Les coléoptères ont des « sacs à dos » pour protéger leurs œufs

Tous les microbes ne provoquent pas de maladies et d’inconfort chez les animaux ; en fait, beaucoup sont très utiles, voire essentiels à la survie. Coléoptères du genre Lagria dépendent de leurs gardes du corps bactériens symbiotiques pour leur réussite reproductive et doivent donc les garder proches. Ce n’est pas simple, car les coléoptères se métamorphosent complètement au cours de leur cycle de vie, ce qui signifie que leurs tissus se réorganisent, que de nouveaux organes se développent et que leurs exosquelettes se détachent. Tout cela rend difficile pour les microbes utiles de suivre le coléoptère à l’âge adulte.

Les coléoptères femelles pondent leurs œufs dans un sol humide, sous la litière de feuilles, où les œufs seraient certainement colonisés par des champignons présents parmi les feuilles en décomposition. Cela entraînerait la pourriture et la mort des œufs. Au lieu de cela, une femelle porte plusieurs espèces de bactéries symbiotiques dans les glandes proches de l’oviducte et, lorsqu’elle pond ses œufs, les bactéries sont évacuées et recouvrent la surface des œufs. Ces bactéries produisent plusieurs types de substances antibiotiques qui protègent les œufs, puis les larves et les pupes, de la colonisation fongique.

Cependant, jusqu’à présent, on n’a pas compris comment les bactéries symbiotiques restent avec la progéniture d’un coléoptère à mesure qu’elle évolue au cours des stades d’œuf, de larve et de nymphe, de sorte que les bactéries sont présentes dans les organes reproducteurs de la femelle adulte lorsqu’il est temps pour elle de se nourrir. pondre ses propres œufs. Une nouvelle étude menée par des chercheurs allemands et danois a identifié trois poches de stockage uniques présentes, comme des sacs à dos, sur la surface dorsale de chaque larve et qui garantissent le transport des bactéries essentielles tout au long de leur cycle de vie.

« Nous montrons ici comment un insecte peut conserver des partenaires microbiens bénéfiques malgré les réarrangements drastiques des structures corporelles qui se produisent lors de la métamorphose », a déclaré l’auteur correspondant, le Dr Laura V. Flórez, chercheuse au Département des sciences végétales et environnementales de l’Université de Copenhague. . « En modifiant des « poches » uniques sur leur dos, Lagria les coléoptères parviennent à conserver leurs symbiotes protecteurs et facilitent leur relocalisation, pendant la pupaison, vers des organes adultes nouvellement développés.

Femelles de plusieurs Lagria les espèces portent un mélange de bactéries bénéfiques dans leurs glandes appariées à côté de l’oviducte. Les antibiotiques produits par les bactéries protègent les œufs, les larves et les pupes des coléoptères contre les champignons. Chez l’une des espèces étudiées ici, L. villosale composant le plus important du mélange symbiotique est une souche de bactérie Burkholderia appelée Lv-StB, qui a perdu les gènes et les structures cellulaires nécessaires à la motilité et ne peut probablement pas survivre longtemps en dehors des coléoptères.

Flórez et ses collègues montrent, dans leur publication dans la revue Frontières de la physiologieque L. villosa et L. hirta les pupes femelles abritent leurs symbiotes principalement à l’intérieur des trois poches bilobées à l’arrière du thorax, où elles peuvent être nourries par les coléoptères. De telles « poches arrière » chez les larves et les pupes ne sont connues chez aucun autre insecte. Chez les pupes femelles, les symbiotes se rassemblent également à un quatrième endroit, entre les poils à l’arrière de la tête. Les poches ne sont que des vestiges chez les pupes mâles et contiennent peu ou pas de symbiotes. De toute évidence, les mâles ne jouent aucun rôle dans la ponte et n’ont donc pas besoin de stocker des bactéries utiles à cette fin.

« Les symbiotes partent de la surface très exposée des œufs pour coloniser les poches situées sur le dos des larves et des pupes. Finalement, ils se retrouvent dans des glandes spécialisées associées au système reproducteur des femelles adultes », a résumé la première auteure Rebekka S. Janke, doctorante à l’Université Johannes Gutenberg de Mayence.

Mais comment, exactement, les microbes passent-ils des poches de stockage situées sur le dos de la nymphe jusqu’aux organes génitaux situés à l’extrémité de l’abdomen d’une femelle adulte ?

Pour répondre à cette question, les experts ont dispersé de minuscules billes fluorescentes, chacune mesurant seulement 1,0 μm de large, sur la surface des premières pupes. Ils ont constaté qu’après l’émergence de la pupe, la majorité de ces perles se retrouvaient sur le bout de l’abdomen. Les chercheurs concluent que les billes, comme vraisemblablement les symbiotes, sont déplacées vers les organes génitaux par friction au cours du processus d’émergence. Le mécanisme par lequel les symbiotes colonisent ensuite les glandes accessoires des femelles n’est pas encore connu.

« Au stade adulte, l’objectif principal des organes symbiotiques semble être de permettre une transmission réussie au stade œuf et à la génération suivante. Puisque seules les femelles pondent des œufs, les mâles adultes n’ont pas besoin de transporter ces symbiotes potentiellement coûteux et constituent une impasse pour les bactéries », a expliqué Flórez.

« Pour mieux comprendre comment les symbiotes bénéfiques sont transmis et maintenus au sein et entre les générations, nous devrons identifier quels facteurs hôtes et symbiotes régulent l’établissement des symbiotes », a déclaré le co-auteur de l’étude, le Dr Martin Kaltenpoth. « Par exemple, l’hôte sélectionne-t-il des symbiotes spécifiques ? Et par quels mécanismes les symbiotes immobiles peuvent-ils coloniser les organes symbiotiques ?

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Par Alison Bosman, Espèces-menacées.fr Rédacteur