L'intérêt ne cesse de croître autour du microbiome - les milliards de microorganismes qui habitent le corps d'animaux plus grands et semblent jouer un rôle dans les phénomènes allant de l'humeur humaine à la détermination du sexe pour la détermination du sexe dans les pollies folles. La dernière astuce microbienne est aussi dégoûtante qu’impressionnante: les bactéries vivant dans les tripes des cafards semblent contrôler les rassemblements d’insectes en lançant des signaux chimiques sur la merde de leurs hôtes.
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«Ce n'est que maintenant que nous commençons à comprendre l'implication des microbes dans les systèmes de communication et de comportement des animaux», déclare Coby Schal, professeur d'entomologie à la North Carolina State University. «C’est l’un des exemples les plus propres de ce genre de chose.»
Des études antérieures sur la facette du microbiome liée aux matières fécales ont été largement axées sur les mammifères, en particulier le rôle des acides gras produits par les bactéries dans les glandes odorantes des hyènes, situées près de l'anus. Ces signaux chimiques semblent aider les chiens à distinguer les membres de leur groupe des étrangers. Mais effectuer des expériences contrôlées sur les hyènes n’est pas une tâche facile.
«C'est là que les insectes, en particulier les cafards, sont pratiques», déclare Schal. «Nous pouvons facilement les élever dans des conditions stériles et nous pouvons procéder à des greffes de selles.»
Schal et ses collègues se sont concentrés sur les cafards allemands, les nuisibles domestiques tenaces qui infestent les cuisines, les salles de bain et les restaurants du monde entier. Les cafards ont la charmante tendance à déféquer où ils vivent et dorment, dit Schal, et ce sont aussi des insectes grégaires - ceux qui aiment passer leur temps en groupes. Les matières fécales ont donc évolué en tant que signal olfactif permettant de diriger des cafards vers des amis.
«Il n'est donc pas déraisonnable que les signaux contenus dans les matières fécales soient associés à des bactéries, car les entrailles postérieures des insectes sont chargées de bactéries», explique Schal.
Pour mettre cette hypothèse à l’épreuve, Schal et ses collègues ont commencé par confirmer que les cafards allemands étaient bien attirés par leurs propres excréments - une découverte faite pour la première fois par d’autres chercheurs dans les années 1970. Ils ont présenté aux cafards élevés en laboratoire un solvant de la même espèce que le sol et ils ont découvert que, même lorsqu'ils devaient le détecter à distance, les cafards fonçaient bien vers les excréments.
«C'est un beau comportement où ils aiment l'odeur de leurs propres excréments», dit Schal.
Les chercheurs ont ensuite stérilisé les œufs de cafards et élevé les bébés dans des conditions stériles, ce qui signifie que ces insectes ne contenaient aucune bactérie dans leurs intestins ni dans leurs selles. L'équipe a ensuite présenté des échantillons de merde stérile et non stérile aux nymphes afin de déterminer laquelle de leurs préférences.
Les selles exemptes de bactéries étaient «incroyablement moins efficaces» pour attirer l’attention des autres cafards, explique Schal. Lorsque les chercheurs ont examiné de plus près les échantillons stériles par rapport aux échantillons non stériles, ils ont constaté que les premiers manquaient largement d'acides gras volatils, également appelés acides carboxyliques, qui sont des produits de fermentation de l'activité bactérienne.
«Les matières fécales non stériles contiennent des quantités massives de ces acides, alors que de nombreux composés manquaient et que la plupart étaient extrêmement sous-représentés dans les matières fécales stériles», explique Schal. "Cela a suggéré une corrélation entre le comportement que nous observions et la chimie."
Pour être plus sûrs de la connexion, les chercheurs ont identifié six des composés les plus en vue et en ont fait un mélange synthétique, qui, selon eux, était très efficace pour attirer les cafards et les faire s'agréger.
«Nous concluons donc que ce sont les bactéries plutôt que la blatte elle-même qui interviennent dans la production de ce signal», explique Schal. Ses collègues et lui ont rendu compte de leurs conclusions aujourd'hui dans les Actes de la National Academy of Sciences .
Ces résultats «très intéressants» pourraient avoir des implications importantes pour la lutte contre les ravageurs, selon Philip Koehler, professeur d’entomologie à l’Université de Floride, qui n’a pas participé à la recherche.
«Si vous réussissez à faire en sorte que les blattes s'agglutinent autour d'un traitement, qu'il s'agisse d'un appât ou d'un spray, vous obtiendrez probablement un meilleur contrôle», dit-il. «Ce que nous faisons maintenant, ce sont des traitements non fondés sur les cafards, mais sur les endroits où nous nous attendons.»
Alternativement, ajoute-t-il, la chimie des matières fécales pourrait être utilisée pour attirer les cafards dans un piège, ce qui leur permettrait d'être retirés d'une maison ou d'un commerce plutôt que de devoir enduire toute la structure de produits chimiques.
Mike Rust, professeur éminent d’entomologie à l’Université de Californie, Riverside, qui n’a pas non plus participé à la recherche, affirme que le travail était extrêmement bien fait et indique clairement le rôle que jouent les acides carboxyliques volatils produits par les bactéries intestinales dans les blattes.
Bien qu'il ne pense pas que les résultats augmenteraient nécessairement l'efficacité des appâts, il pense néanmoins qu'ils pourraient être utiles pour améliorer l'application des insecticides pour fissures et crevasses. Des cocktails de produits chimiques d’agrégation, dit-il, "pourraient réduire la répulsion des sprays et augmenter le temps passé par les cafards sur les surfaces traitées."
Schal pense que les résultats s’appliquent probablement à toutes les blattes qui s’agrègent, y compris d’autres espèces nuisibles telles que la blatte américaine et la blatte orientale. Ses collègues et lui envisagent d’enquêter sur ces questions à l’avenir. Il s'attend également à ce que des résultats similaires liés au rôle du microbiome dans la signalisation et la communication animales puissent émerger pour d'autres types d'organismes.
«Je pense que dans l'année à venir, nous allons voir de nombreux exemples de ce genre de choses qui se produisent dans la nature, des insectes jusqu'à l'homme, peut-être, jusqu'à l'homme», dit-il.
