Biogenèse olfactive et stratégies trompeuses chez Arum maculatum – ARUM

La pollinisation par duperie d’Arum maculatum (Araceae) a longtemps fasciné en raison de son odeur fétide qui imite des sites de ponte, de son activité thermogénique et de son piégeage temporaire des pollinisateurs (Psychoda phalaenoides). Son cycle de pollinisation se déroule sur deux jours : le premier jour, les pollinisateurs sont attirés par les émissions de COV (composés organiques volatils) de l'appendice thermogénique (partie supérieure exposée et stérile du spadice), et glissent dans la chambre de pollinisation à la base de la spathe. Là, ils marchent sur les stigmates réceptifs, déposant le pollen qu'ils pourraient transporter d'une autre inflorescence. Les pollinisateurs sont retenus jusqu’au lendemain, quand les étamines matures recouvrent les pollinisateurs de pollen avant qu'ils ne s'échappent. Si ces insectes chargés de pollen sont trompés une seconde fois par une inflorescence odorante au stade femelle, ils réalisent la pollinisation croisée. Cette stratégie de reproduction protogyne empêche toute autofécondation. Il existe donc une forte pression de sélection pour attirer efficacement les pollinisateurs.
Les COV fréquemment identifiés comme composés imitant les excréments sont l’indole, le p-crésol et la 2-heptanone, mais les terpènes peuvent représenter de grandes proportions des émissions de COV chez A. maculatum. Il a récemment été démontré que l'indole, le p-crésol, des monoterpènes et des sesquiterpènes provoquent des réponses antennaires chez P. phalaenoides confirmant que les pollinisateurs sont capables de reconnaître ces composés clés. Bien qu'il ait été démontré précédemment que certains de ces composés attiraient les pollinisateurs psychodidés d'A. maculatum (indole, p-crésol, 2-heptanone, a-humulène), des études récentes n'ont pas confirmé leur attirance en tant que mélange, même en considérant les composés actifs dans l'EAD ((E)-ß-caryophyllène, (+)-ß-citronellene, 2,6-diméthylocta-2,6-diène, 3,7-diméthyloct-1-ène, 3,7-diméthyloct-2-ène, 2-heptanol , 6-méthyl-5-heptène-2-one, 2-nonanone, 1-octène-3-ol, skatole) dans des biotests de terrain. Cela suggère que des composés odorants non encore testés sont nécessaires pour attirer les pollinisateurs chez A. maculatum et potentiellement deux sesquiterpènes non identifiés représentant jusqu'à 8 % du mélange floral. Les étamines dans la chambre de pollinisation d'A. maculatum libèrent principalement du bicyclogermacrène, un COV non émis par l'appendice. Il est intéressant de noter que les quelques phéromones sexuelles psychodidés connues sont des homoterpènes ou des sesquiterpènes (9-méthyl germacrène B, 3-méthyl-a-himachalène, cembrene) produits par les mâles de certaines espèces de Lutzomyia piqueuses (Psychodidae, Phlebotominae) pour attirer les femelles. Ainsi, le bicyclogermacrène libéré par les étamines d'A. maculatum pourraient imiter les phéromones sexuelles mâles des pollinisateurs psychodidés. Jusqu'à présent, cependant, on ne sait pas si les pollinisateurs psychodidés d'A. maculatum possèdent des phéromones sexuelles mâles. À ce jour, les plantes sexuellement trompeuses par mimétisme chimique n’ont été observées que chez les orchidées.
Ce projet collaboratif vise à étudier si Arum maculatum représente en fait «deux systèmes de pollinisation trompeurs en un» avec l'odeur «extérieure» (c'est-à-dire émise par l'appendice) imitant diverses odeurs de site de pontes et l'odeur «interne» (c'est-à-dire libérée par les étamines) ressemblant davantage à une phéromone. Nos trois objectifs clés sont d'élucider les bases physiologiques et génétiques de la biosynthèse et de la sécrétion des COV floraux, d'identifier et de tester les COV floraux actifs dans l'EAD responsables de l'attraction des pollinisateurs et de tester si certains de ces composés ressemblent aux phéromones sexuelles des pollinisateurs psychodidés. Ce projet est aussi multidisciplinaire combinant chimie, écologie chimique, éthologie, histologie et génétique du parfum floral d'A. maculatum.