Ooceraea (Cerapachys) biroi
Fourmi maraudeuse japonaise, fourmi pilleuse clonale, clonal raider ant
Alain Lenoir Mis à jour 14-Déc-2023
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 îles tropicales et subtropicales partout dans le monde. Voir Les guerres secrètes des fourmis p.77-78.
Pierre Jaisson écrivait en 1997 : "«Je suis allé la chercher au Japon. C'est une fourmi très difficile à découvrir, j'ai dû faire à peu près mille quatre cents trous avant de tomber dessus. Je l'ai observée tout l'été. C'est une espèce qui n'a pas de reine, figurez-vous, une fourmi égalitaire, marxiste en quelque sorte. J'ai confié la recherche à l'un de mes étudiants... »"
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."
Et encore en 2022 :
  Quand la température monte la prise de décision de déménager 
  est collective et dépend du nombre de fourmis de la colonie. Attention 
  C. biroi forme de toutes petites colonies; donc les résultats 
  ne sont sans doute pas généralisables facilement.. (Gal et al 
  2022)
  - Les fourmis se comportent comme un réseau de neurones (Futura-sciences, 
  25 juillet 2022)
  "Une nouvelle étude s'est penchée sur la prise de décision 
  collective chez les colonies de fourmis. Elle démontre que le processus 
  est semblable au fonctionnement d'un réseau de neurones ! Des chercheurs 
  se sont penchés, dans une étude publiée dans la revue Proceedings 
  of the National Academy of Sciences, sur la prise de décision collective 
  qui s'y déroule. « Nous avons lancé une approche pour comprendre 
  la colonie de fourmis comme un système de type cognitif, qui perçoit 
  les entrées et les traduit ensuite en sorties comportementales, explique 
  Daniel J.C. Kronauer, premier auteur de l'étude et responsable du Laboratoire 
  d'Évolution Sociale et du Comportement de l'Université Rockefeller. 
  C'est l'une des premières étapes pour vraiment comprendre comment 
  les sociétés d'insectes s'engagent dans le calcul collectif ».
  "Un comportement semblable à un réseau de neurones Pour 
  cela, ils ont augmenté progressivement la température au sein 
  de colonies de fourmis de différentes tailles, et ont observé 
  à partir de quel seuil les fourmis quittaient le nid, et de quelle façon. 
  Le suivi individuel s'est fait grâce à un marquage des fourmis 
  avec des points de couleur. Et ils ont constaté que le déménagement 
  de la colonie se faisait de manière soudaine, alors que juste avant les 
  fourmis se comportaient de manière habituelle. Ils ont aussi constaté 
  une différence de température limite selon la taille de la colonie. 
  Selon eux, tout se joue par une évaluation collective du rapport coût/bénéfice, 
  un processus similaire aux calculs neuronaux dont résultent des décisions. 
  Ainsi, pour une petite colonie, déplacer tous les individus est bien 
  moins coûteux que pour une grande colonie. Le déménagement 
  est déclenché plus tôt, donc à température 
  plus basse pour un petit groupe que pour un grand groupe. Mais comment les fourmis 
  ont-elles conscience de la taille de leur groupe ? D'après les chercheurs, 
  ce pourrait être dû à l'effet des phéromones, les 
  substances chimiques qui leur permettent de communiquer, qui serait plus intense 
  pour une grande colonie."
Le lait des fourmis. Une belle découverte de l'équipe de Kronauer : les pupes d'Oocera biroi secrètent lors de la mue imaginale un fluide riche en nutriments, hormones et substances neuroactives. Cette secrétion est rapidement consommée par les adultes Elle est cruciale pour la survie des pupes, si elle n'est pas consommée, des infections fongiques tuent la pupe. Cela peut être comparé au lait des mammifères (Snir et al 2022, voir commentaires de d'Ettorre et Tsuji 2022 et Herzberg 2022 avec interviews de Patrizia d'Ettorre et Laurent Keller).

Fourmis 
  transgéniques 
  et odorat chez les fourmis. 
  Cela devait arriver. C'est dans le laboratoire de Kronauer à New-York 
  avec la fourmi maraudeuse déjà célèbre pour son 
  lait de fourmis, Ooceraea biroi .
  "Dans le 
  cadre d’une étude des chercheurs ont créé 
  des fourmis transgéniques dont les antennes brillaient en vert sous un 
  microscope. Ces manipulations ont permis d’observer la manière 
  dont le cerveau de ces insectes traite les odeurs alarmantes. Les résultats 
  identifient trois régions céYong-escamolerébrales uniques. 
  L’équipe a injecté aux œufs des insectes un vecteur 
  porteur d’un gène pour une protéine fluorescente verte combiné 
  à un gène exprimant une molécule indiquant l’activité 
  du calcium dans le cerveau. Les chercheurs ont ensuite exposé treize 
  de ces fourmis transgéniques à quatre phéromones d’alarme 
  et examiné par imagerie comment elles traitent les signaux de danger.
  - Loubet Brice (2023). Des fourmis transgéniques mettent 
  en lumière leur puissant odorat. 
  sciencepost.fr 
  (19 janvier 2023)
  - Hart, T., D. Frank, L. E. Lopes, L. Olivos-Cisneros, K. D. Lacy, W. Trible, 
  A. Ritger, S. Valdés-Rodríguez andD. J. C. Kronauer (2022). Sparse 
  and stereotyped encoding implicates a core glomerulus for ant alarm behavior. 
  bioRxiv: 
  2022.2012.2029.522224.
 
