Papouasie-Nouvelle-Guinée : le mystère des oiseaux toxiques

Lorsque l’on pense aux organismes toxiques, les oiseaux ne sont pas les premiers qui viennent à l’esprit. Pourtant, depuis la découverte fortuite de ces spécimens en Papouasie‑Nouvelle‑Guinée, des chercheurs ont documenté des espèces d’oiseaux véritablement toxiques, porteuses d’une des substances naturelles les plus puissantes connues : la batrachotoxine.

Une découverte accidentelle en 1989

L’histoire commence à l’été 1989, quand le doctorant Jack Dumbacher de l’université de Chicago travaillait dans les forêts tropicales de Papouasie‑Nouvelle‑Guinée pour étudier le comportement de reproduction des oiseaux de paradis.

Un après‑midi humide, il captura accidentellement un oiseau au plumage orangé et noir dans un filet fin. En tentant de le libérer, l’oiseau le griffa et Dumbacher ressentit immédiatement des picotements, des brûlures et un engourdissement qui durèrent plusieurs heures et la nuit entière.

Les guides locaux confirmèrent que ces oiseaux — appelés par certains villageois « oiseaux poubelle » — étaient évités par les chasseurs et les habitants, car ils avaient un goût désagréable et semblaient « piquants » au toucher.

Identification du poison : la batrachotoxine

Après des mois de collecte d’échantillons et en collaboration avec un chimiste spécialiste des toxines naturelles, Dumbacher et ses collègues annoncèrent en 1992 la présence d’un alcaloïde extrêmement puissant dans ces oiseaux, publié dans la revue Science :

• La batrachotoxine, connue auparavant chez certaines rainettes flèches vénéneuses, a été détectée dans la peau et le plumage de ces oiseaux.
• Ce composé perturbe les canaux sodiques des cellules nerveuses et musculaires, provoquant picotements, engourdissements, convulsions et, à fortes doses, paralysie ou arrêt cardiaque.

Article original : https://www.science.org/doi/10.1126/science.1439786

Distribution et variations de toxicité

Les oiseaux du genre Pitohui sont endémiques des forêts de Papouasie‑Nouvelle‑Guinée. Plusieurs espèces portent des dérivés de la batrachotoxine, avec des concentrations variables selon :

• Les espèces (le pitohui capuchonné est considéré comme l’un des plus toxiques).
• Les parties du corps (concentrations élevées dans la peau et les plumes de la poitrine, des pattes et du ventre).
• Les individus (variations interindividuelles des mélanges de dérivés toxiques).

Ces couleurs vives des plumages pourraient servir d’avertissement aux prédateurs, à la manière d’autres animaux aposematiques comme les rainettes flèches.

Origine du poison : un mystère alimentaire

Les chercheurs pensent que, comme chez les rainettes flèches, les oiseaux toxiques n’élaborent pas eux‑mêmes la batrachotoxine, mais l’acquièrent via leur alimentation.

Hypothèses et éléments en faveur de cette idée :

• La toxicité disparaît chez des animaux nourris avec des proies non contaminées (observé chez d’autres espèces toxiques).
• Les sources possibles incluent certaines petites proies : coléoptères de la famille des Melyridae (genre Choresine) ou d’autres arthropodes du sol, voire des acariens ou des éléments végétaux.

La piste des coléoptères a été proposée et étudiée, mais son rôle exact demeure débattu. Dumbacher avait décrit des liens entre coléoptères et batrachotoxine en 2004 : https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.0407197101

Comment ces oiseaux résistent‑ils à leur propre poison ?

Un autre mystère concerne la résistance des oiseaux toxiques à la batrachotoxine qu’ils portent. Plusieurs mécanismes sont envisagés :

• Mutations dans les gènes codant pour des canaux sodiques empêchant la liaison du poison.
• Protéines de transport ou « éponges » moléculaires qui lient et neutralisent le poison avant qu’il n’atteigne les tissus sensibles.

Des analyses génomiques comparant six espèces toxiques à leurs parentes non toxiques ont montré la présence de mutations multiples dans un gène de canal sodique, bien que ces mutations ne soient pas universelles chez tous les oiseaux étudiés (voir étude : https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/mec.16878).

Fonctions écologiques possibles du poison

Plusieurs rôles écologiques sont proposés pour la batrachotoxine chez ces oiseaux :

• Un moyen de dissuasion contre les prédateurs : le plumage avertisseur signale un mauvais goût et un risque pour le prédateur.
• Un répulsif contre les ectoparasites : études montrent que poux, acariens et autres parasites externes évitent ces oiseaux et vivent moins longtemps quand exposés aux composés toxiques.
• Moins probable, mais observé ailleurs : un rôle dans la capture de proies ou l’interaction interspécifique.

Pour l’instant, la toxicité ne semble pas empêcher tous les prédateurs : certaines espèces de rapaces consomment occasionnellement des Pitohui.

Prochaines étapes de la recherche

Les équipes poursuivent les travaux sur le terrain pour éclaircir l’origine et le rôle de la batrachotoxine. Objectifs principaux :

• Collecter davantage d’échantillons d’oiseaux à travers l’île et analyser le contenu stomacal pour relier proies et toxines.
• Identifier précisément les arthropodes ou autres sources qui contiennent des analogues de la batrachotoxine.
• Étudier en détail les mécanismes de résistance à l’échelle génomique et biochimique.

Des découvertes récentes (2023) ont identifié de nouvelles espèces toxiques, suggérant que la batrachotoxine est plus répandue qu’on ne le pensait : https://www.sci.news/biology/toxic-birds-11799.html

Pourquoi continuer d’étudier ces oiseaux toxiques ?

Les motivations des chercheurs sont multiples :

• Comprendre l’écologie et l’évolution des défenses chimiques dans les oiseaux.
• Explorer les applications potentielles des composés biologiquement actifs, sous réserve d’un accès durable aux sources naturelles.
• Documenter la biodiversité et les interactions trophiques uniques de Papouasie‑Nouvelle‑Guinée.

Les équipes, dont celles de Jack Dumbacher et de K. P. D. Bogaard (Casson Budawatta cité dans les travaux récents), prévoient des campagnes annuelles jusqu’en 2028 pour collecter un maximum d’échantillons, analyser les toxines et séquencer des génomes afin d’éclairer les mutations des canaux sodiques et autres mécanismes de résistance.

Étude sur la toxicité et la résistance : https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/34351379/

Le mystère demeure

Après plus de trois décennies d’études, de nombreuses questions persistent autour des oiseaux toxiques de Papouasie‑Nouvelle‑Guinée : l’origine exacte de la batrachotoxine, la variabilité entre espèces et individus, et les mécanismes précis de protection contre leur propre poison.

Les recherches en cours devraient, dans les prochaines années, affiner notre compréhension de ces « oiseaux toxiques » et révéler davantage sur les adaptations chimiques étonnantes qu’offre la nature.