Un organe éphémère chez la fourmi révèle son secret

Mélissa Guillemette, quebecscience (9 janvier 2020) (Lien)

Rajendhran Rajakumar, Marie-Julie Favé et le professeur Ehab Abouheif, réunis dans le laboratoire où ils ont fait leur découverte :

Un «organe» éphémère chez des larves de fourmis était perçu comme un vestige de l’évolution. C’est tout le contraire, a montré une équipe. La recherche médicale pourra s’en inspirer.

Le mouvement est étourdissant, mais l’œil perçoit rapidement que deux types de travailleuses cohabitent : les ouvrières et les soldates. Contrairement à la reine et aux mâles, aucune ne possède d’ailes. Mais les soldates se démarquent des ouvrières par leur plus grande taille et leur tête disproportionnée.

Cette grosse tête permet aux soldates d’assurer la défense du groupe (les mandibules en jettent !) et explique le succès des quelque 1 000 espèces du genre Pheidole à travers le monde.

Une différence plus subtile existe chez les larves qui végètent dans ce même contenant. Chez celles qui deviendront soldates, une tache est visible sur le dos à un moment précis de leur développement. Cet organe, appelé « disque imaginal de l’aile », représente le « bourgeon » des ailes chez les mâles et les reines. Mais chez les soldates, il finit par disparaître et ne sert à rien… sinon à aider les scientifiques à différencier les larves !

Supervisés par le professeur Ehab Abouheif, les doctorants Marie-Julie Favé et Rajendhran Rajakumar se sont penchés sur ces taches, à temps perdu, en 2013. Au moyen d’une technique appelée «interférence par ARN», ils ont réduit l’activité d’un gène et du même coup diminué la croissance de ces organes chez les larves soldates.

Quand leur développement a été terminé, Marie-Julie Favé s’est installée au microscope… et a crié. « Un tel moment dans une carrière n’arrive pas souvent ! » raconte la chercheuse. Les larves aux bourgeons réduits avaient développé un corps intermédiaire entre la soldate et l’ouvrière. Et leur tête était légèrement moins disproportionnée.

L’équipe, à laquelle se sont greffés d’autres étudiants au fil des ans, a voulu confirmer le rôle de ces organes éphémères en en retirant chirurgicalement une partie sur des larves : même résultat !

« Cette structure qu’on croyait inutile, poursuit Marie-Julie Favé, joue un rôle clair dans le développement des larves en soldates, auquel elle contribue en sécrétant des hormones. Sans cet organe, les larves restent des ouvrières. »

Depuis les années 1980, on sait que les fourmis adultes limitent la proportion de soldates à chaque génération. Au départ, les larves ont toutes le même bagage génétique, mais, en donnant une nourriture particulière à certaines larves, les fourmis s’assurent qu’elles deviendront des soldates (et développeront les fameux bourgeons d’aile). Les phéromones dégagées par les soldates adultes ont toutefois un effet inhibiteur : les larves, même nourries spécialement, demeureront des ouvrières si les soldates sont déjà en nombre suffisant. Mais que font les petits bourgeons dans tout ça ?

L’équipe a placé des larves de futures soldates dans des contenants où se trouvaient uniquement des soldates adultes ou des ouvrières adultes. « On a découvert que, chez les larves qui vivaient seulement avec des soldates, la taille de l’organe éphémère était réduite, ce qui empêche le développement en soldate », mentionne Rajendhran Rajakumar. Le contrôle social passe donc par les bourgeons !

À une époque lointaine, toutes les fourmis avaient des ailes. Au fil de l’évolution, de nouvelles espèces sont parvenues à créer des catégories de travailleuses inédites en détournant l’usage des bourgeons d’aile, résume le professeur Abouheif. Cette découverte, parue dans la revue Nature, permet de reconsidérer le rôle des organes éphémères, dont l’humain est également pourvu.

« Les embryons humains aussi ont toutes sortes de protubérances temporaires : on a une queue au départ et des coussinets sur les mains », rappelle Rajendhran Rajakumar. Il n’est pas exclu qu’elles aient à leur tour une influence étonnante. Leur étude pourrait d’ailleurs faire avancer la recherche médicale. D’où l’intérêt de financer ce genre de travaux de longue haleine, aux allures parfois un peu folles, fait remarquer Marie-Julie Favé.

Ont aussi participé à la découverte : Sophie Koch, Mélanie Couture, Angelica Lillico-Ouachour, Travis Chen, Giovanna De Blasis, Arjuna Rajakumar et Dominic Ouellette, ­­­­de l’Université McGill.

Rajakumar, R., S. Koch, M. Couture, M.-J. Favé, A. Lillico-Ouachour, T. Chen, G. De Blasis, A. Rajakumar, D. Ouellette and E. Abouheif (2018). Social regulation of a rudimentary organ generates complex worker-caste systems in ants. Nature 562(7728): 574-577. 10.1038/s41586-018-0613-1