Certains insectes (par exemple, les fourmis et certaines abeilles) vivent dans des sociétés ou des colonies à structure complexe. Leurs colonies peuvent comprendre des milliers d'individus spécialisés dans différentes tâches. La plupart des individus sont stériles et consacrent leur vie à des tâches de colonie telles que la collecte de nourriture ou l'alimentation des jeunes. De plus en plus de données suggèrent un lien entre le microbiote intestinal et le comportement social des animaux. Ce lien a déjà été étudié en observant des interactions de paires d'individus, mais pas au niveau sociétal chez un animal « hypersocial ». Ce manque de connaissances a été comblé par les découvertes du Dr Joanito Liberti, postdoctorant dans les départements de Microbiologie fondamentale (DMF) et d'Ecologie et évolution (DEE) de l'UNIL, et de Tomas Kay, doctorant au DEE, co-premier auteurs de l'article publié dans la revue Nature Ecology &Evolution

Un microbiote simple et gérable

L'abeille est un modèle très utile car elle abrite un microbiote simple composé d'une quinzaine d'espèces de bactéries. Les mêmes espèces bactériennes sont présentes dans les intestins des abeilles du monde entier. "Une plus grande stabilité du microbiote que celle de la majorité des insectes sociaux", précise Joanito Liberti. Ces microbes sont tous cultivables en laboratoire et une équipe dirigée par Philipp Engel (co-dernier auteur de la publication et professeur associé à la DMF) dispose de collections de souches bactériennes prêtes à être testées. De plus, il est assez facile d'obtenir des abeilles appauvries en microbes intestinaux sans utiliser d'antibiotiques, ce qui pourrait avoir des effets secondaires et biaiser les résultats des expériences. Comment? À partir d'un cadre de ruche, tout ce que vous devez faire est d'extraire soigneusement et patiemment les pupes (qui ont des tripes stériles) de l'intérieur de leurs cellules scellées. Les abeilles peuvent alors être colonisées expérimentalement avec des bactéries connues, ce qui permet d'étudier de manière précise l'impact de ces bactéries sur les animaux.

Le fruit d'une collaboration entre scientifiques et abeilles

Le post-doctorant, réparti dans deux laboratoires, a bénéficié de l'expertise complémentaire des chercheurs en microbiote de l'abeille à la DMF et des connaissances sur le suivi comportemental automatisé d'une équipe dirigée par Laurent Keller (professeur ordinaire à la DEE). « Deux cents abeilles sans microbiote intestinal ont été réparties en deux groupes, l'un colonisé par un mélange représentatif de microbes intestinaux et l'autre laissé stérile, c'est-à-dire avec 100 à 1 000 fois moins de microbes que le groupe colonisé », précise Joanito Liberti. "Cette expérience a été réalisée sur neuf colonies."

"Comme nous le faisons régulièrement avec les fourmis, nous avons attaché un code QR unique à chaque abeille pour permettre un suivi automatique au niveau individuel", explique Tomas Kay (voir les identifiants dans la vidéo). Surveillés pendant plus de 150 heures, leurs interactions ont été enregistrées et les interactions "tête à tête" (via leurs antennes ou via leur bouche, appelées proboscis) ont été comptées (voir les lignes jaunes représentant tous les types d'interaction dans la vidéo). Les chercheurs ont découvert que les abeilles au microbiote appauvri interagissaient moins entre elles que les abeilles colonisées expérimentalement. De plus, ces derniers formaient des réseaux sociaux plus structurés que les premiers. "Chaque animal a de meilleurs amis avec lesquels il interagit préférentiellement", explique Philipp Engel, améliorant ainsi l'efficacité de l'exécution des tâches au sein du groupe.

L'axe intestin-cerveau

Alors que les mécanismes sous-jacents restent inconnus, les biologistes ont trouvé quelques premières indications. Dans le cerveau des abeilles colonisées par le microbiote intestinal, certaines molécules (fondamentales au fonctionnement cérébral) étaient plus abondantes que dans le cerveau des abeilles appauvries en microbiote. Par exemple, la sérine et l'ornithine étaient plus abondantes dans le cerveau des abeilles colonisées par le microbiote et dans le cerveau des abeilles qui interagissaient plus fréquemment. De plus, les bactéries ont influencé l'expression de certains gènes dans l'intestin et dans la région du cerveau responsable de la perception des stimuli olfactifs (via les antennes) et gustatifs (via la bouche).

"Ces données suggèrent qu'il existe une relation entre les fonctions cérébrales essentielles au comportement social des abeilles et leur microbiote intestinal", explique Joanito Liberti. Une urgence environnementale Le microbiote intestinal des abeilles peut être altéré par une exposition à des pesticides (ex :néonicotinoïdes) ou à des herbicides (ex :glyphosate). L'utilisation de ces produits toxiques pourrait donc perturber le bon fonctionnement du cerveau et in fine l'organisation sociale naturelle des colonies.

"En effet, les interactions en tête-à-tête sont essentielles pour la transmission d'informations vitales", explique le professeur Engel. "L'intérêt général pour l'axe 'intestin-cerveau' est grandissant et cette piste doit continuer à être explorée", conclut le premier auteur de l'article. + Explorer plus loin

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