De simple fourmi à fourmi soldat
Publié par Adrien le 12/10/2018 à 08:00
Source: Université McGill
Les scientifiques ont percé un mystère dont la clé échappait à Charles Darwin: la diversité de taille et de proportion chez les fourmis ouvrières. Ils ont élucidé le mécanisme qui préside au développement des fourmis soldats et au maintien de l'équilibre entre les castes de fourmis ouvrières. Ils ont également décrit le rôle crucial d'un "organe (Un organe est un ensemble de tissus concourant à la réalisation d'une fonction physiologique. Certains organes assurent simultanément plusieurs fonctions, mais dans ce cas, une fonction est généralement associée...)" rudimentaire en apparence sans intérêt qui apparaît de façon transitoire au cours du développement des fourmis soldats. Les organes "rudimentaires" éphémères sont en fait des tissus qui se forment pendant le stade (Un stade (du grec ancien στ?διον stadion, du verbe ?στημι istêmi, « se tenir droit et ferme ») est un équipement sportif.) embryonnaire du développement d'un organisme. Ce sont les vestiges d'un organe plus développé présent chez un lointain ancêtre. La colonie régule (Les régules sont des alliages d'étain ou de plomb et d'antimoine.) la présence de ces organes afin de maintenir constant le rapport entre le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) de soldats et celui d'ouvrières minor au sein de la société de fourmis.


Des scientifiques de l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission (études supérieures). Aux États-Unis, au moment où les...) McGill ont percé un mystère dont la clé échappait à Charles Darwin. L'incapacité du célèbre naturaliste (Le mot naturaliste fait référence au domaine des sciences naturelles. L'adjectif qualifie une personne ou un groupe (association, société savante.. )) à résoudre ce mystère l'avait même poussé à remettre en question sa propre théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...) de l'évolution. Ayant formulé cette théorie en partant du principe selon lequel la sélection naturelle s'effectue à l'échelle de l'individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).), qui lutte pour survivre et se reproduire, il se demandait comment une simple colonie pouvait produire des fourmis ouvrières présentant une telle diversité de taille - qu'il s'agisse des ouvrières minor, qui ont une petite tête et un corps peu volumineux, ou des fourmis soldats, qui se distinguent par leur grosse tête et leurs gigantesques mandibules- particulièrement si, comme les fourmis du genre Pheidole, elles sont stériles. La réponse ? Selon un article publié aujourd'hui dans la revue Nature, la colonie génère elle-même des soldats et assure l'équilibre entre le nombre d'ouvrières soldats et minor grâce à un "organe" rudimentaire en apparence sans intérêt qui apparaît de façon transitoire au cours des derniers stades du développement larvaire uniquement chez certaines fourmis: celles qui deviendront des soldats.

"Il s'agit d'une découverte tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait inattendue. Des scientifiques avaient remarqué qu'un "organe" rudimentaire en apparence sans intérêt apparaissait soudainement au cours du développement des fourmis soldats, puis disparaissait. Ils avaient alors présumé que ce phénomène survenait sous l'effet des hormones et de l'alimentation, qui permettent aux larves de se transformer en soldats", explique Ehab Abouheif, du Département de biologie (La biologie, appelée couramment la « bio », est la science du vivant. Prise au sens large de science du vivant, elle recouvre une partie des sciences naturelles et de l'histoire naturelle des êtres vivants (ou ayant...) de l'Université McGill et auteur en chef de l'étude.

Rajendhran Rajakumar, auteur principal de l'étude, ajoute: "Nous avons découvert que ces “organes” rudimentaires n'apparaissent pas sous l'effet des hormones et de l'alimentation, mais que ce sont eux qui président à la création de soldats. Leur présence transitoire régule la croissance rapide de la tête et du corps des soldats qui, au terme de ce processus, présentent une énorme tête, de gigantesques mandibules et un grand corps."

Il y est... oups, il n'y est plus!

