Le blog de Reines d’Abeilles – Introduction à la génétique des abeilles

Des clones (imparfaits) sans fils, des mâles sans père mais avec un grand-père maternel, des jumelles par leurs pères, des sœurs par leurs mères, des filles sœurs ou demies-sœurs …

Allons droit au but, la génétique des abeilles est vraiment bizarre ! … Avec les abeilles il faut oublier ce qu’on sait dans le cas de la reproduction humaine par exemple où chaque parent contribue à apporter la moitié des chromosomes, par son ovule pour la mère, par son sperme pour le père. Ce n’est pas le cas avec les abeilles !

Considérons le cas par exemple des faux bourdons, qui sont donc les mâles de la colonie :

  • Ils ont un grand-père maternel (mais pas de grand-père paternel), ni de père !
  • Ils peuvent avoir des filles et des petites-filles et des petits fils mais ils ne peuvent pas avoir de fils !

Vous avez dit bizarre ?

Diploïde et Haploïde

La cause de toute cette bizarrerie est en fait un système de détermination du sexe (appelé du nom barbare « d’haplodiploïdie ») complètement différent de l’espèce humaine. Nous savons tous que tous les œufs (de poule par exemple, mais c’est la même chose exactement chez la femmes) doivent être fécondés pour donner un poussin, poule ou coq, un enfant, mâle ou femelle.

Mais dans le monde curieux de l’abeille, un mâle est créé à partir d’un œuf pondu par la reine bien sûr, mais sans être fécondé par le sperme. Ce processus de reproduction à partir d’œufs non fécondés s’appelle la parthénogenèse. L’abeille mâle (le faux bourdon) est dite « haploïde » parce que les chromosomes qu’il possède sont en simple exemplaire.

La situation plus familière, où la reine a fécondé un ovule avec du sperme, aboutit à une femelle. Cet oeuf femelle est ainsi destiné à devenir soit une ouvrière, soit une reine. Les abeilles femelles sont dites « diploïdes » parce que dans leur cas, à la différence des mâles, les chromosomes qu’elles contiennent vont par paire.

Au commencement était l’œuf …

Chez l’espèce humaine la mère comme le père donnent chacun la moitié de leur patrimoine génétique, c’est-à-dire la moitié de leurs chromosomes (c’est ce qu’on appelle la réduction chromatique). On peut ainsi dire à ce sujet que nous sommes seulement les demis enfants de nos parents puisqu’une sélection de chromosomes a eu lieu chez chacun d’eux, qui n’a donc donné que la moitié de leurs 46 chromosomes, soit 23 chromosomes de la part de la mère par l’ovule, et 23 chromosomes de la part du père par le spermatozoïde. Cet héritage explique que nous ressemblions à nos parents qui nous ont donné chacun la moitié de leurs caractéristiques.

Chez les abeilles le même principe existe, mais seulement chez les femelles. Les abeilles femelles sont le résultat d’œufs fécondés. Comme chez l’espèce humaine, c’est le mélange des 16 chromosomes propres à l’abeille femelle et des 16 chromosomes apportés par le faux bourdon, qui aboutissent à la naissance d’une abeille femelle. A la différence de l’espèce humaine, un œuf fécondé, chez l’abeille, ne donne naissance qu’à une fille, jamais à un mâle.

Côté mâle, ça se complique … On l’a vu les mâles (faux bourdons) n’ont qu’un seul exemplaire de chaque chromosome et sont dits haploïdes : ils ne possèdent que 16 chromosomes (tous seulement issus de la reine, leur mère, qui leur a donné naissance), à la différence d’une abeille femelle qui, étant diploïde, possède bien les chromosomes en double (issus à la fois du père et de la reine sa mère), soit au total 32 chromosomes pour une abeille femelle.

Résumons-nous :

16 chromosomes de la reine mère + 16 chromosomes de sperme de faux bourdon = femelle (ouvrière ou reine), avec 32 chromosomes

16 chromosomes de la reine + 0 chromosome du sperme du faux bourdon = mâle avec 16 chromosomes seulement

Mélange contre clonage

On peut donc dire que les femelles sont le résultat d’un mélange de chromosomes issus à la fois des spermatozoïdes des faux bourdons et des chromosomes de l’ovule de la reine. Les possibilités de combinaisons de chromosomes sont dans ce cas très nombreuses.

De l’autre côté, les mâles ne sont les résultats que de 16 chromosomes identiques ; les faux bourdons ne sont donc rien de plus que des clones neanmoins imparfaits de leurs mères, parce qu’ils ont hérité d’elle l’integralite de leur patrimoine génétique mais seulement de16 chromosomes.

