Une analyse chimique a révélé qu’un changement alimentaire « extrême » il y a des millions d’années a aidé un groupe de serpents à conserver son système de défense chimique unique.

Les serpents Rhabdophis, que l’on trouve communément dans toute l’Asie orientale, acquièrent des toxines défensives de leurs proies – plutôt que de fabriquer les leurs – et celles-ci les rendent peu appétissantes pour les prédateurs. Cependant, un groupe d’espèces de Rhabdophis originaires du sud de la Chine a modifié son régime alimentaire, passant des crapauds venimeux aux vers de terre inoffensifs. Malgré cela, les serpents semblent toujours posséder la même classe de toxine défensive que leurs congénères des amphibiens. Une analyse chimique a montré que les serpents s’approvisionnent désormais auprès du seul autre organisme connu pour produire des composés de bufadiénolide – les lucioles.

La découverte a été faite par une équipe internationale de scientifiques dirigée par Akira Mori de l’Université de Kyoto, qui étudie les serpents depuis plus de 20 ans. Les recherches de Mori ont révélé que la plupart des espèces de Rhabdophis possèdent des structures appelées glandes nucales dans lesquelles elles stockent les toxines obtenues de leurs proies.

« C’est Akira, qui a émis l’hypothèse que peut-être les serpents ne produisent pas la toxine mais consomment en fait des crapauds et stockent ou séquestrent ces toxines », explique Al Savitsky, collaborateur de longue date de Mori.

Savitsky, qui est basé à l’Université d’État de l’Utah, aux États-Unis, explique que lorsque l’équipe a commencé à explorer les relations évolutives entre les différentes espèces de Rhabdophis, elle a rencontré un paradoxe inattendu. ‘Nous avons déterminé qu’il y avait un groupe dans l’ouest de la Chine qui a changé ses principaux éléments alimentaires pour les vers de terre, et pourtant ils restent toxiques avec la même classe générale de toxines – les bufadiénolides’, dit-il.

Cette découverte a déclenché une recherche de la source des toxines. L’équipe a analysé la glande nucale et le contenu de l’estomac des serpents sauvages, ainsi que le comportement des serpents en captivité vis-à-vis de différents types de nourriture.

La stéréochimie des composés bufadiénolides a fourni l’indice crucial du puzzle, dit Savitsky. Les bufadiénolides sont une classe de stéroïdes qui perturbent la fonction des cellules du muscle cardiaque. Alors que le squelette stéroïde des bufadiénolides produits par les crapauds ne comporte que des anneaux A et B fusionnés cis, les composés des lucioles contiennent également des structures fusionnées trans. La position des groupes acétyles a également confirmé que les toxines stockées par le Rhabdophis sauvage devaient provenir des lucioles. Cela a été confirmé par la présence de larves de lucioles dans les estomacs des serpents.

Les serpents sont connus pour utiliser des indices chimiosensoriels lors de la sélection des proies. Compte tenu de la dissemblance entre les crapauds et les lucioles, l’équipe suggère que les Rhabdophis vermifuges doivent avoir activement recherché une nouvelle source de bufadiénolides pour maintenir leur défense lorsque la scission évolutive s’est produite il y a environ 13 millions d’années. Pour le vérifier, ils ont effectué des tests de préférence chimique, en présentant aux serpents des échantillons de composés associés à différentes proies, et ont analysé la réponse des serpents à l’aide d’une mesure appelée « score d’attaque par coup de langue ».

« Lorsque les serpents tirent la langue, ils captent des molécules volatiles qui sont ensuite délivrées aux organes voméronasaux, et ces organes voméronasaux répondent préférentiellement à certaines classes de composés associés aux proies », explique Savitsky. En comptant le nombre de fois où les serpents ont tiré la langue ou attaqué des cotons-tiges parfumés, les chercheurs ont déduit les préférences alimentaires des différentes espèces de Rhabdophis. Cela a une nouvelle fois souligné le penchant des mangeurs de vers pour les larves de lucioles.

Les résultats ‘révèlent un exemple extraordinaire de défense chimique convergente’, note Steve Mackessy, expert en venin de serpent basé à l’Université du Colorado du Nord. Ce qui rend cette étude unique, c’est qu’en dépit de ce changement majeur de régime alimentaire, la défense par toxine séquestrée est maintenue, mais cette fois via une autre source de proie, les insectes lampyrides », dit-il. Mackessy ajoute que la combinaison des analyses chimiques, alimentaires et comportementales fournit ‘un exemple bien documenté de changement extrême de régime alimentaire tout en conservant un système de défense chimique ancestral’.