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Pop'Sciences - Université de Lyon|Université Jean Monnet Saint-Etienne

DDiversité d’acteurs pour préserver la biodiversité des pollinisateurs | Un article Pop’Sciences

Le constat est sans appel : les insectes pollinisateurs(1) tendent à disparaître, or ce déclin a des conséquences importantes sur nos vies : à l’échelle mondiale, près de 90 % des plantes sauvages à fleurs dépendent du transfert de pollen par les insectes. A l’échelle de l’Europe, ce sont 84% des cultures qui dépendent de la pollinisation. Les pollinisateurs jouent un rôle indispensable dans la production alimentaire et donc la subsistance des populations humaines. Préserver les insectes c’est avant tout prendre soin de leur habitat. CQFD : sauver les pollinisateurs, c’est œuvrer pour préserver la biodiversité du vivant et le bien-être de tous…

Un article rédigé par Nathaly Mermet, Docteur en Neurosciences,

journaliste scientifique & médicale, Lyon, pour Pop’Sciences – 30-11-2020

Tout un chacun a pu le constater en roulant en rase campagne au crépuscule : alors qu’il y a encore 10 ans en arrière le pare-brise ou la visière du casque était crépi d’insectes … cette « nuisance » n’est plus d’actualité ! Une observation assez basique, mais témoin de la diminution importante des insectes dans notre environnement.

Un modèle scientifique et poétique : le champ de lavande

©Pixabay

Ah … les champs de lavandes, teintés des couleurs de la Provence, aux parfums enivrants et égayés par le chant de ses habitants.

« Mon terrain d’expérimentation, ce sont les champs de lavandes. Été après été, j’ai été littéralement subjuguée par l’environnement sonore qui règne au milieu d’un champ quand je prélève les odeurs de fleurs » se rappelle le Dr Florence Nicolè, enseignante-chercheure au sein du Laboratoire de Biotechnologies Végétales appliquées aux Plantes Aromatiques et Médicinales – LBVpam à l’Université Jean Monnet de Saint-Étienne (UJM).

« Mes recherches portent sur l’étude des Composés Organiques Volatils (COVs) des lavandes, qui deviennent, après distillation, ce que l’on nomme huile essentielle de lavande. Ces composés émis par les plantes constituent une sorte de langage que nous cherchons à comprendre.»

Terrain expérimental à Chenereilles (Loire) en juillet 2020. Au premier plan, ce que l’on nomme la « pieuvre » (du fait de ces nombreuses « tentacules ») est un dispositif expérimental qui permet de capturer les odeurs émises par les inflorescences de 6 plantes différentes en même temps. Au deuxième plan, le laboratoire mobile que l’on protège du soleil et qui permet de stocker les échantillons de nectar à -78°C. / ©Florence Nicolè

« Plus de 200 molécules ont été identifiées chez la lavande. Certaines de ces molécules sont destinées à attirer les pollinisateurs. Récemment, nous avons lancé un projet de recherche multidisciplinaire et collaboratif pour faire le lien entre cette diversité de la chimie des lavandes et la diversité des insectes que l’on entend. » révèle-t-elle, soulignant que jamais personne n’a évalué le potentiel d’hébergement de la biodiversité des insectes et des araignées au sein d’un champ de lavandes, alors que ce dernier présente une réelle valeur écologique en tant qu’hébergeur d’une communauté d’arthropodes très diversifiée !

Les recherches du LBVpam visent globalement à mieux comprendre les mécanismes de production, de sécrétion et le rôle des composés organiques volatils chez les plantes à parfum, aromatiques et médicinales (PPAM), et une attention toute particulière est portée parmi ces COVs aux composés terpéniques. Ainsi les trois groupes « fétiches » de PPAM des chercheurs sont-ils les roses (dont le parfum subtil est émis par les cellules épidermiques des pétales), les pelargoniums ou géraniums dont l’huile essentielle est utilisée en parfumerie et la grande famille odorante des lamiacées, parmi lesquelles les lavandes et la sauge (qui émettent des COVs grâce à des trichomes glandulaires).

