Comment une reine des abeilles se forme : bien plus que la gelée royale

Pendant des années, un récit a dominé l’explication de la naissance d’une reine des abeilles. Il suffisait, disait-on, de nourrir une larve ordinaire avec assez de gelée royale pour qu’elle devienne « royale ».

L’idée paraissait limpide : un régime exceptionnel fabriquait une abeille exceptionnelle.

De nouveaux travaux montrent aujourd’hui que l’histoire est nettement plus compliquée. Une future reine ne grandit pas n’importe où dans la ruche.

Elle est élevée au sein d’un environnement soigneusement aménagé par des ouvrières qui semblent avoir une mission centrale : veiller à ce que la prochaine souveraine de la colonie se développe correctement.

Une nurserie conçue pour une reine

Au départ, reines et ouvrières d’abeilles domestiques commencent leur vie de façon presque identique. Toutes deux proviennent d’un type d’œuf quasiment comparable. Pourtant, les écarts qui apparaissent ensuite sont spectaculaires.

Les reines deviennent plus grandes que les ouvrières. Elles atteignent l’âge adulte plus vite et peuvent vivre des années, alors que les ouvrières ne survivent le plus souvent que quelques semaines ou quelques mois.

Surtout, la reine devient la principale pondeuse de la colonie, assurant la production de la génération suivante.

Depuis longtemps, les scientifiques attribuaient l’essentiel de cette transformation à la gelée royale. Cette substance riche en nutriments est donnée aux larves destinées à devenir reines pendant toute leur phase précoce de croissance.

À l’intérieur des berceaux royaux

La nouvelle étude indique que l’alimentation ne représente qu’une partie de l’équation.

Les chercheurs ont mis en évidence que les larves de reine se développent dans des chambres spécialisées appelées cellules royales, parfois décrites comme des berceaux royaux.

Ces structures ne ressemblent pas aux cellules hexagonales familières dans lesquelles grandissent les ouvrières.

En combinant imagerie thermique, suivi comportemental, science des matériaux et analyses chimiques, l’équipe a montré que les cellules royales produisent un milieu de développement singulier.

La cire qui les compose est moins dense, plus souple, et retient mieux la chaleur et l’humidité que la cire des cellules d’ouvrières.

Leur composition chimique diverge également. La cire des cellules royales renferme des acides gras spécifiques et des composés de signalisation qui contribuent à installer les conditions nécessaires à un développement sain des futures reines.

Les ouvrières derrière le trône

L’étude a aussi identifié un groupe jusque-là inconnu de jeunes ouvrières, que les chercheurs appellent les bâtisseuses de cellules royales.

Ces abeilles ne se contentent pas d’ériger des chambres de nurserie. Pendant qu’elles s’occupent des futures reines, elles maintiennent une température corporelle plus élevée que de nombreuses autres ouvrières et traversent des modifications physiologiques.

Leur action semble accélérer la croissance. Une reine devient adulte en environ 16 jours, tandis qu’une ouvrière met généralement près de 21 jours à arriver à maturité.

Cette découverte oblige à revoir la manière dont les scientifiques envisagent la production d’une reine.

Boris Baer dirige le Centre de recherche intégrative sur les abeilles (CIBER) à l’Université de Californie à Riverside, dont le laboratoire a contribué à ces travaux.

« L’ancienne idée était relativement simple : prendre un œuf, le déplacer dans une cellule royale, le nourrir de gelée royale, et on obtient une reine », a déclaré Baer.

« Ce que nous avons constaté, c’est qu’il existe toute une machinerie derrière ce processus. C’est bien plus sophistiqué que nous l’imaginions. »

Pourquoi la cire compte

Pour déterminer si la nurserie elle-même influence la croissance, les chercheurs ont réalisé un test décisif.

Ils ont élevé des reines en développement dans deux types de cellules. Certaines larves ont grandi dans des chambres fabriquées avec de la cire de cellules royales.

D’autres se sont développées dans des chambres construites à partir de cire ordinaire de cellules d’ouvrières. Les deux groupes ont reçu la même nourriture.

Les résultats se sont révélés frappants. Les larves élevées dans la cire d’ouvrières avaient davantage de risques de mourir. Celles qui survivaient donnaient des reines plus petites.

Le rôle de l’environnement

Ces observations suggèrent que l’environnement physique pèse lourd dans la réussite - ou l’échec - du développement d’une reine.

Les ouvrières chargées de bâtir ces chambres se montrent tout aussi sélectives.

Au lieu de réutiliser simplement la cire disponible, elles prélèvent des matériaux dans différentes zones de la ruche, les transforment, les enrichissent, puis les intègrent aux cellules royales.

Les chercheurs ont même incorporé des quantités infimes de graphite à de la cire standard de rayon.

Plus tard, ce matériau modifié a été retrouvé dans des cellules royales, ce qui indique que les ouvrières collectent activement les matériaux et les transforment en vue d’un usage « royal ».

Un effort à l’échelle de la colonie

Au final, le mécanisme ressemble moins à une simple nurserie d’insectes qu’à un projet social coordonné.

« On peut voir cela comme un équivalent de Buckingham Palace », a expliqué Baer. « Un groupe d’abeilles est entièrement dédié à l’élevage de la reine, et si elles n’y parviennent pas correctement, la colonie ne peut pas se reproduire. »

Le même schéma a été observé chez des espèces d’abeilles domestiques asiatiques et européennes. Cette constance laisse penser que la stratégie est ancienne, issue d’une évolution lointaine, et profondément inscrite dans la biologie des abeilles.

Le projet a réuni des spécialistes du comportement, de la physiologie, de la chimie, de la génomique et de la science des matériaux. Il a été dirigé par Yu Fang et Yahya Al Naggar, anciens chercheurs postdoctoraux de l’Université de Californie à Riverside.

« Par sa dimension collaborative, ce projet reflète la philosophie plus large du CIBER, qui consiste à rassembler différentes disciplines pour aborder des questions biologiques complexes », a indiqué Baer.

Repenser le développement des systèmes vivants

Ces résultats dépassent largement le seul cas des abeilles.

De plus en plus, les biologistes reconnaissent que le développement dépend non seulement de la génétique et de la nutrition, mais aussi du cadre de vie, des interactions sociales et des conditions environnementales.

Les abeilles domestiques apportent désormais un exemple supplémentaire particulièrement parlant de ce principe.

Pendant des décennies, la reine a incarné l’un des récits les plus simples de la biologie : une nourriture spéciale produisait un insecte spécial. Les nouvelles données dessinent une toute autre réalité.

Une reine émerge d’un environnement étroitement géré, construit par une communauté entière qui travaille de concert.

« Ces travaux mettent en évidence à quel point les sociétés d’insectes recèlent de sophistication », a déclaré Baer.

« Les colonies d’abeilles ne sont pas de simples regroupements d’individus. Elles fonctionnent comme des systèmes biologiques intégrés capables d’ingénierie de leur propre environnement. »

L’étude complète a été publiée dans la revue Nature.