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De simple ouvrière à soldat

Radio-Canada

Une toute petite structure en apparence sans intérêt, qui se révèle de façon transitoire au cours des derniers stades du développement larvaire de certaines fourmis, apparaît en fait seulement chez celles qui deviendront des soldats.

Le biologiste et professeur au Département de biologie de l’Université McGill Ehab Abouheif et ses collègues élucident ainsi le mécanisme qui préside au développement des fourmis soldats et au maintien de l’équilibre entre les castes de fourmis ouvrières.

Une fourmi soldat et des ouvrières (les petites) du genre Pheidole. Agrandir l’imageDes fourmis soldats (la grosse) et ouvrières (les petites) du genre Pheidole Photo : Université McGill/Alex Wild

« 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 mènent à la création de soldats », explique Rajendhran Rajakumar, l’auteur principal de l’étude.

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.

Rajendhran Rajakumar

Les présents travaux montrent que la colonie régule la présence de ces structures afin de maintenir constant le rapport entre le nombre de soldats et d’ouvrières au sein d’une colonie fourmilière.

Le saviez-vous?

Il existe plus de 20 000 espèces de fourmis à l'échelle planétaire.

Darwin et les fourmis

Grâce à cette découverte, les scientifiques québécois répondent à une question dont la réponse, concernant la diversité de taille et de proportion chez les fourmis d’une même colonie, échappait même à Charles Darwin.

Il s’agit d’une découverte tout 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 permet aux larves de se transformer en soldats.

Ehab Abouheif

La théorie de la sélection naturelle de Darwin partait du principe qu’elle s’effectue à l’échelle de l’individu, qui lutte pour survivre et se reproduire. Il ne s’expliquait pas comment une simple colonie de fourmis du genre Pheidole, dont il existe plus de 1000 espèces et qui sont très répandues à travers le monde, pouvait produire des fourmis présentant une telle diversité de taille, particulièrement si elles sont stériles.

Les simples ouvrières possèdent une petite tête et un corps peu volumineux, tandis que les soldats se distinguent par leur grosse tête et leurs gigantesques mandibules.

Le saviez-vous?

De précédentes études avaient montré que le rapport entre le nombre d’ouvrières et de soldats demeure relativement constant dans toutes les colonies de fourmis du genre Pheidole, soit de 90 à 95 % d’ouvrières et de 5 à 10 % de soldats.

La colonie régulatrice

C’est donc la colonie elle-même qui assure l’équilibre entre le nombre d’ouvrières et de soldats, grâce à cette structure qui paraissait jusqu’à aujourd’hui sans intérêt.

Elle y parvient en arrêtant la croissance du disque rudimentaire des ailes des larves au moyen d’une phéromone inhibitrice lorsqu'elle compte trop de soldats. Elle peut aussi augmenter très rapidement le nombre de ses militaires lorsqu’une menace pèse sur elle ou que le nombre de soldats tombe pour une raison quelconque, car les disques rudimentaires des ailes n’apparaissent qu’au cours des derniers stades du développement larvaire.

Une structure sous la loupe

L’équipe de McGill a étudié cette structure en laboratoire pendant neuf ans. Ainsi, à l’aide de diverses techniques chirurgicales et moléculaires, ils ont coupé des parties de ces disques rudimentaires chez des larves de fourmis soldats du genre Pheidole.

C’est ainsi qu’ils ont découvert qu’ils influaient, ce faisant, sur la croissance de la tête et du corps des insectes. 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. Leurs travaux montrent ainsi, pour la première fois, le rôle crucial des disques imaginaux de l’aile dans le développement des fourmis soldats.

Plus importantes qu’on le pensait

Il faut savoir qu’il existe chez plusieurs espèces des structures éphémères qui se forment pendant le stade embryonnaire. Elles sont en quelque sorte des vestiges d’un organe qui était présent chez un lointain ancêtre, qui ont perdu tout intérêt sur le plan évolutif.

On pensait 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.

Ehab Abouheif

Or, les présents travaux laissent à penser que ces structures joueraient un rôle beaucoup plus important qu’on le croyait dans le développement d’un organisme.

Maintenant que nous avons mis au jour 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?

Ehab Abouheif

Le détail de ces travaux est publié dans la revue Nature (Nouvelle fenêtre) (en anglais).

Biologie

Science