DES FOURMIS ET DES PLANTES

Cette semaine je vous propose de découvrir les invraisemblables associations entre plantes et fourmis. Si d’ordinaire les jardiniers cherchent à se débarrasser des fourmis, peu savent qu’il existe des espèces de fourmis que l’on peut qualifier de jardinières puisqu’elles vivent en parfaite harmonie avec certains végétaux. Loin de nuire à ces plantes hôtes, elles leur apportent au contraire nourriture, et protection. Il existe plusieurs types de symbioses en fonction des espèces de fourmis, et du végétal occupé par celle-ci. Je décris ici les exemples les plus étonnants.

1 – Origines des symbioses plantes-fourmis

C’est un énorme travail de Corie Moreau et de ses collaborateurs qui ont comparé les différences d’ADN de deux groupes d’organismes (1 700 espèces de fourmis et 10 000 catégories de plantes) qui ont permis de mieux dater les origines de ces associations. Ces analyses indiquent que leur symbiose est bien plus ancienne qu’on ne le pensait . Ses origines remontent à une période lointaine, entre 66 et 250 millions d’années avant notre ère. Le chercheur Matthew P. Nelsen indique, « Chez les fourmis qui misent beaucoup sur les plantes, nous avons même établi un ordre d’apparition progressif de leur dépendance : d’abord les prédatrices se nourrissent occasionnellement de végétaux, puis leur régime évolue à force [pour devenir omnivore voire herbivore], avant de s’en faire finalement un nid ». Ce n’est que quelques dizaines de millions d’années plus tard pour que les plantes s’y adaptent et s’accommodent finalement de leurs visiteurs. « Les fourmis ont commencé par chercher de la nourriture dans les arbres, ont incorporé les plantes à leur alimentation, et à partir de là, ont commencé à vivre dans les arbres », précise Corie Moreau.

Les plantes sont souvent associées à des fourmis, depuis des associations facultatives (consommation, habitat) jusqu’aux associations obligatoires que l’on appelle symbiotiques.

La coévolution désigne les transformations qui se produisent au cours de l’évolution de deux espèces vivantes suite à leurs influences réciproques. Les plantes qui étaient protégées par des fourmis étaient avantagées et ont été sélectionnées. De même, les fourmis qui ont su s’adapter à la vie sur ces plantes ont été sélectionnées au cours de l’évolution.

Afin de vous faciliter la compréhension de cet article, voici quelques définitions de termes barbares :

– Symbiose : Relation mutualiste permanente entre deux organismes.

– Mutualisme : Relation qui apporte des bénéfices aux deux partenaires.

– Myrmécophytes : plantes qui entretiennent une relation mutualiste obligatoire avec les fourmis.

2 – Plantes myrmécophytes

Certains végétaux ont tissé des relations indéfectibles avec les fourmis et les deux espèces vivent en totale symbiose : hébergement des fourmis dans des cavités foliaires (dans les feuilles) ou caulinaires (dans le tronc ou les branches, appelées domaties) et nutrition à partir de corpuscules (corps nourriciers riches en protéines) ou de secrétions (nectar extrafloral riche en sucres fructose, glucose et saccharose avec des acides aminés libres), parfois les deux. Dans un échange de bon procédés, les fourmis protègent la plante contre les défoliateurs. Les fourmis procurent aussi des restes azotés (cadavres des proies) qui manquent à la plante (comme les plantes carnivores). On constate à ce titre que les plantes importées et cultivées sous serre sans leurs fourmis se développent mal. Sur ces végétaux, les fourmis élèvent fréquemment dans les cavités des pucerons et autres hémiptères pour leur miellat. Les fourmis défendent farouchement leur plante hôte contre les autres plantes comme les nombreuses lianes en forêt tropicale. Elles surveillent à la base du plant hôte et sectionnent à coup de mandibules les jeunes pousses qui s’élanceraient à l’assaut de leur logis. Elles nettoient aussi soigneusement les feuilles pour en éliminer les pathogènes comme les champignons, dévorent les œufs des insectes ravageurs et refoulent les mammifères herbivores. La plante en phase de développement ne fournira que peu de récompenses pour éviter la croissance trop rapide de la colonie de fourmis. Les fourmis peuvent parfois mutiler leur plante hôte pour l’empêcher de fleurir et produire plus de corps nourriciers. Mais la plante peut en réaction de cette mutilation produira des poches foliaires (nids des fourmis) plus petits et moins de corps nourriciers limitant ainsi le développement de la colonie de fourmis. C’est ainsi que s’établit un équilibre entre la plante à fourmis et ses hôtes.

