Fourmis tortues Cephalotes

Alain Lenoir mis à jour 20-Avr-2021

Les fourmis Cephalotes d'Amérique néotropicale sont des arboricoles qui occupent des galeries creusées par des insectes xylophages. La plupart des espèces ont des soldats qui bloquent l'entrée du nid (fourmis portières).

La phragmose, aussi appelée contextuellement comportement phragmotique, consiste chez un soldat termite ainsi que chez certaines espèces de fourmis (notamment Cephalotes) à boucher une galerie avec son énorme tête pour faire barrage à des prédateurs carnivores, notamment les fourmis du genre Dorylus, friandes de termites1.

Selon Science et Vie Junior (Blanchart, avril 2013) :

Ces fourmis sont herbivores, elles se nourrissent de nectar, de pollen, de champignons, régimes à faible teneur en azote. Il n'y a pas de fixation de l'azote atmosphérique. Elles ont des bactéries symbiontes dans leur tube digestif qui recyclent l'azote pour synthétiser les acides aminés. Cela a été vérifié par des expériences in vivo, in vitro avec un régime à base d'urée et d'antibiotiques sur C. varians et par métagénomique sur 17 espèces. Cette aptitude semble dater de 46 millions d'années. Les Cephalotes ont une cuticule très épaisse nécessitant beaucoup d'azote, ce qui semble être possible gâce aux bactéries (Hu et al 2018). Le transfert des bactéries des fourmis les plus âgées aux plus jeunes (très claires sur l'image ci-dessous) se fait par secrétions anales ("transplantations fécales" selon Charpentier 2018, coprophagie selon Lanan et al). Il existe aussi un filtre très particulier entre le jabot et le gésier qui filtre les particules >= 0.2 µm, donc la plupart des bactéries et ne laisse passer vers l'intestin que les aliments liquides. Cela protège sans doute contre des intrusions de bactéries nocives (Lanan et al 2016).

Proventricule de Cephalotes rohweri :   

Transfert anal vers les fourmis nouveau-nées :

Cephalotes atratus a des bactéries facultatives du tube digestif Wolbachia qui affectent la reproduction. Elle a aussi des Rhizobiales sont des bactéries symbiontes obligatoires pour la nutrition et Ophiocordiceps, un champignon endoparasite qui manipule le comportement de l'hôte (kamikazes). Il existe une grande variation de toutes ces communautés microbiennes avec plusieurs haplotypes.

Le rôle important des bactéries chez les fourmis tortues Cephalotes varians.
"En utilisant de l'urée marquée avec son isotope azote 15N qu'ils ont pu tracer par spectrométrie de masse et spectroscopie RMN, les équipes ont montré que tous les composants cuticulaires (protéines, chitine et agents de réticulation) étaient enrichis en 15N, mettant en évidence l'apport en azote dans la cuticule par bactéries symbiotiques qui réalisent la transformation de l'urée. Ces résultats montrent que acides aminés produits par les bactéries sont utilisés dans les différentes voies de biosynthèse nécessaires à la formation de la cuticule. Résultats qu'il faut maintenant tenter de relier aux propriétés mécaniques de ces carapaces." (Article de Duplais et al 2021, voir Adrien 2021).

Cephalotes atratus parasité par Myrmeconema (Laciny 2021) :

Voir
- Adrien (2021) Comment se forger une carapace ? techno-science.net 16 février 2021. https://www.techno-science.net/actualite/comment-se-forger-carapace-N20574.html
- Blanchart, J. 2013. Les insectes bêtes de guerre. Science et Vie Junior. Avril: 44-55

- Charpentier, J. (2018) Les fourmis Céphalotes et leur symbiose bactérienne de 46 millions d’années. actualite.housseniawriting.com, p. https://actualite.housseniawriting.com/science/biologie/fourmis/2018/03/07/les-fourmis-cephalotes-et-leur-symbiose-bacterienne-de-46-millions-dannees/26053/. Pdf
- Duplais, C., V. Sarou-Kanian, D. Massiot, A. Hassan, B. Perrone, Y. Estevez, J. T. Wertz, E. Martineau, J. Farjon, P. Giraudeau and C. S. Moreau (2021). Gut bacteria are essential for normal cuticle development in herbivorous turtle ants. Nature Communications 12(1): 676. doi: 10.1038/s41467-021-21065-y.
- Hu, Y., J. G. Sanders, P. Lukasik, C. L. D’Amelio, J. S. Millar, D. R. Vann, Y. Lan, J. A. Newton, M. Schotanus, D. J. C. Kronauer, et al. (2018). Herbivorous turtle ants obtain essential nutrients from a conserved nitrogen-recycling gut microbiome. Nature Communications 9(1): 964. 10.1038/s41467-018-03357-y. Libre de droits
- Laciny, A. (2021). Among the shapeshifters: parasite-induced morphologies in ants (Hymenoptera, Formicidae) and their relevance within the EcoEvoDevo framework. EvoDevo 12(1): 2. doi: 10.1186/s13227-021-00173-2.
- Lanan, M. C., P. A. P. Rodrigues, A. Agellon, P. Jansma and D. E. Wheeler (2016). A bacterial filter protects and structures the gut microbiome of an insect. The Isme Journal 10: 1866. 10.1038/ismej.2015.264. https://www.nature.com/articles/ismej2015264#supplementary-information. Libre de droits
- Reeves, D. D., S. L. Price, M. O. Ramalho and C. S. Moreau (2020). The Diversity and Distribution of Wolbachia, Rhizobiales, and Ophiocordyceps Within the Widespread Neotropical Turtle Ant, Cephalotes atratus (Hymenoptera: Formicidae). Neotropical Entomology. 10.1007/s13744-019-00735-z.