pitié de la pauvre fourmi charpentière sans méfiance qui est infectée involontairement par des spores dispersées par un champignon parasite du genre Cordyceps., Les spores s’attachent à la fourmi et germent, se propageant à travers le corps de l’hôte via de longues vrilles appelées mycéliums. Cordyceps transforme essentiellement son hôte en esclave zombie, obligeant la fourmi à grimper au sommet de la plante la plus proche et à serrer ses minuscules mâchoires dans une poignée de mort autour d’une feuille ou d’une brindille.

le champignon dévore alors lentement la fourmi, germant à travers sa tête dans une dernière indignité. Ensuite, les excroissances bulbeuses aux extrémités du mycélium éclatent, libérant encore plus de spores dans l’air, pour infecter encore plus de fourmis sans méfiance., Ce n’est pas une excellente façon de procéder: l’ensemble du processus peut prendre de quatre à 14 jours.

Il existe plus de 400 espèces différentes de champignons Cordyceps, chacun ciblant une espèce particulière d’insecte, qu’il s’agisse de fourmis, de libellules, de cafards, de pucerons ou de coléoptères. L’aspect zombification a fait du champignon un favori des documentaires sur la nature. Il a également fait son chemin dans la culture populaire, comme le jeu vidéo zombie-apocalypse, The Last of Us (2013), dans lequel un champignon parasite Mute de sorte qu’il infecte également les humains., Mais les scientifiques sont désireux d’étudier Cordyceps pour en savoir plus sur les origines et les mécanismes complexes derrière ces types de maladies à base d’agents pathogènes.

marionnettiste parasite

David Hughes, entomologiste à L’Université Penn State, étudie depuis des années la relation fascinante entre les fourmis charpentières et leur partenaire parasite, Ophiocordyceps unilateralis, dans l’espoir d’en apprendre davantage sur la façon dont le champignon contrôle son hôte condamné., Des recherches antérieures ont montré que la zombification pourrait être due à la libération d’un produit chimique spécial qui provoque la contraction forcée des muscles des mandibules des fourmis infectées pour cette morsure mortelle.

en 2017, Le Professeur Hughes et son équipe ont scanné des tranches ultra-minces de fourmis infectées sous un puissant microscope pour construire un modèle 3D, marquant minutieusement quelles parties étaient des fourmis et lesquelles étaient des champignons. Cela leur a donné un regard beaucoup plus détaillé sur ce qui se passait structurellement au niveau cellulaire. Ils ont trouvé un pourcentage étonnamment élevé de cellules fongiques dans le corps des fourmis., Les cellules étaient concentrées directement à l’extérieur du cerveau sans jamais pénétrer dans le cerveau.

Au Lieu de cela, les cellules fongiques ont formé un réseau 3D complexe et interconnecté, leur permettant de communiquer entre elles et d’échanger des nutriments. Ils coupent essentiellement le cerveau du reste du corps de la fourmi, de sorte que les cellules en réseau peuvent contrôler son comportement. Comme L’a écrit Ed Yong dans The Atlantic,  » La Fourmi finit sa vie en tant que prisonnière dans son propre corps. Son cerveau est toujours dans le siège du conducteur, mais le champignon a la roue., »

« Son cerveau est encore dans le siège du conducteur, mais le champignon a la roue.”

Maintenant, le Hughes laboratoire est de retour avec un nouveau papier dans la Biologie Expérimentale. Cette dernière étude « nous donne une image plus large des interactions champignon-hôte qui se produisent dans les muscles de la mandibule des fourmis infectées au moment de la morsure », a déclaré Colleen Mangold de Penn State, co-auteur du document. Ces interactions sont probablement ce qui se cache derrière cette morsure mortelle, car le champignon ne s’attache pas directement au cerveau d’une fourmi infectée., Au contraire, il brise la membrane qui recouvre les fibres musculaires de la mâchoire, provoquant des contractions suffisamment fortes pour endommager ou détruire les filaments musculaires qui glissent les uns devant les autres lorsque les muscles se contractent.

comme ce champignon particulier prospère dans des environnements chauds et humides (Brésil ou Caroline du Sud), les scientifiques de U-Penn ont recréé un environnement similaire en laboratoire. Ils ont recueilli des spores de fourmis infectées et les ont injectées dans des fourmis saines dans le laboratoire. L’astuce ici a été de déterminer le bon sportif dosage.,

« Si nous injectons avec trop peu de spores, la fourmi ne peut combattre l’infection, » dit Mangold. « Cependant, si nous injectons trop, la fourmi pourrait mourir peu de temps après l’inoculation sans changement de comportement. Nous avons donc dû trouver un dosage quelque part entre les deux. »

l’environnement du laboratoire a été conçu pour ressembler à des conditions d’itinérance libre, pas à un nid de colonie de fourmis. « Le champignon est incapable de se développer à un stade mature et infectieux à l’intérieur des nids de fourmis », a déclaré Mangold., « Cela est probablement dû au fait que les fourmis en bonne santé éliminent parfois physiquement les fourmis infectées du nid, et/ou que les conditions dans le nid—comme l’humidité ou la température—ne sont pas optimales pour la croissance fongique. Lorsqu’une fourmi infectée est loin du nid, le champignon peut croître et mûrir, et des spores infectieuses peuvent être libérées. »

Muscles sous le microscope

alors que les insectes infectés mouraient, Mangold et al. les ont gelés et ont enlevé les muscles de la mâchoire pour la conservation. Ensuite, ils ont étudié ces tissus sous un microscope électronique à balayage (SEM)., Ces images montraient clairement les filaments de champignons pénétrant dans le tissu musculaire, mais les jonctions neuromusculaires—où les signaux nerveux du cerveau entreraient dans les muscles pour contrôler leur mouvement—sont restées intactes, indiquant que le champignon n’affecte pas directement le cerveau d’une fourmi infectée. L’équipe a également observé d’étranges particules ressemblant à des vésicules attachées aux tissus infectés, bien qu’il ne soit pas clair si celles-ci sont produites par le champignon ou la fourmi hôte.

l’équipe tentera ensuite d’isoler les vésicules en forme de perle pour en apprendre un peu plus sur elles., « Nous voulons savoir s’ils proviennent du champignon ou de l’hôte et ce qui est emballé à l’intérieur », a déclaré Mangold. Si les vésicules proviennent du champignon, cela suggère que tout ce qui se trouve à l’intérieur joue un rôle dans la contraction musculaire—peut—être en sécrétant une substance qui provoque des spasmes dans le muscle-ou Médie la communication entre les cellules fongiques.

Si les vésicules proviennent des fourmis hôtes, le contenu pourrait être une réponse immunitaire quelconque., Quoi qu’il en soit, « mieux comprendre ces vésicules peut aider à mieux comprendre les interactions hôte-agent pathogène qui peuvent contribuer à l’emprise de la mort », a déclaré Mangold.

Les fourmis charpentières ne sont pas les seules espèces à être la cible de ce type d’infection ressemblant à un zombie; elles sont juste l’une des plus connues. « Il existe un certain nombre d’autres systèmes où nous voyons des changements de comportement chez les hôtes infectés par un microbe », a déclaré Mangold, en montrant les fourmis infectées par Pandora formicae comme exemple. « Cependant, les mécanismes spécifiques sous-jacents au changement de comportement de l’hôte peuvent différer entre les deux systèmes., C’est pourquoi il sera intéressant d’étudier chaque système et de voir où nos résultats sont similaires et où ils sont différents. »

DOI: Revue de Biologie Expérimentale, 2019. 10.1242 / jeb.200683 (À Propos Des DOIs).