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Ruling the unruly: larval passiveness enabled size inequality between ant queens and workers
Arthur Matte, View ORCID ProfileAdria C. LeBoeuf
12.12.2022 ------- NDÉ Traduction ... Le faible dimorphisme de taille des lignées de fourmis primitives suggère que des innovations évolutives ont eu lieu au cours de la diversification des fourmis, permettant potentiellement leur transition évolutive majeure de simples sociétés eusociales à des superorganismes. Nous avons mesuré les volumes corporels des reines et des ouvrières de 321 espèces de fourmis appartenant à 124 genres et 13 sous-familles pour étudier la corrélation entre le dimorphisme et un panel de traits liés à l'eusocialité complexe. En utilisant des méthodes phylogénétiques comparatives, nous montrons qu'un dimorphisme plus élevé est associé à de grandes tailles de colonies, à des sous-castes d'ouvrières distinctes et à la perte de la capacité des ouvrières à s'accoupler. Cependant, ces traits sont corrélés à la fois au dimorphisme et aux variations de volume corporel des castes de femelles. En revanche, la morphologie larvaire associée au comportement larvaire passif n'est corrélée qu'au dimorphisme et non aux variations de volume corporel des reines et des ouvrières. Nous soutenons que la création d'un grand différentiel de taille entre des larves totipotentes ayant des aspirations reproductives identiques nécessite un contrôle ferme de la colonie sur le destin des castes larvaires, qui ne peut être exercé que si la nutrition des larves est régulée par les ouvrières. Nous suggérons que l'innovation évolutive de l'alimentation individualisée des larves par les ouvrières, par exemple par le biais de la trophallaxie, a donné naissance à des larves passives dans certaines lignées majeures de fourmis. Nos résultats indiquent que la résolution du conflit entre les aspirations reproductives des larves et les priorités de la colonie était une étape nécessaire dans l'évolution des sociétés eusociales complexes.
Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite)
[Image] Arthur Matte sur Twitter : "Preprint out now! We show that building strong caste dimorphisms in ants co-evolved with complex eusociality traits and was achieved by shifting from the ancestral feeding pattern of larvae, enabling firmer colony control over larval caste fate."
https://twitter.com/amatte__/status/1602999382848471040
Drosophila melanogaster and worker honeybees (Apis mellifera) do not require olfaction to be susceptible to honeybee queen mandibular pheromone Journal of Insect Physiology
Volume 127, November–December 2020 M.R.Lovegrove et al. Traduction :
- Ni la drosophile ni l'abeille à miel n'ont besoin de l'olfaction pour détecter la phéromone de la reine mandibule.
- Les drosophiles dont les organes olfactifs et gustatifs ont été retirés répondent toujours à la phéromone Mandubulaire de la Reine.
- Les abeilles mellifères qui ne peuvent pas interagir physiquement avec la phéromone mandibulaire de la reine, et ne sont donc capables de la sentir que par olfaction, activent leurs ovaires. L'eusocialité est caractérisée par la division du travail reproductif ; une ou plusieurs femelles dominantes (reine) sont responsables de la majorité de la reproduction, et les femelles subordonnées sont soumises à des contraintes reproductives. La contrainte reproductive peut être due à une agression comportementale et/ou à des signaux chimiques, appelés phéromones royales, produits par les femelles dominantes. Chez l'abeille domestique, Apis mellifera, cette phéromone reine répressive est la phéromone mandibulaire de la reine (QMP). Le mécanisme par lequel les ouvrières d'abeilles sont sensibles à la PGQ n'est pas encore complètement compris, mais on pense que c'est par l'olfaction via les antennes et/ou la gustation via la trophallaxie. Nous avons cherché à savoir si l'olfaction est la clé de la détection du PGQ, en utilisant à la fois Drosophila melanogaster - un insecte non social traçable qui est également réprimé sur le plan reproductif par le PGQ - et l'espèce cible, les abeilles ouvrières A. mellifera. Les D. melanogaster sont toujours capables de sentir et de répondre au PGQ sans leur antenne et leurs palpes maxillaires, et donc sans récepteurs olfactifs. Lorsque les abeilles ouvrières sont exposées au PGQ mais ne peuvent pas interagir physiquement avec lui et doivent donc utiliser l'olfaction, elles ne subissent pas non plus de répression reproductive. L'ensemble de ces résultats confirme l'existence d'un mécanisme non olfactif pour la répression de la reproduction par le PGQ, ou la redondance par des mécanismes non olfactifs chez D. melanogaster et A. mellifera. Cette étude nous permet de mieux comprendre comment les espèces sont sensibles au PGQ, et donne un aperçu des mécanismes qui régissent la réactivité au PGQ chez ces diverses espèces. Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite) [Image] Graphical Abstract
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2020 : Février
"Certaines fourmis (Formicinées) aspergent leurs ennemis (ou leurs proies) d’un liquide à base d’acide formique, mortel. La substance de défense,est issue de leur glande à poison, située dorsalement dans l’abdomen et débouchant à l’extrémité du gastre sur le cloaque (acidopore).
