Polyéthisme - Division du travail chez les fourmis

Alain Lenoir mis à jour 13-Mar-2019

J'ai fait ma thèse de doctorat d’État sur la division du travail chez les fourmis (Lenoir 1979).
En fait, mon directeur de thèse, Henri Verron, m’avait suggéré à mon arrivée à Tours en 1968, de marquer individuellement les fourmis pour voir la variabilité interindividuelle, ce qui était une idée très originale à l'époque. J’ai donc observé des fourmis marquées avec une pastille numérotée. Ne connaissant rien aux fourmis, j’ai tout simplement choisi la plus courante, la petite fourmi noire des jardins Lasius niger. J’ai alors fait des diagrammes de petites sociétés montrant les contacts entre individus, envers la reine et les larves, la récolte de nourriture (Lenoir 1974).

Les échanges entre fourmis et envers le couvain sont très variables 

Un exemple plus récent chez Temnothorax avec des marqueurs RFID (Sendova-Franks et al 2009) et pour les flux de nourriture dans la colonie à l’aide d’éléments radioactifs (Technetium-99m) chez Formica fusca (Buffin et al. 2009)

(Sendova-Franks et al 2009)

Idiosynchrasie. J’ai commencé à traiter ces données en analyse factorielle, ce qui n’était pas du tout connu à l’époque. En collaboration avec un informaticien, Jean-Claude Mardon, nous avons fait des analyses de correspondance montrant la variabilité interindividuelle dans les comportements à l’intérieur d’une colonie de fourmis. On trouve trois groupes dans la colonie (nourrices, pourvoyeuses et peu actives) (Lenoir et Mardon 1978, Lenoir 1979 cité dans Passera 2008 p.36).
Cette variabilité est appelée idiosyncrasie (pour le Larousse : Manière d'être particulière à chaque individu qui l'amène à avoir tel type de réaction, de comportement qui lui est propre). De nombreux travaux ont été réalisés à cette période dans le laboratoire de Tours, sur Lasius niger (Verron 1977), sur Tapinoma erraticum (Meudec 1973, Meudec et Lenoir 1982), puis sur le comportement nécrophorique de Lasius niger où l’on montrait l’absence de cimetières (Ataya and Lenoir 1984). Cette notion d’idiosyncrasie a été peu utilisée pour les fourmis : chez Camponotus (Bonavita-Cougourdan and Morel 1988), Diacamma (Nakata 1995). Ce concept revient de temps en temps par exemple pour le foraging d’Euprenolepis (von Beeren et al. 2014). Chez Strumigeny membranifera tous les individus pourtant de même clone sont différents dans leurs choix de solutions sucrées, ce qui est un bon exemple d'idiosynchrasie (Hasegawa et al 2018, voir Tassart 2018).

La répartition des tâches se fait en grande partie en fonction de l'âge : les plus vieilles ouvrières sortent progressivement vers l'entrée du nid puis deviennent exploratrices et fourageuses. Selon Laurent Keller les fourmis envoient les vieilles ouvrières à la guerre alors que c'est l'inverse chez les humains où l'on envoie les jeunes (Radio suisse du 3 janvier 2017). J'ai cependant montré que ce n'est pas une règle absolue. En laboratoire, il existe de nombreuses fourmis inactives qui passent la quasi-totalité de leur vie inactives. 50% des vielles ouvrières restent dans le nid. Même si c'est exagéré dans des conditions de labo sans prédation, cela est sans doute valable (Lenoir 1979).

Chez Strumigeny membranifera les individus changent aussi leur préférence pour le sucré avec l'âge (Hasegawa et al 2018, voir Tassart 2018).

Des ouvrières hyperactives qui font presque tout le travail ! En effet, pour une tâche donnée seuls un petit nombre d'ouvrières sont très actives comme on le voit sur ce graphique pour le comportement nécrophorique (Ataya et Lenoir 1984). La fourmi n° 50 fait 35% des transports (on l'appelera hyperactive), la 19 fait 15% et les autres beaucoup moins. Dans une autre expérience où l'on bloque l'entrée du nid et où l'on dépose du couvain dans l'aire extérieure pour le rapporter dans le nid, on observe un moins grande spécialisation, mais toujours une forte différenciation entre fourmis. L'existence de fourmis "lazy" vient de revenir à la mode, voir Fourmi travailleuse.

                 

Chez Lasius niger il n'existe que très peu de différences de taille, pourtant les ouvrières les plus grosses (largeur tête 0,95mm vs 0,89) sont plus souvent fourgageuses (Grzes et al 2016).

La division du travail reste d’actualité, par exemple chez les Temnothorax marquées avec des RFID (Robinson et al. 2009) ou des Camponotus marquées tout simplement avec des tâches de peinture ou des tags (Mersch et al. 2013). Chez les termites japonais Reticulitermes speratus, les soldats(tes) vont bloquer les entrées du nid pour empêcher les attaques par la fourmi Brachyponera chinensis (prédatrice exclusive de termites). Ce sont les plus vieux soldats qui ont ce rôle (Yanagihara et al 2018, voir épingles Fraval 2018).

J’ai aussi démontré que le polyéthisme d’âge tel qu’il est connu et que j’ai retrouvé était tout relatif puisque la moitié des fourmis Lasius niger pouvait suivre une trajectoire individuelle différente (Lenoir 1979, travail cité par Bourke et Franks 1995). Cette notion, nouvelle à l’époque, est maintenant acceptée par tous. La grande plasticité du comportement est à la base de la régulation sociale qui permet l’adaptation des sociétés d’insectes à des conditions de milieu très variées.