Par conséquent, les ovules de la reine assurent la variabilité génétique et la dizaine ou la vingtaine de jeux de spermatozoïdes dans la spermathèque assure au contraire une certaine constance ou stabilité génétique.

Les avantages de la diversité génétique chez les abeilles

La diversité génétique est fondamentale pour les abeilles. Là où la diversité génétique est limitée, une population d’abeille est potentiellement vulnérable par exemple aux mêmes maladies ou aux mêmes parasites. Si l’une des menaces frappe la population, l’effet dans ce cas peut alors être dévastateur.

Au contraire, dans une population présentant une diversité génétique plus importante, une maladie peut affecter une partie seulement de la population, alors qu’une autre peut être résistante. Cela signifie concrètement que la diversité génétique réduit les chances qu’un événement catastrophique anéantisse toute la colonie ou tout le rucher.

Le rôle de la reine dans la diversité génétique

Le comportement de la reine lors de l’accouplement favorise de fait cette diversité génétique. Au cours de ses vols d’accouplement, la Reine va s’accoupler avec de nombreux faux-bourdons. Puisque ces faux-bourdons (qui peuvent venir d’un rayon de 10 km, pour certains peut-être 15 km !) ont diverses caractéristiques génétiques, ils offrent une diversité génétique qui se retrouvera dans la progéniture (femelle) de la Reine.

Ces vols d’accouplement (qui se déroulent sur quelques jours) auront pour résultat la collecte de sperme de 10 à 20 faux-bourdons. La Reine va stocker ce sperme dans sa spermathèque durant toute sa vie.

De retour à la ruche, elle commencera alors sa vie de ponte, à raison d’environ 2 000 œufs par jour. La Reine peut alors ou non féconder chaque œuf, et donc décider du sexe. Quand elle féconde un ovule, elle puise dans son large « stock » de sperme de sa spermathèque. Cela signifie que si toutes les abeilles de la colonie ont la même mère – la Reine – la progéniture féminine (les ouvrières) a des pères différents. Les ouvrières sont à la fois des sœurs jumelles et des demies-sœurs …

Quant aux faux-bourdons ils n’ont qu’une mère et pas de père … D’un point de vue formellement génétique d’ailleurs, comme les faux-bourdons ne font que transmettre le patrimoine génétique de leur mère, on ne devrait pas parler de « père » d’une abeille, mais plutôt de « grand-mère » : le faux-bourdon, une grand-mère en réalité ?

La gelée royale, faiseuse de Reines

Chez les abeilles, Reines et ouvrières sont des femelles … mais comment les larves deviennent-elles ouvrières ou Reines alors que toutes les deux ont des chromosomes de la mère (la reine pondeuse) et d’un père (à travers le sperme d’un faux-bourdon) ?

La réponse réside dans l’alimentation par la gelée royale, un aliment donné à toutes les larves habituellement seulement au cours de leurs trois premiers jours d’existence.

Dans la majorité des cas, cette alimentation par la gelée royale cesse au bout de trois jours et il en résulte alors soit une ouvrière, soit un faux-bourdon. Comme on l’a vu (voir « L’histoire revisitée de la vie si particulière des Reines d’abeilles ») c’est la colonie qui décide quand elle a besoin d’une nouvelle reine. Quand c’est le cas, une larve femelle continue alors à recevoir de la gelée royale au-delà des trois jours habituels.

Cela change la façon dont les gènes sont «marqués», c’est-à-dire comment ils se développent. En particulier, cela inhibe les gènes des ouvrières et donc par défaut révèle les gènes de la Reine.

Comment certaines pratiques d’élevage peuvent affaiblir les populations d’abeilles ?

La diversité génétique est importante pour les abeilles comme pour toutes les espèces. Et pourtant, des importations massives de souches d’abeilles étrangères, l’utilisation de plus en plus répandue d’hybrides non recherchées pour leur adaptation aux conditions locales mais d’abord et quasi exclusivement pour leur rendement en miel, la transhumance enfin qui assure l’homogénéisation de cette banalisation des abeilles existantes et de moins en moins riches génétiquement, toutes ces pratiques peuvent à terme menacer gravement le patrimoine génétique des abeilles et donc leur capacité à s’adapter à des évènements majeurs comme des crises écologiques ou le changement climatique par exemple.

Voyez plutôt les cris d’alarmes poussés à ce propos par les généticiens qui travaillent sur l’abeille comme par exemple Lionel Garnery du CNRS.

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