Une équipe allemande, sous la houlette de Simon Tragust, vient de montrer que cet aide formique sert également de médicament, en ajustant le pH du tube digestif (normalement neutre) au mieux pour les bactéries utiles de leur microbiote (des Acétobactéracées surtout). Leur travail a porté notamment sur la Fourmi charpentière de Floride Camponotus floridanus.
Les ouvrières, immunisées, s’arrosent d’acide formique juste après le repas ; elles en projettent aussi au moindre dérangement. Durant les heures qui suivent, les fourmis se toilettent plus fréquemment au niveau de l’acidopore et le pH dans la lumière de leur intestin moyen augmente. Alimentées par un sirop contaminé par Serratia marcescens (bactérie pathogène), les ouvrières à l’acidopore bouché encourent un risque de mort accru, de même que celles à qui elles ont donné du régurgitat. L’acidité ainsi acquise filtre les bactéries entrantes, favorisant les Acétobactéracées.
Une infection par des bactéries pathogènes en provenance de l’alimentation d’une ouvrière pourrait être catastrophique pour la colonie où se pratique la trophallaxie – des échanges bouche à bouche de régurgitat. Ce comportement original est à ajouter à la panoplie dont disposent les fourmis pour maintenir la bonne santé de la fourmilière."
Article source (gratuit, en anglais)
Photo : jets d’acide formique par des Fourmis rousses des bois Formica rufa dérangées.
A leur retour à la ruche d’un vol de butinage, les abeilles communiquent à leurs congénères des informations sur la source de nourriture butinée. Ces informations portent sur son emplacement par la réalisation d’une danse frétillante (découverte par Karl von Frisch, Prix Nobel de Physiologie ou Médecine 1973), tandis que sa nature est renseignée par l’odeur de la plante visitée qu’elles portent sur leur corps et par le nectar distribué par un échange de nourriture appelé trophallaxie. Ce transfert de nourriture était considéré comme obligatoire, agissant comme une récompense, pour qu’ainsi informées, d’autres abeilles quittent la ruche pour aller butiner cette plante. Une étude publiée dans la revue Current Biology vient de montrer qu’il n’en est rien et a révélé un nouveau mécanisme d’apprentissage social chez les abeilles. En réalisant des analyses comportementales et des enregistrements des mouvements antennaires des abeilles, les chercheurs du Laboratoire Evolution, Génomes, Comportement et Ecologie (EGCE, Gif-sur-Yvette) ont montré qu’un simple contact social par les antennes agit comme une récompense. Ainsi, une odeur qui n’a initialement aucun effet sur le comportement des abeilles se met à déclencher une réponse appétitive d’extension des pièces buccales lorsqu’elle est associée à ce contact social. Ces résultats montrent que le transfert de nectar n’est pas nécessaire pour l’apprentissage olfactif et que même lorsque l’abeille butineuse de retour à la colonie a totalement déchargé le contenu de sa récolte, elle peut toujours informer les autres abeilles de l’odeur d’une source alimentaire, grâce à la récompense sociale qu’elle fournit par ses contacts antennaires. Ce mécanisme d’apprentissage social est susceptible de faciliter l’exploitation des ressources par les abeilles, mais aussi d’autres groupes sociaux. Contact : Jean-Christophe.Sandoz@egce.cnrs-gif.fr ___________________________________________________________________
Via Life Sciences UPSaclay
« Nous en sommes encore à remplir le tableau de Mendeleiev de l’intelligence collective », disait il y a deux ans l’éthologue Guy Theraulaz. Et depuis deux ans, les cases se remplissent, les unes après les autres, une équipe du CNRS a mis au jour fin janvier les mécanismes de la construction du nid par une colonie de fourmis fin janvier toujours les gènes impliqués dans la coopération, toujours chez la fourmi, ont été identifiés. Ajoutez à cela des publications sur la trophallaxie, la communication par la nourriture, sur l’outillage. Bref, autant dire que la recherche en entomologie sur l’intelligence collective est le sujet du moment. La Méthode scientifique par Nicolas Martin. France Culture, 13.02.2017
