Parmi les multiples défenses mises au point par les végétaux pour se protéger contre les insectes ravageurs, les plantes de la famille des brassicacées (ou crucifères) qui comprennent les choux, le colza ou la moutarde, ont mis au point une arme de destruction massive répondant au doux nom de Bombe à huile de moutarde. Les cellules de leurs tissus contiennent deux composants soigneusement stockés dans des compartiments distincts : d’une part des glucosinolates, soit des sucres auxquels est greffé un groupement soufré, et d’autre part de la myrosinase, une enzyme caractéristique de cette famille de végétaux. Lorsque glucosinolates et myrosinase entrent en contact, par exemple lorsque qu’une chenille imprudente vient à grignoter une feuille ainsi piégée, l’enzyme va produire des isothiocyanates, une autre famille de composés soufrés qui sont toxiques pour la malheureuse gourmande.

Myrosinase de la moutarde (pdb 1w9b) en cyan. La molécule représentée en magenta est un inhibiteur qui occupe le site de fixation des glucosinolates.

Ces thiocyanates sont aussi à l’origine de l’amertume que nous percevons en consommant du chou (ou de la moutarde, ou du raifort), et historiquement, la consommation de chou fermenté permettait d’évacuer un partie de ces composés soufrés (formés lors de la dégradation des cellules par la fermentation). La cuisson du chou permet elle aussi d’atténuer son amertume en réduisant l’activité de la myrosinase. Enfin, au fil des siècles, les êtres humains ont sélectionnés des variétés de crucifères dont la teneur de glucosinolates était de plus en plus réduite, et qui étaient donc plus faciles à consommer.

Et comme la nature est toujours pleine de ressources, les crucifères possèdent également une autres familles de protéines, les spécificateurs, qui lorsqu’ils agissent de concert avec la myrosinase sur les glucosinolates permettent de fabriquer d’autres produits soufrés (thiocyanates) ou non (nitriles), dont l’utilité pour la plante reste encore mal comprise. En ce qui concerne les insectes, des équipes de recherche allemandes et danoise ont montré que la piéride du chou, un petit papillon dont les chenilles raffolent des brassicacées, produit son propre spécificateur de nitrile (dit NSP), ce qui lui permet de désamorcer le piège tendu par son plat favori. Grace aux NSP, les glucosinolates du chou peuvent être convertis en nitriles inoffensifs que les chenilles évacuent ensuite dans leurs excréments une fois leur festin achevé. Assez étonnamment, la NSP de la piéride ne présente pas de similarité de séquence avec la NSP produite par les plantes. Et les structures prédites jusque là pour ces deux protéines (qui ont pourtant des fonctions similaires) sont très différentes.

En vert, NSP d’A. thaliana (l’arabette des dames), structure obtenue aux rayons X. En violet, NSP de la piéride de la rave, structure prédite par AlphaFold sur la base de la séquence protéique (uniprot B2KXD7), cette structure doit donc encore être validée expérimentalement !

Quelques années plus tard, ces mêmes équipes ont exploité la technologie CRISPR-CAS9 sur des larves de piéride pour « éteindre » le gène responsable de la production de NSP, et ont montré que cette protéine est indispensable à leur survie. L’étude a également montré que les larves de piéride possèdent en fait tout un arsenal de protéines de désamorçage, qui vont leur permettre de s’adapter aux différentes glucosinolates produits par différentes variétés de plantes afin d’optimiser leurs chances de survie. Côté humain cette compréhension accrue de la course à l’armement que se livrent choux et lépidoptères devrait nous permettre de fourbir nos armes contre les insectes ravageurs.

La célèbre chenille qui fait des trous ne mange pas de chou, ça n’est donc pas une piéride.