Dans une étude précédente, des scientifiques dirigés par Bill Hansson et Markus Knaden du Département de neuroéthologie évolutive étaient déjà en mesure de montrer que les sphinx du tabac peuvent apprendre les odeurs comme signaux d’une source de nectar qu’ils avaient initialement perçue comme désagréable. Les insectes se sont avérés très adaptatifs en ce qui concerne les sources de nourriture.
Dans la présente étude, les chercheurs ont voulu savoir si l’apprentissage affecte également la ponte. Dans des expériences comportementales, ils ont d’abord donné aux sphinx du tabac femelles le choix de pondre leurs œufs sur une feuille de l’espèce de tabac sauvage Nicotiana attenuata ou datura sacré Datura wrightii. Les papillons naïfs, qui n’avaient jamais pondu d’œuf sur une plante auparavant, montraient une préférence innée pour les feuilles de datura sacré. Dans une deuxième série d’expériences, des femelles inexpérimentées ont été entraînées sur des feuilles de tabac ou de datura, ce qui signifie que les papillons n’avaient d’autre choix que de pondre leurs œufs sur une seule des deux espèces végétales. Dans une troisième étape, les chercheurs ont voulu savoir si cette formation avait un effet sur la sélection d’une plante par rapport à l’autre. « Nous avons été très surpris d’observer que même une seule expérience de ponte était suffisante pour attirer l’intérêt d’un papillon de nuit vers la plante même sur laquelle un œuf avait déjà été pondu. Les sphinx du tabac ont appris cette plante même lorsqu’une seule feuille était disponible pour la ponte et l’expérience a donc été découplée de la fleur en tant que source de nectar », résume le premier auteur Nandita Nataraj. Apparemment, une ponte réussie est en soi gratifiante pour le papillon et influence son comportement futur.
Dans l’ensemble, les expériences ont révélé que la préférence pour le tabac diminuait plus significativement après 24 heures que la préférence pour le datura, dont ils préfèrent naturellement les feuilles. La préférence innée combinée à un apprentissage réussi semble être un avantage évolutif qui permet à l’insecte lourd, qui dépense beaucoup d’énergie en vol et en vol stationnaire, de pondre ses œufs plus efficacement et ainsi d’économiser des ressources. Il est également mieux protégé des prédateurs s’il n’a pas à chercher longtemps des plantes hôtes.
Les sphinx du tabac apprennent les odeurs avec leurs antennes, mais pas avec leur deuxième nez : le bout de leur trompe
Les sphinx du tabac n’apprennent pas seulement les plantes hôtes pour une ponte plus efficace, ils se souviennent également des odeurs de fleurs qui les conduisent à une source de nectar lorsqu’ils se nourrissent. Les sphinx du tabac détectent des signaux olfactifs qui les guident vers une fleur avec leurs antennes. Cependant, dans une étude de 2016, l’équipe de Markus Knaden avait découvert que les neurones olfactifs à l’extrémité de la trompe représentent un deuxième nez chez les sphinx du tabac. Par conséquent, les chercheurs voulaient maintenant savoir si les papillons nocturnes peuvent également apprendre les odeurs avec cet organe olfactif supplémentaire.
« Le plus grand défi de notre étude était la conception d’une fleur artificielle qui retient l’odeur à l’intérieur et ne l’émet pas. Si l’odeur était également perceptible à l’extérieur de la fleur, nous n’aurions pas pu distinguer entre l’apprentissage des odeurs avec les antennes et avec la trompe », explique la première auteure Elisabeth Adam, décrivant la particularité du dispositif expérimental. Dans leur environnement naturel, les insectes crépusculaires suivent également des repères visuels. Les scientifiques ont donc développé une fleur en acrylique bleu qui attirait de manière fiable les mites même sans émettre d’odeur.
Les expériences comportementales en soufflerie ont révélé que les sphinx du tabac n’apprennent pas les odeurs qu’ils perçoivent uniquement avec leur trompe. L’expérience antérieure avec des odeurs spécifiques au sein de la fleur n’a donc pas modifié le comportement de recherche de nourriture. « Nous savons d’après des études antérieures que les régions cérébrales supérieures sont impliquées dans l’apprentissage. Peut-être que le rôle de la trompe est plus celui d’un organe tactile ou gustatif pour évaluer la qualité d’une fleur. Il perçoit donc vraisemblablement les odeurs différemment et ne transmet pas d’informations sur les odeurs vers des régions cérébrales supérieures », explique Elisabeth Adam.
Le sphinx du tabac Manduca sexta: un modèle idéal pour étudier les effets de l’apprentissage sur le comportement guidé par les odeurs chez un insecte
Les sphinx du tabac présentent de nombreux comportements complexes, même dans des conditions de laboratoire. Suivre un panache indiquant le nectar des fleurs, ou faire la distinction entre les plantes hôtes et non-hôtes pour pondre leurs œufs afin de s’assurer que leur progéniture puisse prospérer, sont des comportements qui présentent un intérêt écologique particulier. « Nous en savons déjà beaucoup sur l’olfaction chez cet insecte, en particulier sur les régions cérébrales impliquées dans la transmission et le traitement des signaux olfactifs. Les papillons nocturnes sont donc des modèles idéaux pour étudier la perception et l’apprentissage des odeurs – de la détection d’une molécule d’odeur en passant par traitement neuronal au comportement qui en résulte », résume le chef de l’étude Markus Knaden.
D’autres études porteront désormais sur la question de savoir si les sphinx du tabac peuvent également apprendre à pondre leurs œufs sur des plantes qui n’appartiennent pas à leur gamme d’hôtes et s’ils peuvent également apprendre une variété de fleurs et de plantes hôtes différentes. Des expériences supplémentaires examineront également comment le papillon utilise les neurones olfactifs de sa trompe pour évaluer les odeurs de fleurs.
Source de l’histoire :
Matériaux fourni par Institut Max Planck d’écologie chimique. Remarque : Le contenu peut être modifié pour le style et la longueur.
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