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2016 : Novembre "Les insectes eusociaux disposent de plusieurs moyens de communication et d’interaction entre individus. Les fourmis utilisent principalement les phéromones (identification, alarme), les sons et vibrations (alarme) et le toucher (nettoyage, antennation et remorquage par les mandibules). Par ailleurs, elles s’échangent du liquide, stocké dans leur jabot, de bouche à bouche, nourrissant ainsi les larves. C’est la trophallaxie.
On l’observe également dans des situations sans enjeu alimentaire : accueil d’une ouvrière temporairement isolée, en cas d’infection, lors des bagarres. D’où l’idée que lors de la trophallaxie s’échange plus que de la nourriture et qu’elle sert à la communication et à la manipulation interindividuelles.
À l’université de Lausanne, une forte équipe avec Adriana LeBoeuf comme premier auteur, a testé cette hypothèse sur la fourmi charpentière Camponotus floridanus, grosse et dont le génome est séquencé. Le fluide échangé est collecté de la goutte bloquée entre les pièces buccales de paires de fourmis préalablement mises au jeûne et nourries d’un sirop de sucre. On en obtient de plus grandes quantités en pressant des individus endormis au gaz carbonique (qui n’en meurent pas).
Analysé par spectrométrie de masse et par séquençage de l’ARN, le fluide s’avère riche de nombreux composés : protéines intervenant dans la digestion ou la défense contre les pathogènes, hydrocarbures, micro-ARN et hormone juvénile. Le liquide trophallactique contient donc de quoi se reconnaître entre congénères et façonner leur phénotype. Des ouvrières supplémentées en hormone juvénile ont ainsi produit, après avoir nourri des larves, des individus moins fragiles et plus gros.
Article source (gratuit, en anglais)
Photo"
[Image] via Adria C. Le Boeuf
http://adrialeboeuf.com/
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. « En épingle en 2014 » « On sait que les Maculinea (Lép. Lycénidés) passent l’essentiel de leur vie larvaire (d’1 à 2 ans) dans une fourmilière, les chenilles parasites sachant se faire adopter en imitant l’odeur et le son des hôtes (voir l’Épingle Les insectes parlent aux insectes). Les espèces coucou se font nourrir par les ouvrières, par trophallaxie ; les espèces prédatrices dévorent le couvain. » « Des entomologistes italiens ont présenté au 167e Congès de l’Acoustical Society of America (octobre 2014) un travail qui précise les modalités et le rôle des stridulations émises par les chenilles. Leur travail a porté sur deux espèces d’azurés, l’Azuré des mouillères (alias le Protée) Maculinea alcon, aux chenilles coucou et l'Azuré de la sanguisorbe (alias l’Argus strié ou le Télégone) M. teleius, prédateur. Dans une prairie habitée par leur hôte, Myrmica scabrinodis (Hym. Formicidé), ils sont prélevé des nids de la fourmi et des œufs des papillons pour étude au laboratoire. Les stridulations des chenilles, avant et après leur adoption, et celles des fourmis (ouvrières et reines) ont été enregistrés puis repassées, et les comportements observés. »
« Les différences intéressantes sont apparues entre les espèces et surtout entre les chenilles au sol devant se faire ramasser et emporter par les ouvrières (phase de pré-adoption) et celles, plus âgées, installées dans la fourmilière (adoptées). Dans les deux cas, les chenilles imitent les stridulations des reines, ce qui leur vaut statut social élevé et traitement favorisé. »
« Pour retenir l’attention des fourmis, qui se manifeste très rapidement, M. alcon compte surtout sur son déguisement chimique – elle sent comme du couvain – et profère des stridulations de faible intensité sonore. Dans le cas de M. teleius, moins pourvu chimiquement, c’est plus laborieux et les stridulations sont nettement plus intenses. »
