Comprendre le rôle des symbiotes bactériens chez la fourmi
Pour digérer les aliments et rester en bonne santé, la plupart des animaux dépendent de leurs symbiotes bactériens. Ce phénomène est particulièrement vrai dans les sociétés agricoles qui produisent leur propre nourriture, comme par exemple l’homme et certaines fourmis. En réalité, nous pourrions en apprendre beaucoup sur les symbiotes bactériens dont nous dépendons en étudiant les fourmis champignonnistes. À côté de l’homme, ces fourmis ont bâti d’immenses sociétés extrêmement complexes - sociétés qui dépendent également de leurs multiples symbiotes bactériens. Pour mieux comprendre l’impact de cette dépendance sur l’évolution sociale des fourmis, les chercheurs du projet AMIABLE financé par l'UE ont donc réalisé une étude interdisciplinaire unique de la symbiose microbienne. « Notre attention s’est portée sur trois bactéries intestinales que nous avons récemment découvertes et qui sont présentes en grand nombre dans l’intestin des fourmis champignonnistes » nous explique le coordinateur du projet, le professeur Jacobus Jan Boomsma. « Ces bactéries semblent fonctionner comme des mutualistes nutritionnelles dans cette symbiose complexe qui représente aujourd’hui l'un des systèmes d'évolution sociale animale le plus étudié ». Forer plus loin Les recherches du projet AMBIABLE s’appuient sur des études antérieures menées par le Centre pour l'évolution sociale (CSE) de l'Université de Copenhague (Danemark) qui ont mis en lumière la composition des communautés de symbiontes bactériens dans les intestins des fourmis champignonnistes de genre Atta. Ces études ont montré que les communautés intestinales microbiennes colonisant les fourmis champignonnistes les plus évoluées, les fourmis coupeuses de feuille, sont composées essentiellement de quelques types bactériens particulièrement abondants. Le projet AMIABLE a approfondi ces résultats en réalisant des études de microscopie électronique à transmission qui ont montré que chacune de ces bactéries symbiotiques présentait des adaptations structurelles à la vie dans l’intestin de leur hôte, tant intracellulairement qu’extracellulairement voire les deux à la fois. L'un des résultats les plus intéressants du projet découle de son analyse des changements dynamiques générés par la présence et l'abondance des bactéries intestinales lors du développement larvaire et la nymphose des jeunes fourmis. « À partir de cette analyse, nous avons pu reconstruire les voies de transmission des symbiotes bactériens, du stade embryonnaire au stade adulte, que ce soit chez les fourmis coupe-feuilles Atta ou Acromyrmex » nous dit le Prof. Boomsma. Les chercheurs ont constaté que la densité bactérienne globale demeurait similaire à tous les stades de développement chez les fourmis Acromyrmex. Les larves et nymphes des fourmis Atta montrent en revanche, une prévalence bactérienne négligeable au contraire des travailleurs adultes qui en ont beaucoup. Cette observation suggère que les symbiotes intestinaux bactériens ne sont pas activement maintenus avant le stade adulte chez les fourmis Atta. « Ces résultats montrent que les voies de transmission des symbiotes bactériens peuvent être très différentes suivant le stade de développement et le genre auquel appartient la fourmi » explique le Prof. Boomsma. « Le projet AMIABLE a ainsi montré que l'identification des mécanismes d'acquisition ou de perte bactérienne était nécessaire pour bien comprendre les fonctions de mutualisation putative de ces symbiotes intestinaux ». De nombreux bénéfices Selon le professeur Boomsma, les travaux du projet AMIABLE pourraient permettre à l’Europe de respecter ses objectifs environnementaux et de sécurité alimentaire tout en réduisant l'utilisation des pesticides toxiques. « Comme de nombreux ravageurs arthropodes et vecteurs de maladies animales et humaines vivent en association avec les bactéries, des connaissances approfondies de ces interactions symbionte-hôte faciliteront le développement et l'utilisation de nouveaux insecticides plus respectueux de l'environnement », dit-il. Les fourmis coupe-feuilles sont les principaux ravageurs agricoles de l'Amérique néotropicale. En Amérique latine, ils sont par exemple, responsables de la destruction de plants de café, de cacao et de canne à sucre pour des montants de plusieurs millions d'euros, ce qui bien sûr a un impact direct sur le consommateur européen. « Être capable de perturber les symbiotes bactériens pourrait déboucher sur une nouvelle approche de contrôle de ces ravageurs qui serait plus respectueuse de l'environnement, offrant ainsi des bénéfices économiques tant pour les producteurs que pour les consommateurs du monde entier », conclut prof Boomsma.
Mots‑clés
AMIABLE, symbiote bactérien, symbiose microbienne, microscopie électronique à transmission, agriculture