Des chercheurs décodent le génome de la Légionnaire d’automne

Spodoptera frugiperda est un papillon de nuit appartenant à la superfamille des Noctuoidea. Il est également appelé Légionnaire d’automne car les chenilles sont parfois si nombreuses qu’elles forment des ‘tapis’ sur le sol, évoquant une armée en marche. À la différence de la majorité des insectes herbivores, la Légionnaire d’automne est très polyphage : elle s’attaque à plus d’une centaine de plantes, notamment des plantes cultivées (maïs, riz, sorgho, coton, soja). Ce papillon se déplace sous forme de grands essaims et est capable de voler sur de grandes distances.
Jusqu’alors cantonné au continent américain et aux Caraïbes, les dégâts provoqués par Spodoptera frugiperda sont estimés à 600 millions de dollars chaque année au Brésil par l’Organisation des Nations-unies pour l'alimentation et l'agriculture (FAO). Depuis janvier 2016, il est devenu invasif en Afrique où il ravage les champs de maïs de 21 pays du Sud et de l’Ouest. Il menace aujourd’hui le continent européen.

Séquençage d’un des tout premiers génomes d’un papillon de la superfamille des Noctuoidea

Dans le cadre du consortium public international Fall Armyworm, des chercheurs de l’Institut national de la recherche agronomique (Inra), en collaboration avec le Commissariat à l’énergie atomique et aux énergies alternatives (CEA), ont séquencé le génome de Spodoptera frugiperda. Ils ont ainsi décrit l’un des premiers génomes d’un papillon appartenant à la superfamille des Noctuoidea et ont étudié plus spécifiquement trois types de familles de gènes chez cet insecte.
 
Les scientifiques ont d’abord analysé un groupe de gènes impliqués dans la reconnaissance des plantes hôtes, leur permettant de se nourrir ou d’y déposer leurs œufs. En comparant le génome de S. frugiperda avec les génomes disponibles de Lépidoptères (non polyphages), les chercheurs ont révélé une expansion du nombre de gènes (230 contre 45 à 74 chez les autres Lépidoptères) codant pour un certain type de récepteurs gustatifs. Ces derniers sont situés sur la trompe des papillons ou sous leurs pattes. Ils leur permettraient de détecter des toxines ou des composés amers produits par les plantes. Le seul insecte connu pour avoir de telles expansions de récepteurs gustatifs est un coléoptère omnivore, le tribolion rouge de la farine qui s’attaque également à une large gamme d’aliments.

Ils se sont ensuite intéressés à d’autres familles de gènes nécessaires pour contrer les défenses chimiques que les plantes surproduisent lorsqu’elles sont attaquées (détoxification). Les chercheurs ont découvert des expansions dans deux des quatre grandes familles de gènes pour la détoxification (codant pour les cytochromes P450s (CYP), ou les glutathion-S-transférases (GST)). Ce sont ces mêmes gènes qui peuvent être impliqués dans les résistances aux pesticides.

Enfin, les scientifiques ont décrit un groupe de gènes impliqués dans la digestion des tissus végétaux.

Pour réaliser cette étude, deux génomes de S. frugiperda ont été analysés, correspondant à deux variants génomiques selon la plante hôte de l’insecte : le variant maïs et le variant riz, que l’on retrouve sur l’ensemble de leur aire de distribution en Amérique. Les chercheurs ont mis en évidence des différences entre ces variants dans le nombre et la séquence des gènes nécessaires à la détoxification des toxines émises par les plantes et dans les gènes nécessaires à la digestion.

Mises à la disposition de la communauté scientifique internationale, toutes ces données vont permettre d’identifier quel variant du papillon est en train d’envahir le continent africain. Plus encore, ces travaux vont aussi permettre d’évoquer de nouveaux moyens de lutte biologique. Ils vont également améliorer la compréhension des mécanismes d’apparition des résistances aux pesticides.

(INRA/wi)

Référence:

Anaîs Gouin et. al :
Two genomes of highly polyphagous lepidopteran pests (Spodoptera frugiperda, Noctuidae) with different host-plant ranges.
Scientific Reports. 7. 11816 (2017)  doi: 10.1038/s41598-017-10461-4. en anglais

For more information:

Site web INRA
Site web CEA
Site web de l’Arthropod Pesticide Resistance Database (APRD)