[Freaky Friday Parasite] Les mouches du vinaigre avinées

“On n'attrape pas les mouches avec du vinaigre” est le genre d’expression utile pour un sermon invitant à la diplomatie mais qui risque d’être reçue avec de sérieux levers de sourcils si vous êtes en compagnie de biologistes…
Il faut dire que l’une des stars absolues de la biologie est la mouche Drosophila melanogaster dont le nom vernaculaire est mouche du vinaigre et dont l’une des caractéristiques est justement d’être attirée par le dit âcre breuvage. Cette mouche est tellement attirée par le vinaigre que pour confectionner un piège à drosophile, il suffit de verser dans une coupelle quelques millilitres de vinaigre de cidre avec une goutte de liquide vaisselle pour qu’une horde de ces petits insectes se jette dedans et s’y noie...
C’est vraiment une expression à la con, et du coup je vous propose de la remplacer par des exemples encore plus crétins, genre on n’attrape pas des lapins avec des carottes, des chats avec du Whiskas™, ou un rhume en se baignant à poil dans la Seine un mois de Janvier…
Bref, ne leur jetons pas la pierre et même si ce n’est ni fait ni à faire, on va pas chercher midi à quatorze heure et tâchons plutôt de battre le fer quand il est encore chaud…
Drosophila melanogaster, alias la mouche du vinaigre, alias la mouche des fruits, alias l’amateur de rosée au ventre noir est un organisme modèle très courant dans les laboratoires qu’on utilise pour des études de génétique, développement, immunité, neurologie, comportement, etc… Si cette mouche est attirée par le vinaigre et, de manière plus générale, les fruits décomposés en fermentation, c’est que, à l’instar de certains Vikings, elle est capable de tolérer voire d’apprécier un milieu riche en effluves d’alcool. Cela a poussé certains chercheurs, comme Fred Wolf, à se demander si l’on ne pouvait pas utiliser la drosophile comme un modèle d’étude du comportement addictif vis à vis de l’alcool. Certes, on peut utiliser des rats voire d’autres mammifères, mais la drosophile offre l’avantage d’être bien plus facile à élever et l’on peut bidouiller ses gènes et ses neurones bien plus facilement!
Amie la mouche, pour la science et pour combattre l’alcoolisme, nous allons donc te foutre une mine dont tu nous vrombiras des nouvelles:

Dans la vidéo ci-dessus, une drosophile mâle a été exposée à d’intenses effluves d’alcool (genre près de 3/4 de vapeurs d’alcool dans l’air) et le moins qu’on puisse dire c’est que son comportement évoque sans difficulté des comportements pouvant être observés chez des humains: perte de coordination – on dirait qu’elle a 6 pattes gauches – difficulté à maintenir sa posture…
   
Remarquez, on était pas obligé d’aller chercher aussi loin qu’un insecte pour trouver ce genre de comportements, vu qu’on connait des ours pochtrons:


Mais aussi des éléphant, girafes, singes, autruches, phacochères, Zébu, etc…


Mais bon, pourquoi se contenter d’une seule petite drosophile mâle quand on peut murger des centaines de mouches à la fois! Aussi tôt dit, aussitôt fait: l’équipe de Fred Wolf conçoit en 2002 ce magnifique appareil: le Gnôle-o-tron (booze-o-mat™)

 

Ce chef d’œuvre de l’ingénierie n’est autre qu’une machine à enivrer les mouches. A l’intérieur de chaque tube, des centaines de mouches vaquent à leurs occupations pendant que l’on fait circuler de l’air enrichi en différentes concentrations d’alcool. Une caméra enregistre leurs mouvements:


Puis ces mouvements sont ensuite analysés par un programme informatique, ce qui permet d’obtenir ce genre de figures:


Voici par exemple un enregistrement qui évalue l’effet sur la locomotion des mouches en fonction du temps de l’incubation dans des effluves d’éthanol (l’autre petit nom de l’alcool à boire) :


Alors que nos mouches sobres marchent peu, l’introduction d’effluves d’éthanol a pour premier effet de booster les drosophiles qui se mettent à déambuler frénétiquement. Cet effet varie avec le temps jusqu’à ce que les mouches, après 25 minutes d’exposition aux effluves d’alcool, tombent littéralement raides bourrées. C’est à dire qu’elles ne bougent plus, elles sont tombées sur le côté ou sur le dos, elles ne réagissent plus aux stimuli mécaniques… c’est le coma éthylique version diptère!

