Afrique, terre d’abondance, une fois la période de reproduction terminée. Beaucoup restent en France cependant, et notamment les plus jeunes pour qui la probabilité de survie est plus importante s’ils restent sur place. Les ressources sont certes plus restreintes, mais généralement suffisantes pour eux, et constituent un obstacle bien moins insurmontable que de traverser des milliers de kilomètres avec tous les dangers que cela implique. Mais en période de vague de froid, on change la donne : la plupart des plans d’eau où se nourrissent les flamants sont alors congelés ! La nourriture n’était donc tout simplement pas accessible pour les animaux, qui avaient d’ores et déjà épuisé trop de réserves pour entreprendre avec succès une migration. C’est ainsi que se résout le mystère : les flamants roses, en pleine vague de froid, sont en fait morts de faim.

Bibliographie 
(et avec grande fierté, mon premier article tout fraichement publié !) :

Deville, A.-S., Labaude, S., Robin, J.-P., Béchet, A., Gauthier-Clerc, M., Porter, W., Fitzpatrick, M., Mathewson, P. & Grémillet, D. 2014. Impacts of extreme climatic events on the energetics of long-lived vertebrates: the case of the greater flamingo facing cold spells in the Camargue. The Journal of Experimental Biology, 214, 3700-3707.

+ le petit bonus du journal

Sophie Labaude