D’autres organismes peuvent bénéficier de ce système comme certaines mouches prédatrices de fourmis.

Les plantes myrmécophytes sont souvent présentes dans les serres tropicales comme celle du jardin botanique de Nancy. Les fourmis associées ne sont pas présentes.

De très nombreux cas de mutualisme plante-fourmis sont recensés en zone intertropicale : plus de 100 genres d’Angiospermes et 40 espèces de fourmis. Dans nos régions tempérés cela n’existe pas, bien que certaines espèces de fourmis française dépendent étroitement des végétaux.

3 – Les associations obligatoires

Je vous présente ici les exemples les plus étonnants de symbiose entre fourmis et plantes :

-Les Jardins du diable

En Amazonie on connaît des surfaces où vit une seule espèce d’arbuste (Duroia hirsuta) avec sa fourmi (Myrmelachista schumanni) qui détruit les plantules des autres plantes avec l’acide formique. La fourmi mord la plantule et y dépose une goutte d’acide provoquant rapidement la nécrose de la feuille. Ces jardins sont très stables, certains d’entre eux ont 800 ans et 350 arbustes. Il y a une seule colonie avec trois millions d’ouvrières et 15 000 reines.

-L’arbre à la femme adultère

Les arbres Barteria en forêt tropicale africaine hébergent une fourmi (Tetraponera) dont la piqûre est particulièrement douloureuse. Les femmes adultères étaient jadis attachées à cet arbre au Cameroun.

-Les acacias

Ces arbres myrmécophytes hébergent des Crematogaster (en Afrique) ou des Pseudomyrmex (en Amérique) ces fourmis les protègent contre les défoliateurs, par exemple girafes et éléphants en Afrique. La symbiose fourmis – plantes est donc un élément important dans la préservation de la savane.

–Le Cecropia

En Guyane, la symbiose entre les fourmis du genre Azteca et l’arbre Cecropia (bois canon, ou parasolier) n’est pas rare. Les fourmis logent dans les entre-nœuds de la plante. Les chambres ont des fonctions précises, pouponnière, réserve de nourriture, chambre de repos, et décharge.

La fourmi peut s’agripper fermement aux feuilles du Cecropia et ainsi capturer d’importantes proies. Ces fourmis ne se nourrissent pas à partir de corps nourriciers fournis par l’arbre, mais ont élaboré une stratégie de chasse reposant sur une organisation sociale très marquée. Les ouvrières se postent côte à côte sous la bordure des feuilles de l’arbre et attendent dans cette position d’éventuelles proies qui viendraient se poser pour trouver un abri ou attaquer les feuilles de l’arbre. Un groupe d’ouvrières peut capturer de très grosses proies, la plus grosse observée fut un criquet de 18,6 g soit 13 350 fois le poids d’une ouvrière.

Chaque chambre de la domatie a un microbiome particulier et différent de celui du milieu environnant et les Azteca maintiennent une propreté parfaite, surtout autour du couvain. Elles ne s’occupent cependant pas des agents pathogènes pouvant affecter le parasolier, et de ce point de vue, ne le protègent pas.