Maintenant qu’on en sait plus sur les effets de l’alcool sur les drosophiles, ce qui est bien c’est qu’on va pouvoir explorer des questions un petit peu plus existentielles que ce à quoi ressemble une mouche bourrée (même si déjà cette question était très Funky). Comprendre les mécanismes génétiques et neuraux générés par la consommation d’alcool est très important comme par exemple pour pouvoir envisager des traitements contre l’abus d’alcool. Ce qui est pratique avec la drosophile, c’est que tout comme l’humain, elle peut dans certaines conditions, montrer une préférence à la consommation d’alcool: les humains n’ont pas l’exclusivité sur les penchants alcooliques!
Alors vous vous demandez peut-être quelles sont les conditions particulières qui favorisent la consommation d’alcool chez les mouches. Encore une fois, la similitude avec les humains risque de vous surprendre puisqu'une étude publiée dans Science cette année a montré que les drosophiles mâles qui se font rejeter par une femelle qu’ils cherchaient à séduire, ont tendance à boire pour oublier… Etonnant, non? Bon déjà, j’imagine que vous pourriez être surpris d’apprendre que les mâles de Drosophile séduisent leurs femelles. A vrai dire, les drosophiles mâles ont tendance à sortir le grand jeu pour montrer qu’ils sont des bons géniteurs! Déjà, il faut savoir qu’ils sont de talentueux bardes qui jouent une sérénade à leurs dulcinées en faisant vibrer une de leurs ailes. Puis ils tentent une approche plus physique en caressant le derrière de ces dames pour finir carrément par aller bisouter avec leurs trompes les organes génitaux des femelles. Ca devient vraiment du porno insectoïde là!


Seulement voilà, il peut arriver que des femelles n’aient pas envie de faire crac-crac, ce qui arrive particulièrement souvent quand elles sont déjà fécondées. Dans ce cas là, les femelles fuient le mâle, lui donnent des coups de tatanes et sortent leur ovipositeur (l’organe qui sert à la ponte) pour signifier aux insistants l’inutilité de leur entreprise…
Du coup, des chercheurs particulièrement sadiques ont voulu étudier le comportement de mâles mis en présence de ces femelles récalcitrantes. En guise de contrôle, ces chercheurs de l’Université Californienne de San Francisco ont comparé les réactions de mâles mis en présence de femelles réceptives (des drosos faciles quoi…) ou bien encore des femelles décapitées (qui ne peuvent donc pas rejeter activement les mâles sans pouvoir pour autant pouvoir fournir l’intégralité du comportement amoureux…je vous avais bien dit que c’était des sadiques!).
Ensuite, les drosophiles mâles se voyaient offrir en même temps de la nourriture habituelle et de la nourriture enrichie en alcool et les chercheurs ont donc mesuré, dans les 3 cas cités plus haut, si les mâles choisissaient préférentiellement de la bouffe soft ou de la bouffe Absolut™. Allez, une petite vidéo pour résumer le tout:

Traduction:
La privation sexuelle augmente la consommation d’alcool chez Drosophila.
Accouplement réussi: une mouche mâle courtise une mouche femelle vierge et réussit à copuler.
Chant nuptial.
Rejet du courtisan: une mouche mâle courtise une femelle non-réceptive déjà fécondée. Une femelle déjà fécondée rejette le mâle en s’enfuyant, en lui donnant des coups de pattes et en extrudant son ovipositeur, l’organe qu’elle utilise pour pondre ses œufs.
Tentative de copulation et extrusion de l’ovipositeur.
Consommation volontaire d’alcool: on donne aux mouches le choix entre une solution avec ou sans alcool. Les mâles évincés choisissent de consommer de plus fortes doses d’alcools que les mâles non rejetés.