Division du travail chez Camponotus fellah. Laurent Keller et une équipe japonaise ont découvert qu'une hormone peptidique, l'inotocine ("oxytocin-vasopressin like", vous connaissiez ?) est responsable du changement de comportement en fonction de l'âge. Le taux d'hormone augmente avec l'âge et quand elle atteint un certain seuil la fourmi devient pourvoyeuse. Avec l'âge, jusqu'à 7 mois, l'augmentation du taux d'hormone change la composition de la peau et la surface du corps devient plus résistante à la sécheresse en jouant sur la synthèse des hydrocarbures. Ce sont surtout les alcanes linéaires qui sont modifiés, ce qui correspond bien à une augmentation de la résistance de la cuticule à la sécheresse (Koto et al 2019, voir Coulon 2019, Meurisse 2019). Gros et beau travail ...

Voir
- Ataya, H. and A. Lenoir (1984). Le comportement nécrophorique chez la fourmi
Lasius niger L. Insectes Sociaux. 31: 20-33. Pdf
-
Coulon, A. (2019) Le mécanisme de répartitions des tâches des fourmis découvert à l'UNIL. 6 mars 2019. Vidéo de 2 min sur le site de rts.ch. Pdf
-
Fraval, A. (2018) Les troisième-âge s’exposent. Opie-insectes, Mars 2018, p. http://www7.inra.fr/opie-insectes/epingle18.htm. Pdf
- Lenoir, A. (1974). Les relations trophallactiques au sein des jeunes sociétés de
Lasius niger (hyménoptères Formicidae). Comptes Rendus Académie des Sciences, Paris. 279: 1781-1784. Pdf
- Lenoir, A. and J.-C. Mardon (1978). Note sur l'application de l'analyse des correspondances à la division du travail chez les fourmis. Comptes Rendus Académie des Sciences, Paris. 287: 555-558. Pdf
- Lenoir, A. (1979). Le comportement alimentaire et la division du travail chez la fourmi
Lasius niger. Bulletin Biologique de la France et de la Belgique. 113: 79-314. Pdf (attention 20MO)

- Meurisse, M. (2019). L'hormone qui durcit la carapace des fourmis. Le Monde Sciences & Médecine 13 mars 2019. Pdf
- Meudec, M. and A. Lenoir (1982). Social responses to variation in food supply and nest suitability in ants (Tapinoma erraticum). Anim. Behav. 30: 284-292. Pdf
- Tassart, A.-S. (2018) Même dans une colonie de clones, chaque fourmi a ses propres goûts. sciencesetavenir.fr, 16 février 2018, https://www.sciencesetavenir.fr/animaux/insectes/meme-dans-une-colonie-de-clones-chaque-fourmi-a-ses-propres-gouts_121280. Pdf


- Bonavita-Cougourdan, A. and L. Morel (1988). Interindividual Variability and Idiosyncrasy in Social Behaviours in the Ant
Camponotus vagus Scop. Ethology. 77: 58-66. 10.1111/j.1439-0310.1988.tb00191.x
- Buffin, A., D. Denis, G. Van Simaeys, S. Goldman and J. L. Deneubourg (2009). Feeding and Stocking Up: Radio-Labelled Food Reveals Exchange Patterns in Ants. PLos One 4: e5919. Libre de droits

- Grzes, I. M., M. Okrutniak and J. Grzegorzek (2016). The size-dependent division of labour in monomorphic ant
Lasius niger. European Journal of Soil Biology 77: 1-3. http://dx.doi.org/10.1016/j.ejsobi.2016.08.006
- Hasegawa, E., S. Watanabe, Y. Murakami and F. Ito (2018). Adaptive phenotypic variation among clonal ant workers. Royal Society Open Science 5(2). 10.1098/rsos.170816. Libre de droits

- Koto, A., N. Motoyama, H. Tahara, S. McGregor, M. Moriyama, T. Okabe, M. Miura and L. Keller (2019). Oxytocin/vasopressin-like peptide inotocin regulates cuticular hydrocarbon synthesis and water balancing in ants. Proceedings of the National Academy of Sciences: 201817788. 10.1073/pnas.1817788116
- Nakata, K. (1995). Age polyethism, idiosyncrasy and behavioural flexibility in the queenless ponerine ant,
Diacamma sp. Journal of Ethology. 13: 113-123. 10.1007/bf02352570
- Sendova-Franks, A. B., R. K. Hayward, B. Wulf, T. Klimek, R. James, R. Planqué, N. F. Brittone and N. R. Franks (2010). Emergency networking: famine relief in ant colonies. Anim. Behav. 79: 473-485. http://dx.doi.org/10.1016/j.anbehav.2009.11.035
- von Beeren, C., S. Lizon à l'Allemand, R. Hashim and V. Witte (2014). Collective exploitation of a temporally unpredictable food source: mushroom harvesting by the ant Euprenolepis procera. Animal Behaviour. 89: 71-77. http://dx.doi.org/10.1016/j.anbehav.2013.12.006
- Yanagihara, S., W. Suehiro, Y. Mitaka and K. Matsuura (2018). Age-based soldier polyethism: old termite soldiers take more risks than young soldiers. Biology Letters 14(3). 10.1098/rsbl.2018.0025. Libre de droits.