Une modification chimique interne responsable de l’effondrement soudain des colonies de termites

L’énigme des sociétés d’insectes face à l’effondrement

Plusieurs espèces d’insectes, parmi lesquelles les fourmis, les abeilles à miel et les termites, vivent au sein de sociétés hautement organisées, souvent appelées colonies d’insectes sociaux. Au cœur de ces structures complexes, les individus adoptent des rôles bien définis et spécifiques. Certains sont chargés de la reproduction, d’autres de l’entretien du nid, de la collecte de nourriture ou encore des soins prodigués aux autres membres du groupe.

Cette division stricte du travail fait l’objet de nombreuses études menées par des entomologistes et des biologistes du monde entier. La complexité de cette organisation est telle qu’elle a même inspiré le développement de certains systèmes informatiques et robotiques modernes. La perfection apparente de ce modèle biologique cache cependant une fragilité inattendue.

Des études antérieures ont révélé que, malgré leur organisation extrêmement structurée, les colonies d’insectes sociaux peuvent parfois s’effondrer très rapidement. Les processus exacts qui conduisent à cet effondrement soudain n’avaient pas encore été clairement élucidés par la communauté scientifique.

Les découvertes de l’Université de Kyoto

Des chercheurs de l’Université de Kyoto ont entrepris d’apporter un nouvel éclairage sur ces processus de déclin en observant de près des colonies de termites souterrains au Japon. Leurs travaux, publiés dans la revue Proceedings of The Royal Society B: Biological Sciences, établissent un lien direct entre l’effondrement des colonies de termites et les variations d’un déchet organique spécifique : l’acide urique. Ce dernier se forme lorsque les organismes décomposent des protéines et des substances contenant de l’azote.

Takao Konishi, premier auteur de l’article, a partagé les origines de cette recherche lors d’un entretien accordé au média Phys.org. Il explique la genèse du projet : « Notre étude a été inspirée par une question de longue date dans la biologie des insectes sociaux : qu’est-ce qui met fin à une colonie d’insectes sociaux ? Les colonies d’insectes sociaux, maintenues par la coopération entre les reines, les rois et les ouvrières, peuvent s’effondrer soudainement, »

La compréhension des mécanismes internes reste un défi majeur pour les biologistes. Le chercheur précise cette ambition initiale : « Les causes de telles ruptures restent mal comprises. L’objectif principal de notre étude était d’enquêter sur les facteurs moléculaires et physiologiques qui contribuent à l’effondrement des colonies. »

L’observation d’une espèce souterraine japonaise

Afin d’étudier les fondements de l’effondrement des colonies sociales, l’équipe de Takao Konishi s’est concentrée sur une espèce japonaise de termite souterrain, dont le nom scientifique est Reticulitermes speratus. Les chercheurs ont minutieusement observé ces colonies souterraines, en prêtant une attention particulière à toute modification de la hiérarchie et à ses effets sur l’état physiologique des membres du groupe.

Dans ces populations, la reproduction est habituellement la responsabilité de deux insectes principaux, désignés sous les termes de reine et de roi. Ce couple royal produit généralement la quasi-totalité des insectes de la colonie. Si l’un de ces deux individus est gravement blessé, devient trop faible pour se reproduire ou meurt, il est alors remplacé par un ou plusieurs autres insectes.

Dans le cadre de leur étude, les scientifiques ont examiné ce qui se produisait au sein des colonies après le remplacement d’une reine ou d’un roi. L’accumulation d’une substance spécifique a alors attiré leur attention. « Grâce à des travaux sur le terrain impliquant Reticulitermes speratus, nous avons découvert que l’acide urique (un produit majeur du métabolisme de l’azote) s’accumule chez les termites ouvrières dans les colonies avant l’effondrement, » détaille Takao Konishi.

Chimie interne, stress oxydatif et déclin immunitaire

La présence croissante de ce déchet organique a poussé l’équipe à approfondir ses analyses cliniques. Takao Konishi explique la méthodologie employée : « Cela nous a incités à nous concentrer sur les effets négatifs de l’accumulation d’acide urique chez les termites. En utilisant des systèmes expérimentaux dans lesquels nous avons artificiellement augmenté la teneur en acide urique chez les ouvrières, nous avons mené une série d’études qui ont révélé que les colonies dont les ouvrières accumulent de l’acide urique sont plus susceptibles de mourir à la suite d’une infection par des agents pathogènes, y compris des bactéries opportunistes. »

Les résultats démontrent que l’augmentation expérimentale des niveaux d’acide urique dans le corps des ouvrières réduit les niveaux d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) des insectes, en raison de son activité antioxydante, et affaiblit leurs réponses immunitaires. Des niveaux appropriés de ROS sont pourtant reconnus pour être bénéfiques à la défense immunitaire chez les animaux et les plantes. Les termites ouvrières présentant des niveaux de ROS plus faibles étaient par conséquent plus susceptibles de tomber malades et de mourir, ce qui entraînait progressivement le déclin de la colonie.

Le lien de causalité est désormais établi par les biologistes. « Nous avons montré que l’accumulation d’acide urique chez les ouvrières augmente leur risque de maladie infectieuse chez les termites, » précise le premier auteur. Il ajoute l’importance économique potentielle de cette recherche : « Cette découverte offre un nouvel aperçu de la façon dont les sociétés d’insectes peuvent s’effondrer, et elle pourrait avoir des applications potentielles en entomologie appliquée (les termites figurant parmi les ravageurs les plus économiquement importants au niveau mondial). »

Perspectives futures pour les fourmis et les abeilles

L’ensemble des observations recueillies par l’équipe japonaise suggère que la stabilité et la survie des colonies de termites dépendent d’une chimie interne particulièrement délicate. Des changements dans la structure reproductive de la colonie pourraient, dans certains cas, provoquer une accumulation d’acide urique, affaiblissant ainsi les réponses immunitaires de nombreux autres insectes du groupe et conduisant finalement à son déclin.

Le champ de recherche reste vaste pour l’équipe de l’Université de Kyoto. « Des études futures devraient découvrir les mécanismes détaillés par lesquels l’accumulation d’acide urique augmente le risque de maladie infectieuse, » souligne Takao Konishi. L’application de ces découvertes à d’autres espèces constitue la prochaine étape logique de leurs travaux. « Il sera important d’enquêter sur l’étendue de ce phénomène à travers les espèces de termites et d’autres insectes sociaux, y compris les fourmis et les abeilles à miel. »

Dans un avenir proche, le scientifique et ses collègues prévoient de mener des études similaires axées sur d’autres insectes sociaux. Cette démarche permettra de déterminer dans quelle mesure le processus qu’ils ont observé, ou des mécanismes similaires, menacent la survie d’autres espèces structurées autour de modèles collaboratifs.

Selon la source : phys.org