Ce qui est à vrai dire surprenant, c’est que les mâles qui n’arrivent pas à copuler avec les mouches décapitées noient aussi leur chagrin dans l’alcool, bien qu’ils n’aient pas été activement rejetés. Pour les chercheurs, ce résultat suggérait que les mâles compensaient l’acte sexuel en se gnôlant la trompe. D’ailleurs ce comportement alcoolique est réversible si les mâles peuvent copuler de nouveaux avec des femelles consentantes. Pour appuyer cette hypothèse, nos chercheurs sadiques ont disséqué les cerveaux des mouches mâles pour voir quels genres de molécules y étaient activées ou désactivées. A vrai dire, grâce à de précédentes recherches sur les effets de l’alcool sur le cerveau des mouches, ils avaient déjà une petite idée des molécules qui pourraient être de bonnes candidates pour expliquer le phénomène: il s’agit du neurotransmetteur F (NPF). C’est un candidat d’autant plus intéressant que chez nous humains, ce neurotransmetteur (appelé NPY) est également associé à des phénomènes d’alcoolisme!

Notre équipe de chercheurs a donc trouvé que la frustration sexuelle chez les mouches provoque une diminution immédiate de la présence de NPF alors que l’activité sexuelle augmente la concentration de NPF dans le cerveau des mouches mâles. Cerise fermentée sur le baba au rhum, on est capable d’obtenir des mouches mutantes chez qui on contrôle la quantité de NPF dans le cerveau! Quand nos chercheurs pervers diminuent artificiellement la quantité de NPF des cerveaux de mouches venant de copuler, celles-ci se ruent sur la gnôle tout comme leurs comparses évincées. A l’inverse, les mouches évincées chez qui on augmente artificiellement la quantité de NPF dans leurs cerveaux ont une consommation d’alcool responsable… En approfondissant leurs recherches, ces biologistes de Californie ont découvert que le neurotransmetteur NPF intervient dans un système neurologique de récompense qui permet de renforcer des comportements bénéfiques. Il s’avère que de nombreux actes nécessaires à notre survie et notre reproduction, comme le sexe, le fait de manger et d’autres comportements sociaux, utilisent ce système de récompense et génèrent une réaction neurologique que l’on nomme: plaisir. Et bien certaines substances (alcools et autres drogues) peuvent activer ce système de récompense sans offrir cependant un avantage à la survie ou la reproduction…
L’étude de ces neurologues californiens constitue en fait la première description d’un lien moléculaire entre le système de récompense associé au sexe et celui associé à la consommation d’alcool! A mon avis, il y a un énorme potentiel de recherche pour clore la triade et trouver un lien avec le Rock-&-Roll…

On a parlé de la dépravation des mouches, de leur consommation d’alcool et leurs mœurs sexuelles, mais sachez que leur perversion commence très tôt: dès l’âge larvaire! Rappelez-vous, je vous ai dit que les drosophiles aimaient particulièrement déguster des fruits fermentés. Et bien sachez que c’est aussi leur lieu idéal pour pondre leurs œufs! Après éclosion, les asticots qui sortent de ces œufs vont se nourrir de fruits pourris et alcoolisés comme papa et maman!
Jusqu’à récemment, on associait ce comportement d’alcoolisme juvénile à une tolérance exceptionnelle mais sans avantage particulier. Et bien des chercheurs de l'université Emory à Atlanta ont découvert que les larves de drosophiles peuvent aussi boire pour se guérir de parasites! (ce qui justifie enfin pourquoi je publie cet article sous la bannière de Freaky Friday Parasite… je sens bien que certains d’entre vous commençaient à s’impatienter…)

Avant de vous expliquer ces histoires de beuveries de bambins mouches, je vais d’abord vous planter le décor.

Comme de très nombreux insectes, les drosophiles sont la cibles de guêpes endoparasitaires, c’est à dire des guêpes qui pondent leurs œufs dans des larves d’insectes, des insectes adultes, voire des fruits et carrément parfois dans des larves d’insectes endoparasitaires qui se trouvent déjà dans des larves ou des fruits (vous suivez?). Moi j’avais évoqué ces saloperies en parlant des guêpes Glyptapanteles qui attaquent les chenilles du géométridé, de Cotesia qui attaque la chenille de la piéride du chou, des guêpes Ichneumides qui attaquent les chenilles des papillons bleus et des guêpes parasitaires de guêpes parasitaires des glands de chênes. La nouvelle menace guêpière que je vous présente aujourd’hui se nomme Leptopilina et voici son portrait menaçant:

Ses yeux sont composés de milliers de facettes meurtrières!

