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24.04.2015
Les génomes des bourdons créent le buzz dans le domaine de la pollinisation

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Les abeilles jouent un rôle clé dans notre écosystème et dans la production alimentaire mondiale. Des scientifiques de divers pays ont collaboré étroitement pour séquencer le génome de deux importantes espèces de bourdons pollinisateurs et les comparer avec ceux d'autres abeilles, posant ainsi les bases à l’identification de facteurs biologiques essentiels à leur conservation.

Deux articles de recherche publiés dans la revue Genome Biology présentent les premières séquences et analyses du génome de deux espèces-clés de bourdons: le bourdon terrestre ou Bombus terrestris, l’espèce la plus commune en Europe, et le bourdon fébrile ou Bombus impatiens, communément présent en Amérique du Nord. Les recherches ont porté sur l'identification des similitudes et des différences entre ces deux cousins transatlantiques, et ont été menées sur des populations de bourdons provenant du Canton de Thurgovie en Suisse et de l’Etat du Michigan aux USA. Ces bourdons ont été également comparés avec des parents plus éloignés, les abeilles à miel, dans le but de comprendre leurs différents modes de vie sociale au sein de leurs colonies ainsi que la manière dont ces espèces combattent les infections. Les deux études ont été conduites dans le cadre de grandes collaborations internationales auxquelles se sont associés des chercheurs du SIB Institut Suisse de Bioinformatique, de la Faculté de médecine de l’Université de Genève, et de l'Institut de Biologie Intégrative de l'ETH Zurich.

Abeilles: membres essentiels de la chaîne alimentaire en danger
Les abeilles jouent un rôle inestimable dans le maintien de la biodiversité et dans la pollinisation des cultures qui nourrissent le monde. Le déclin marqué de la population de certaines espèces est une grave menace pour notre agroécosystème. Il est donc essentiel d'améliorer notre compréhension de la biologie de ces insectes et étudier la manière dont ils répondent aux dangers environnementaux. Malgré leurs vols de fleur en fleur souvent lents et d’apparence maladroite, les bourdons sont tout sauf paresseux. Avec plus de 250 espèces de bourdons dans le monde, ces insectes importants effectuent la tâche laborieuse de polliniser les fleurs aussi bien dans la nature sauvage que sur les terrains agricoles. Un grand nombre de fruits et légumes manqueraient dans nos assiettes si les bourdons n’accomplissaient pas leur travail. "Les bourdons sont des créatures fascinantes à étudier", explique le Dr. Sadd, l'un des coordinateurs du projet (Illinois State University). "Mais des menaces grandissantes pour leur santé affectent leurs populations à travers le monde, ce qui rend particulièrement urgent l’amélioration de notre compréhension de leur biologie."

Immunité protectrice et vie sociale
La plupart des bourdons ne vivent pas isolés, mais dans des colonies de dizaines à des centaines d’individus apparentés, fondées par une seule reine chaque année après la période d’hibernation hivernale. Ils présentent donc un niveau d'organisation sociale intermédiaire entre celle des insectes solitaires, comme les mouches, et les très sociales abeilles à miel, qui ont des colonies de plusieurs milliers d’individus avec des reines qui vivantent pendant plusieurs années. Une telle vie sociale nécessite un grand degré de coopération et d'organisation, en particulier parce que des colonies denses en individus génétiquement semblables rendent le danger d’infections particulièrement aigu. "Le catalogue des gènes impliqués dans les réponses de défense immunitaire est bien conservé parmi les différentes espèces d’abeilles, indépendamment de leur niveau d'organisation sociale," explique le Dr. Robert Waterhouse, chercheur à la Faculté de médecine de l'UNIGE et au SIB Institut Suisse de Bioinformatique, "mais il est beaucoup plus petit que chez les insectes solitaires comme les mouches et les moustiques qui vivent souvent dans des environnements plus riches en pathogènes." Néanmoins, les variations dans les signatures évolutives de sélection parmi les gènes immunitaires des bourdons et abeilles à miel pourraient indiquer de différentes pressions exercées par les agents pathogènes distincts qui menacent ces abeilles.
Fait intéressant, en exposant de jeunes bourdons suisses issus de colonies matures à diverses bactéries, des réponses généralement élevées de gènes immunitaires ont été observées chez les femelles par rapport à celles des individus mâles. "Ceci," a déclaré le Dr. Barribeau (ETH Zurich et East Carolina University) “suggère un plus grand investissement dans l'immunité protectrice chez les femelles, qui seront un jour amenées à fonder leurs propres colonies, par rapport aux mâles, dont le rôle est essentiellement reproductif."

Impact sur la recherche
Les génomes de ces bourdons suisses et américains jettent une première lumière sur la génétique responsable des différences dans leurs comportements et dans leurs réponses à leurs environnements. ”Ces ressources génomiques," dit le Dr. Barribeau, "nous aident à comprendre ce qui rend ces bourdons particulièrement à risque contre les dangers mettant en péril leur bien-être, comme les maladies et les pesticides." Les séquençages des génomes de ces bourdons constituent un grand bond en avant dans l'étude de la biologie des abeilles et dans la compréhension de l'organisation sociale chez les insectes. Les résultats publiés représentent plusieurs années de travail par de nombreux scientifiques; mais il ne s’agit que du début d'une nouvelle ère pour la recherche sur les bourdons. Leurs génomes faciliteront de nombreuses futures études fonctionnelles à haut débit, qui permettront de faire progresser nos connaissances sur ces insectes intéressant et indispensables, et d’en assurer ainsi leur conservation.

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Références
Sadd BM, et al. The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization. Genome Biol 2015; April 24, 2015.

Barribeau SM, et al. A depauperate immune repertoire precedes evolution of sociality in bees. Genome Biol 2015; April 24, 2015. http://dx.doi.org/10.1186/s13059-015-0628-y

Contact: Robert.Waterhouse@unige.ch - tél: +41 22 379 54 32

Illustration © Ben M. Sadd. Le bourdon Bombus impatiens
Posté par: Victoria Monti

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