Prélèvement d'insectes

Pour recenser les insectes dans les champs de lavandes, on effectue 15 minutes de prélèvements avec deux filets fauchoir. Les bourdons, certaines abeilles et les papillons sont directement comptés et relâchés. Les filets sont ensuite vidés dans une cage adaptée qui permet d’observer, de trier et de recenser les différentes espèces. La majorité des insectes sont relâchés dès qu’ils sont comptabilisés. / ©Hugues Mouret

« Notre projet de recherche actuel a deux finalités : trouver des méthodes et indicateurs plus simples pour évaluer la biodiversité des insectes et relier cette biodiversité avec celle des molécules émises par les plantes » déclare-t-elle, évoquant les fastidieux recensements de biodiversité qui impliquent chaque année beaucoup de temps, d’énergie et mobilisent de nombreuses personnes (dont des étudiants du master Éthologie de l’UJM dans le cadre de projets pédagogiques), et sont jusqu’à présent l’unique recours. L’idée développée en ce moment par les chercheurs vise à définir un indice de biodiversité acoustique des insectes, mis au point sur le modèle expérimental de la lavande. Auparavant emblématiques de la Drôme et des Alpes de Haute-Provence, les cultures de lavande « remontent vers le nord » et sont désormais de plus en plus étendues en Rhône-Alpes-Auvergne et jusque dans la Beauce. La Provence aux portes de Paris en lien avec le changement climatique ? Une « opportunité » pour les chercheurs stéphanois, à l’instar de Florence Nicolè, chercheure de terrain avec un goût prononcé pour la recherche appliquée qui affirme « on ne peut comprendre son modèle biologique sans sortir du laboratoire ; un travail d’écologue de terrain et un bon sens de l’observation sont nécessaires ».

Paysage sonore

Sandrine Moja, enseignante-chercheure au LBVpam impliquée dans ce projet, effectue des prélèvements de nectar sur les fleurs de lavande avec des microcapillaires en verre d’une contenance de 1 à 20 uL. C’est un travail de précision qui nécessite de la concentration. Certaines plantes ont été ensachées alors que les fleurs étaient encore en bouton pour éviter tout contact avec des pollinisateurs. Cela permet d’étudier l’influence de l’absence de pollinisateurs sur la composition du nectar. / ©Florence Nicolè

La recherche d’un « indice de biodiversité acoustique » implique de facto une certaine multidisciplinarité, pour ne pas parler de « biodiversité de chercheurs » ! A la poésie du paysage visuel se mêle ainsi celle du paysage sonore. Aussi, la complémentarité des compétences des laboratoires de biologie animale – Equipe de Neuro-Ethologie Sensorielle, ENES – et végétale – LBVpam –  de l’UJM s’impose-t-elle afin de créer des outils innovants utilisables par les industriels et les collectivités. Centrée sur la bioacoustique, à savoir la science des signaux sonores (animaux et humains), l’activité de l’ENES s’ancre dans l’éthologie (soit l’étude des comportements) à travers une longue tradition à la fois en neurosciences, focalisée sur les mécanismes des communications acoustiques, et en écologie. Le développement d’outils bioacoustiques pour évaluer la biodiversité s’inscrit donc naturellement au cœur de ses compétences, lesquels permettent également les mesures d’impact des environnements abiotiques et biotiques sur l’évolution des communications. « L’analyse de la complexité des profils sonores enregistrés permet de calculer des indices de diversité du signal sonore. Cette diversité sonore constitue un indicateur de la diversité des organismes qui génèrent le son » explique Florence, indiquant qu’il sera possible de comparer ses indices de diversité sonores entre des milieux ou avant/après l’application de mesures de gestion. A plus long terme, une perspective serait de réussir à identifier certaines espèces à partir d’un paysage sonore complexe. Un catalogue de sons reliant une espèce à un profil sonore sera créé et grâce au machine learning les chercheurs espèrent qu’il sera possible d’isoler un signal sonore spécifique à partir d’un profil complexe où se mêlent des dizaines d’espèces, comme un instrument de musique est repéré dans un orchestre.

Des collaborations multiples pour créer de nouveaux indices de mesure de la biodiversité

« La collaboration étroite avec des spécialistes de la reconnaissance des insectes, en l’occurrence à travers l’association Arthropologia qui réunit des entomologistes professionnels et passionnés, nous est par ailleurs indispensable » indique F. Nicolè. Agissant au quotidien pour le changement des pratiques et des comportements en menant des actions pédagogiques en faveur des insectes (auxiliaires, pollinisateurs, décomposeurs), Arthropologia est une association naturaliste qui œuvre pour la connaissance et la protection des insectes et de la biodiversité.

