Les interactions plantes-insectes et leurs rôles dans l’adaptation des plantes et le fonctionnement des écosystèmes
Contexte et enjeux
Les stress environnementaux dus aux changements climatiques, aux invasions biologiques et aux perturbations anthropiques plus directes telles que la pollution ou les pesticides, menacent plus que jamais la biodiversité et fragilisent les écosystèmes. Les plantes, organismes sessiles, ont moins de facilité que les animaux à se soustraire à ces stress. La plasticité phénotypique leur permet néanmoins de s’adapter rapidement. Il est probable que dans le contexte de changements environnementaux croissants, les espèces aux traits les plus plastiques soient avantagées. Cependant les mécanismes à l’origine de la plasticité des plantes sont encore mal connus et en particulier le rôle que peuvent avoir les interactions biotiques dans cette plasticité (induction/inhibition). A l’échelle moins rapide du temps évolutif, les plantes s’adaptent à leur environnement grâce aux interactions bénéfiques ou antagonistes qu’elles mettent en place avec d’autres espèces, notamment les insectes. En réponse aux contraintes du milieu, certaines plantes ont ainsi développé au cours de l’évolution des adaptations morphologiques singulières au niveau de leurs feuilles (les urnes des plantes carnivores ou des broméliades), de leurs fleurs (le labelle des orchidées), ou de leurs racines (les rhizomes renflés et creux de certaines plantes à fourmis) à l’origine d’interactions durables parfois spécifiques avec des insectes intervenant respectivement dans leur nutrition (insectes aquatiques chez les plantes à urnes), leur reproduction (insectes pollinisateurs) ou encore leur défense (fourmis chez les myrmécophytes). A l’échelle de l’individu, la sélection a ainsi favorisé l’évolution d’un panel de traits liés à la forme, l’odeur, la couleur, permettant à ces plantes d’attirer efficacement ces insectes mutualistes. L’étude de ces traits permet de comprendre les processus fins de l’adaptation des plantes à leurs milieux, notamment ceux de la communication plante-insectes, véritables sources d’inspiration pour des recherches appliquées. Plus généralement, l’étude de ces interactions biotiques permet de mieux comprendre la structuration des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. En identifiant les espèces clés de voûte ou les espèces sentinelles, elle participe ainsi à appréhender les menaces qui pèsent sur la biodiversité par effets ‘cascades’ et sur les processus écosystémiques fondamentaux, et elle permet de prendre des mesures anticipatives.
Objectifs
L’objectif général de mes recherches est de comprendre comment les espèces végétales s’adaptent à leur environnement dans un contexte de changement global et quel est le rôle des insectes dans l’adaptation des plantes à ces changements. Mes recherches ont longtemps eu pour objet les plantes à fourmis ou myrmécophytes des forêts tropicales en Afrique ou en Asie. Actuellement, elles se focalisent sur les plantes carnivores car ce sont des plantes modèles pour comprendre la plasticité phénotypique, les mécanismes fins à l’interface plante-insecte, ainsi que les processus écosystémiques.
– A l’échelle de la plante, mes recherches visent à (1) évaluer la contribution des insectes partenaires à la performance des plantes, notamment à travers leurs services de protection et de nutrition, (2) caractériser par une approche biophysique ou biochimique les traits, mutualistes ou antagonistes vis à vis des insectes, mis en place par les plantes en réponse aux contraintes de l’environnement, (3) caractériser la plasticité de ces traits et les mécanismes responsables de cette plasticité (e.g. plasticité de la forme de la feuille chez certaines plantes carnivores).
– A l’échelle de l’écosystème, mes recherches sur les plantes à urnes (népenthes d’Asie du Sud-Est, sarracénies d’Amérique) qui hébergent toute une micro et méso-faune vivante impliquée dans des interactions facilitant la nutrition de la plante et formant des micro-écosystèmes modèles (microcosmes aquatiques intégralement dénombrables permettant moult répétitions et des manipulations d’assemblages d’espèces) visent à (1) comprendre les mécanismes d’assemblage des espèces, notamment les interactions trophiques, les processus de facilitation, et les déterminants de la diversité, (2) évaluer l’impact des changements environnementaux sur ces plantes vulnérables et leur biodiversité attenante, et (3) s’inspirer de ces plantes spécialisées et de leurs services écosystémiques pour développer des pièges permettant la régulation d’espèces nuisibles et/ou envahissantes (e.g. le frelon asiatique).
Mon approche multi-échelles est à la croisée de la biologie de l’évolution, l’écologie sensorielle, l’écologie du comportement, l’écologie des communautés, et de l’écologie appliquée. Mes recherches ont notamment pour ambition de participer, à leur échelon, à mieux comprendre et atténuer, autant que possible, la crise environnementale majeure qui sévit à l’échelle planétaire.
Mots clés : Interactions plantes-insectes, adaptation, plante carnivore, myrmécophyte, prédation, mutualisme, coévolution, radiation adaptative, plasticité phénotypique, ‘évo-dévo’, communauté d’insectes aquatiques, biodiversité, processus écosystémique, odeurs, couleurs, signaux sensoriels, attraction, espèce invasive, biomimétisme, frelon asiatique, contrôle biologique, abeille domestique, déclin des insectes