La coévolution Plantes-Insectes - Université Paris-Sud

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La coévolution
Plantes-Insectes
Biol 301
Myriam HARRY, Université Paris-Sud 11
Population 1 Population 2
Densité
Chaque population est soumise à ses propres contraintes
génétiques
Environnementales
Population 1 Population 2
Densité génétiques
Environnementales
Plantes Insectes
La coévolution concerne un couple de populations
d’organismes non apparentés, n’échangeant pas de gènes
Population 1 Population 2
Densité génétiques
Environnementales
Plantes Insectes
Interactions entre les deux populations
Faibles => le système n’évolue pas
Population 1 Population 2
Plantes Insectes
Interactions entre les deux populations
Fortes => le système peut évoluer vers une coévolution
Population 1 Population 2
génétiques
Plantes Insectes
Interactions entre les deux populations
Capacité de réponse
Sélection
dépend de la pression de sélection et de la variabilité
génétique de chacune des populations

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Population 1 Population 2
génétiques
Plantes Insectes
Capacité de réponse
Sélection
Moteur du système = Sélection
Chaque population doit maintenir sa valeur sélective
Si les interactions sont fortes entre les deux
populations, leurs histoires évolutives vont se
rencontrer
Le système va tendre vers une spécialisation, un
mutualisme voire vers une cospéciation
La coévolution, un concept défini de façon génétique
(Ehrlich et Raven en 1964)
Il y a coévolution si par des modifications génétiques,
le jeu de la sélection conduit à des modifications sinon
conjointes tout au moins réciproques des patrimoines
héréditaires des deux espèces.
Pas si facile à démontrer de façon génétique
Un gène, ça va
A piocher dans les relations hôtes-pathogènes
Lin- rouille
Linum usitatissimum – Melampsora lini
résistance/ sensibilité virulence/avirulence
Deux systèmes à 1 gène à 2 allèles
Au moins 27 gènes impliqués
Virulent
sensible
R gène de résistance => récepteurs aux molécules
avr
codées par le gène d’avirulence du pathogène

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Deux gènes
C’est déjà plus compliqué
Pour une plante : s’adapter ou disparaître
Existence de toxines ou de défenses
(chimiques ou mécaniques)
Une arme contre les phytophages ?
Souvent évolution parallèles
Mais sélection du trait procurant
un avantage sélectif
Il faudrait le démontrer de façon génétique
En réponse à ces toxines/ défenses
Spécialisation de certains insectes
Larve du Bruchide
Caryedes brasiliensis
Graines toxiques de Fabacées
Dioclea
AA non protéique
Mort insecte
Arginine
(CH2)
Canavanine
(O2)
Arginyle-t-RNA
synthétase
non incorporée
60% canaline + urée
Ammonium uréase
Spécialiste de la
canavanine
enzymes non fnelles
(in Harry 2008)
Danaus plexippus
(le Monarque)
Limenitis archippus
(le Vice –roi)
COEVOLUTION
Modèle (toxique)
Mime (non toxique)
dupe
Mimétisme batésien

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( PNAS vol. 103, 2006)
Nicotiana attenuata ,
Solanacées, fabrique des
alcaloïdes (nicotine)
le sphinx du tabac
(
Manduca sexta ), a
développé une résistance à
la nicotine et ses chenilles
dévorent ses feuilles
Réponse du tabac
-détecte la présence des chenilles
du sphinx (AG + AA dégagés par
l’insecte)
- ralentit sa synthèse de nicotine
et synthétise à la place des
molécules volatiles attirant les
prédateurs du sphinx
- En même temps, ralentit la
synthèse de la sous-unité de
l'enzyme gal3 dans ses feuilles,
mise en réserve dans les racines
- quand disparition des chenilles,
réutilisation de la réserve de
carbone pour refabriquer tiges et
feuilles.
Cotesia congregata
Quand la plante déjoue les spécialistes
Cas
Heliconius - Passiflora
Heliconius spp.
Passiflora sp.

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Le système figuier / pollinisateurs
pollinisateurs
graines
Arbre femelle
Arbre mâle
fleurs mâles
fleurs femelles
brevistyles fleurs femelles
longistyles
Figuiers dioïques
Ficus carica / Blastophaga (in Harry 2008)
Mutualisme instable
Graines
pollinisateurs
Figuiers monoïques
Ficus sur / Ceratosolen
fleurs mâles
fleurs femelles
brevistyles à longistyles
Mutualisme stable
(in Harry 2008)
Fécondation de l’ovule
)avantage séléctif immédiat
pour la descendance
espèces de plantes espèces d'insectes
Cocladogénèse
Fausse congruence