Scaeva pyrastri / © Hugues Mouret – Arthropologia

Issoria lathonia / © Hugues Mouret – Arthropologia

« Depuis plusieurs années nous collaborons avec Veolia sur un ancien site de stockage de déchets pour la réalisation d’inventaires de biodiversité effectués par les étudiants du master Éthologie de l’UJM. Ce projet de recherche innovant est le prolongement de cette collaboration pédagogique » déclare Florence. Ce projet vise à permettre à l’industriel de valoriser des sites de gestion des déchets et de disposer d’un indicateur simple et innovant de biodiversité des insectes pour évaluer l’effet de différentes mesures de gestion [encart 1].

Au-delà de l’expérimentation avec le partenaire industriel, « les indices de biodiversité sonores que nous allons définir dans ce projet pourront trouver des applications au sein de tous les sites industriels et auprès des communes qui souhaitent mettre en place des actions en faveur des pollinisateurs » appelle de ses vœux Florence Nicolè.

Comprendre les interactions chimiques pour développer des moyens de lutte biologiques

Cicadelles, Hyalesthes obsoletus, sur une tige de sauge sclarée (le plus etit est le mâle) / ©Florence Nicolè

Outre le phénomène de réchauffement climatique qui impacte sa physiologie et sa distribution géographique, est apparue chez la lavande une maladie qui dessèche la plante : des bactéries se développent dans le phloème, le tissu conducteur de la sève élaborée qui transporte l’eau et les nutriments. Les bactéries se multiplient et créent des bouchons, provoquant un stress hydrique à l’origine du dépérissement de la plante. La bactérie responsable, le phytoplasme du Stolbur, a pour principal vecteur un insecte piqueur suceur de la famille des hémiptères et qui ressemble à une petite cigale : la cicadelle (Hyalesthes obsoletus). Ce dépérissement à phytoplasme touche massivement les cultures de lavande et de lavandin, aussi bien en plaine qu’en montagne et tant en agriculture conventionnelle que biologique.

Florence, en collaboration avec l’Institut de chimie de Nice, le CRIEPPAM et le Centre d’Écologie Fonctionnelle et Évolutive de Montpellier (CEFE), a montré que les plantes infectées par les bactéries ont une odeur différente et qu’une molécule caractéristique des plantes infectées attirent préférentiellement l’insecte vecteur.

« Nous pensons que les bactéries modifient la chimie de la plante et lui font produire des composés qui vont attirer l’insecte vecteur, favorisant ainsi la dispersion de la bactérie. On parle de théorie de manipulation de l’hôte et c’est un phénomène qui a déjà été démontré dans d’autres cas de maladie à phytoplasme transmis par des insectes vecteurs. Dans notre cas, la démonstration expérimentale reste à mener mais nous faisons face à des verrous méthologiques (la difficulté à contrôler l’infection des plantes). »

Alors qu’il n’existe à ce jour pas de moyens de lutte biologique efficace contre cette maladie, l’idée est née de détourner la communication chimique des plantes pour contrôler les populations d’insectes vecteurs. Par exemple, utiliser des composés chimiques de plantes infectées pour créer un piège olfactif (à l’image de nos plaquettes collantes pour piéger les mites alimentaires !) qui déroutent les cicadelles des champs de lavandes. Autre possibilité : planter en bordure de champs des plantes “sacrifice” qui produisent des composés très attractifs pour les cicadelles et jouent le rôle de « paratonnerre » pour les lavandes. Tout un pan de recherche consiste à comprendre les voies de biosynthèse de ses composés chez les lavandes, ainsi que les régulations qui se mettent en place en cas de stress hydrique ou d’infection bactérienne.

« D’autres COVs fortement émis par la plante malade sont le lavandulyl acétate et le linalol, de la famille des terpènes, qui participent à l’attraction des pollinisateurs » indique Florence, précisant qu’il est donc nécessaire d’étudier l’effet des conséquences du dépérissement et de la mise en place de pièges olfactifs sur la biodiversité des communautés d’arthropodes présents dans les champs de lavandes.  Ce qui est déjà clairement établi c’est que les pesticides de synthèse décriés depuis près de 40 ans ne peuvent être utilisés pour lutter contre la maladie du dépérissement de la lavande. En effet, le pic de vol des cicadelles correspond à la pleine floraison des lavandes et donc à une abondance maximale de pollinisateurs. C’est aussi la période de transhumance des abeilles domestiques dans les champs de lavande pour la production du miel de lavandes. Il est donc inenvisageable de tuer toute la biodiversité des insectes présents sur la lavande alors qu’on ne cible que les cicadelles.  De plus, plus globalement, les pesticides de synthèse ont un impact néfaste sur la biodiversité, la qualité de l’eau, des sols et la santé, et que les actions politiques internationales[encart 2] et locales[encart 3] doivent défendre la biodiversité.

