David Johnson
Parcourez les marais salants de l’estuaire de Plum Island, dans le Massachusetts, et vous apercevrez probablement des crevettes orange vif se cachant parmi la végétation et les détritus. Cette teinte inhabituelle est le signe qu’une crevette a été infectée par un ver parasite, ce qui semble également affecter son comportement. Les crevettes infectées deviennent généralement lentes et passent plus de temps exposées dans les marais ouverts, ce qui constitue une proie facile pour les oiseaux affamés. Selon un article récent publié dans la revue Molecular Ecology, des biologistes de l’Université Brown ont séquencé l’ADN de ces crevettes pour mieux comprendre les mécanismes moléculaires à l’origine de ces changements.
« Cela pourrait être un exemple de parasite manipulant un hôte intermédiaire pour assurer sa propre transmission entre hôtes », a déclaré le co-auteur David Rand de l’Université Brown, faisant une analogie avec la façon dont le paludisme se propage aux humains par l’intermédiaire des piqûres de moustiques. « La rage pourrait être un autre exemple pertinent : elle rend les individus infectés « fous » et les pousse à mordre les autres et à infecter l’hôte suivant. Apprendre les mécanismes moléculaires de ces types d’interactions hôte-parasite peut avoir des implications importantes sur la manière de gérer les agents pathogènes en général et chez l’homme.
Les parasites qui contrôlent et modifient le comportement de leurs hôtes sont bien connus dans la nature. Il existe notamment une famille de champignons parasites zombifiants appelés Cordyceps—plus de 400 espèces différentes, chacune ciblant une espèce d’insecte particulière, qu’il s’agisse de fourmis, de libellules, de cafards, de pucerons ou de coléoptères. En fait, Le dernier d’entre nous Le co-créateur du jeu, Neil Druckmann, a déclaré que le principe était en partie inspiré par un épisode du documentaire sur la nature de la BBC. Planète Terre (raconté par Sir David Attenborough) décrivant la « zombification » d’une fourmi avec des détails saisissants. Les scientifiques souhaitent étudier Cordyceps pour en savoir plus sur les origines et les mécanismes complexes à l’origine de ces types de maladies pathogènes.
C’est un processus assez horrible. Tout d’abord, le champignon s’infiltre dans l’exosquelette et le cerveau de l’hôte via des spores dispersées dans l’air, qui tombent au sol. Lorsqu’une fourmi en quête de nourriture rencontre une spore, celle-ci s’attache au corps de la fourmi et s’enfouit à l’intérieur. Une fois à l’intérieur, les spores poussent de longues vrilles appelées mycéliums qui finissent par atteindre le cerveau et libèrent des produits chimiques qui font du malheureux hôte l’esclave zombie du champignon. Les produits chimiques obligent l’hôte à se déplacer vers l’endroit le plus favorable au développement et à la croissance du champignon. Ensuite, le champignon se nourrit lentement de l’hôte, faisant germer de nouvelles spores dans tout le corps, comme une dernière indignité. Ces pousses éclatent et libèrent encore plus de spores dans l’air, qui infectent encore plus d’hôtes sans méfiance.
Cette dernière étude implique un ver parasite (trématode) plutôt qu’un champignon, ciblant une espèce particulière de crevette brune (amphipode) vivant dans les marais plutôt que des insectes. En collaboration avec le laboratoire de biologie marine de Woods Hole, dans le Massachusetts, Rand emmène ses étudiants lors d’excursions annuelles dans l’estuaire de Plum Island depuis 2013. Beaucoup de ces étudiants seraient inévitablement frappés par les curieuses teintes orange de Orchestia grillus-le résultat d’une infection par le ver Levinseniella byrdi. Mais le mécanisme par lequel le ver parvenait à modifier la couleur et le comportement de sa crevette hôte restait un mystère.
David Johnson
L.byrdi est un trématode (ou douve) aviaire, ce qui signifie qu’il cible en fin de compte les oiseaux, mais son cycle de vie comporte trois phases distinctes. Les oiseaux des marais infectés expulsent les œufs du parasite dans leurs excréments, qui sont ensuite consommés par les escargots. Ces escargots, à leur tour, se débarrassent des larves nageant librement du ver, qui peuvent ensuite pénétrer dans l’exosquelette de O. grillus. Donc les crevettes sont techniquement L.byrdile deuxième hôte intermédiaire de. Après 25 à 30 jours, les larves se transforment en gros kystes dans la cavité corporelle de la crevette. C’est à ce moment-là que la couleur passe du marron à l’orange fluo et que les crevettes passent plus de temps dans les zones exposées du marais salant. Cela rend les crevettes plus vulnérables aux oiseaux affamés. Les oiseaux consomment les crevettes, sont infectés et le cycle recommence.
Tout d’abord, Rand et autres. généré deux séquences du génome entier pour O. grillus, en utilisant l’ADN extrait d’une seule jambe mâle et d’une seule jambe femelle, car il est peu probable que le tissu de la jambe soit infecté par l’ADN du trématode. Ensuite, ils ont séquencé l’ADN de 24 crevettes infectées (identifiées par leur couleur orange révélatrice et au moins un kyste dans la cavité corporelle) et de 24 crevettes non infectées, toutes collectées sur les rives d’un ruisseau de l’estuaire de Plum Island.
Les résultats : être infecté par des trématodes active les transcrits génétiques chez la crevette associés à la pigmentation et à la capacité de la crevette à détecter les stimuli externes. Dans le même temps, plusieurs transcrits génétiques associés à la réponse immunitaire sont supprimés, ce qui pourrait expliquer pourquoi 99 pour cent des crevettes trouvées dans les marais exposés à marée basse sont infectées. Rand et autres. suggèrent que ces expressions génétiques modifiées confèrent au trématode parasite un avantage évolutif, lui donnant une plus grande chance d’augmenter son nombre. « Les amphipodes infectés deviennent des cibles faciles pour les prédateurs », a déclaré Rand – dans ce cas, les oiseaux. « Cela permet aux parasites de se propager dans un organisme hôte plus récent, plus grand et plus robuste, et de continuer à se reproduire et à propager leur espèce. »
« Ce sont des résultats intuitifs étant donné les changements évidents dans la pigmentation des amphipodes à la suite d’une infection et leur tendance accrue à être trouvés dans les zones exposées de l’habitat des marais salants », ont écrit les auteurs. « Bien que nous reconnaissions que la prédiction du comportement de l’organisme à partir des profils transcriptionnels couvre plusieurs relations de cause à effet importantes, les associations phénotype-génotype identifiées ici mettent en évidence des cibles génétiques potentielles à l’origine de la manipulation de l’hôte dans la nature. »
Écologie moléculaire, 2023. DOI : 10.1111/mec.17093 (À propos des DOI).