Les champignons zombies

Une fourmi quitte son nid, grimpe sur une plante, s’accroche à une feuille avec ses mandibules et ne la lâche plus. Elle finit par mourir là, et quelques jours plus tard, une tige sort de sa tête. Ce n’est pas un scénario de film : c’est l’œuvre du champignon zombie, Ophiocordyceps, un parasite qui prend le contrôle du comportement de son hôte. Comment s’y prend-il, et que savent vraiment les chercheurs sur ce mécanisme ?

Ces champignons parasites ne sont qu’une des nombreuses stratégies du règne fongique : notre article sur les grandes familles de champignons donne une vue d’ensemble.

Qui est le champignon zombie ?

Sous le nom de « champignon zombie », on désigne plusieurs espèces d’Ophiocordyceps, notamment celles du complexe Ophiocordyceps unilateralis. Ce sont des champignons parasites d’insectes, surtout de fourmis, qui vivent dans les forêts tropicales et subtropicales, notamment en Thaïlande, au Brésil et dans le sud des États-Unis.

Ces champignons sont généralement très spécialisés. Certaines espèces d’Ophiocordyceps peuvent infecter plusieurs espèces de fourmis, mais ne provoquent le comportement caractéristique que chez leur hôte naturel. En Thaïlande, par exemple, une étude de référence porte sur la fourmi charpentière Camponotus leonardi. En Floride, les chercheurs travaillent sur Camponotus floridanus et sur son propre Ophiocordyceps. Ce lien étroit explique pourquoi on parle de manipulation « sur mesure » : le champignon est adapté à la biologie de son hôte.

Le déroulement décrit ici correspond aux systèmes les mieux étudiés, et les détails varient selon l’espèce de champignon, la fourmi hôte et l’environnement.

De l’infection à la mort de la fourmi

Tout commence par une spore, qui se fixe sur une fourmi circulant au sol de la forêt. Le champignon traverse sa cuticule, puis se développe à l’intérieur du corps.

Pendant plusieurs semaines, la fourmi semble normale. Chez Camponotus floridanus, dans une expérience de laboratoire, les comportements caractéristiques, notamment l’escalade et la morsure, apparaissaient en général entre 21 et 27 jours après l’infection, parfois jusqu’à 33 jours. Chez Camponotus castaneus et Camponotus americanus, dans une autre étude, ces comportements apparaissaient entre 14 et 22 jours après l’injection du champignon.

Une errance sans but

Puis la fourmi infectée quitte la colonie et ses pistes, un comportement inhabituel chez une fourmi saine. Dans la forêt thaïlandaise, les chercheurs l’ont vue marcher seule, sans but, en restant près de son point de départ : les auteurs parlent d’une « marche d’ivrogne ». Son corps est pris de convulsions irrégulières qui la font parfois tomber de la végétation, un comportement caractéristique des fourmis infectées dans cette étude. Après sa chute, elle se remet en marche et grimpe à nouveau sur une jeune plante.

Dans cette étude, les fourmis infectées finissaient par mordre une feuille à environ 25 centimètres du sol. Cette hauteur varie selon le champignon et la fourmi étudiés : ce n’est pas une règle universelle.

La prise mortelle

Sous l’emprise du champignon, la fourmi accomplit alors un dernier geste, dont les mécanismes exacts restent en partie incompris : elle plante elle-même ses mandibules dans une feuille, le plus souvent dans une nervure, et ne les relâche plus. Dans l’étude de terrain en Thaïlande, ce moment arrivait presque toujours en milieu de journée, autour de midi, quand le soleil est au plus haut.

Pourquoi cette prise ? Elle permettrait à la fourmi de rester fixée à la feuille, même après sa mort. Les muscles des mandibules se dégradent, la mâchoire se bloque, et le corps reste fixé à la feuille même après la mort, à une hauteur qui semble convenir au développement du champignon. Ce qu’on ne sait pas encore, c’est comment il provoque ce comportement, ni pourquoi les fourmis choisissent précisément une nervure.

