Déverrouiller la phéromone secrète aphrodisiaque des papillons de nuit

Les papillons mâles utilisent un mélange de phéromones, y compris le salicylate de méthyle aphrodisiaque récemment découvert, pour attirer les partenaires, une stratégie qui souligne la complexité de la communication et des comportements d’accouplement des insectes.

Université d’État de Caroline du Nord Les chercheurs ont identifié le mélange spécifique de phéromones chimiques – y compris un aphrodisiaque récemment révélé – utilisé par les papillons mâles pendant la parade nuptiale alors qu’ils tentent d’inciter les femelles à s’accoupler. Les résultats fournissent plus de détails sur le mélange complexe de produits chimiques utilisés dans la communication fondamentale à courte distance entre les papillons mâles et femelles après leur caractérisation initiale il y a près de 35 ans.

Le rôle du salicylate de méthyle

L’aphrodisiaque, un produit chimique appelé salicylate de méthyle, est dérivé de plantes. Lorsqu’elles sont attaquées par des herbivores, les plantes émettent du salicylate de méthyle à la fois comme mécanisme de guérison et comme appel à l’aide aux ennemis de ces herbivores. Son utilisation dans un mélange de phéromones par le mâle Chloridée virescens les papillons pourraient être considérés comme une démonstration « machiste » montrant que le mâle était capable de vaincre à la fois les défenses de la plante et ses appels aux ennemis du papillon, ce qui en faisait une option d’accouplement plus intéressante.

Les papillons aiment la tordeuse des bourgeons du tabac (Chloridée virescens) utilisent la signalisation par phéromones pour trouver des partenaires. Crédit : Kai Squires, CC BY 4.0

Aperçu de la communication entre les papillons de nuit

« Ces interactions à courte distance fournissent des informations précieuses sur les deux espèces reconnaissance – comment les femelles reconnaissent les mâles de la même espèce – et choix des femelles dans la sélection du partenaire », a déclaré Coby Schal, professeur émérite d’entomologie Blanton J. Whitmire à NC State et auteur co-correspondant d’un article décrivant la recherche. « Cette interaction donne aux femmes un aperçu de l’histoire d’un homme en particulier. »

La famille des papillons étudiés comprend de nombreux ravageurs agricoles généralistes qui se nourrissent de quelque 350 espèces de plantes en Amérique du Nord et du Sud, comme la tordeuse des bourgeons du tabac, le ver de l’épi du maïs et la légionnaire d’automne, principaux ravageurs de Caroline du Nord.

Les papillons femelles commencent le processus d’accouplement en émettant des phéromones « viens ici » sur de plus longues distances. Les mâles répondent à ces signaux en volant près des femelles puis en émettant leur propre mélange de phéromones. Les femelles évaluent ces produits chimiques et choisissent de s’accoupler – ou non.

Méthodologie et résultats

Les chercheurs ont utilisé la chromatographie en phase gazeuse, dans laquelle les composés chimiques sont séparés dans un four contrôlable, pour déterminer les produits chimiques contenus dans le mélange de phéromones mâles, en révélant certains qui n’étaient pas trouvés dans la caractérisation initiale effectuée il y a plus de trois décennies. En connectant cet instrument aux antennes des papillons femelles, les chercheurs ont pu constater que le salicylate de méthyle, à peine détectable dans les études de chromatographie en phase gazeuse, provoquait une forte réponse de la part des femelles.

En réponse à cette découverte surprenante, les chercheurs ont montré que les antennes des papillons femelles possèdent deux récepteurs olfactifs adaptés au salicylate de méthyle, ce qui les aide à reconnaître le produit chimique présent dans le mélange émis par les mâles.

Les chercheurs ont également pu réduire la quantité de salicylate de méthyle émise par les mâles et ont montré que le succès de l’accouplement en souffrait. Lorsque ces mâles ont reçu du salicylate de méthyle en petites quantités, leurs taux de réussite d’accouplement sont revenus à la normale, démontrant la qualité aphrodisiaque du produit chimique.

Les chercheurs ont également trouvé d’infimes quantités de salicylate de méthyle chez les papillons nourris avec des régimes artificiels en laboratoire. En revanche, les papillons mâles capturés dans les champs de soja de Caroline du Nord contenaient de grandes quantités de ce produit chimique dans leurs cheveux – ou dans leurs organes mâles qui émettent le mélange de phéromones. En ajoutant le produit chimique au régime alimentaire des papillons mâles du laboratoire via une boisson sucrée ressemblant à du nectar, les chercheurs ont montré que les papillons mâles incorporaient le produit chimique et le séquestraient dans leurs crayons à cheveux. Lorsqu’ils étaient encouragés à courtiser vigoureusement les femmes, ces crayons à cheveux présentaient des quantités inférieures de salicylate de méthyle, car les hommes en utilisaient une grande partie dans leur cocktail de phéromones.

Conclusions

« Il était surprenant de trouver du salicylate de méthyle dans les mélanges de phéromones des papillons mâles, mais les preuves de cet article suggèrent que les papillons mâles absorbent et séquestrent le salicylate de méthyle sous forme de larves en mâchant des plantes ou en tant qu’adultes en buvant du nectar de fleurs », a déclaré Schal. « Les mâles peuvent avoir développé des signaux sexuels qui correspondent aux biais sensoriels présentés par les femelles en réponse au salicylate de méthyle. »

L’étude paraît dans Biologie actuelle. Yang Liu, Jeremy J. Heath, Sai Zhang, Michiel van Wijk, Guirong Wang, Jan Buellesbach, Ayako Wada-Katsumata et Astrid T. Groot ont co-écrit l’article. Le financement a été fourni par la National Science Foundation des États-Unis (NSF IOS-1456973), le Département américain de l’Agriculture (USDA-NIFA 2016-67012-24696) et par le Blanton J. Whitmire Endowment de NC State.