Le secret évolutif des fleurs à l'odeur de pourriture qui séduisent les pollinisateurs

Éditorial scientifique, 8 mai (EFEverde).- Toutes les plantes n’attirent pas les pollinisateurs avec des parfums sucrés ; certains le font avec des odeurs terribles. Une étude publiée dans Science explique comment un gène végétal a évolué pour produire des odeurs désagréables et obtenir des bénéfices écologiques.

Menée par Yudai Okuyama, biologiste évolutionniste à l'Université de Tokyo et au Musée national de la nature et des sciences du Japon, et menée par une douzaine de centres de recherche japonais, l'étude démontre comment les plantes sont capables d'émettre des odeurs désagréables pour attirer les pollinisateurs.

L'émission de parfums peut encourager les insectes à visiter les organes reproducteurs de la plante et ainsi augmenter les chances de pollinisation, mais elle peut également repousser les visiteurs indésirables.

Tout au long de l’évolution, les plantes ont modulé la composition moléculaire de ces odeurs pour attirer certains insectes.

L'étude explique que dans les fleurs d'Asarum, ou gingembre sauvage, un gène conçu pour détoxifier les composés odorants a évolué pour produire des odeurs désagréables, une découverte qui met en lumière la façon dont les plantes utilisent d'anciennes voies métaboliques pour un avantage écologique.

Selon l'étude, ces plantes utilisent des produits chimiques (oligosulfures) qui donnent à leurs fleurs une odeur semblable à celle d'un cadavre en décomposition pour tromper les insectes qui se nourrissent de matière organique en décomposition et les inciter à les visiter et à réaliser la pollinisation.

Composés volatils malodorants

Une caractéristique clé des fleurs malodorantes est la libération de composés volatils malodorants, en particulier des oligosulfures tels que le disulfure de diméthyle (DMDS) et le trisulfure de diméthyle (DMTS).

Ces composés imitent les signaux chimiques émis par la décomposition des matériaux.

Bien que l’on sache que ces composés sont formés à partir de la dégradation bactérienne d’acides aminés contenant du soufre, les mécanismes biologiques qui permettent aux fleurs de les produire restent largement inconnus.

Pour en savoir plus sur cette question, Yudai Okuyama a étudié les fleurs du genre Asarum , qui présentent une remarquable diversité de formes et de parfums, des caractéristiques qui auraient évolué pour attirer autant de pollinisateurs que possible.

En utilisant la génomique comparative et des tests fonctionnels, Okuyama et son équipe ont découvert que l’émission de DMDS florale est liée à l’expression d’un gène de la famille des protéines de liaison au sélénium.

Chez l’homme, la protéine apparentée, SELENBP1, détoxifie normalement le méthanethiol, un composé malodorant et à forte odeur lié à la mauvaise haleine clinique. Cette protéine détoxifie le méthanethiol, le transformant en substances moins nocives.

Chez les espèces d'Asarum , Okuyama et ses collègues ont découvert trois types distincts de gènes de méthanethiol oxydase : SBP1, SBP2 et SBP3 .

En exprimant ces gènes dans des bactéries et en testant leur fonction enzymatique, ils ont découvert que SBP1 effectue une réaction unique : au lieu de détoxifier le méthanethiol, il le transforme en DMDS.

Cette capacité est née d'un petit nombre de changements d'acides aminés dans SBP1 qui ont modifié la fonction enzymatique de SBP1 d'une méthanethiol oxydase (MTOX) à une disulfure synthase (DSS).

Les auteurs pensent que cette capacité a évolué indépendamment dans au moins trois lignées végétales sans rapport avec l'Asarum , suggérant une évolution convergente motivée par des pressions écologiques similaires, note l'étude.

Dans une perspective connexe publiée dans Science et intitulée « fleurs avec mauvaise haleine », Lorenzo Caputi et Sarah O'Conner de l'Institut Max Planck d'écologie chimique notent qu'« il est remarquable » que, bien que l'oxydation du méthanethiol soit également observée chez l'homme, « l'activité enzymatique de l'oligosulfure synthase n'ait évolué que chez les plantes ».

Les chercheurs pensent que cela pourrait être dû au fait que « les plantes sont soumises à une pression évolutive constante pour produire une chimie complexe pour la communication et la défense ».

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