Ooceraea (Cerapachys) biroi

Fourmi maraudeuse japonaise, clonal raider ant

Alain Lenoir Mis à jour 04-Jul-2021

Petite fourmi de 2-3 mm qui vit dans des colonies de quelques dizaines d'ouvrières au maximum. Il n'y a pas de reines et les individus se reproduisent tous par clonage (parthénogenèse thélytoque). Cette fourmi a été très étudiée au LEEC de Villetaneuse sous la direction de Pierre Jaisson. Le cycle de cette fourmi est très particulier avec deux phases, l'une active de 16 jours avec des raids (pillage de larves d'autres espèces de fourmis) pour l'élevage des larves et ensuite de 18 jours pour la ponte (Ravary et Jaisson 2004, Michel 2007). Elle a été clonée en 2014 (Oxley et al 2014). Cerapachys biroi pratique le policing envers les pondeuses qui trichent (Teseo et al. 2013).  Cette fourmi a envahi accidentellemnt des île stropicales et subtropicales partout dans le monde. Voir Les guerres secrètes des fourmis p.77-78.

Daniel Kronauer a repris avec grand succès son étude. Il a fait la une de l'actualité avec plusieurs papiers très intéressants :

- avec un super papier dans Science sur le rôle de l'insuline dans la formation des reines chez Ooceraea (Cerapachys) biroi. Quand les reines sont en présence de larves cela inhibe le gène "ilp2" (insuline-like peptide 2) dans leur cerveau et elles arrêtent de pondre. Et si on injecte l'analogue de l'insuline elles continuent à pondre en présence des larves. Ce gène est retrouvé plus actif dans le cerveau des reines de 7 espèces étudiées. Les auteurs pensent que cela pourrait être une possibilité d'évolution vers l'eusocialité avec l'apparition de la caste reine (Chandra et al 2018, voir Rosier 2018). Voir Le gène de la royauté d'Alain Fraval

- et un autre sur la transcriptomique (Libbrecht et al 2018) où ils étudient l'expression des gènes pendant les deux phases du cycle. Ils identifient des gènes qui modulent la division du travail pour la reproduction, par exemple le gène de la transferrine ou de la vitellogénine.

- Sur les gènes des récepteurs odorants (ORs). Ils ont obtenu chez O. biroi une mutation du gène orco, fondamental dans la synthèse des récepteurs olfactifs. Cela rapproche ces "fourmis" des drosophiles qui ont 500 gènes ORs de moins que les fourmis (Trible et al 2017).

L'équipe de D. Kronauer reprend les explications sur la division du travail avec des fourmis marquées (Ulrich et al 2021).
Selon Presse Portal du 18 juin 2021 : Une organisation collective complexe chez les fourmis."Les chercheurs et chercheuses ont ainsi montré que l'organisation existant dans une colonie homogène est modifiée lorsqu'on y introduit des individus différents. "Des individus de taille différente ont augmenté la division du travail dans la colonie, tandis que des individus génétiquement différents l'ont réduite", explique Yuko Ulrich, chercheuse à l'Université de Lausanne au moment de l'étude. "En fait, chaque source d'hétérogénéité génère un modèle distinct d'organisation comportementale dans la colonie", précise-t-elle." "Des résultats qui ont surpris les scientifiques en allant parfois à l'encontre des théories actuelles sur les groupes sociaux. "On pense en effet que les individus agissent en fonction de leur seuil de tolérance aux stimuli", indique Yuko Ulrich. Pour expliquer ce principe, la scientifique propose un parallèle avec les humains: "Dans une famille, certains individus réagissent beaucoup plus vite que d'autres face à une pile de vaisselle sale. Ils vont donc se retrouver plus souvent que les autres à faire la vaisselle, et c'est ainsi que la division du travail se met en place." Or, ce principe ne permet pas d'expliquer les observations des scientifiques. Pour les expliquer, les scientifiques ont dû élargir le modèle théorique afin de prendre en compte non seulement les seuils de tolérance aux stimuli mais aussi l'efficacité de chaque individu à réaliser une tâche et la charge globale de travail dans la colonie. Ce modèle doit encore être éprouvé, mais il ouvre déjà des pistes, relève Yuko Ulrich. Il pourrait permettre de mieux comprendre les autres systèmes biologiques complexes dans lesquels un grand nombre d'individus hétérogènes interagissent et d'en prédire le résultat collectif. Les scientifiques ont réalisé leurs essais sur 120 colonies de fourmis, homogènes ou hétérogènes, qu'ils ont élevées dans des boîtes de Petri transparentes. Afin de pouvoir observer en permanence le comportement de chaque fourmi, ils ont développé une installation de suivi automatique. "C'est la première fois qu'un tel système est mis en oeuvre à une cette échelle dans une étude sur les fourmis. Sans ce type de logiciel, le suivi aurait été impossible", explique Yuko Ulrich. Chaque expérience a duré environ un mois. Environ 7000 images ont été prises pour chaque colonie. Pour pouvoir être identifiée par le logiciel, chaque fourmi a été peinte avec une combinaison de couleurs unique. Sur la base du suivi de position de chaque individu, le logiciel a calculé un indice de division du travail dans chaque colonie. Il ne dit pas concrètement ce que fait chaque individu mais donne des indices sur son rôle. "Si une fourmi reste souvent à proximité du nid, on peut imaginer qu'elle s'occupe des larves. Une fourmi qui se déplace beaucoup sera plus probablement en charge de la recherche de nourriture", explique la scientifique."