-Hirtella

Toujours en Guyane les chercheurs ont étudié un arbuste myrmécophyte, Hirtella physophora , ne dépassant pas deux mètres en sous-bois. Les domaties à la base de ses feuilles accueillent une petite fourmi prédatrice (Allomerus decemarticulata). Elles creusent des galeries dans les pétioles et les tiges et forent de très nombreux trous d’où elles peuvent entrer et sortir. Les trous sont construis avec les poils de la plante, des restes de proies et le système est renforcé avec le mycélium d’un champignon spécifique. Cela fonctionne comme un piège : les fourmis guettant avec la tête juste dans le trou et s’agrippant à la proie qui se pose, pour la piquer. Le champignon permet aussi le transfert d’azote vers la plante. C’est en ce sens une symbiose tripartite complexe.

-Fourmis champignonnistes (fourmis parasol en Guadeloupe)

Les coupeuses de feuilles d’Amérique tropicale ont inventé il y a 50-60 millions d’années la culture des champignons sur compost élaboré à partir de feuilles mâchées.

Atta et Acromyrmex cultivent un champignon de type lépiote avec des morceaux de feuilles, les larves sont nourries avec les mycotêtes du champignon, les adultes se nourrissent uniquement avec la sève des feuilles. Le champignon ne fructifie presque jamais, sauf si la colonie s’éteint.

Les nids comportent une seule reine inséminée jusqu’à 10 fois. Elle peut vivre jusqu’à 15 ans, et pond en moyenne 20 œufs par minute, soit 10 millions par an.

Les vols nuptiaux regroupent des milliers de sexués (fourmis volantes). La reine fécondée souvent par plusieurs mâles, emporte dans son vol nuptial un fragment de mycélium pour fonder une nouvelle colonie et débuter sa culture.

Ces colonies forment plusieurs millions d’individus de taille très variable (castes), et ont des tâches bien précises. Il y a ainsi les fourrageuses qui récoltent les feuilles. Elles s’organisent en brigades et travaillent à la chaîne. Ces dernières sont protégées par des soldats aux redoutables mandibules.

La fourmi et le champignon forment une véritable symbiose. Les ouvrières reconnaissent leur propre souche de champignon et tout champignon étranger est rejeté. Il y a un véritable apprentissage de l’odeur de leur cultivar. Elles perçoivent aussi si les feuilles sont nocives pour le champignon (traitées avec un fongicide) et vont alors les éviter.

Des champignons parasites très virulents du genre Escovopsis peuvent se développer dans la culture et tuer la colonie. Les fourmis ont rapidement su domestiquer des bactéries du genre Pseudonocardia présent sur le corps de la fourmi et secrètent des antibiotiques. Ces bactéries sont aussi emportées par la jeune reine fondatrice.

Le nid souterrain est de la taille d’une maison. Il se prolonge par de nombreux tunnels à 40-50 cm sous la surface du sol, qui peuvent aller jusqu’à 90 mètres et facilitent l’approche des arbres ou arbustes. Il peut s’étendre sur un hectare.

4 – Les associations facultatives

Il existe divers types d’association dites facultatives dont voici les principaux :

-Les nids dans les plantes

De nombreux arbres et arbustes sont utilisés par les fourmis pour nidifier : trous dans le tronc, galles, épines, branches creuses. En régions tropicales des espèces de fourmis opportunistes construisent de grands nids en carton ou en terre sur les arbre. Elles élèvent des homoptères producteurs de sève.

Ce sont des associations non spécifiques car une espèce de fourmis peut s’installer sur n’importe quel végétal si les conditions lui sont favorables.

Lasius fuliginosus, fréquente en France, forme un nid en carton (fibres végétales mâchées comme les guêpes) dans une cavité d’arbre.

Les fourmis charpentières vivent dans des galeries du bois mort qu’elles agrandissent. Chez nous il y a Camponotus vagus qui ne fait pas de dégâts.

