Comment une guêpe transforme les cafards en zombies

Réimprimé avec la permission de Farrar, Straus et Giroux. Adapté de How Earth’s Deadliest Creatures Mastered Biochemistry, par Christie Wilcox. Copyright © 2016 par Christie Wilcox.

Je ne sais pas si les cafards rêvent, mais j’imagine que si c’est le cas, les guêpes bijoux figurent en bonne place dans leurs cauchemars. Ces petites guêpes tropicales solitaires ne nous concernent guère, nous les humains ; après tout, elles ne manipulent pas nos esprits pour nous servir de repas vivants et consentants à leurs nouveau-nés, comme elles le font pour les cafards sans méfiance. C’est l’étoffe des films d’horreur, au sens propre : la guêpe bijou et les espèces similaires ont inspiré les horreurs de la franchise Alien. L’histoire est simple, quoique grotesque : la guêpe femelle contrôle l’esprit des cafards dont elle nourrit sa progéniture, leur ôtant tout sentiment de peur ou toute volonté d’échapper à leur destin. Mais contrairement à ce que l’on voit sur grand écran, ce n’est pas un virus incurable qui transforme un cafard autrefois en bonne santé en un zombie sans cervelle, c’est du venin. Pas n’importe quel venin, non plus : un venin spécifique qui agit comme un médicament, en ciblant le cerveau du cafard.

Les cerveaux, au fond, ne sont que des neurones, que l’on parle de cerveaux humains ou de cerveaux d’insectes. Il y a potentiellement des millions de composés de venin qui peuvent activer ou désactiver les neurones. Il n’est donc pas surprenant que certains venins ciblent le système nerveux central soigneusement protégé, y compris notre cerveau. Certains franchissent des obstacles physiologiques, à partir de points d’injection éloignés dans le corps et en passant la barrière hémato-encéphalique, pour pénétrer dans l’esprit de leurs victimes. D’autres sont directement injectés dans le cerveau, comme dans le cas de la guêpe bijou et de son hôte cafard zombie.

Fabrication d’un zombie

Les guêpes bijou sont un exemple magnifique bien que terrifiant de la façon dont les venins neurotoxiques peuvent faire beaucoup plus que paralyser. La guêpe, qui ne fait souvent qu’une fraction de la taille de sa victime, commence son attaque par le haut, plongeant et saisissant le cafard avec sa bouche alors qu’elle vise son « dard » – une partie du corps modifiée pour la ponte des œufs appelée ovipositeur – au milieu du corps, le thorax, entre la première paire de pattes. Cette piqûre rapide ne prend que quelques secondes, et les composés venimeux agissent rapidement, paralysant temporairement la blatte pour que la guêpe puisse diriger sa piqûre suivante avec plus de précision. Avec son long dard, elle cible son venin altérant l’esprit dans deux zones des ganglions, l’équivalent du cerveau chez les insectes.

Le dard de la guêpe est si bien accordé à sa victime qu’il peut sentir où il se trouve à l’intérieur du dôme de la blatte pour injecter le venin directement dans des sous-sections de son cerveau. Le dard est capable de se déplacer dans la tête du cafard, en s’appuyant sur des indices mécaniques et chimiques pour trouver son chemin au-delà de la gaine ganglionnaire (la version de l’insecte de la barrière hémato-encéphalique) et injecter le venin exactement là où il doit aller. Les deux zones du cerveau du cafard qu’elle cible sont très importantes pour elle ; les scientifiques les ont artificiellement coupées chez les cafards pour voir comment la guêpe réagit, et lorsqu’elles sont retirées, la guêpe essaie de les retrouver, prenant un long moment avec son dard enfoncé à la recherche des régions cérébrales manquantes.

Alors, le contrôle mental commence. Tout d’abord, la victime fait sa toilette ; dès que les pattes avant du cafard récupèrent de la paralysie passagère induite par la piqûre au corps, il commence une routine de toilettage fastidieuse qui prend environ une demi-heure. Les scientifiques ont montré que ce comportement est spécifique au venin, car le perçage de la tête, le stress général du cafard ou le contact avec la guêpe sans activité de piqûre n’ont pas suscité le même besoin hygiénique. Ce besoin soudain de propreté peut également être induit par un afflux de dopamine dans le cerveau de la blatte. Nous pensons donc que le composé semblable à la dopamine contenu dans le venin peut être à l’origine de ce comportement germophobe. La question de savoir si le toilettage lui-même est une caractéristique bénéfique du venin ou un effet secondaire est débattue. Certains pensent que ce comportement garantit un repas propre, sans champignons ni microbes, au bébé guêpe vulnérable ; d’autres pensent qu’il peut simplement distraire la blatte pendant un certain temps, alors que la guêpe prépare la tombe de la blatte.

