Les arbres dévastés par les chenilles invasives développent des défenses qui peuvent nuire aux insectes indigènes, selon une étude

Un insecte envahissant avec un appétit insatiable peut causer de graves problèmes à un papillon indigène préféré qui aime la même source de nourriture, même si les deux ne sont jamais en concurrence directe pour un repas, selon une nouvelle recherche publiée dans la revue Écologie et évolutiondes écologistes de l’Université du Wisconsin-Madison.

Depuis le début des années 2000, les chenilles de la teigne spongieuse, une espèce importée d’Europe, font étalage de leur pouvoir gustatif dans le Wisconsin en dépouillant des arbres entiers de leurs feuilles à la fin du printemps et au début de l’été, lors de crises alimentaires particulièrement destructrices. Alors que les infestations de teignes spongieuses augmentent et diminuent, les chenilles peuvent apparaître en nombre important, de manière apparemment inattendue.

C’est ce qui s’est produit en 2021 lorsque Rick Lindroth, professeur émérite d’entomologie, et des membres de son laboratoire se sont rendus dans une forêt de recherche de peupliers faux-trembles que Lindroth avait plantée en 2010 à quelques kilomètres de l’UW-Madison, à la station de recherche agricole d’Arlington. L’équipe était ravie de commencer les recherches planifiées après avoir perdu une grande partie de la saison de travail sur le terrain de 2020 à cause de la pandémie de COVID.

« Il y avait des masses d’œufs de mites spongieuses partout », explique Lindroth. « Nous voulions commencer quelques expériences, mais il y avait trop d’insectes invasifs pour continuer. Il n’y avait aucun moyen de les éliminer. Nous pensions que nous étions perdus. »

Par chance, explique Lindroth, son laboratoire a pu compter sur une aide supplémentaire cet été-là : Patricia Fernandez, écologiste et professeur invitée à l’Université de Buenos Aires, titulaire d’une bourse Fulbright. Lindroth et Fernandez ont formulé un nouveau plan de recherche. Ils savaient que les chenilles de la teigne spongieuse allaient probablement dévorer toutes les feuilles de leurs arbres, alors pourquoi ne pas étudier les conséquences de cette invasion ?

L’un des aspects des travaux antérieurs de Lindroth consistait à étudier la manière dont différents facteurs génétiques et environnementaux façonnent la façon dont les plantes se défendent contre les attaques. Les chercheurs se sont demandé si les défenses d’un peuplier faux-tremble – qui se mobilisent contre les chenilles envahissantes de la teigne spongieuse – pourraient causer des dommages inhabituels aux espèces indigènes qui ont évolué pour se nourrir d’arbres dotés de niveaux de protection chimique de base.

« Toute plante sauvage se défend contre une multitude d’herbivores par le biais de plusieurs mécanismes, et la chimie est l’un des plus importants », explique Lindroth. « Les peupliers faux-trembles, comme leurs cousins, les saules, produisent une série de composés de type salicylate, proches de l’aspirine, qui agissent comme des toxines pour protéger les arbres de nombreux insectes. »

Étant donné que la chenille du papillon spongieux termine sa frénésie de consommation de feuilles relativement tôt dans la saison de croissance du peuplier faux-tremble, les arbres défoliés produisent une deuxième vague de feuilles pour capturer suffisamment d’énergie pour survivre (sinon nécessairement prospérer) pendant l’hiver et jusqu’à l’année de croissance suivante.

Comme prévu, la deuxième couverture verte de feuilles est apparue début juillet dans la parcelle forestière de Lindroth. Mais la réserve de feuilles était différente sur au moins un aspect important.

« Ces arbres avaient renforcé leurs défenses », explique Lindroth. « Au milieu de l’été, ils produisaient un ensemble de feuilles entièrement nouvelles, qui présentaient en moyenne une concentration huit fois plus élevée de substances chimiques de défense. »

À ce moment-là, les chenilles responsables de la nymphose se transforment en papillons de nuit. Mais c’est au milieu de l’été que les chenilles du papillon polyphème, le deuxième plus grand papillon de nuit d’Amérique du Nord, éclosent et tentent de remplir leur estomac qui gronde.

Dans leur laboratoire, les chercheurs ont nourri quelques chenilles de Polyphème avec des feuilles provenant de la parcelle infestée par la teigne spongieuse et d’autres chenilles de Polyphème avec des feuilles provenant d’un peuplement de peupliers faux-trembles non touché par la teigne spongieuse (bien qu’ils poussent à seulement 6 kilomètres).

Moins de 18 % des chenilles de papillons indigènes nourries des feuilles hautement toxiques laissées dans le sillage du papillon spongieux ont survécu, tandis que les chenilles de Polyphemus nourries des arbres non endommagés avaient environ quatre fois plus de chances de survivre jusqu’à leur prochain stade de vie.

« Nous voyons une espèce envahissante nuire à une espèce indigène – un papillon de nuit chéri, charismatique et magnifique – en modifiant la qualité de sa plante nourricière. Sans que les deux ne se rencontrent jamais », explique Lindroth.

« C’est là que cette étude est unique. Elle suggère que la défoliation causée par une espèce invasive pourrait avoir un impact sur toute une communauté d’autres organismes via l’augmentation des défenses toxiques des plantes. Cette recherche a permis d’identifier un autre facteur qui pourrait contribuer au déclin mondial des insectes. »

Les résultats suggèrent également que lorsque les ressources sont affectées à la production de défenses chimiques, la croissance des arbres est réduite par rapport aux années normales. Cela entrave à son tour la capacité des forêts à accroître leur masse ligneuse et à séquestrer le carbone de manière à atténuer le changement climatique.

« Le tremble est l’espèce d’arbre la plus répandue en Amérique du Nord », explique Lindroth.

« Dans chaque respiration que vous prenez, il y a des molécules d’oxygène produites par le peuplier faux-tremble. C’est une espèce forestière très importante, et voir l’effet d’un insecte envahissant se propager dans la communauté forestière en modifiant la toxicité du paysage alimentaire est stupéfiant. »