« Une fois dans la fourmilière, c’est M. alcon (coucou) qui stridule le plus fort (4 dB de plus que la reine). Les ouvrières accourent, la tapotent de leurs antennes et creusent – ce qui correspond à une réaction de sauvetage de congénère enfouies. En revanche, M. teleius « chuchote » 8 dB en dessous, ce qui est adapté à une prédatrice qui doit éviter de se faire remarquer. Mais les ouvrières réagissent quand même, faiblement ; elles ne creusent pas. »
« Au programme de l’équipe de myrméco-acousticiens, l’étude d’autres cas de relations chenilles-fourmis. »
« D’après « Why some butterflies sound like ants », lu le 29 octobre 2014 à //phys.org/news/ »
[Lien] Presentation 3aAB1, "Breaking the acoustical code of ants: The social parasite's pathway," by Francesca Barbero, Luca P. Casacci, Emilio Balletto and Simona Bonelli will take place on Wednesday, October 29, 2014, at 8:30 AM in Lincoln. The abstract can be found by searching for the presentation number here: https://asa2014fall.abstractcentral.com/planner.jsp [Phengaris alcon (Denis & Schiffermüller, 1775) = Maculinea alcon = Azuré des mouillères = Azuré de la Croisette = Argus bleu marine]
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Ant colonies use fluids passed mouth-to-mouth to create a colony-wide metabolism, shows a study published in eLife. Swapping spit helps ants share metabolic labour by eLife November 23, 2021 Traduction : Cette découverte est la dernière en date à suggérer que les colonies d'insectes sociaux fonctionnent de la même manière qu'un organisme unique composé de nombreux individus et fournit de nouvelles informations sur la manière dont elles y parviennent. "Les fourmis individuelles ont deux estomacs - un pour digérer leur propre nourriture et un autre qui vient en premier, un 'estomac social' pour stocker les fluides qu'elles partagent avec les autres fourmis de leur colonie. Ces échanges de fluides permettent aux fourmis de partager leur nourriture et d'autres protéines importantes qu'elles produisent elles-mêmes", explique l'autrice senior, Adria LeBoeuf, professeure assistante et responsable du Laboratoire des fluides sociaux au Département de biologie de l'Université de Fribourg, en Suisse. "Pour nous aider à comprendre pourquoi les fourmis partagent ces fluides, nous avons cherché à savoir si les protéines qu'elles échangent sont liées au rôle d'un individu dans la colonie ou au cycle de vie de la colonie", ajoute l'autrice principale Sanja Hakala, stagiaire postdoctorale à l'Université de Fribourg. L'équipe a analysé toutes les protéines produites par les fourmis et trouvées dans les estomacs sociaux des fourmis individuelles. Ils ont ensuite comparé la variation des protéines selon que la fourmi était une butineuse ou une nourrice s'occupant des jeunes de la colonie. Elle a également cherché à savoir si les protéines variaient selon que les fourmis faisaient partie d'une nouvelle colonie ou d'une colonie plus établie. Elle a identifié des protéines qui pouvaient être utilisées pour déterminer à la fois le rôle de l'individu et l'âge de sa colonie. Par exemple, elle a constaté que les membres des colonies de fourmis plus matures possédaient davantage de protéines de stockage des nutriments nécessaires à la croissance et à la métamorphose de leurs jeunes, par rapport aux membres des colonies de fourmis nouvellement fondées. Les fourmis nourricières qui s'occupaient des jeunes de leur colonie avaient également plus de protéines anti-âge dans leur estomac. Cela suggère que les membres de la colonie peuvent mettre en commun ces protéines de prolongation de la vie chez leurs nourrices afin de s'assurer qu'elles survivent pour s'occuper de la génération suivante. "Ces résultats montrent que certains membres de la colonie peuvent effectuer un travail métabolique au profit des autres", déclare Hakala. Les auteur·trices affirment que d'autres études sont nécessaires