Pour se reproduire, le plan machiavélique de Leptopilina est le suivant: trouver des larves de drosophiles sans défenses, injecter ses œufs à l’intérieur des larves à l’aide d’un ovipositeur en forme d’aiguille puis enfin laisser la larve de drosophile se faire progressivement dévorer de l’intérieur par les larves de guêpes en développement…

Alors, est-ce que vous êtes en pleine empathie avec ces asticots? Non, bon ben pour vous aider, vous pouvez toujours penser à ça…
D’ordinaire, les défenses immunitaires des larves de drosophiles ne sont pas assez adaptées pour parvenir à tuer tous ces parasites. Cependant, des biologistes ont remarqué que les larves de drosophiles qui poussent sur des fruits fermentés sont moins parasitées que celles qui poussent sur un milieu sans traces d’alcool! Les larves de drosophiles boiraient-elles pour se défendre contre les parasites?

C’est ce qu’ont voulu savoir ces chercheurs d’Emory. Ils ont tout d’abord déterminé l’alcoolémie du milieu de ces larves qui varie tout de même entre 4 et 10% (entre la bière et le pinard quoi)… Les larves de drosophiles tiennent donc vachement bien l’alcool! Par comparaison, la guêpe parasitaire Leptopilina heterotoma a tendance à clamser direct avec ce genre de concentrations. Son aversion pour l’alcool est telle qu’elle va avoir une large tendance à éviter de pondre dans des larves de drosophiles qui baignent dans un milieu avec des effluves d’alcool! La première morale de cette pauvre histoire, c’est que quand t'es tranquille et peinard, faut mieux rester dans les bars, surtout quand tu commences à boire… de si jeune âge!
Mais bon, la nature est salope, et elle ne va pas laisser les drosophiles tranquilles longtemps. Il s’avère que Leptopilina heterotoma est une guêpe parasitaire généraliste, c’est à dire qu’elle est capable de pondre dans divers types de larves d’insectes. Si elle ne peut pas pondre dans des larves de droso alcooliques, qu’à cela ne tienne, elle ira chercher d’autres larves plus sobres. Par contre, la guêpe parasitaire Leptopilina boulardi est spécialisée dans le parasitages des larves de Drosophila melanogaster. Du coup, au cours de l’évolution, cette guêpe a acquis une tolérance accrue à l’alcool et survit très bien à un régime alcoolisé. Mais le fait que les larves de drosophiles baignent dans un milieu alcoolisé confère tout de même une légère protection contre ces deux types de guêpes qui vont avoir moins tendance à pondre dans ces larves. 
A vrai dire, le fait que les larves de drosophiles boivent de l’alcool confère même un avantage après que celles-ci se soient fait parasiter: leur taux de survie augmente si elles boivent de l’alcool, et elles auront plus de chance de se métamorphoser en mouche adulte! Comment ça se fait? Et bien il semble que les larves de guêpes retrouvées à l’intérieur des larves de mouches alcooliques présentent beaucoup plus de défauts de développement et ont plus tendance à mourir. Pour l’instant, les chercheurs doivent encore déterminer l’origine de ces malformations et il n’est pas certain que ce soit un effet direct de l’alcool.

Cependant le fait est là, les larves de mouches qui boivent peuvent traiter leur infection et tuer les larves de guêpes qui les parasitent! Mais bon, pour ceux qui suivent SSAFT depuis longtemps, vous vous souviendrez que ce ne sont pas les seules et que la chenille de Grammia incorrupta traite aussi ses infections parasitaires.

En fait, le truc le plus incroyable, c’est que ces chercheurs ont découvert qu’il s’agissait d’un comportement volontaire! Ils ont en effet placé les larves infectées dans une boite de Pétri séparée en deux (une moitié alcoolisé, et l'autre moins drôle…) et observé que les larves initialement situées dans l'environnement sobre se déplacent vers la zone alcoolisée en quelques heures.
Bon mais faut pas non plus croire que de tels traitements sont supers bons non plus, hein! A vrai dire, paradoxalement, un milieu supra alcoolisé est plus mortel pour les larves de drosophiles qu’un milieu dépourvu d’alcool et les larves parasitées qu’on laisse dans un milieu sans alcool survivent mieux que celles qu’on laisse baigner dans l’alcool. Par contre, celles à qui on donne le choix survivent mieux que celles qui sont laissées dans un milieu alcoolisé. Cela veut dire que les larves vont doser la quantité d’alcool qu’elles imbibent! Dans la nature, il est probable qu’elles vont activement chercher des fruits fermentés et s’en administrer des quantités compatibles avec leur survie!

