Des chenilles en pâte à modeler pour étudier les effets du climat sur les insectes

Une fausse chenille en pâte à modeler dans un chêne. Inra

Six pour cent de la surface mondiale des feuilles. Telle est la part consommée par les insectes herbivores, par exemple la chenille processionnaire du chêne ou le bombyx disparate. Cette proportion, déjà suffisante pour ralentir la croissance des arbres, pourrait bien augmenter avec le réchauffement climatique.

Face à ces dérèglements, les arbres mettent en œuvre des stratégies de régulation pour se défendre. Tandis que la demande en bois ne cesse d’augmenter – que ce soit pour l’ameublement, le chauffage, la construction ou la production de carton et de papier –, il apparaît indispensable d’identifier la manière dont les arbres pourront faire face aux dégâts croissants que risquent de leur causer à l’avenir les insectes herbivores.

Des défenses naturelles

Dans leur constitution, les arbres sont déjà munis de solides défenses vis-à-vis des insectes herbivores. Leurs feuilles, par exemple, sont dotées de propriétés physiques et chimiques limitant la consommation des insectes : une cuticule épaisse rend ainsi la feuille difficile à déchirer et à digérer.

Sur le plan chimique, les feuilles renferment également une grande quantité de composés (des tanins notamment), capables de nuire aux herbivores de diverses façons, par exemple en réduisant l’activité de leurs enzymes digestives ou, tout simplement, en les intoxiquant.

D’autres acteurs jouent un rôle primordial bien qu’indirect dans la stratégie de défense des arbres : par leur consommation d’herbivores, les prédateurs comme la mésange et les parasitoïdes comme les trichogrammes (dont les larves se nourrissent dans le corps d’un autre insecte, le mangeant de l’intérieur) diminuent ainsi la pression herbivore sur les arbres.

Certains prédateurs participent à la défense des arbres en attaquant les insectes herbivores. Vincent van Zalinge/Unsplash, CC BY-SA

Impact des dérèglements climatiques

Ces mécanismes de défense naturelle sont aujourd’hui perturbés par le réchauffement climatique, dont les effets affectent directement arbres, herbivores et prédateurs. Pour quelques degrés de plus, les feuilles poussent plus tôt dans l’année. Pour quelques degrés de trop en été, la survie des arbres peut être menacée.

Chez les insectes, les hivers plus doux limiteront probablement la mortalité hivernale, au risque d’augmenter les pullulations, donc les dégâts massifs : les températures plus élevées accélèrent en effet le développement des insectes, à un rythme qui atteint parfois plusieurs générations par an.

Faute d’expérimentation facile, il s’avère compliqué d’anticiper précisément les conséquences du réchauffement climatique sur les dégâts causés par les insectes herbivores.

Dans le but de les comprendre, plusieurs études ont été menées en laboratoire, dans des chambres de culture à la température contrôlée ; elles ont toutefois leurs limites. En se focalisant généralement sur une seule espèce d’arbre et d’herbivore, elles ne rendent pas compte de la complexité des facteurs en jeu.

Cette chenille herbivore, qui mange les feuilles des arbres, imite les serpents pour éloigner les prédateurs. John Flannery/Flickr, CC BY-SA

Latitudes et défenses chimiques des feuilles

Une autre approche consiste à caractériser les effets du climat actuel en réalisant des observations le long de grands axes géographiques.

Dans l’hypothèse où le climat de la France serait demain celui de l’Espagne aujourd’hui, toutes choses égales par ailleurs, on peut supposer que la régulation des dégâts d’insectes herbivores aujourd’hui à l’œuvre en Espagne sera la même demain en France.

En suivant ce raisonnement, de nombreux chercheurs ont étudié les dégâts d’insectes, les défenses des arbres, ou encore l’activité des prédateurs, le long de grands gradients latitudinaux, des régions tropicales vers les régions polaires en passant par les zones tempérées. Dans une étude publiée récemment, nous avons ainsi mis en relation les dégâts d’insectes herbivores sur le chêne pédonculé avec les défenses chimiques des feuilles le long d’un gradient allant du nord de l’Espagne au sud de la Suède.

Près de 60 % des feuilles présentaient des dégâts d’insectes en Espagne, contre 30 % en Suède, mettant ainsi en lumière une diminution des dégâts d’insectes du sud vers le nord de l’Europe. En parallèle, la majorité des défenses chimiques (notamment les tanins) étaient plus concentrées dans les feuilles au nord qu’au sud.

Chenilles en pâte à modeler

En s’en tenant à cette étude, on est tenté de conclure que les arbres sont menacés par le réchauffement climatique parce qu’il leur ferait perdre leur capacité à produire des défenses chimiques ; et donc subir davantage de dégâts de la part des herbivores.

Une telle conclusion est néanmoins caricaturale. En réalité, un travail mené par des chercheurs de l’université de New South Wales à Sidney a montré que tous les cas de figure existent quant à la relation entre latitude et défenses des plantes contre les herbivores. Il n’y a donc pas lieu d’en tirer des généralités.

Une autre hypothèse apparaît alors. Si les défenses des plantes ne suffisent pas à expliquer l’effet du climat sur les dégâts d’insectes, les défenses indirectes jouent peut-être un rôle. Dans une étude pilotée à l’échelle mondiale, des universitaires ont utilisé des chenilles en pâte à modeler pour mimer de véritables chenilles, afin de tromper les prédateurs. Ces derniers se sont jetés, naïfs, sur ces leurres, y imprimant des traces de becs, de dents ou de mandibules.

Or, l’expérience a montré que la quantité de fausses chenilles attaquées par les prédateurs augmentait quand on avançait des pôles vers l’équateur. Peut-on en conclure que le nombre de prédateurs augmente à mesure que le climat se réchauffe, assurant un meilleur contrôle des dégâts d’insectes herbivores ? Les auteurs de l’étude restent très prudents, mais la piste mérite d’être creusée.

Anticiper les changements

Dans ce contexte, nous avons lancé, avec une équipe de chercheurs de l’INRA Bordeaux et en collaboration avec des universitaires de toute l’Europe, un projet scientifique comportant un volet participatif. Il s’agit d’étudier simultanément les effets du climat sur les défenses des chênes et sur l’activité des prédateurs, en exposant des chenilles en pâte à modeler dans les arbres. Des écoliers, collégiens et lycéens de six pays se sont joints à nous.

Des chercheurs ont mis dans la nature de fausses chenilles pour attirer les prédateurs. Bastien Castagneyrol, Author provided

Il ne fait aucun doute que les interactions entre arbres et insectes herbivores sont et seront encore affectées par le réchauffement climatique. Il s’agit désormais pour les scientifiques d’explorer les différentes pistes afin d’anticiper ces changements. De nombreuses incertitudes restent à lever, notamment sur l’importance relative des différents mécanismes qui régulent les dégâts d’insectes sur les arbres.


Les enseignants intéressés pour participer à ce projet peuvent consulter le site internet qui lui est dédié.