Une étude réalisée par un scientifique de Texas A&M AgriLife Research fournit des informations clés sur les changements qui se produisent chez les criquets pèlerins et qui conduisent à des essaims de proportion biblique.

L'étude d'AgriLife Research est mise en lumière dans l'article "Sexual repurposing of juvénile aposematism in locusts", publié dans les Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS ).

Greg Sword, Ph.D., chercheur d'AgriLife et titulaire de la chaire dotée Charles R. Parencia au Département d'entomologie, a commencé l'étude il y a 15 ans à l'Université de Sydney en Australie avec le collaborateur Darron Cullen, Ph.D., zoologiste à l'Université de Lincoln en Angleterre. Cullen était le doctorant de Sword à l'époque.

Au cours de ces 15 années, alors qu'il travaillait dans des laboratoires de la Katholieke Universiteit Leuven, en Belgique, et de l'Université de Cambridge, au Royaume-Uni, Cullen a manipulé une seule protéine contrôlant la coloration du criquet. Comme le montre l'étude récemment publiée, le gène a plusieurs objectifs et fournit plusieurs fonctions adaptatives basées sur l'âge, le sexe et la densité de population environnante.

Les criquets pèlerins, Schistocerca gregaria, sont les criquets de renommée biblique. C'est une espèce de sauterelle qui présente un exemple extrême de plasticité phénotypique appelée polyphénisme de phase, ce qui signifie que les caractéristiques comportementales et morphologiques de ces insectes peuvent changer radicalement en fonction de leur densité de population, a déclaré Sword.

Sword est membre de l'Institut de recherche sur la plasticité comportementale financé par la National Science Foundation, une importante initiative multi-institutions qui étudie spécifiquement la plasticité phénotypique des criquets.

La publication révèle une dimension sexuelle jusque-là inconnue du polyphénisme de phase des criquets pèlerins, a déclaré Cullen. Les résultats suggèrent que les criquets représentent un modèle pour étudier les contributions de la sélection naturelle par rapport à la sélection sexuelle dans l'évolution de la plasticité phénotypique.

« Fondamentalement, ce sont les mâles qui signalent aux mâles dans le chaos de l'essaim :« Écoutez, je suis un mâle, et ça ne sert à rien de me sauter dessus parce que vous perdriez votre temps et votre énergie », a déclaré Cullen. "Les mâles bénéficient de ce mécanisme d'évitement coopératif, ils concentrent donc leurs efforts sur les femelles pour le succès de l'accouplement."

Identifier le gène qui déclenche le changement de couleur

Les criquets solitaires, "solitaires", passent à la "phase grégaire" à des densités de population plus élevées. Les criquets grégaires sont plus actifs et socialement cohérents, et leur motif de couleur change, a déclaré Sword.

"Les changements de comportement et autres sont radicaux", a-t-il déclaré. "C'est pourquoi les gens croyaient autrefois qu'il s'agissait en fait d'espèces différentes, mais ce sont justement ces changements comportementaux et morphologiques déclenchés par les densités de population qui peuvent finalement conduire à des essaims massifs de criquets."

Les criquets juvéniles à faible densité de population sont verts ou de couleur sable, ce qui correspond à leur arrière-plan de camouflage, a-t-il déclaré. Mais à des densités élevées, ils se transforment en une coloration aposématique jaune et noire contrastée destinée à dissuader les prédateurs. À l'âge adulte, les criquets à haute densité se réinitialisent vers une couleur brun terne, mais quelques jours plus tard, les mâles deviennent jaune vif.

L'étude récente de Sword et Cullen montre que le même gène de "protéine jaune", exprimé chez les mâles et les femelles juvéniles, est réutilisé comme signal entre les mâles dans des conditions d'essaimage.

Le rôle de la "protéine jaune"

Les couleurs de fond vertes ou jaune sable prédominantes de ces sauterelles dépendent de l'expression d'une "protéine jaune" qui se lie aux caroténoïdes, a déclaré Sword.

En utilisant l'interférence ARN, Cullen, Sword et les autres collaborateurs ont déterminé que le jaunissement grégaire des mâles agit comme un avertissement pour prévenir le harcèlement sexuel erroné d'autres mâles.

Cullen a déclaré qu'ils ont également testé pour voir si la coloration était un signal pour les femelles que les mâles étaient des compagnons en forme, mais cela n'a fait aucune différence dans le choix du compagnon des femelles.

"Ils ont besoin d'utiliser efficacement leur énergie limitée dans un environnement grouillant", a déclaré Cullen. "La coloration est un signal qui réduit la confusion et augmente le succès de l'accouplement au milieu d'un essaim."

Une étude fondamentale sur les criquets pourrait guider la recherche et les méthodes de lutte

Sword et Cullen pensent que la nouvelle recherche axée sur un rôle fondamental dans le passage du solitaire au grégaire pourrait conduire à de meilleures méthodes de contrôle et empêcher la dévastation par les essaims.

En 2020, l'invasion de criquets pèlerins en Afrique de l'Est a menacé les moyens de subsistance de 10 % de la population mondiale alors qu'ils balayaient le Moyen-Orient et l'Asie du Sud-Ouest, causant des milliards de dollars de dégâts agricoles et laissant des millions de personnes confrontées à la famine.

Les essaims sont des forces de la nature imprévisibles, a déclaré Sword, mais comprendre comment ces sauterelles et leur environnement créent les conditions pour qu'elles se transforment en criquets pourrait aider à prévoir les poussées de population et à développer des méthodes de contrôle pour interrompre le changement ou intervenir avant qu'elles ne pullulent.

Les scientifiques connaissent le changement de couleur chez les criquets mâles depuis plus de 100 ans, mais la découverte d'un seul gène qui contrôle la coloration est une étape clé pour répondre aux questions fondamentales sur les criquets, a déclaré Sword.

"Il s'agit d'informations fondamentales, et nous ne voulons pas nous devancer avec des applications plus larges", a déclaré Sword. "Mais nous parlons souvent de comprendre le comportement, et cela concerne le comportement sexuel, ce qui conduit à plus de criquets. Donc, essayer de comprendre leur comportement est un pas dans la bonne direction pour résoudre les problèmes liés aux essaims de criquets." + Explorer plus loin

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