Une découverte majeure sur le fonctionnement du cerveau des abeilles
Des chercheurs sont parvenus à modifier le comportement d’une abeille ouvrière en la faisant passer d’un rôle à un autre grâce au silence imposé à un petit groupe de cellules cérébrales, comme le rapporte un article rédigé par Raquel Brandao pour le média Earth.com.
Les abeilles devenues trop âgées pour s’occuper de leur reine se sont remises à en prendre soin tant que ces cellules spécifiques restaient inactives. Dès que les cellules se sont réactivées, ces insectes sont immédiatement retournés à leurs tâches habituelles, correspondant à leur âge.
Ce résultat modifie profondément la façon dont les biologistes conçoivent l’évolution du rôle d’une abeille au cours de son existence. Les vieilles abeilles n’ont pas perdu la capacité d’assurer le soin à la reine : elles la conservent en réserve dans leur système nerveux, simplement désactivée par le fonctionnement de certaines cellules cérébrales.
L’organisation naturelle et la division du travail au sein de la ruche
Une colonie d’abeilles domestiques fonctionne selon un calendrier précis qu’aucun individu ne rédige. Ses ouvrières modifient leur comportement au fur et à mesure qu’elles vieillissent, chacune traversant la même séquence de rôles sans qu’aucun responsable ne leur attribue de tâches particulières.
Les ouvrières les plus jeunes restent profondément ancrées au cœur du nid. Elles nettoient les alvéoles, nourrissent les larves et se pressent autour de la reine pour la toiletter et la nourrir. Ce regroupement dense autour de la souveraine constitue le comportement de cour, qui permet de diffuser le parfum de la reine à travers toute la colonie.
À mesure qu’une abeille ouvrière prend de l’âge, son comportement évolue pour embrasser des rôles externes. Elle construit les rayons de cire, garde l’entrée de la ruche et finit par s’envoler pour devenir butineuse. Les colonies ajustent le rythme de ces transitions grâce à des odeurs transmises d’abeille à abeille, comme l’a démontré une étude scientifique. Cette division du travail basée sur l’âge permet d’alimenter le couvain, de défendre le nid et de rapporter de la nourriture, le tout sans plan directeur.
Un interrupteur neuronal conçu par des chercheurs allemands
Le docteur Jana Seiler a dirigé cette recherche à l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU), au sein du laboratoire du généticien Martin Beye. L’équipe de Beye avait déjà associé un gène spécifique, nommé doublesex, aux tâches accomplies par une ouvrière et à leur durée.
En désactivant ce gène chez des ouvrières âgées, le groupe avait constaté que les abeilles retournaient vers le comportement plus juvénile de soin à la reine. Cependant, l’inactivation d’un gène demeure un outil imprécis qui ne permettait pas de déterminer si le gène câble le cerveau pendant le développement ou s’il oriente le comportement d’un instant à l’autre.
Jana Seiler a donc mis au point un interrupteur actionnable à volonté. Elle a placé un récepteur génétiquement modifié uniquement à l’intérieur des cellules doublesex. Ce récepteur neutralise un neurone lorsqu’il rencontre la bonne molécule. En intégrant un composé spécifique dans la nourriture des abeilles, l’interrupteur basculait en position éteinte. Ce type de mécanisme provient de la recherche sur le cerveau des mammifères, où ces récepteurs constituent une méthode standard d’expérimentation, d’après une synthèse scientifique.
Des comportements juvéniles réactivés chez des abeilles âgées
Pour vérifier cette hypothèse, l’équipe a travaillé avec des abeilles âgées de 8 à 11 jours. À cet âge, une ouvrière a généralement cessé de s’occuper de la reine et s’est tournée vers d’autres responsabilités. Les chercheurs ont exposé ces insectes à l’odeur de la reine et ont observé leur comportement.
Lorsque les cellules doublesex étaient réduites au silence, les abeilles plus âgées agissaient comme de jeunes ouvrières. Elles se regroupaient autour de la reine pour la lécher et la nourrir, formant la même cour attentionnée qu’elles auraient constituée plusieurs jours auparavant.
« Les ouvrières plus âgées ont alors recommencé à s’occuper de la reine, ce que seules les plus jeunes abeilles feraient autrement », a déclaré Jana Seiler. Lorsque les cellules restaient actives, ces mêmes abeilles ignoraient la reine et poursuivaient leur travail habituel. Afin de s’assurer que le produit administré n’était pas la cause directe du changement, l’équipe l’a fourni à des abeilles dépourvues du récepteur artificiel : ces dernières n’ont pas pris soin de la reine, confirmant que l’effet provenait bien des cellules neutralisées.
La mémoire des tâches conservée dans le système nerveux
Cette observation apporte un éclairage très précis sur la biologie des abeilles âgées. Elles n’avaient aucunement perdu la capacité de s’occuper de la reine. Le comportement restait parfaitement préservé dans leur système nerveux, attendant simplement les conditions propices à sa libération.
Ce qui maintient normalement ce comportement désactivé est l’activité propre des cellules doublesex, dont le déclenchement fonctionne comme un frein. La surprise vient de la direction de cet effet, car le fait de réduire des cellules au silence supprime habituellement un comportement plutôt qu’il n’en ajoute un.
Ce résultat approfondit une étude antérieure menée par le même groupe de recherche. Ce travail précédent montrait que le gène doublesex est indispensable pour qu’une ouvrière mène ses tâches sociales ordinaires. La nouvelle étude va plus loin en démontrant que c’est l’activité de ces cellules, et non la simple présence du gène, qui définit le rôle d’une abeille âgée.
Vers le décodage des circuits sociaux des insectes
Jusqu’alors, il n’existait aucun moyen d’accéder directement à l’interrupteur neuronal contrôlant le rôle d’une abeille. Les comportements qui permettent à une colonie de fonctionner semblent être intégrés dans l’organisme et régulés par l’activité de cellules ciblées qui peuvent être apaisées ou réactivées.
Le fonctionnement fluide des sociétés d’insectes sans chef pourrait résulter de la lecture et du guidage des circuits internes situés dans le cerveau de chaque abeille. Pour la première fois, les scientifiques peuvent activer ou désactiver un comportement spécifique d’une ouvrière pour analyser le processus.
Selon les données publiées dans la revue Proceedings of the National Academy of Sciences, ces outils ouvrent la voie à une meilleure compréhension de la prise de décision au sein d’un cerveau complexe. Martin Beye résume ainsi l’enjeu : « La solution au secret de la façon dont les abeilles et d’autres animaux coopèrent si bien sans plan de travail est probablement cachée dans les circuits neuronaux du cerveau. »
Selon la source : earth.com
Abeilles : des chercheuses découvrent l’interrupteur cérébral qui réactive le soin à la reine chez les ouvrières âgées
