Les abeilles domestiques peuvent hériter du comportement altruiste de leur mère

Le véritable altruisme est un comportement rare chez les animaux, mais une nouvelle étude menée par des chercheurs de Penn State a révélé que les abeilles domestiques présentent ce trait. De plus, ils ont découvert qu’une bataille évolutive de la génétique pourrait déterminer le parent dont ils hériteraient.

Pour l’étude, publiée dans la revue Écologie moléculaire, les chercheurs ont examiné la génétique derrière le comportement de « suite » chez les abeilles ouvrières, qui sont toujours des femelles. Une fois que les ouvrières sont exposées à la phéromone de la reine, elles désactivent leurs propres ovaires, aident à propager la phéromone aux autres abeilles ouvrières et s’occupent de la reine et des œufs qu’elle produit.

Ce comportement est considéré comme altruiste car il profite en fin de compte à la capacité de la reine à produire une progéniture, tandis que l’abeille ouvrière reste stérile. Pour les abeilles mellifères, la reine est généralement la mère de toutes, ou presque, des abeilles de la ruche.

Les chercheurs ont découvert que les gènes qui rendent les abeilles ouvrières plus réceptives à cette phéromone – et donc plus susceptibles d’afficher le comportement de suite – peuvent être transmis soit par la mère, soit par le père. Cependant, ces gènes n’entraînent un comportement altruiste que lorsqu’ils sont transmis par la mère.

Sean Bresnahan, auteur correspondant, doctorant au programme d’études supérieures interuniversitaires en biosciences moléculaires, cellulaires et intégratives et chercheur diplômé de la National Science Foundation, a déclaré qu’en plus de donner un aperçu du comportement des abeilles, les résultats montrent également que quel parent a l’abeille hérite de certains gènes peut affecter la façon dont ces gènes sont exprimés, ce qui est notoirement difficile à étudier chez les insectes.

« Les gens pensent souvent que les différents phénotypes sont le résultat de différences dans les séquences génétiques ou dans l’environnement », a-t-il déclaré. « Mais ce que montre cette étude, c’est qu’il ne s’agit pas seulement de différences dans le gène lui-même, mais aussi du parent dont le gène est hérité. De par la nature même de l’insecte qui reçoit le gène de sa mère, quelle que soit la séquence du gène, il est possible que va se comporter différemment de la copie du gène du père ».

Christina Grozinger, co-auteure et professeure d’entomologie Publius Vergilius Maro à Penn State, a déclaré que l’étude soutient également la théorie de la parenté sur les conflits intragénomiques – une théorie qui suggère que les gènes des mères et des pères sont en conflit sur les comportements à soutenir ou à ne pas soutenir.

Elle a déclaré que même si des travaux antérieurs avaient montré que les gènes des mâles pouvaient favoriser un comportement égoïste chez les mammifères, les plantes et les abeilles, l’étude actuelle est la première à montrer que les gènes des femelles peuvent transmettre un comportement altruiste à leur progéniture.

« Les abeilles domestiques sont l’une des rares espèces animales à afficher un comportement altruiste, dans lequel certains individus abandonnent leur propre reproduction pour aider les autres », a déclaré Grozinger. « Cette étude révèle une forme très subtile et inattendue de contrôle génétique de ces comportements. Avec notre système, nous voyons que les gènes de la mère – la reine – soutiennent un comportement altruiste chez sa progéniture, ce qui conduit à davantage de copies de ses gènes dans la population. Au lieu de produire leurs propres œufs, les abeilles ouvrières soutiennent la reproduction de la reine. Cela complète nos études précédentes, qui ont montré que les gènes des pères soutiennent un comportement égoïste chez les abeilles ouvrières, où les abeilles cesseront d’aider leur reine mère et se concentreront sur leur propre reproduction ».

La reine s’accouple avec plusieurs mâles, donc les ouvrières ont la même mère mais des pères différents. Breshnahan a expliqué que cela signifie qu’ils partagent davantage les gènes de leur mère.