Prairie fleurie

©Piqsels

« Nous avons choisi le champ de lavandes comme terrain expérimental, car c’est un terrain que nous connaissons très bien. Cependant, nous savons qu’une communauté de plantes diversifiées permet une plus grande diversité de pollinisateurs » insiste Florence, fascinée par le langage des plantes et qui avoue rêver de trouver la pierre de rosette de la communication des plantes et de disposer d’un traducteur ! Elle souligne que les abeilles domestiques sont la partie émergée de l’iceberg, mais qu’il reste à comprendre et évaluer la valeur écologique d’un champ. Ce qui nous amène à la conclusion « évidente » : la biodiversité doit appeler la biodiversité dans une spirale vertueuse qui est une transposition de l’Évolution.

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Note :

(1) Pollinisateurs… les acteurs de la pollinisation ! Rappelons que la pollinisation consiste au transport d’un grain de pollen d’une étamine (soit l’organe reproducteur mâle de la plante) vers un pistil (soit l’organe femelle) d’une autre fleur de la même espèce, assuré par le vent ou les animaux, dont essentiellement les insectes.

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          Encart 1

         Cas d’école : comment Veolia bénéficie de recherches menées à l’UJM

Plantations par les employés de Veolia, volontaires, des plants de lavandes et de lavandins. Ces plants serviront en 2021 à mesurer l’indice de biodiversité sonore des insectes qui pourra être comparer aux autres sites étudiés (Chenereilles, CRIEPPAM, Site Explora au cœur de la ville de Saint-Etienne). / ©Veolia

« Un projet innovant, en collaboration avec l’Université Jean Monnet (Saint Étienne) est actuellement mené sur notre site de Montbrison, qui est un centre de tri et déconditionnement de biodéchets industriels principalement alimentaires, où 170  plants de lavandes et de lavandins ont été plantés par les salariés en mai 2020, sous la direction attentive de Florence Nicolè » déclare Camille Ginestet, Chef de projets / Coordinateur biodiversité à la Direction Technique Rhin Rhône de Veolia Recyclage & valorisation des déchets. Veolia accompagne financièrement le projet de recherche mené par l’Université, en fournissant un terrain expérimental, des plantes et de la main d’œuvre. Dans ce mutualisme à bénéfices réciproques, les chercheurs vont essayer par le biais d’enregistrements sonores, de créer un indicateur simple et innovant de mesure de la biodiversité des insectes. En parallèle des recherches qui seront menées sur la communication chimique des lavandes et l’analyse de la qualité du nectar, les communautés d’arthropodes seront recensées et les signaux acoustiques émis par ces communautés seront inventoriés. « Chez les insectes, il est possible de détecter différents types de sons : stridulation pour les grillons, sauterelles, criquets ou coléoptères, percussion chez les termites, bourdonnement des ailes chez les moustiques, bourdons et abeilles… » rappelle Camille. Le projet, qui implique de façon volontariste les salariés de Veolia dans un “Team building vert” sur leur lieu de travail,   permettra à Veolia, s’il aboutit à une application développable, de valoriser des sites de gestion des déchets et de disposer d’un indicateur simple et innovant pour évaluer l’effet dans le temps des différentes mesures de gestion des espaces non imperméabilisés sur les sites.

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Encart 2

         Une prise de conscience internationale portée par l’UICN

Généraliser les pratiques et techniques alternatives à l’utilisation des pesticides de synthèse

Une recommandation pour généraliser les alternatives aux pesticides

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          Encart 3

        Action politique locale

Outre la végétalisation des espaces publics et privés, la politique de la Métropole de Lyon affiche la mise en place d’un plan pollinisateurs. En faisant l’acquisition de foncier, elle souhaite multiplier les sentiers-nature accessibles au public tout en protégeant les espaces naturels de son territoire. A l’instar du nouveau sentier nature « Retour aux sources » qui relie Cailloux-sur-Fontaine à Fontaines-Saint-Martin le long du ruisseau des Vosges et s’inscrit dans la stratégie à long terme de la métropole en matière de lutte contre le réchauffement climatique, de végétalisation et de protection et préservation des espaces naturels du territoire.

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