Une étude, dont les résultats intitulés «Information theory tests critical predictions of plant defense theory for specialized metabolism» ont été publiés dans la revue Science Advances, a permis, grâce à une combinaison des développements récents en métabolomique et de la théorie de l’information, de tester les prédictions de deux théories ('Optimal defense' et 'Moving target'), formulées il y a un peu plus de 40 ans pour tenter d'expliquer pourquoi les plantes produisent une diversité spectaculaire de métabolites «dont beaucoup agissent comme boucliers chimiques contre l’herbivorie par les insectes».

Relevons tous d'abord que, depuis le milieu des années 70, de très nombreux cadres théoriques ont été formulés» pour comprendre si la diversité chimique en question «est par elle-même fonctionnelle et quels sont les facteurs écologiques contrôlant son évolution». Cependant, comme «les prédictions de ces théories se sont souvent révélées difficiles à tester du fait de l’absence de techniques analytiques permettant d’explorer de façon poussée et non-ciblée le profil métabolique des plantes», ces contraintes techniques ont «été un frein à l’avancement de ce domaine de recherche».

Parmi ces théories écologiques, il en est deux qui «sont souvent au cœur des débats: celle de la 'défense optimale' (Optimal defense theory) et une autre nommée d’après la métaphore militaire de la 'cible mouvante' (Moving target theory)». Concrètement, «la théorie de la 'défense optimale' suggère que les plantes ajustent la production préférentielle de défenses en fonction de la probabilité d'une attaque future», tandis que «la théorie de la 'cible mouvante' suppose que les plantes modifient leur métabolisme de manière aléatoire, ces changements imprévisibles pour l’agresseur l’empêchant de s’adapter efficacement».

Dans ce contexte, l'étude ici présentée a fait appel à «une approche de métabolomique pour explorer la diversité des métabolites produits par différentes espèces de tabacs sauvages suite à l’attaque par des larves de lépidoptères: le ver du cotonnier (Spodoptera littoralis), un phytophage généraliste s'alimentant sur de nombreuses espèces végétales et celui du sphinx du tabac (Manduca sexta), spécialiste de quelques espèces de la famille des Solanacées, dont Nicotiana attenuata, modèle principal de l’étude».

Pour «décoder la diversité métabolique des plantes analysées et comment celle-ci est reprogrammée lors de la réponse à l’agression», des outils statistiques issus de la théorie de l’Information ont été utilisés. La transposition de ce cadre statistique à l’analyse de profils métabolomiques a permis de «quantifier la diversité statistique et prédictibilité des profils chimiques produits par les plantes attaquées».

Cette approche simple a permis de «tester les prédictions des théories de la 'défense optimale' et de la 'cible mouvante'». Il est ainsi apparu «que les réponses métaboliques pour différentes populations des espèces végétales analysées sont systématiquement en accord avec la théorie de la 'défense optimale'» qui stipule donc «que les plantes ajustent la production préférentielle de défenses en fonction de la probabilité d'une attaque future».