La dopamine est l’une de ces substances chimiques intrigantes que l’on trouve dans le cerveau d’un large spectre de la vie animale, des insectes jusqu’aux humains, et ses effets sont vitaux chez toutes ces espèces. Dans notre tête, elle fait partie d’un « système de récompense » mental : des flots de dopamine sont déclenchés par des choses agréables. Parce qu’elle nous fait nous sentir bien, la dopamine peut être merveilleuse, mais elle est également liée à des comportements de dépendance et aux « highs » que nous ressentons avec des substances illicites comme la cocaïne. Il nous est impossible de savoir si un cafard ressent également une poussée d’euphorie d’insecte lorsque son cerveau est inondé de dopamine – mais je préfère penser que oui. (Il semble juste trop horrible que l’animal ne reçoive aucune joie de la terrible fin qu’il est sur le point de rencontrer.)

Pendant que la blatte nettoie, la guêpe quitte sa victime à la recherche d’un endroit approprié. Elle a besoin d’un terrier sombre où elle peut laisser son enfant et l’offrande de la cafarde zombie, et cela prend un peu de temps pour trouver et préparer le bon endroit. Lorsqu’elle revient environ 30 minutes plus tard, les effets du venin ont pris le dessus : la blatte a perdu toute volonté de fuir. En principe, cet état est temporaire : si vous séparez un cafard envenimé de son assassin potentiel avant que la larve ne puisse éclore, se nourrir et se transformer en chrysalide, la zombification disparaît en une semaine. Malheureusement pour le cafard envenimé, c’est tout simplement trop long. Avant que son cerveau ait une chance de revenir à la normale, la jeune guêpe a déjà eu sa dose et a tué son hôte.

Les capacités motrices du cafard restent intactes, mais l’insecte ne semble tout simplement pas enclin à les utiliser. Le venin n’engourdit donc pas les sens de l’animal, il modifie la façon dont son cerveau y réagit. Les scientifiques ont même montré que les stimuli qui incitent normalement à l’évasion, comme le fait de toucher les ailes ou les pattes du cafard, envoient toujours des signaux au cerveau de l’animal, mais ne provoquent pas de réponse comportementale. Cela s’explique par le fait que le venin rend certains neurones muets, ce qui les rend moins actifs et moins réactifs, d’où l’absence soudaine de peur du cafard et sa volonté d’être enterré et mangé vivant. Cette activité du venin nécessite des toxines qui ciblent les canaux de chlorure gérés par le GABA.

Le GABA, ou acide γ-aminobutyrique, est l’un des neurotransmetteurs les plus importants du cerveau des insectes et des humains. Si l’activité des neurones est une fête, alors le GABA est une couverture mouillée ; il atténue la capacité d’un neurone à être déclenché par l’activation des canaux chlorures. Lorsque les canaux chlorure s’ouvrent, ils laissent passer les ions chlorure négatifs. Comme ces ions aiment côtoyer les ions positifs, si ces canaux sont ouverts lorsqu’un canal sodique s’ouvre, les ions chlorure peuvent traverser la membrane presque au même rythme que les ions sodium, ce qui rend plus difficile pour les ions sodium de déclencher la cascade de dominos qu’est la signalisation neuronale. Bien qu’un neurone reçoive l’ordre « go », le potentiel d’action est arrêté dans son élan. Le GABA n’est cependant pas un inhibiteur complet : les canaux chlorure ne peuvent pas suivre complètement les canaux sodium, de sorte qu’un stimulus fort peut surmonter l’effet d’amortissement. C’est ce système d’amortissement que la guêpe coopte pour que la blatte lui obéisse. Son venin contient du GABA et deux autres composés qui activent également les mêmes récepteurs de chlorure, la β-alanine et la taurine. Ces derniers agissent également pour empêcher la recapture du GABA par les neurones, ce qui prolonge l’effet.

Bien que ces composés du venin puissent couper l’activité cérébrale qui ferait fuir sa proie, ce qu’ils ne peuvent pas faire, c’est se frayer un chemin jusqu’aux bonnes parties du cerveau de la blatte par eux-mêmes. C’est pourquoi la guêpe doit les injecter directement dans les ganglions de la blatte. Heureusement pour elle, dans une bizarrerie pratique de la nature, le même venin qui zombifie les cerveaux des cafards fonctionne comme par magie pour produire la paralysie transitoire nécessaire pour aligner l’injection crânienne. Le GABA, la β-alanine et la taurine arrêtent également temporairement les neurones moteurs, de sorte que la guêpe n’a besoin que d’un seul venin pour accomplir deux tâches très différentes.