pour comprendre ce que chaque protéine partagée fait pour les fourmis individuelles et la colonie dans son ensemble. LeBoeuf conclut : "Il est difficile de mesurer comment le travail métabolique est partagé entre les cellules. Ici, les fourmis font circuler les choses d'une manière qui nous permet d'accéder facilement à ce qu'elles partagent. Mieux comprendre comment les fourmis partagent le travail métabolique pourrait nous aider à en savoir plus sur la façon dont d'autres créatures, comme les humains, répartissent les tâches métaboliques entre différents tissus ou différentes cellules de leur corps." Traduit avec www.DeepL.com/Translator (version gratuite) "... To understand how these endogenous molecules relate to colony life, we used quantitative proteomics to investigate the trophallactic fluid within colonies of the carpenter ant Camponotus floridanus. (...)" [Image] Distributed metabolism in an ant colony. Credit: Hakala et al. (CC BY 4.0)
"Elles se croyaient, les ouvrières, hors de portée des caméras de surveillance, vaquant à leurs plus intimes et secrètes occupations, dans le noir absolu. C'était sans compter sur la curiosité – la soif de découvertes – des apidologues." Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2021 : Mars
"Paul Siefert, Nastasya Buling etBernd Grünewald,de l'université Goethe (Allemagne), ont construit un système d'observation et d'enregistrement vidéo brisant tout mystère. En découpant un nid d'Abeille mellifère en tranches et en les plaquant contre une vitre, en éclairant en lumière rouge, ils sont parvenus à voir exactement et précisément ce à quoi les ouvrières passent leur temps. Sans provoquer la moindre récrimination ni perturber leur comportement.
Éclosion, pouponnage, construction et réparation des cellules, toilettage, nettoyage des surfaces et… cannibalisme, soit la dévoration des larves mal venues ou malades. Même la reine s'est laissée filmer en train de pondre.
Ont été découverts par cette manip la trophallaxie ouvrière-larve (bouche à bouche entre la nourricière et la nourrie) et la préparation du meilleur confort thermique pour les embryons en développement, qui avaient échappé jusque-là aux apidologues."
Vidéos et postures des abeilles à voir dans et à partir de l'article source (gratuit, en anglais) [Image] Differences in head alignment for different tasks when entering the cell. All drawings in this article are by Nastasya Buling. doi:10.1371/journal.pone.0247323.g002
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2020 : Février
"De retour à la ruche, l’ouvrière de l’Abeille mellifère indique à ses consœurs la direction, l’abondance et la nature du site d’affouragement qu’elle a trouvé en exécutant une danse sur un rayon. Danse en rond pour une source proche, danse en huit sinon. Elle rapporte aussi des odeurs, et partage des saveurs par trophallaxie (échange de contenu de leur « jabot social ») qui peuvent également guider les récolteuses. Une colonie où l’on ne danse pas accumule à peu près autant de pollen et de nectar.
Matthew J. Hasenjager, William Hoppitt et Ellouise Leadbeater, de l’université de Londres (Royaume-Uni) ont cherché à déterminer le rôle et la part de chacun de ces systèmes d’information dans le déclenchement du vol de ravitaillement par les ouvrières inoccupées.
Avec les méthodes de l’analyse des réseaux sociaux, les chercheurs ont pu tracer séparément la circulation de l’information sur le site de ressources au sein de la ruche délivrée par la danse de celle fournie par les odeurs.
Il en ressort que la danse est un outil d’information très performant, et préféré, pour envoyer les ouvrières sur un site nouveau. En revanche, les abeilles en attente d’une mission, se réfèrent au bouquet d’odeurs et de saveurs rapporté pour retourner sur un endroit déjà connu.
Un résultat qui replace le langage dansé dans le réseau d’informations multiples qui circulent dans la ruche et ordonnent son fonctionnement."
