La forêt recule dans de nombreuses régions du Monde. Bien sûr, il y a la déforestation liée aux activités humaines qui prennent des proportions inquiétantes mais dont on ne parlera pas ici. Mais il y a autre chose : se pose aussi le problème des ravageurs, des maladies. Ces causes naturelles font de sacrés dégâts et pour les contrer, il faut une approche scientifique, minutieuse afin de trouver les failles !
Jennifer Koch est une chercheuse américaine, généticienne, écologiste, spécialiste des forêts. Elle s’intéresse de près aux arbres, aux espèces invasives, aux maladies qui les déciment, et cherche à percer le secret de la résistance de certains d’entre eux. Pour elle, c’est de là que viendrait la solution pour sauver les espèces.
Elle a récemment publié ses travaux dans « Nature Ecology and Evolution ». Cela vaut la peine de s’y pencher.
L’ agrile du frêne
C’est un coléoptère, tout beau, tout vert et métallique de la taille d’un grain de riz ! Il semble si adorable mais ne vous y fiez pas car il fait d’incroyables dégâts. Originaire de l’Est de Asie, il a débarqué en Amérique du Nord en 2002 au Michigan et depuis, sa progression géographique est inquiétante car c’est une espèce invasive et 35 états sont désormais touchés. Voyons comment.
Les dégâts causés par l’agrile du frêne
L’insecte a jeté son dévolu sur le frêne, c’est sa plante hôte … Tout son cycle de vie est connecté à cette espèce d’arbre. Les adultes se nourrissent des feuilles, de l’écorce ainsi que des tissus qui transportent les nutriments.
Les femelles pondent des œufs en grande quantité dans les petits cavités de l’écorce et par la suite, les larves creusent des galeries au sein du tronc. L’arbre dépérit, des branches meurent et au bout de quelques années, il finit par s’éteindre complètement !
Ces 20 dernières années, les scientifiques cherchent donc des moyens efficaces d’arrêter ce phénomène et ces insectes qui ont déjà décimé des centaines de millions d’arbres en Amérique du Nord. Depuis plusieurs années, les équipes collaborent pour étudier d’un point de vue génétique les variétés de frênes qui résistent !
Pourquoi ça ne pose pas problème en Asie ? Les scientifiques pensent que les coléoptères et le frêne hôte ont-coévolué dans leur région d’origine de sorte que l’arbre a pu mettre en place dans la durée des mécanismes de défense.
L’approche génétique de Jennifer Koch et de son équipe
Plus de 3000 arbres des Etats du Michigan et Ohio sont scrutés annuellement pendant plusieurs années. D’après les observations préalablement menées, l’attaque sur les arbres a été plus virulente au sein des villes, là où la biodiversité était moindre. Pas très étonnant !
En forêt, là où la variabilité génétique est plus forte, il s’avère effectivement que certaines variétés résistent mieux. Donc en passant les frênes à la loupe et ce, sur plusieurs années, en recherchant les « larves mortes » des écorces (signe que le végétal s’est bien défendu), la généticienne tente de repérer les arbres les plus résistants, à isoler leur variété et à la réimplanter dans les zones touchées. L’idée est de lancer une campagne de restauration et de faire regagner du territoire aux frênes d’Amérique du Nord.
Les premiers résultats sont encourageants : la descendance des arbres résistants se défendent encore mieux que les parents ! Mais cette démarche peut prendre du temps et malheureusement, les dégâts provoqués par les fameux coléoptères ont une dynamique plus rapide.
Alors il faut accélérer les choses et repérer les gènes impliqués dans les processus de défense pour accélérer la sélection.
Image par Deedster(Pixabay)
Stratégies adoptées par l’arbre
Pas facile de s’y retrouver dans la multitude des gènes qui codent pour les molécules chimiques potentiellement toxiques pour les larves ? La stratégie de l’arbre pourrait aussi être de produire du bois moins digeste ou de rendre les feuilles moins accessibles aux adultes.
Les approches via le séquençage du génome, la protéomique (quelles protéines produites dans les cellules et quels rôles), la transcriptomique (comment se fait la transcription des genes et quels ARN messagers sont impliqués) ont permis de débroussailler le terrain. 53 gènes candidats ont été identifiés et plusieurs d’entre eux, sont connus pour donner une résistance aux attaques des insectes !
Parmi eux, des gènes semblent être impliqués dans la biosynthèse des phytohormones, leur transport et la signalisation donc dans une certaine perception de l’attaque des insectes et de la réaction qui se met en place suite à cette perception.
D’autres gènes semblent aussi être impliqués dans le lancement de la mort programmée des cellules touchées.
Mais tout cela n’est pas facile mais les recherches avancent !
Références :
Popkin, « Can an ambitious breeding effort save North America’s ash trees? » 13 Nov 2020: Vol. 370, Issue 6518, pp. 756-759
Kelly, L.J., Plumb, W.J., Carey, D.W. et al. Convergent molecular evolution among ash species resistant to the emerald ash borer. Nat Ecol Evol 4, 1116–1128 (2020). https://doi.org/10.1038/s41559-020-1209-3
Jennifer L. Koch et al., « Survey for tolerance to Emerald ash borer within North American Ash species », 2010, lien
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