  Il y a 500 lobes (glomérules) chez les fourmis en général. 
  Ils ont généré des fourmis transgéniques pour un 
  indicateur du calcium GCaMP dans les neurones olfactifs. Et surprise, seulement 
  6 glomérules sont activés en présence de phéromone 
  d'alarme qui déclenche la panique et l'évacuation du nid (4-me-3-heptanone, 
  4-me-3-heptanol). (Hart et al 2023, Herzberg 2023)
  - Herzberg, N. (2023). Comment les fourmis perçoivent 
  l’odeur du danger. Le Monde Science et Médecine 21 juin 2023. p. 
  8. Avec interview de Patrizia 
  d'Ettorre.
  - Hart, T., D. D. Frank, L. E. Lopes, L. Olivos-Cisneros, K. D. Lacy, W. Trible, 
  A. Ritger, S. Valdés-Rodríguez and D. J. C. Kronauer (2023). Sparse 
  and stereotyped encoding implicates a core glomerulus for ant alarm behavior. 
  Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.025
Éclairer 
  l’évolution des fourmis parasites sociaux. 
  Oocerarea biroi, nous révèle encore plein de surprises. 
  Dans le labo de Daniel 
  Kronauer, Trible et coll (2023) ont montré qu'il pouvait apparaître 
  des mutantes ailées parasites, avec un supergène sur le chromosome 
  13..
  Les fourmis Ooceraea sont capables de détecter qu'une congénère 
  est infectée par les champignons Metharizium et vont la toiletter 
  plus (Alciatore et al 2021).
  Voir aussi Yuko 
  Ulrich, responsable de groupe à l’Institut Max-Planck de Iéna 
  : Lutte 
  anti-épidémies au pays des fourmis. 
  "Des milliers d’animaux dans un espace très restreint: 
  dans les fourmilières, les agents pathogènes devraient avoir la 
  partie facile. Mais ces insectes parviennent malgré tout à tenir 
  les épidémies en échec". de Simon Koechlin, 2 
  mars 2023 (Horizons, 
  merci à Max Huber).
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).
Dans Un monde immense : Comment les animaux perçoivent le monde de Ed Yong (2023), la fourmi pilleuse clonale (Ooceraea biroi) est particulièrement présentée avec les travaux de Daniel J.C. Kronauer et Leonora Olivos-Cisneros. Pdf
Voir
  - Alciatore, G., L. V. Ugelvig, E. Frank, J. Bidaux, A. Gal, T. Schmitt, D. 
  J. C. Kronauer and Y. Ulrich (2021). Immune challenges increase network centrality 
  in a queenless ant. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 
  288(1958): 20211456. doi: doi:10.1098/rspb.2021.1456. 
  - 
  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 
   
  - d’Ettorre, 
  P. and K. Tsuji (2022). A fluid role in ant society as adults give larvae ‘milk’ 
  from pupae. Nature 30 November 2022. doi: 10.1038/d41586-022-03722-4. .  
  
  - Fraval A. (2018). Le gène de la 
  royauté. Epingle n° 1188. http://www7.inra.fr/opie-insectes/epingle18.htm
  - Gal, A. and D. J. C. Kronauer (2022). The emergence of a collective sensory 
  response threshold in ant colonies. Proceedings of the National Academy of Sciences 
  119(23): e2123076119. doi: doi:10.1073/pnas.2123076119. 
  - 
  Hart, T., D. D. Frank, L. E. Lopes, L. Olivos-Cisneros, K. D. Lacy, W. Trible, 
  A. Ritger, S. Valdés-Rodríguez and D. J. C. Kronauer (2023). Sparse 
  and stereotyped encoding implicates a core glomerulus for ant alarm behavior. 
  Cell. https://doi.org/10.1016/j.cell.2023.05.025 
  
  - Herzberg, N. (2022) Les pupes de fourmis fabriquent un lait magique pour 
  la colonie. Le 
  Monde 4 décembre 2022. Avec interviews de Patrizia d'Ettorre 
  et Laurent Keller.  
  
  - 
  Herzberg, N. (2023). Comment les fourmis perçoivent l’odeur du 
  danger. Le Monde Science et Médecine 21 juin 2023. p. 8. Avec 
  interview de Patrizia 
  d'Ettorre. Pdf 
  
  - 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
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  - Michel (2007) Rien ne remplace l'expérience, même chez la 
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  Pdf 
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  - Oxley, Peter R., L. Ji, I. Fetter-Pruneda, Sean K. McKenzie, C. 
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  - 
  Rosier, F. (2018). Comment la fourmi devient reine. Le Monde 8 août 2018. 
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  - Teseo, S., Daniel J. C. Kronauer, P. Jaisson and N. Châline (2013). 
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  - Teseo, S., E. Lecoutey, D. C. Kronauer, A. Hefetz, A. Lenoir, P. Jaisson and 
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  Profiles of the Clonal Ant Cerapachys biroi. Journal of Chemical Ecology: 1-10. 
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  - 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. 
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  - Trible, W., V. Chandra, K. D. Lacy, G. Limón, S. K. McKenzie, L. Olivos-Cisneros, 
  S. V. Arsenault and D. J. C. Kronauer (2023). A caste differentiation mutant 
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  1047-1058.e1044. 10.1016/j.cub.2023.01.067 (libre d'accès) 
  - 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.