Gène de la mendicité chez l’abeille : découverte d’un comportement coopératif

Le comportement social complexe est-il génétiquement déterminé ? Oui, comme l’a découvert une équipe de biologistes de l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf (HHU) avec des collègues de Bochum et Paris en étudiant les abeilles. Ils ont identifié un facteur génétique qui détermine le comportement de mendicité des faux bourdons, qu’ils utilisent pour obtenir de la nourriture de manière sociale. Ils publient maintenant leurs découvertes dans la revue scientifique Nature Communications.

Les abeilles mâles, ou « faux bourdons », n’ont pas la vie facile pour obtenir les protéines essentielles. En effet, ils ne peuvent pas digérer le pollen, la source de protéines la plus importante pour les abeilles. Pour éviter la famine, ils dépendent des abeilles ouvrières qui les nourrissent d’une alimentation pré-traitée que les ouvrières fabriquent elles-mêmes à partir de pollen. Cependant, pour obtenir cette pâte, les faux bourdons doivent convaincre les ouvrières de fournir la nourriture en exécutant une série de comportements.

« Un tel comportement coopératif est une affaire complexe dans le règne animal, car il nécessite une coordination étroite entre partenaires sociaux. Dans nos recherches, nous nous demandons ce qui est nécessaire pour orchestrer cette interaction », explique le professeur Dr Martin Beye de l’Institut de génétique évolutive de la HHU.

Une équipe de recherche dirigée par le professeur Beye a étudié les bases génétiques et neurales du comportement coopératif des abeilles. Les biologistes ont cherché des régulateurs qui câblent le cerveau de l’abeille mâle au cours du développement de telle manière que les animaux affichent leur comportement social inné pour cet échange de nourriture. Des chercheurs de l’Université Paris-Saclay et de l’Université de la Ruhr à Bochum ont participé à l’étude, qui vient d’être publiée dans Nature Communications.

Les chercheurs ont déterminé que les interactions comportementales nécessaires au transfert de nourriture peuvent être attribuées à un facteur de transcription appelé protéine « fruitless » ou « Fru ». Un facteur de transcription est une protéine qui peut activer ou désactiver de nombreux autres gènes dans le génome. Ce facteur n’est actif que chez les abeilles mâles.

En utilisant les technologies génétiques (CRISPR-Cas9), les chercheurs ont introduit un gène codant pour une protéine fluorescente verte dans le gène Fru. Cela leur a permis de marquer les cellules dans lesquelles le facteur de transcription est actif.

Le Dr Sven Köhnen, auteur principal de l’étude : « Nous l’avons détecté dans les neurones du système nerveux, qui traitent les informations sensorielles et sont utilisés pour la prise de décision. De cela, nous avons conclu que Fru peut déterminer le comportement inné des mâles ». Globalement, Fru influence un réseau neuronal d’environ 1 800 neurones qui est étroitement lié au comportement coopératif.

L’équipe a ensuite créé des mutants dits knockout dans lesquels ils ont désactivé le facteur de transcription Fru. Les chercheurs ont attaché des codes QR sur le corps des faux bourdons mutants et ont observé leur comportement à l’aide d’un système de caméra automatisé développé à Düsseldorf.

Köhnen : « Le comportement décisionnel de ces abeilles a été perturbé. Ils étaient incapables d’approcher correctement leurs congénères, mendiaient moins souvent pour obtenir de la nourriture et interagissaient de manière à recevoir moins de nourriture ». La co-auteure et doctorante Pia Ulbricht ajoute : « Cependant, les autres comportements typiques des faux bourdons n’ont pas été affectés. Ce n’est que dans le contexte de la prise alimentaire que les mutants knockout se sont comportés de manière visiblement différente ».

Les mutants n’étaient pas non plus distincts dans leur profil olfactif, comme l’a noté le co-auteur Dr Thomas Eltz de l’Université de la Ruhr à Bochum. Les odeurs individuelles sont déterminées par les hydrocarbures propres au corps, qui sont importants pour l’interaction animale. Le centre olfactif, où les odeurs sont traitées, n’a pas non plus été affecté, comme l’ont noté les partenaires de recherche, la professeure Julie Carcaud et le professeur Jean-Christophe Sandoz de Paris.

Le professeur Beye : « Notre étude montre que ces comportements coopératifs sont spécifiés par un programme génétique nouvellement formé au cours de l’évolution. Ce programme définit les contrôles neuronaux, qui déterminent si et pendant combien de temps la séquence comportementale est exécutée en fonction des informations sensorielles perçues. De tels mécanismes permettent les adaptations comportementales nécessaires aux partenaires sociaux ».

Article : The fru gene specifies male cooperative behaviors in honeybee colonies – Journal : Nature Communications – DOI : Lien vers l’étude

Sven Köhnen, Pia Ulbricht, Alina Sturm, Julie Carcaud, Jean-Christophe Sandoz, Thomas Eltz et Martin Beye ; Le gène fru spécifie les comportements coopératifs mâles dans les colonies d’abeilles ; Nature Communications (2025)