Mark Moffett qui s'appelle Doctor Bugs) a fait sa thèse avec E.O. Wilson en partie sur une fourmi qu'il 'a baptisée fourmi maraudeuse. En fait ce n'est pas ce que l'on appelle la fourmi maraudeuse, c'est Pheidologeton diversus. Voir Interview : Best of Aout 2020 : Close Up par Patricia Lanza (Lien pour l'interview complète)

Voir
- Chandra, V., I. Fetter-Pruneda, P. R. Oxley, A. L. Ritger, S. K. McKenzie, R. Libbrecht and D. J. C. Kronauer (2018). Social regulation of insulin signaling and the evolution of eusociality in ants. Science 361(6400): 398-402. 10.1126/science.aar5723
- C.G. (2007). L'adaptabilité des fourmis. Pour la Science Octobre 2007, p. 31. Pdf
- Fraval A. (2018). Le gène de la royauté. Epingle n° 1188. http://www7.inra.fr/opie-insectes/epingle18.htm
- Libbrecht, R., Peter R. Oxley, L. Keller and Daniel Jan C. Kronauer (2016). Robust DNA Methylation in the Clonal Raider Ant Brain. Current Biology in press. http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2015.12.040
- Libbrecht, R., P. R. Oxley and D. J. C. Kronauer (2018). Clonal raider ant brain transcriptomics identifies candidate molecular mechanisms for reproductive division of labor. BMC Biology 16(1): 89. 10.1186/s12915-018-0558-8
- Michel (2007) Rien ne remplace l'expérience, même chez la fourmi. 7 août 2007, http://www.techno-science.net/?onglet=news&news=4377 Pdf .
- Oxley, Peter R., L. Ji, I. Fetter-Pruneda, Sean K. McKenzie, C. Li, H. Hu, G. Zhang and Daniel J. C. Kronauer (2014). The Genome of the Clonal Raider Ant Cerapachys biroi. Current Biology(0). http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2014.01.018
- Ravary, F. and P. Jaisson (2002). The reproductive cycle of thelytokous colonies of Cerapachys biroi Forel (Formicidae, Cerapachyinae). Insect. Soc. 49: 114-119. http://dx.doi.org/10.1007/s00040-002-8288-9
- Rosier, F. (2018). Comment la fourmi devient reine. Le Monde 8 août 2018. p. 19. Pdf
- Teseo, S., Daniel J. C. Kronauer, P. Jaisson and N. Châline (2013). Enforcement of Reproductive Synchrony via Policing in a Clonal Ant. Current Biology(0). http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2013.01.011
- Teseo, S., E. Lecoutey, D. C. Kronauer, A. Hefetz, A. Lenoir, P. Jaisson and N. Châline (2014). Genetic Distance and Age Affect the Cuticular Chemical Profiles of the Clonal Ant Cerapachys biroi. Journal of Chemical Ecology: 1-10. 10.1007/s10886-014-0428-y. Pdf
-
Trible, W., L. Olivos-Cisneros, S. K. McKenzie, J. Saragosti, N.-C. Chang, B. J. Matthews, P. R. Oxley and D. J. C. Kronauer (2017). orco Mutagenesis Causes Loss of Antennal Lobe Glomeruli and Impaired Social Behavior in Ants. Cell 170(4): 727-735.e710. https://doi.org/10.1016/j.cell.2017.07.001
- Ulrich, Y., M. Kawakatsu, C. K. Tokita, J. Saragosti, V. Chandra, C. E. Tarnita and D. J. C. Kronauer (2021). Response thresholds alone cannot explain empirical patterns of division of labor in social insects. PLos Biology 19(6): e3001269. doi: 10.1371/journal.pbio.3001269.