La fourmi meurt quelques heures plus tard, les mandibules toujours fixées à la feuille. Après sa mort, le champignon poursuit son développement : 2 à 3 jours plus tard, ses filaments sortent du corps, puis une tige se développe à l’arrière de la tête de la fourmi. Ce stroma libère des spores qui retombent sur le sol de la forêt, où elles peuvent infecter d’autres fourmis.

Comment le champignon contrôle-t-il la fourmi ?

C’est la grande question, et la science n’a pas encore toutes les réponses. Contrairement à une idée reçue, le champignon ne semble pas avoir besoin d’envahir le cerveau pour manipuler la fourmi. Chez les espèces étudiées, il colonise notamment les muscles et forme un réseau dans le corps, tandis que le cerveau présente des modifications métaboliques. Plusieurs observations vont dans ce sens :

• Des composés sécrétés. Des chercheurs ont mis le champignon en contact avec des cerveaux de fourmis en laboratoire. Le champignon libère alors des substances différentes selon l’espèce de fourmi, ce qui correspond à une manipulation spécifique à chaque hôte. Aucune de ces molécules, injectée seule, ne reproduit le comportement : il s’agirait donc d’un ensemble de composés.
• Des muscles dégradés. Chez toutes les fourmis étudiées au microscope dans la forêt thaïlandaise, les muscles qui commandent les mandibules étaient abîmés. Cela expliquerait que la fourmi reste verrouillée sur la feuille, même après sa mort.
• Un métabolisme modifié. Des analyses suggèrent des modifications de molécules impliquées dans la signalisation nerveuse, notamment la dopamine. Ce sont des hypothèses : les chercheurs ne les ont pas encore confirmées par des mesures directes.

Les chercheurs insistent aussi sur la spécificité : un Ophiocordyceps adapté à une espèce de fourmi ne contrôle pas forcément une autre. Dans les expériences d’injection, certaines espèces non naturellement infectées sont mortes sans jamais grimper ni mordre une feuille.

Malgré ces avancées, les chercheurs ne connaissent pas encore l’ensemble des mécanismes qui coordonnent la marche, l’escalade et la morsure. La manipulation résulte probablement de plusieurs interactions entre le champignon, les muscles et la physiologie de l’insecte.

Une histoire vieille de 48 millions d’années

Ce comportement ne date pas d’hier. En 2010, une équipe dirigée par David Hughes a décrit une feuille fossile découverte dans la fosse de Messel, en Allemagne, datant d’environ 48 millions d’années. Elle porte des marques de morsure qui ressemblent à celles laissées aujourd’hui par les fourmis infectées, avec des mandibules enfoncées dans une nervure.

Le fossile ne conserve pas le champignon lui-même : ces marques sont interprétées comme l’un des plus anciens indices connus de manipulation du comportement par un parasite. Elles suggèrent que cette relation entre un champignon et une fourmi est très ancienne.

Les fourmis ne se laissent pas faire

Une colonie de fourmis n’est pas sans défense. Dans les expériences de laboratoire, les ouvrières saines interviennent activement auprès des fourmis infectées : elles les déplacent, les nettoient ou les évacuent du nid. Les chercheurs y voient une forme d’hygiène sociale, qui limite la propagation du parasite.

Mourir loin du nid pourrait aussi favoriser le champignon, en éloignant la fourmi infectée des comportements d’hygiène de sa colonie.

Du champignon zombie à The Last of Us

Si le champignon zombie est devenu célèbre, c’est en grande partie grâce à la fiction. Le jeu vidéo The Last of Us (2013), puis la série télévisée qui en est tirée, s’inspirent directement d’Ophiocordyceps : dans l’histoire, un champignon mute et se met à infecter les humains.

Dans la réalité, aucun cas humain dû aux Ophiocordyceps spécialisés dans la manipulation des fourmis n’est connu : ces champignons sont adaptés à des hôtes bien particuliers, et le scénario de The Last of Us reste fictif. La fiction a surtout un mérite : faire découvrir au grand public un phénomène qui existe vraiment.