Article source
Photo : ouvrières d’Abeille mellifère s’échangeant du nectar. Cliché P.-P. Lepidi
Par Alain Fraval. OPIE-Insectes. Les Épingles entomologiques - En épingle en 2018 : Mai "Les insectes eusociaux indiquent à leurs compagnons de la colonie la disponibilité d’une source de nourriture et les incitent à se bouger par différents moyens. Le plus sophistiqué est celui de l’Abeille mellifère qui danse en huit. On connaît les pistes chimiques des fourmis, termites et mélipones. Dans d’autres cas, l’indication n’est pas précise, c’est juste un signal de recrutement de récolteuses, à l’instar de la vibration des ouvrières de la même Abeille qui incitent à aller assister à la danse, des phéromones des glandes tergales des bourdons ayant fait bonne récolte, des vibrations thoraciques et les bourrades des mélipones et de diverses gesticulations des fourmis. Mais rien d’évident chez les guêpes (Vespidés).
On a observé, notamment chez la Guêpe germanique Vespula germanica, des coups portés au substrat par l’abdomen. Ils ont été interprétés a priori surtout comme un signal de faim.
Benjamin Taylor et ses collaborateurs, du LaGuardia Community College à New-York (États-Unis) ont déterré 6 colonies de Guêpe germanique et placé la reine avec des ouvrières dans des cages transparentes reliées à l’extérieur. Dans l’antichambre, soit du sirop sucré, soit de l’eau pure pour les faire jeûner. Les sons des tambourineuses – typiquement 30 coups/min. - étaient enregistrés, ou leur étaient diffusés par haut-parleur.
Le tambourinement augmente avec l’apport de nourriture et cesse avec le jeûne. Il ne signifie donc pas un état de famine. Les mouvements des ouvrières et l’intensité des échanges de nourriture entre elles (trophallaxie) s’accroissent au son des coups d’abdomen. Ceux-ci provoquent peu de départs supplémentaires mais les ouvrières récoltent à cette occasion plus d’informations sur les sources de nourriture.
Les séquences de tambourinement durent de 4 à 137 secondes. Serait-ce un code pour des informations sur la localisation ou la qualité de la provende ?"
Article source : DOI: 10.1007/s00114-018-1550-4
Photo : Guêpe germanique. Cliché C. Del Pico.
... En étudiant une espèce de fourmis, Camponotus floridanus, les scientifiques ont découvert que ces insectes échangeaient aussi des hormones juvéniles, responsables de la croissance et du développement, via la bouche, alors que l’on pensait qu’elles n’étaient présentes que dans la circulation sanguine (et que sa sécrétion pouvait être influencée par la qualité de la nourriture). Par Julie Lacoste. Sciences et Avenir, 14.12.2016 [L'étude] Oral transfer of chemical cues, growth proteins and hormones in social insects | eLife, 29.11.2016
https://elifesciences.org/content/5/e20375/article-data [Image] via "How ants send signals in saliva" eLife, 12.12.2016
https://elifesciences.org/content/5/e23375
La trophallaxie est un mode de transfert de nourriture utilisé par les insectes sociaux comme l’abeille ou la fourmi. Ces animaux possèdent deux estomacs : l’un pour se nourrir, l’autre pour nourrir d’autres insectes de la colonie. C’est ce dernier qui permet la trophallaxie.
Des chercheurs qui étudient le contenu de cet estomac « social » y ont découvert, outre des aliments, des hormones juvéniles et des micro RNA qui sont des facteurs de croissance, de développement et de maturation du comportement.
La trophallaxie apparaît donc comme un outil de communication qui agit sur le développement des individus et la gestion des colonies d’insectes. Recherche animale, 29.11.2016 [Image] Carpenter ants (Camponotus floridanus) are exchanging fluid mouth-to-mouth by trophallaxis. Credit: Adria C. LeBoeuf
via http://phys.org/news/2016-11-ants-mouth-to-mouth-fluid-exchange.html#jCp [L'étude] Oral transfer of chemical cues, growth proteins and hormones in social insects | eLife, 29.11.2016
https://elifesciences.org/content/5/e20375
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