Un exemple ? Celle qui unit le puceron noir de la fève et la bactérie Hamiltonella defensa. Une association primordiale pour l’insecte, car celui-ci peut être parasité par la guêpe Lysiphlebus fabarum qui pond ses œufs… à l’intérieur même de son corps. Mais Hamiltonella defensa veille : elle aussi abritée par l’organisme du puceron, elle produit des toxines capables de tuer les œufs de l’importune en échange de l’habitat que l’insecte lui offre.
« Un échange de bactéries entre hôtes coexistants »
Comme le puceron, les insectes hôtes retirent de nombreux bénéfices de la part de leurs symbiotes les plus courants. « Les bactéries peuvent fournir des compléments nutritionnels, des enzymes digestives, des enzymes de détoxification ou des métabolites – composés organiques produits par le métabolisme – qui protègent l’hôte de ses ennemis naturels », explique Martin Kaltenpoth, directeur de recherche à l’Institut Max-Planck d’écologie chimique à Iéna (Allemagne).
Chez les abeilles mellifères, certaines bactéries du microbiote intestinal, telle Snodgrassella alvi, contribuent au bon fonctionnement du système immunitaire et à l’apport de métabolites indispensables au développement et à la croissance, tel le tryptophane. Un exemple qui illustre bien le fait que sans les vitamines et les acides aminés essentiels produits par leurs symbiotes bactériens, la majorité des insectes vivant en symbiose ne pourraient survivre.
En contrepartie de ces services rendus aux insectes, les bactéries bénéficient d’un environnement stable qui leur permet de vivre, et d’être transmises à la descendance de l’hôte. « Cette transmission peut être horizontale, avec un échange de bactéries entre hôtes coexistants, ou verticale, les symbiotes étant transmis dans les lignées germinales », explique le biologiste Aurélien Vigneron, maître de conférences à l’université Lyon 1. Ce dernier cas est celui par exemple des coléoptères tels que le charançon.
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Tributaire de l’insecte… pour toujours
Mais où les bactéries se nichent-elles dans l’organisme hôte ? Elles peuvent être extracellulaires, comme celles qui sont présentes dans le microbiote intestinal – c’est aussi le cas pour les humains. Exposées alors à l’environnement, dont elles subissent les variations, elles font face à une force évolutive qui leur impose de disposer d’un génome capable de subir des modifications.
Mais les insectes abritent aussi très couramment des bactéries à l’intérieur même de leurs cellules. Ces bactéries intracellulaires sont logées dans des cellules spécialisées, les bactériocytes, qui forment un organe, le bactériome. Ces micro-organismes ne sont plus en contact direct avec l’environnement, et les pressions de sélection qui s’exercent sur eux sont moindres.
« Leurs gènes vont accumuler des mutations, précise Abdelaziz Heddi, professeur à l’Insa de Lyon. Certains vont devenir non fonctionnels, ce qui conduit à l’étape de délétion : les gènes de la bactérie redondants avec ceux de l’hôte sont éliminés. Cette étape peut s’étendre sur des millions d’années. » À ce stade, la bactérie ne peut plus survivre dans un environnement externe et devient tributaire de l’insecte… pour toujours.
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