Des mamans punaises se soucient des coups de soleil de leurs rejetons

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Podisus_maculiventris
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Podisus_maculiventris.jpg

Eric Jr Guerra-Grenier
Laboratoire Brodeur, Institut de Recherche en Biologie Végétale
Université de Montréal, Sciences biologiques

En ce début d’hiver, j’imagine que l’été vous paraît comme un lointain souvenir. Les vacances, les terrasses, la plage, le soleil… le paradis, quoi! Néanmoins, l’été est aussi l’occasion rêvée d’attraper un coup de soleil. Heureusement, on a appris jeune à se protéger contre les rayons UV grâce à un outil magique : la crème solaire. On a tous déjà vu une mère qui se bat avec son enfant pour l’ensevelir de crème, n’est-ce pas? Et si je vous disais que l’être humain n’est pas la seule espèce à appliquer de la «crème solaire» à ses petits…

L’été dernier, Paul Abram, candidat au doctorat dans le laboratoire de Jacques Brodeur à l’Université de Montréal, a découvert que la punaise soldat Podisus maculiventris (Hemiptera : Pentatomidae : Asopinae) applique une «crème solaire» sur ses œufs afin de les protéger contre la radiation solaire. Cette fameuse crème, c’est plutôt un pigment appliqué sur la couche extérieure des œufs. Cependant, ce qu’il y a de réellement fascinant, c’est qu’Abram a découvert que non seulementcette punaise  pigmente ses œufs, mais qu’elle le fait de manière plastique. En d’autres termes, Podisus maculiventris est la seule espèce actuellement connue à avoir la capacité de choisir la quantité de pigment à appliquer sur ses œufs !

Tout a commencé lorsqu’Abram a remarqué que certaines masses d’œufs pondues dans ses élevages de punaises étaient plus pâles que d’autres. En les observant de plus près, il a remarqué que les œufs les plus foncés étaient davantage pigmentés que les œufs les plus pâles. C’est ainsi qu’a débuté une série d’expériences afin de comprendre pourquoi et comment les femelles P. maculiventris pigmentent leurs œufs. Ces expériences ont été faites en collaboration avec deux stagiaires : Inma Torres (candidate au doctorat, Universidad de Málaga) et moi-même, Eric Guerra-Grenier (étudiant au baccalauréat en Sciences biologiques, Université de Montréal).

Photo: Paul Abram & Eric Guerra
Photo: Paul Abram & Eric Guerra

Le premier objectif des travaux d’Abram était d’identifier le rôle adaptatif de la pigmentation plastique des œufs. En faisant pondre des punaises sur des plants de soya, il a remarqué que les œufs sont presque exclusivement pondus sur les feuilles de la plante. Plus encore, les œufs sont significativement plus foncés s’ils ont été pondus sur le dessus de la feuille plutôt que sur le dessous. Cette découverte a amené l’équipe du laboratoire Brodeur à formuler l’hypothèse selon laquelle le rôle de la pigmentation serait la protection contre les rayons UV. En effet, lorsqu’on y pense, une feuille de plante reçoit toujours la radiation UV de plein fouet sur sa face supérieure. Sa face inférieure, elle, est libre de toute radiation, puisque les tissus de la feuille filtrent presque 100% des UV. Ainsi, les œufs sont pigmentés sur le dessus des feuilles afin de protéger l’embryon contre les UV, alors qu’ils sont dénudés de tout pigment sur le dessous des feuilles, correspondant à un environnement sans radiation. Assez génial, non?

Pour tester son hypothèse, l’équipe eut l’idée d’exposer des œufs de différents niveaux de pigmentation à différentes doses de radiation ultraviolette et d’étudier la survie des embryons. Les résultats ont été plus que satisfaisants! D’abord, Abram a démontré que plus un œuf est exposé aux rayons UV, plus les chances de survie de l’embryon sont minces. Parallèlement, les chances de survie augmentent radicalement avec une hausse de pigmentation de l’œuf. Voilà donc la preuve ultime que la pigmentation des œufs de la punaise soldat agit comme protection contre les rayons nocifs du soleil!

Rapidement, une nouvelle question trouble l’équipe : les femelles peuvent-elles percevoir les rayons UV? Si non, quel stimulus les femelles utilisent-elles pour décider de la quantité de pigment à appliquer sur les œufs? Une nouvelle expérience a donc été conçue afin de vérifier la capacité de perception des rayons UV des punaises. Ainsi, Abram et son équipe ont fait pondre plusieurs femelles en présence et en absence d’UV dans des boîtes de Pétri. Résultat : la présence de radiation ultraviolette n’empêche pas les femelles de pondre des œufs pâles! L’usage d’un stimulus indirect menant à la pigmentation devient donc évident…

Au fil de ses expériences, Abram et son équipe sont arrivés à une conclusion bien surprenante : les punaises soldat femelles utilisent la réflectivité relative de leur substrat de ponte afin de décider quelle quantité de pigment appliquer sur leurs progénitures! Qu’est-ce que ça veut dire? Rappelons-nous d’abord que, sur une plante, les rayons UV ne sont présents qu’au dessus d’une feuille et jamais en dessous. Aussi, lorsqu’on observe une feuille de plante, on voit que le dessus de la feuille est intrinsèquement plus foncé que le dessous. Cet effet s’accentue lorsque de la lumière passe au travers de la feuille en question; le dessous devient beaucoup plus illuminé. Les punaises associent donc l’illumination de leur substrat de ponte avec les milieux exposés aux UV; un substrat réfléchissant peu de lumière implique un milieu inondé d’UV alors qu’un substrat translucide ou réfléchissant beaucoup de lumière implique un milieu exempt d’UV. Toujours pas clair? En gros, plus une surface est foncée, plus les œufs qui y seront déposés seront foncés.

Autre fait important, le laboratoire Brodeur est présentement en collaborationavec les professeurs Ito et Wakamatsu, de la Fujita Health University School of Health Sciences au Japon, afin d’identifier la nature du pigment. Jusqu’à présent, même s’il n’est toujours pas identifié, l’équipe japonaise a confirmé que le pigment n’est pas de la mélanine, mais qu’il est effectivement spécialisé pour absorber les longueurs d’ondes correspondant aux rayons ultraviolets. Leurs analyses moléculaires confirment donc le rôle écologique du pigment dans la protection des embryons contre la radiation solaire.

Bien que l’avenir du projet est encore incertain, des avenues de recherche possibles impliquent l’analyse des œufs des espèces sœurs de Podisus maculiventris pour vérifier si elles possèdent également une capacité plastique de pigmentation des œufs. Une autre option serait l’étude plus généralisée du rôle de la pigmentation chez les œufs de punaises pentatomides, incluant de possibles fonctions de camouflage, de thermorégulation ou même de signalisation aposématique! C’est donc un dossier à suivre…

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