Biodiversité 3 min

L’adaptation évolutive des ravageurs pourrait-elle devenir prédictible ?

C’est une question qui subsiste depuis longtemps dans les sciences de la vie : sera-t-il possible, un jour d’anticiper l’apparition de nouvelles espèces ? Elle se pose notamment à propos de l’arrivée constante de nouveaux ravageurs dans les cultures. Le projet MUSCADO, coordonné par INRAE et financé par l'Agence nationale de la Recherche, explore cette problématique à travers l’étude d’un modèle biologique à l'histoire originale : la pyrale du maïs. Explications.

Publié le 30 mars 2022

illustration L’adaptation évolutive des ravageurs pourrait-elle devenir prédictible ?
© Jeannine PIZZOL

Quand la pyrale du maïs est-elle apparue ?

La pyrale du maïs est un papillon ravageur connu pour déposer ses œufs sur les feuilles de maïs. Ses larves s’en nourrissent jusqu’à creuser des galeries à l’intérieur des tiges et des épis, provoquant ainsi leur cassure ou leur infection par des champignons opportunistes. La pyrale du maïs est un véritable fléau qui affecte considérablement le rendement agricole de cette culture. Par ailleurs, le problème n’existe pas qu’en France : la pyrale du maïs est présente sur toute la surface tempérée eurasienne et d’Amérique du Nord.

Les scientifiques ont découvert que cette espèce n’est apparue qu’au moment des premières importations de maïs en Europe, il y a 500 ans. Elle descendrait de la pyrale sauvage présente uniquement sur le continent eurasien et qui se nourrit seulement de plantes non-céréalières fort différentes du maïs. Il s’agit donc d’une histoire d’adaptation et de spécialisation, dont on connaît le début (ce qui est rare !) et qui a mené Vincent Calcagno, directeur de recherche INRAE à l’Institut Sophia Agrobiotech, à collaborer avec plusieurs laboratoires afin de comprendre comment cette évolution s’est déroulée.

Comment la pyrale a-t-elle évolué…

Le projet MUSCADO, financé par l’Agence nationale de la Recherche (2021-2025) et coordonné par Vincent Calcagno, réunit quatre laboratoires français et deux chinois dans le but de déterminer comment trois grands types d’adaptation combinant des approches spécifiques sont apparus chez les pyrales du maïs. A savoir :

  • La capacité des femelles à localiser et à favoriser le maïs pour la ponte de leurs œufs ;
  • L’adaptation physiologique, qui rend les chenilles résistantes aux composés de défense produits par le maïs ;
  • La tendance à descendre vers le pied des plantes de maïs en hiver, ce qui favorise leur survie lors de la moisson.

Logo du projet MUSCADO

Ces facultés physiologiques et comportementales sont comparées à celles de la pyrale sauvage (son ancêtre), qui ne favorise pas le maïs pour pondre, et dont les chenilles ne savent pas résister à ses toxines et à la moisson. L’intérêt du projet MUSCADO est donc, tout d’abord, de comparer les divergences génétiques et phénotypiques qui se sont établies entre les deux espèces, afin de comprendre comment la pyrale du maïs s’est adaptée au maïs depuis son changement d’hôte. Cela permettrait d’identifier les gènes responsables des caractères spécifiques liés au maïs, ce qui pourrait déboucher sur de nouvelles méthodes de lutte applicables contre ce ravageur.

… de façon similaire sur deux continents ?

Mais l’ambition du projet MUSCADO ne s’arrête pas là. En effet, la pyrale du maïs dite européenne dispose d’un alter ego, la pyrale du maïs dite asiatique. Ce sont deux espèces distinctes, apparues en même temps aux deux extrémités du continent, mais indépendamment l’une de l’autre ! Elles descendraient du même ancêtre, et auraient acquis les trois mêmes caractères spécialisés… chacune de leur côté. C’est ce que l’on appelle une convergence évolutive.

Ainsi, l’originalité du projet MUSCADO est de comparer les changements évolutifs ayant eu lieu en Europe et en Asie, une fois ceux-ci décodés. Cela permettra de savoir si les changements génétiques sont les mêmes pour les deux ravageurs, et donc si face à des mêmes contraintes environnementales, des schémas évolutifs identiques se mettent en place (ou non). Un partenariat est donc engagé avec des laboratoires chinois de l’Académie d’Agriculture chinoise (Plant Protection Institute) à Beijing et à Changchun. Cette hypothèse mène à une question plus fondamentale : si des schémas évolutifs sont bel et bien répétables dans la nature, à quel point pourront-ils être prédictibles à l’avenir ? 

Mylène Le CaërRédactriceDépartement SPE

Contacts

Vincent Calcagno Institut Sophia Agrobiotech (INRAE, CNRS, Université Côte d'Azur)

Le centre

Le département

En savoir plus

Agroécologie

Adaptation au changement climatique du maïs : exploiter la diversité génétique du maïs pour augmenter les rendements

COMMUNIQUE DE PRESSE - Plusieurs simulations prévoient que le réchauffement climatique diminuera les rendements, mais elles sont basées sur le fait que les agriculteurs de 2050 utiliseront les mêmes variétés qu’aujourd’hui. Or, la profession sème actuellement des variétés de maïs de plus en plus tardives pour contrebalancer l’effet du réchauffement climatique. En se basant sur les pratiques et les savoirs professionnels actuels, des mesures faites en conditions réelles sur plusieurs sites, et plus de 3 millions de simulations à partir de 12 modèles climatiques, les chercheurs de l’Inra montrent que l’exploitation de la diversité génétique de la floraison du maïs permettrait l’adaptation au changement climatique et l’augmentation des rendements. Ces résultats sont publiés le 1er octobre 2018 dans la revue PNAS.

27 avril 2020

Biodiversité

Une plateforme d’Epidémiosurveillance en Santé Végétale pour surveiller, évaluer et décider

Lancé officiellement le 9 juillet 2018, la plateforme d’Epidémiosurveillance en Santé Végétale (ESV) a pour objectifs de veiller et contribuer à l'amélioration de l'efficacité et de l'efficience de la surveillance épidémiologique en santé végétale. Aujourd’hui opérationnelle, la plateforme ESV, qui intègre plusieurs scientifiques INRAE du département Santé des Plantes et Environnement, gère et traite de nombreuses données de surveillance collectées en France par les services de l’Etat afin d’améliorer les plans de surveillance et de prévention et d’anticiper les problèmes phytosanitaires notamment grâce à une veille sanitaire internationale.

28 octobre 2020

Biodiversité

10 ans de recherche au département Santé des Plantes et Environnement

"2010-2019 : 10 ans de recherche au département Santé des Plantes et Environnement" est une compilation de 30 histoires de recherche dans le domaine de la protection des plantes. Ce document résume et illustre le travail, en laboratoire et sur le terrain, des hommes et des femmes des unités de recherche du département SPE, l'un des 14 départements de recherche scientifique d'INRAE.

19 février 2021