« C’est pourquoi la théorie de la parenté sur les conflits intragénomiques prédit que les gènes hérités de la mère soutiendront un comportement altruiste chez les abeilles domestiques », a déclaré Breshnahan. « Une abeille ouvrière gagne plus à aider, plutôt qu’à rivaliser, sa mère et ses sœurs – qui portent plus de copies des gènes de l’ouvrière qu’elle ne pourrait jamais se reproduire seule. En revanche, chez les espèces où la femelle ne s’accouple qu’une seule fois, elle ce sont plutôt les gènes du père qui devraient soutenir un comportement altruiste. »

Pour l’étude, les chercheurs ont croisé six lignées différentes d’abeilles mellifères – ce qui est relativement facile chez les mammifères ou les plantes, selon Bresnahan, mais beaucoup plus difficile à faire avec les insectes. Il a déclaré que l’étude n’aurait pas été possible sans l’expertise en matière d’élevage d’abeilles domestiques de la co-auteure Juliana Rangel de la Texas A&M University, ainsi que de Kate Anton qui dirige le programme d’éducation sur la production et l’insémination des reines (des abeilles domestiques) avec Robyn Underwood. à Penn State Extension.

Une fois les populations d’abeilles croisées et la progéniture suffisamment âgée, les chercheurs ont évalué la réactivité des abeilles ouvrières à la phéromone qui déclenche le comportement de suite, ainsi que si les abeilles ont désactivé leurs ovaires en réponse à la phéromone.

« Enfin, nous avons utilisé le séquençage de l’ARN pour examiner l’expression des gènes à l’échelle du génome chez les travailleurs, mais surtout, nous avons également séquencé les génomes des parents de ces croisements », a déclaré Bresnahan. « Ainsi, nous pourrions développer des génomes personnalisés pour les parents, puis cartographier l’expression génétique des travailleurs sur chaque parent et découvrir quelle copie parentale de ce gène est exprimée. »

Pour tenter de visualiser ce conflit se produisant au sein du génome, Bresnahan a déclaré avoir utilisé différentes techniques, notamment l’apprentissage automatique, pour examiner les réseaux de régulation génétique ou des groupes de gènes régulés par des facteurs de transcription similaires pour produire des modèles d’expression similaires. Les chercheurs ont examiné les relations entre les gènes et les facteurs de transcription (les protéines qui peuvent activer ou désactiver les gènes) exprimées à partir de la copie de la mère et celles exprimées à partir de la copie du père afin d’identifier où l’on pourrait essayer de contrecarrer les effets du autre.

En fin de compte, ils ont pu identifier les réseaux de régulation génétique présentant un conflit intragénomique, constatant que davantage de gènes étaient exprimés avec un biais parental. Ce biais d’expression d’origine maternelle ou paternelle est la signature d’un conflit intragénomique, et les chercheurs ont déclaré qu’il apparaissait plus souvent qu’il ne l’aurait été s’ils avaient construit des réseaux avec des gènes sélectionnés au hasard. De plus, ces réseaux étaient constitués de gènes dont des recherches antérieures avaient montré qu’ils étaient liés au comportement de la suite.

« Observer les conflits intragénomiques est très difficile, et il existe donc très peu d’études examinant le rôle qu’ils jouent dans la création de variations de comportement et d’autres traits », a déclaré Grozinger, en soulignant les recherches antérieures du groupe qui ont révélé l’activation et l’agressivité des ovaires chez les ouvrières ce qui signifie un comportement égoïste. « Le fait qu’il s’agisse du troisième comportement pour lequel nous avons trouvé des preuves que les conflits intragénomiques contribuent à la variation chez les abeilles mellifères suggère que les conflits intragénomiques pourraient façonner de nombreux types de traits chez les abeilles et d’autres espèces. Espérons que notre recherche fournira un cadre et une source d’inspiration pour d’autres scientifiques pour examiner les conflits intragénomiques dans leurs espèces végétales et animales ».

David Galbraith, ancien élève de Penn State et scientifique principal chez Janssen Pharmaceutical ; Rong Ma, ancien élève de Penn State et scientifique principal des données chez Visa ; Kate Anton, technologue de recherche à Penn State ; et Juliana Rangel, de la Texas A&M University, ont également collaboré à ce travail.

La National Science Foundation, l’Institut national de l’alimentation et de l’agriculture et des crédits Hatch du Département américain de l’Agriculture et le Huck Institute for the Life Sciences de Penn State ont contribué à soutenir cette recherche.

yogaesoteric
26 novembre 2023

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