---

Dans l’article de blog de cette semaine, nous allons plonger dans l’univers des insectes et leur manière de vaincre le froid ! À travers son article intitulé « Endogenous colony dormancy shapes seasonal cold tolerance in temperate ants », l’auteur Quentin Willot nous explique comment les fourmis anticipent et s’adaptent à la saison froide. Il montre comment deux niveaux d’organisation biologique propres aux insectes sociaux (l’individu et la colonie) interagissent pour façonner l’acquisition saisonnière de la tolérance au froid chez ces modèles, et ce grâce à une horloge interne propre à la colonie. En dehors de ses recherches, Quentin nous rappelle également l’importance de faire preuve de bienveillance et de garder intacte notre passion. 

---

À propos de l’article

La saisonnalité (c.-à-d. les différences climatiques marquées entre les saisons) constitue une contrainte écologique majeure pour les organismes à sang froid. Dans les climats tempérés, cela signifie que des hivers parfois rigoureux, des températures basses et une raréfaction des ressources ne sont jamais très loin. En réponse, de nombreux organismes ont évolué la capacité d’entrer en dormance, un état où le développement est arrêté et le métabolisme réduit afin de survivre à des conditions défavorables jusqu’au printemps. 

Les fourmis ne font pas exception. On les trouve dans une grande diversité d’environnements, jusque dans les régions arctiques. Leur adaptation à la saisonnalité est particulièrement intéressante car elles fonctionnent à deux niveaux biologiques : l’individu, comme une ouvrière, et la colonie, qui agit comme un superorganisme. Dans les climats tempérés, les colonies entrent dans une dormance hivernale durant laquelle le développement du couvain s’arrête et l’activité des ouvrières diminue jusqu’à une réactivation au printemps.Ce phénomène a été largement étudié par Vladen Kipyatkov et Elena Lopatina (Université de Saint-Pétersbourg), qui ont décrit différentes formes de dormance à l’échelle de la colonie. L’un de leurs principaux résultats est que les espèces adaptées au froid reposent sur une horloge interne de la colonie, parfois appelée « sablier de Kipyatkov ». Après la sortie de dormance, les colonies suivent un cycle relativement fixe, par exemple environ six mois d’activité, avant de retourner en dormance de manière obligatoire, avec une flexibilité limitée, même lorsque les conditions restent favorables. 

Ce travail s’inscrit dans cette perspective et vise à comprendre comment ces deux niveaux biologiques, réponses individuelles et organisation coloniale, interagissent pour façonner la tolérance au froid des ouvrières. Il repose sur une question simple : si la dormance coloniale est inévitable chez les fourmis tempérées, comment interagit-elle avec la tolérance au froid des individus ? Chez de nombreux insectes, cette tolérance est acquise après une exposition directe au froid. Cependant, nous montrons ici que l’entrée en dormance de la colonie, même sans exposition à de basses températures, suffit à augmenter la tolérance au froid des ouvrières. Nous avons testé cette hypothèse sur cinq espèces communes d’Europe de l’Ouest et du Nord. Nos résultats montrent que l’horloge saisonnière contrôlant la dormance coloniale régule aussi en partie la tolérance au froid des ouvrières. L’exposition au froid reste néanmoins importante : toutes les espèces augmentent encore leur tolérance et accumulent des molécules telles que le tréhalose, probablement impliquées dans la protection contre le stress thermique. Ainsi, la tolérance au froid est façonnée à la fois au niveau individuel et au niveau de la colonie. 

Ce travail est à la fois spécifique et général. Il s’appuie sur une connaissance fine de l’adaptation saisonnière chez les fourmis tout en mettant en évidence un principe plus large chez les insectes sociaux : les processus à l’échelle de la colonie peuvent moduler la physiologie des individus. Ainsi, à l’image de « La cigale et la fourmi » de La Fontaine, les fourmis tempérées n’attendent pas l’hiver pour devenir tolérantes au froid, mais s’y préparent en amont grâce à leur horloge interne. 

À propos de la recherche

La collecte des données pour ce projet a été particulièrement difficile, car nous devions découpler l’entrée en dormance de la colonie des conditions environnementales. Pour cela, nous avons collecté des colonies de fourmis sur le terrain, les avons laissées hiverner une fois en laboratoire, puis avons suivi l’évolution de la tolérance au froid des ouvrières au cours du temps. Cela impliquait de maintenir plusieurs espèces pendant jusqu’à 1,5 an tout en suivant leurs changements physiologiques sur un cycle annuel complet. Nous avons mesuré la tolérance au froid à l’aide de techniques complémentaires et analysé leur composition métabolique par métabolomique afin d’identifier les molécules associées à l’acclimatation au froid et à la dormance. Notre dispositif expérimental nous a permis d’isoler les effets respectifs de la dormance et de l’exposition au froid en comparant des colonies non dormantes avec ou sans acclimatation, ainsi que des colonies dormantes avant et après acclimatation. 

L’étude des cycles saisonniers chez les insectes présente un défi particulier, car ces processus se déroulent sur une année entière, laissant en pratique une seule opportunité par an pour réaliser chaque expérience. Pour limiter les risques, nous avons mis en place un contrôle environnemental strict et une planification rigoureuse, même si cette échelle temporelle rend ce type de recherche à la fois passionnant et frustrant à reproduire. J’ai été personnellement surpris par la cohérence des résultats. Ce projet a commencé comme une étude exploratoire visant à tester comment le cadre proposé par Vladen Kipyatkov pouvait interagir avec la tolérance au froid. J’essaie toujours de garder un certain scepticisme vis-à-vis des données expérimentales, et nous ne nous attendions pas à des résultats aussi nets. La dormance de la colonie a eu des effets similaires dans les cinq espèces étudiées, et l’acclimatation au froid a systématiquement entraîné l’accumulation de molécules connues pour être impliquées dans la tolérance au froid, comme le tréhalose et certains phospholipides. 

Bien sûr, cette étude présente aussi des limites. En raison de contraintes de temps, nous n’avons pas pu la reproduire sur plusieurs années, et nous nous sommes concentrés sur cinq populations provenant du Danemark, sans réplication au niveau des colonies. Bien que la tendance générale semble robuste, la prochaine étape consistera à tester ce cadre sur un échantillon plus large, avec une meilleure réplication et une couverture géographique plus étendue, afin d’évaluer la reproductibilité de ces résultats à plus grande échelle. 

À propos de l’auteur

J’ai été passionné par la manière dont le vivant s’adapte aux contraintes environnementales depuis aussi longtemps que je me souvienne. J’apprécie les fourmis comme modèle d’étude, même si mon travail couvre un panel plus large d’organismes modèles, que je trouve tous fascinants. Il existe de nombreux problèmes sociétaux liés à ces questions (invasions biologiques, ravageurs, etc.), notamment dans le contexte du changement global. Je suis actuellement chercheur postdoctoral Marie Skłodowska-Curie à l’Université de Namur, en Belgique. Il s’agit de mon troisième postdoctorat, après des expériences à l’Université de Stellenbosch en Afrique du Sud et à l’Université d’Aarhus au Danemark. Toutes ont été une formidable source d’apprentissage et d’enthousiasme, avec d’excellents encadrants, et je remercie Vladimir Kostal et Johannes Overgaard, sans qui ce travail n’aurait certainement pas été possible. Si j’avais un conseil à donner à partager, ce serait de garder la passion vivante et de toujours faire preuve de bienveillance, même si la recherche peut se montrer difficile. Pour me détendre, j’aime la macrophotographie, la randonnée, et je ne refuse jamais un bon moment entre amis.