Structure, fonction et diversité des biopolymères géants qui piègent les insectes chez les plantes carnivores du genre Nepenthes (CarniBiop)

Programme : INEE-CNRS Programme Exploratoire Premier Soutien (PEPS)
Durée : 2010 - 2010

Mots clés

Plante carnivore, Nepenthes, biopolymère, fluide viscoélatique, fluide complexe, mécanismes de piégeage, rhéologie, polysaccharide, chromatographie, spectrométrie de masse, RMN

Résumé

Les plantes carnivores poussent dans des milieux pauvres en nutriments et ont développé des adaptations morphologiques et physico-chimiques qui leur permettent de se nourrir de petits animaux, principalement des arthropodes. Parmi les plantes carnivores à urnes, les Nepenthes constituent le genre le plus diversifié avec plus d’une centaine d’espèces surtout réparties en Asie du Sud-Est. La plupart sont des endémiques à aires de distribution restreintes qui diffèrent dans la forme de leurs urnes, leurs habitats et leurs spectres de proies. Le genre Nepenthes pourrait ainsi constituer un exemple spectaculaire de radiation adaptative avec une diversification morpho-spécifique en lien avec les conditions écologiques du milieu. Derrière cette diversité morphologique des Nepenthes ne se cache-t-il pas aussi une diversité de fonctionnement ? Jusqu’à peu, on pensait que le piège des Nepenthes reposait uniquement sur les propriétés glissantes des parois de l’urne. Cependant, nous avons montré récemment, en combinant des études d’écologie tropicale (AMAP) à des études de mécanique des fluides et de rhéologie (IUSTI), que le liquide digestif présent dans l'urne est un élément central du piège chez certaines espèces. Ce fluide est en effet viscoélastique et produit des filaments de longue durée de vie, typiques des fluides composés de longues chaînes de polymères, qui exercent sur les insectes une grande force de rétention. Cette propriété viscoélastique du fluide digestif est fréquente au sein du genre et pourrait constituer la clé du piège chez les Nepenthes insectivores de montagne plus spécialisées dans la capture d’insectes volants. Quelle est la nature de ces biopolymères aux propriétés efficaces et prometteuses? Diffèrent-ils d’une espèce à l’autre en fonction des conditions physiques ou de l’entomofaune du milieu?
Ce projet vise à combiner des approches d'écologie tropicale (AMAP), de chimie des macromolécules végétales (CERMAV) et de physique des fluides complexes (IUSTI), afin d'identifier la structure, la fonction et la diversité des polymères naturels responsables des propriétés de capture du fluide digestif des Nepenthes. Des analyses préliminaires menées au CERMAV semblent indiquer la présence dans ce fluide de polysaccharides acides, dont la structure exacte reste inconnue. La découverte et l’isolation de ces nouveaux biopolymères offre des perspectives encourageantes pour répondre à des enjeux d’ordre écologique, évolutif et biotechnologique.