Avec sa proie calme et quiescente, la guêpe peut refaire le plein d’énergie en cassant les antennes du cafard et en buvant un peu de sang d’insecte sucré et nutritif. Puis elle conduit sa victime vers son lieu de repos final, en utilisant ce qui reste d’une antenne comme un cavalier utilise les rênes d’une bride. Une fois à l’intérieur de son terrier, elle attache un œuf à la patte du cafard, puis enferme sa progéniture et le cafard.

Des repas frais

Comme si la manipulation mentale n’était pas assez mauvaise, le venin de la guêpe a un dernier tour. Pendant que le cafard attend sa mort inévitable, le venin ralentit le métabolisme du cafard pour s’assurer qu’il vit assez longtemps pour être dévoré encore frais. Le métabolisme peut être mesuré par la quantité d’oxygène consommée au fil du temps, car tous les animaux (y compris nous) utilisent de l’oxygène pour créer de l’énergie à partir de la nourriture ou des réserves de graisse. Les scientifiques ont découvert que la consommation d’oxygène des cafards qui ont été piqués est beaucoup plus faible que celle de leurs amis en bonne santé. Ils pensaient que cela pouvait être dû à la réduction des mouvements des victimes complaisantes, mais même lorsque la paralysie est induite en utilisant des médicaments ou en sectionnant des neurones, les cafards piqués vivent plus longtemps. La clé de cette survie prolongée semble être l’hydratation. On ne sait pas exactement comment le venin agit pour maintenir un cafard hydraté, mais il garantit que lorsque la larve de guêpe sort de son œuf, son repas est prêt à être consommé. Et assez vite après, une nouvelle guêpe émerge du terrier, laissant la carcasse du cafard derrière elle.

Le venin de guêpe bijou n’est qu’un exemple de venin neurotoxique poussé à l’extrême. Il existe plus de 130 espèces dans le même genre de guêpes, dont la nouvellement décrite Ampulex dementor (nommée d’après les gardiens suceurs d’âme de la prison magique Azkaban dans la série Harry Potter). Ampulex appartient à un groupe très vaste et diversifié de guêpes, comptant au moins des centaines de milliers d’espèces, qui sont connues pour leurs manipulations mentales. Toutes ont un cycle de vie macabre : à l’âge adulte, elles se nourrissent comme les autres guêpes et abeilles, mais à l’état larvaire, elles doivent se nourrir d’autres animaux. Elles ne sont pas tout à fait indépendantes, pas tout à fait des parasites – elles sont parasitoïdes, ou comme les scientifiques les appellent, des parasitoïdes.

Les cafards ne sont pas leurs seules cibles ; il existe des guêpes parasitoïdes qui pondent leurs œufs dans les araignées, les chenilles et les fourmis. La guêpe Agriotypus de l’hémisphère nord tempéré plonge sous l’eau pour fixer ses œufs sur les larves de mouche du vinaigre et peut rester immergée jusqu’à 15 minutes pour accomplir sa tâche. Les courageuses guêpes Lasiochalcidia d’Europe et d’Afrique se jettent dans les mâchoires cauchemardesques d’un lion fourmi, les écartent et insèrent leurs œufs dans sa gorge. Il existe même des guêpes appelées hyperparasitoïdes qui parasitent d’autres guêpes comme elles, comme les espèces Lysibia d’Europe et d’Asie, qui repèrent les chenilles parasitées par d’autres guêpes parasitoïdes du genre Cotesia et pondent leurs œufs dans les larves de guêpes fraîchement transformées en chrysalides. Dans certains cas, plusieurs espèces de guêpes se parasitent mutuellement, ce qui donne lieu à une poupée russe d’interactions parasitaires.

Et pour assurer leur passage en toute sécurité de la larve à l’âge adulte, ces guêpes obtiennent souvent plus qu’un simple repas de leurs hôtes. L’une d’entre elles transforme ses chenilles hôtes en gardes du corps morts-vivants qui défendront les jeunes guêpes chrysalides qui viennent de manger dans son corps. La larve d’une autre espèce oblige son araignée hôte à lui tisser une toile déformée mais durable pour protéger son cocon juste avant de tuer l’arachnide.

Alors que les guêpes de cette famille inhabituelle ont peut-être perfectionné l’art du contrôle de l’esprit, il existe d’autres espèces venimeuses dont les toxines altèrent les états mentaux. Il existe même des espèces dont les composés neurotoxiques traversent notre propre barrière hémato-encéphalique, un exploit qu’aucun venin de guêpe ne peut encore réaliser. Mais contrairement aux cafards, nous, Homo sapiens, avons une étrange affinité pour les substances qui perturbent notre esprit. Bien que les cafards fuient celles qui leur vrillent le cerveau, certaines personnes sont prêtes à payer jusqu’à 500 dollars pour une dose de venin afin de vivre une expérience similaire.