Comment les fourmis créent des «supersoldats» – et pourquoi certaines d’espèces ne le font pas

Seulement quelques espèces de fourmis ont un système de caste qui divise les membres en classes avec par exemple la caste des ouvrières ou des soldats mais on trouve aussi un autre niveau: le supersoldat. Ces énormes insectes combattent les fourmis envahissantes, souvent en utilisant leurs têtes extra-larges dans une défense de type spartiate.

La caste supersoldat n’apparaît que dans huit espèces du genre : les fourmis Pheidole. Les chercheurs ont découvert, dans une étude publiée dans Science, qu’un groupe de plus de 1000 espèces de fourmis ont conservé du matériel génétique ancestral caché pour construire des supersoldats – ils ne l’utilisent tout simplement pas. Les résultats suggèrent que la capacité de créer ces fourmis géantes a évolué chez un ancêtre commun de toutes les espèces de Pheidole.

Rajee Rajakumar, chercheur principal et doctorant à l’Université McGill de Montréal dans le laboratoire d’Ehab Abouheif, s’est demandé pourquoi si peu d’espèces de fourmis peuvent faire des supersoldats. Il y a quelques années quand il a découvert à Long Island une colonie sauvage de P. morrisi, une espèce du genre Pheidole, avec un supersoldat inattendu aux caractéristiques similaires. La découverte a suggéré que les espèces de Pheidole partagent une origine de développement en ce qui concerne les supersoldats, car les huit espèces de fourmis ne se trouvent que dans les déserts du sud-ouest de l’Amérique et du nord du Mexique.

«Quelles que soient les pressions sélectionnées qui sont uniques à l’Arizona, elles ne sont pas là à Long Island, mais elles produisent toujours ces anomalies à basse fréquence», explique Rajakumar. «Avec cette observation, nous sommes arrivés à la conclusion que peut-être toutes ces espèces de ce groupe ont en fait dans leur génome ce potentiel ancestral pour produire des supersoldats, même si elles n’en ont pas.»

Lorsque les larves de fourmis se développent, ce qui prend plusieurs semaines, les embryons peuvent devenir des travailleurs mineurs, qui effectuent la majorité des tâches du nid; des soldats qui défendent le nid et traitent la nourriture; et des supersoldats. Les facteurs environnementaux peuvent changer le résultat. Ainsi, en collaboration avec des chercheurs de l’Université de l’Arizona, Rajakumar a essayé d’inciter les larves de fourmis P. morrisi à devenir des supersoldats en appliquant l’hormone juvénile stimulant la croissance aux larves. Cela a fonctionné, indiquant que les signaux environnementaux peuvent activer le mécanisme génétique qui produit la fourmi surdimensionnée.

Alors pourquoi toutes les espèces de Pheidole n’ont-elles pas évolué pour créer régulièrement des supersoldats? Une explication est l’évolution d’une stratégie de défense alternative. Par exemple, une espèce de ce groupe de fourmis, appelée P. hyatti, répond aux raids de fourmis de l’armée en évacuant le nid entier et en recolonisant ailleurs. Pourtant, en laboratoire, Rajakumar et son équipe ont également pu produire des supersoldats chez cette espèce, renforçant ainsi la preuve que ce trait existe dans les éléments génétiques de toutes les espèces de Pheidole.

La raison pour laquelle des fourmis de type supersoldats ont surgi à Long Island reste obscure. Mais un collègue chercheur, Ming Huang, a écrit dans un e-mail que l’environnement joue un rôle crucial. Un changement de climat ou un changement de nutrition pourrait entraîner la production de supersoldats, dont l’apparition remonte à 35 millions à 65 millions d’années dans le genre Pheidole.

Pour certaines espèces, faire appel à des trousses d’outils ancestrales pourrait signifier la survie. «Le maintien d’outils de développement ancestraux permet aux organismes de ré-évoluer les traits relativement rapidement si leurs conditions de vie changent», explique Ming, un doctorat.