Allez une petite vidéo pour résumer tout ça:

Traduction:
Nous avons découvert que des mouches qui vivent sur des fruits pourris, et qui sont résistantes à l’alcool qui provient de ces fruits pourris, utilise cet alcool comme un médicament pour tuer les parasites qui poussent dans leur sang. Donc essentiellement, nous avons prouvé que ces mouches utilisent l’alcool comme médicament et elles se l’auto-administrent… en se bourrant la gueule.
Dans les fruits pourris, il y a fermentation et donc beaucoup d’alcool qui s’accumule dans ces fruits et ces larves de mouches baignent dans des concentrations atteignant 10% d’alcool. Donc imaginez si tout ce que vous mangiez et buviez avait cette dose d’alcool, vous ne vous sentiriez pas très bien…
Mais ces mouches peuvent le tolérer. Elles sont adaptées à ce mode de vie. Les parasites naturels de ces mouches les plus courants sont des guêpes parasitaires. Ce sont des guêpes minuscules d’une taille variant entre 1 et 2mm de long et qui pondent leurs œufs dans des larves de drosophiles et quand ces œufs éclosent, les larves de guêpes dévorent les larves de mouches de l’intérieur. Les larves de drosophiles essaient d’utiliser leurs défenses immunitaires contre ces œufs de guêpes mais les guêpes injectent aussi du venin avec leurs œufs qui refoule cette réponse immunitaire.
Nous avons émis l’idée que les mouches ont pu acquérir au cours de l’évolution un comportement actif de consommation d’alcool pour tuer les larves de guêpes après parasitage.
Pour réaliser notre expérience, nous avons utilisé une boite de pétri séparée en 2 avec une division physique au milieu. D’un côté il y a de la nourriture normale, et de l’autre de la nourriture avec une quantité importante d’alcool et nous avons donné le choix aux larves parasitées: est-ce qu’elles voulaient manger de la nourriture normale ou de la nourriture alcoolisée. Et pour les larves parasitées, le choix était préférentiellement de consommer de la nourriture alcoolisée. Alors que les larves non parasitées s’en moquaient et préféraient peut-être un peu plus la nourriture sans alcool.
L’alcool semble agir comme une toxine contre les larves de guêpes. Des larves de guêpes extirpées de larves de mouches ayant consommé de la nourriture sans alcool semblent en bonne santé et actives, alors que des larves de guêpes extirpées de larves de mouches ayant consommé de la nourriture avec alcool sont le plus souvent mortes: leurs tissus semblant avoir été liquéfiés!
Nous pensons que nos résultats sont les premiers à prouver que la consommation d’alcool peut avoir des effets préventifs contre des maladies infectieuses et en particulier contre des pathogènes sanguins. C’est un résultat surprenant qui ouvre la possibilité que d’autres animaux, humains inclus, pourraient utiliser l’alcool pour guérir d’infections parasitaires.
Bravo les mecs, vous savez qu’on ne travaille qu’avec des mouches mais avec de l’espoir, quelqu’un va prendre la relève et commencer à faire des recherches sur les humains!
Ouais, je serais content d’être un cobaye!
A notre santé!
Humm, le doux goût de la Science!

Voilà, vous savez maintenant que vous pouvez boire à la santé des mouches… littéralement!

Liens:
Site de Fred Wolf
Article Science Sushi
Article Science Infuse
Article 80beats
Article Compound Eye
Photos Alexander Wild
Article Not Exactly Rocket Science
Article de Rob Dunn

Références:
High-resolution analysis of ethanol-induced locomotor stimulation in Drosophila.
Wolf FW, Rodan AR, Tsai LT, Heberlein U. J Neurosci. 2002 Dec 15;22(24):11035-44.
Shohat-Ophir, G, KR Kaun & R Azanchi (2012). Sexual Deprivation Increases Ethanol Intake in Drosophila. Science 335: 1351-1355.
Milan NF et al. Alcohol Consumption as Self-Medication against Blood-Borne Parasites in the Fruit Fly. Current Biology. 20 March 2012.