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Des fourmis zombies contr?l?es comme des marionnettes par un champignon

Douve du foie, vers cestodes, larves de la guêpe américaine… De nombreuses espèces de parasites manipulent le comportement de leurs hôtes pour servir leurs propres intérêts. Chez certains, cette manipulation passe par l’infection du cerveau de leur hôte, qui modifie alors le comportement depuis le système nerveux central. De manière surprenante, le champignon parasite Ophiocordyceps unilateralis contrôle son hôte, la fourmi charpentière, sans envahir son cerveau : il forme des réseaux mycéliens autour de ses fibres musculaires et dans ses cellules musculaires, qui lui permettent probablement de les contrôler directement.

Afin d’étudier la relation entre ce parasite et son hôte, des chercheurs de l’université de Pennsylvanie ont infecté des fourmis charpentières, puis réalisé des images au microscope électronique reconstruite en 3D et analysées par des algorithmes de « machine-learning » afin de distinguer les cellules du parasite des cellules de l’hôte. Ils se sont intéressés à un moment crucial du cycle de vie du parasite : après 16 à 25 jours d’infection, l’agrégation de cellules du champignon pousse l’hôte à se fixer avec ses mandibules à une feuille et à mourir à un endroit favorable au développement et à la dispersion des cellules fongiques. En parallèle, des fourmis ont été infectées avec un champignon du même ordre, Beauveria bassiana, qui ne manipule pas le comportement de son hôte.

Cette approche de l’interaction hôte-parasite au niveau cellulaire a permis de montrer que les cellules fongiques envahissent tout le corps de la fourmi – tête, thorax, abdomen et pattes –, mais ne pénètrent pas dans le cerveau de l’animal. Ophiocordyceps unilateralis et Beauveria bassiana sont capables tous deux d’envahir les fibres musculaires de la fourmi, et d’y causer une atrophie qui relâche les fibres. La même quantité de cellules fongiques a été observée entre les deux espèces de champignons, ce qui montre que l’invasion n’explique pas à elle seule la manipulation de l’hôte.

En revanche, Ophiocordyceps unilateralis établit des connexions entre cellules par des prolongements mycéliens, formant un réseau dense autour et dans les cellules musculaires de la fourmi. Les auteurs en concluent que la manipulation de l’hôte pourrait passer par un contrôle périphérique des muscles obtenu grâce à une coopération entre cellules fongiques. Le champignon agirait ainsi comme un marionnettiste, jouant directement sur les muscles des pattes et des mandibules.

L’hypothèse d’une manipulation chimique du cerveau à distance n’est cependant pas exclue. Les chercheurs espèrent maintenant comprendre comment les réseaux mycéliens dans les différentes parties de l’hôte participent à la nutrition de toute la colonie de champignons et à la formation des structures nécessaires à la poursuite du cycle de vie du parasite.

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