Les cousins du champignon zombie

Le genre Ophiocordyceps et son voisin Cordyceps regroupent de nombreux parasites d’insectes, mais ils ne représentent pas tous une menace pour l’être humain.

Le champignon chenille de l’Himalaya

Ophiocordyceps sinensis pousse sur les prairies d’altitude du Tibet, du Népal, du Bhoutan et de l’Inde. Il parasite des larves de papillons qui vivent dans le sol. Très recherché en médecine traditionnelle, il subit une forte pression de récolte dans son milieu naturel, et sa culture complète reste difficile à maîtriser. Notre article sur le cordyceps de l’Himalaya raconte son cycle de vie et sa récolte.

Cordyceps militaris, une espèce cultivable

Cordyceps militaris est une espèce distincte, qui peut être cultivée sur des substrats nutritifs, notamment à base de céréales, ou en culture liquide. Cette possibilité permet une production contrôlée et peut limiter la pression de récolte sur les espèces sauvages recherchées. Si vous voulez découvrir la culture de champignons, notre guide pour cultiver ses champignons à la maison vous accompagne pas à pas.

• Le champignon zombie désigne des espèces d’Ophiocordyceps spécialisées dans la manipulation de certaines fourmis
• Dans une étude de référence en Thaïlande, les fourmis infectées mordaient une feuille à environ 25 cm du sol, souvent autour de midi
• Le champignon colonise notamment les muscles, mais le mécanisme exact de la manipulation reste en partie inconnu
• Des marques de morsure fossiles d’environ 48 millions d’années suggèrent que cette interaction est très ancienne

Le champignon zombie peut-il infecter les humains ?

Aucun cas humain dû aux Ophiocordyceps qui manipulent les fourmis n’est connu. Ces champignons sont adaptés à des hôtes bien particuliers, et The Last of Us reste de la fiction.

Où trouve-t-on des fourmis zombies ?

Dans les forêts tropicales et subtropicales, notamment en Thaïlande, au Brésil et dans le sud des États-Unis. Il n’y en a pas en Suisse.

Le champignon contrôle-t-il le cerveau de la fourmi ?

Pas directement : il n’a pas été observé dans le cerveau. Le mécanisme exact reste en partie à découvrir.

Le champignon chenille est-il aussi un champignon zombie ?

C’est un cousin : Ophiocordyceps sinensis parasite des larves d’insectes enterrées dans le sol, mais on n’a pas décrit chez lui de « montée vers le sommet » comme chez les fourmis.

Peut-on cultiver un champignon zombie ?

Les Ophiocordyceps qui manipulent les fourmis dépendent de leur hôte. En revanche, Cordyceps militaris, une espèce distincte, peut être cultivée sur des substrats nutritifs.

Conclusion

Le champignon zombie reste l’un des exemples les plus frappants de manipulation du comportement dans le vivant. Il n’est pas une menace pour nous, mais un rappel de la sophistication des stratégies fongiques.

Sources

• Hughes et al., 2011, Behavioral mechanisms and morphological symptoms of zombie ants dying from fungal infection (BMC Ecology) : hauteur, midi solaire, muscles des mandibules, tige fongique
• Will, Attardo et de Bekker, 2023 (Scientific Reports) : manipulation chez Camponotus floridanus, métabolome, hygiène sociale
• de Bekker et al., 2014, Species-specific ant brain manipulation by a specialized fungal parasite (BMC Evolutionary Biology) : composés sécrétés, spécificité de l’hôte, délais de manipulation
• Fredericksen et al., 2017 (PNAS) : réseau du champignon dans les muscles, absence dans le cerveau au moment de la manipulation
• Hughes, Wappler et Labandeira, 2010 (Biology Letters) : feuille fossile de Messel de 48 millions d’années
• Revue sur la culture de Cordyceps militaris, 2024 (Molecular Biotechnology) : alternative cultivable au champignon chenille