-La Passiflore

Voici enfin l’incroyable observation de Didier Van Cauwelaert, dans « Les émotions cachées des plantes » Plon (2018) :

« Mais il est un cas de figure encore plus saisissant, c’est celui où la plante développe une action solidaire au bénéfice d’un de ses prédateurs, dont elle a su maîtriser les nuisances tout en récupérant à son profit l’énergie qu’elle a puisée dans son processus de riposte. C’est la fascinante histoire de la passiflore et du papillon héliconius. Au sein de leurs cinq cents espèces respectives, depuis des dizaines de millions d’années, leur numéro de duettistes fonctionne de la même manière… Premier temps : le lépidoptère pond ses oeufs sur les plus jeunes feuilles de la plante grimpante, afin que ses chenilles trouvent en naissant une nourriture encore comestible. Donc, la passiflore, si elle se laisse faire, va perdre ses nouvelles pousses et ne sera plus à même de lancer ses vrilles à l’assaut des supports voisins en vue d’épanouir ses fleurs. Alors, pour tromper le papillon, elle déguise ses jeunes feuilles en leur donnant la forme de celles de certaines plantes auxquelles elle s’agrippe pour grimper. Des feuilles dont elle choisit l’apparence en fonction d’un critère invariable : elles ne sont pas digérables par les chenilles de l’héliconius, qui le sait. Une fois parvenue au stade de lumière idéale, en haut de ses tuteurs, la passiflore fabrique ensuite ses vraies feuilles, lesquelles sécrètent une substance dont raffolent les fourmis. Celles-ci, dès lors, avec leur redoutable agressivité, vont empêcher le papillon de venir pondre dans leur assiette. Sauf que… au fil des siècles, l’héliconius a su percer le stratagème et le contrer. Une de ses paires de pattes, nous explique Jean-Marie Pelt dans La Raison du plus faible, est devenue chimiquement sensible aux feuilles de passiflore, qu’il est donc désormais capable de reconnaître en dépit de leur camouflage. Comment la plante va-t-elle réagir à cette perte d’incognito ? En dotant ses feuilles de petites boules jaunes simulant à la perfection les oeufs de ce papillon. L’arrivant croit donc qu’un de ses congénères l’a pris de vitesse, et il va pondre ailleurs, pour éviter la surpopulation qui priverait sa progéniture d’une nourriture suffisante. Ailleurs, c’est-à-dire sur l’une des feuilles « libres » que lui laisse la passiflore, prête à sacrifier, semble-t-il, un certain nombre de ses jeunes pousses dès lors que son développement global n’est plus menacé. »

-Les fourmis fileuses tropicales Oecophylla

Le nid est formé de feuilles « cousues » avec la soie des larves. Il est composé de nombreux petits nids (+ de 150) sur les arbres qui sont très défendus, il y a une seule reine. Ces fourmis sont utilisées en Chine et au Vietnam pour protéger les cultures de citronniers, en Afrique tropicale pour les noix de cajou, cocotiers et cacaoyers.

Autre fourmi fileuse : Polyrhachis qui fait des nids avec de la soie des larves et des morceaux végétaux ou même de la terre. Une espèce est utilisée dans la pharmacopée chinoise, élevée dans ce pays à grande échelle (des milliers de fermes) et elle sert aussi d’aliment.

-Les Jardins de fourmis sur les arbres en Amazonie

Le nid constitue une boule de terre sur laquelle les fourmis sèment des graines de nombreuses plantes comme des Broméliacées. Souvent plusieurs espèces de fourmis cohabitent dans ces jardins suspendus. Les plantes cultivées par la colonie possèdent des nectaires et des corps nourriciers extra floraux qui attirent les fourmis, et produisent un nectar riche en sucres, et acides aminés entre autre. Cela génère un véritable écosystème avec des creux où de l’eau s’accumule et dans laquelle une faune aquatique s’installe. La plante récupère de l’azote provenant des cadavres d’insectes aquatiques. En Guyane les chercheurs étudient par exemple de près la broméliacée Aechmaea mertensii où vivent deux espèces de fourmis, Camponotus femoratus ou Pachycondyla goeldi.

J’espère que ces incroyables cohabitations vous auront émerveillés autant que moi, et que vous regarderez désormais les fourmis d’un autre œil.

Je vous souhaite un agréable week-end, et une belle semaine à venir.

Ben. MASON

LE DICTON DU JARDINIER :

« Qui sème dru récolte menu. »

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