La chrysomèle des racines du maïs continue d'augmenter en Europe. Pourquoi les tentatives de cibler biologiquement ce ravageur des cultures en appliquant des nématodes entomopathogènes ont échoué, peut maintenant s'expliquer par l'étonnante stratégie de défense de cet insecte. Dans leur nouvelle étude, scientifiques de l'Université de Berne, La Suisse, et l'Institut Max Planck d'écologie chimique à Iéna, Allemagne, montrent que les larves de chrysomèles sont capables de séquestrer les composés de défense des plantes des racines de maïs sous une forme non toxique et peuvent activer les toxines chaque fois qu'elles en ont besoin pour se protéger contre leurs propres ennemis.

La chrysomèle des racines du maïs ( Diabrotica virgifera virgifera ) est un ravageur dévastateur des plants de maïs, qui s'est répandu dans toute l'Europe. La surveillance des ravageurs de cette année en Allemagne a révélé que le nombre de coléoptères capturés dans les pièges s'est à nouveau multiplié par rapport à l'année précédente. L'insecte est originaire d'Amérique centrale, d'où il s'est propagé de manière envahissante dans toute l'Amérique du Nord depuis les années 1950. Les autorités agricoles des États-Unis estiment que la chrysomèle des racines du maïs cause des dommages qui se chiffrent en milliards de dollars chaque année.

Les plantes déploient des stratégies de défense sophistiquées afin de repousser les nombreuses espèces d'insectes intéressés à se nourrir de leurs feuilles ou racines nutritives. Des chercheurs de Berne et d'Iéna ont enquêté sur le cas d'une larve de coléoptère, qui exploite les défenses de la plante pour son propre usage. Les plants de maïs stockent des composés de défense appelés benzoxazinoïdes dans leurs racines sous une forme non toxique. Si les herbivores attaquent les plantes, ces molécules se décomposent rapidement en composés toxiques pour la plupart des insectes. « Nous avons pu montrer que la chrysomèle des racines du maïs stabilise un benzoxazinoïde toxique en ajoutant une molécule de sucre. Cette molécule modifiée est utilisée directement pour garder les nématodes, utilisé comme lutte biologique, une façon. De plus, les chrysomèles peuvent stabiliser un deuxième benzoxazinoïde d'origine végétale, séquestrer sa forme non toxique dans leur corps, et l'activer lors d'une attaque de nématode", explique la première et principale auteure Christelle Robert, qui a initié ce projet à Iéna et l'a poursuivi à l'Université de Berne. D'où, la chrysomèle des racines utilise autrefois une double stratégie pour utiliser les défenses des plantes pour sa propre protection.

La lutte biologique avec les nématodes semblait autrefois une alternative prometteuse à l'utilisation de pesticides chimiques. Des études antérieures impliquant des scientifiques de l'Institut Max Planck d'écologie chimique avaient révélé que les racines de maïs émettaient du (E)-bêta-caryophyllène pour attirer des nématodes bénéfiques. Nématodes entomopathogènes du sol, comme l'organisme bénéfique Heterorhabditis bacteriophora , ont le potentiel d'envahir les insectes nuisibles où ils sécrètent des bactéries symbiotiques. Les partenaires bactériens tuent l'insecte hôte et les nématodes prolifèrent dans le cadavre. Cela semblait une stratégie raisonnable pour lutter contre la chrysomèle des racines du maïs.

"Malheureusement, les nématodes n'ont souvent pas réduit Diabrotique beaucoup les populations, mais il n'était pas clair pourquoi c'était le cas. Grâce au présent travail, nous pouvons maintenant diagnostiquer exactement pourquoi le contrôle biologique est inefficace. La chrysomèle est trop bien protégée par les propres défenses de la plante. Une autre approche pour lutter contre la chrysomèle des racines consiste à sélectionner du maïs pour davantage de défenses benzoxazinoïdes. Selon les nouvelles découvertes, cela n'aura pas non plus beaucoup d'effet sur Diabrotique en raison de leur résistance à ces composés chimiques, et aggrave même les choses en faisant Diabrotique plus résistant aux nématodes et éventuellement à d'autres contrôles biologiques, » résume Jonathan Gershenzon du Max Planck Institute for Chemical Ecology.

Ces approches infructueuses avec des contrôles biologiques et des plantes à fortes concentrations de benzoxazinoïdes ont laissé les scientifiques coincés entre Scylla et Charybde et montrez à quel point la chrysomèle est difficile à contrôler. Les scientifiques vont maintenant essayer d'identifier les gènes ou les enzymes qui permettent aux chrysomèles de déjouer les défenses du maïs afin d'assurer leur propre survie. Peut-être que si ces gènes peuvent être réduits au silence, les chrysomèles deviendront sensibles à l'infection par les nématodes.

"Notre travail illustre comment un ravageur spécialisé et hautement destructeur du maïs a développé la capacité d'utiliser les principales toxines de sa plante hôte pour échapper à la prédation par les ennemis naturels du sol. Ces résultats expliquent le succès limité des programmes de lutte biologique ciblant le chrysomèle des racines du maïs", dit Christelle Robert. L'étude est une base importante pour d'autres investigations dans le but d'améliorer considérablement le contrôle de ce ravageur agricole majeur à l'avenir.