Le Pr Abouheif étudie les ailes des fourmis depuis 23 ans. Il s'intéresse particulièrement au rôle du disque (Le mot disque est employé, aussi bien en géométrie que dans la vie courante, pour désigner une forme ronde et régulière, à l'image d'un palet — discus en latin.) imaginal de l'aile, structure qui apparaît de façon transitoire au cours des derniers stades du développement larvaire chez les fourmis soldats, et ce, même si ces dernières sont en fait dépourvues d'ailes. Pendant neuf ans, le biologiste (Sur les autres projets Wikimédia :) et son équipe ont étudié cette structure en laboratoire. Ainsi, à l'aide de diverses techniques chirurgicales et moléculaires, ils ont coupé (Un coupé est une voiture fermée, à deux portes (parfois trois avec hayon ou quatre comme l'ont fait certains constructeurs américains) et possédant deux, quatre ou cinq places. Il est caractérisé par la forme...) des parties de ces disques rudimentaires chez des larves de fourmis soldats du genre Pheidole, dont les espèces sont très répandues et diversifiées. Les chercheurs ont découvert qu'ils influaient ainsi sur la croissance de la tête et du corps des insectes (Insectes est une revue francophone d'écologie et d'entomologie destinée à un large public d'amateurs et de naturalistes. Produite par l'Office pour les insectes et leur...). Ils ont également découvert qu'ils pouvaient moduler la taille des fourmis soldats en coupant à divers degrés les disques imaginaux des ailes, cette intervention se traduisant par une réduction correspondante de la taille de la tête et du corps des insectes. Les travaux de ces chercheurs montrent pour la première fois le rôle crucial des disques imaginaux de l'aile dans le développement des fourmis soldats.

La mission des fourmis soldats: maintenir l'équilibre au sein de la colonie

Les chercheurs ont en outre découvert que l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) de la colonie maintient l'équilibre entre le nombre de fourmis soldats et d'ouvrières minor en assurant la régulation (Le terme de régulation renvoie dans son sens concret à une discipline technique, qui se rattache au plan scientifique à l'automatique.) de la croissance des disques rudimentaires des ailes chez les larves. Des études précédentes avaient démontré que le rapport entre le nombre d'ouvrières minor et de soldats demeure relativement constant dans toutes les colonies de fourmis du genre Pheidole, soit de 90 à 95% de minor et de 5 à 10% de soldats. Les chercheurs de l'Université McGill ont découvert que les fourmis soldats maintenaient ce rapport constant en stoppant la croissance du disque rudimentaire des ailes au moyen d'une phéromone (Les phéromones sont des substances chimiques émises par la plupart des animaux et certains végétaux, et qui agissent comme des...) inhibitrice lorsque la colonie comptait trop de soldats. Cette dernière peut toutefois augmenter très rapidement le nombre de fourmis soldats lorsqu'une menace pèse sur elle ou que le nombre de soldats chute pour une raison quelconque, car les disques rudimentaires des ailes n'apparaissent qu'au cours des derniers stades du développement larvaire.

Les organes rudimentaires: plus importants qu'on le croyait?

À la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) de la découverte réalisée par son équipe chez la fourmi, le Pr Abouheif évoque la possibilité que ces organes rudimentaires puissent jouer un rôle beaucoup plus important qu'on le croyait sur le développement d'un organisme. "On croyait jusqu'ici que ces organes n'avaient plus aucune fonction et qu'ils témoignaient simplement d'un processus évolutif et de l'existence d'ancêtres communs. Maintenant que nous avons mis au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) le rôle crucial des disques rudimentaires de l'aile pour les colonies de fourmis du genre Pheidole, nous devons revenir en arrière et examiner d'autres organes rudimentaires à la lumière de ces nouvelles connaissances. Qui sait ce que nous allons découvrir?"

Cette étude a été financée par des bourses de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique...) de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical...) Konrad Lorenz, le Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada et une bourse Guggenheim.

L'article "Social regulation of a rudimentary organ generates complex worker caste systems in ants", par Rajendhran Rajakumar etcoll.,a été publié dans la revue Nature http://dx.doi.org/10.1038/s41586-018-0613-1
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