De nouveaux indices sur la façon dont le dioxyde de carbone affecte la reproduction des bourdons

Alors qu’un apiculteur soufflant des nuages ​​​​de dioxyde de carbone dans une ruche pour calmer les insectes est une image familière pour beaucoup, on en sait moins sur ses autres effets sur les abeilles. Une étude récente a révélé des indices sur la façon dont le composé chimique affecte la physiologie des abeilles, y compris la reproduction.

L’équipe de recherche, dirigée par un entomologiste du Penn State’s College of Agricultural Sciences, a entrepris de démêler comment gaz carbonique semble contourner la diapause, une phase similaire à l’hibernation pendant laquelle les abeilles dorment pendant l’hiver, pour déclencher le processus de reproduction des reines de bourdons.

Les chercheurs ont découvert que le dioxyde de carbone induisait d’abord une modification du métabolisme, qui déclenchait ensuite des effets secondaires sur la reproduction. Les résultats, récemment publiés dans Biochimie des insectes et biologie moléculaireétaient contraires aux hypothèses précédentes.

“Auparavant, on croyait que le CO₂ directement affecté la reproduction, mais cette étude est l’une des premières preuves montrant que ce n’est probablement pas le cas », a déclaré Etya Amsalem, professeur agrégé d’entomologie. « Nous avons constaté que le CO₂ modifie la façon dont les macronutriments sont stockés et réaffectés dans le corps. Le fait que le processus de reproduction soit alors lancé n’est qu’un artefact de ces processus.”

Selon les chercheurs, le dioxyde de carbone est couramment utilisé par les apiculteurs et les chercheurs pour calmer les abeilles et autres insectes. Mais en plus d’induire un effet calmant, le dioxyde de carbone peut également déclencher une gamme d’autres réponses physiologiques.

Par exemple, alors que les reines des bourdons entrent généralement en diapause pendant les mois d’hiver avant de commencer une nouvelle colonie au printemps, les apiculteurs et les chercheurs peuvent utiliser du dioxyde de carbone pour déclencher le processus de reproduction des reines plus tôt qu’il ne se produirait tout seul.

Amsalem a déclaré qu’il y avait plusieurs raisons pour lesquelles elle et les autres chercheurs voulaient mener l’étude. Premièrement, parce que le dioxyde de carbone est si largement utilisé, elle a déclaré qu’il était important de comprendre son mode d’action chez les insectes, et en particulier chez les bourdons où c’est un outil utile pour les ruchers commerciaux pour produire des colonies pour la pollinisation toute l’année. Mais le deuxième était de mieux comprendre comment l’utilisation du dioxyde de carbone pouvait également influencer les résultats de la recherche.

“Nous savons que le dioxyde de carbone peut avoir de nombreux effets, y compris sur le comportement”, a déclaré Amsalem. “Donc, si vous faites une étude sur les effets d’une manipulation spécifique sur le comportement des abeilles et que vous utilisez également du CO₂ en tant qu’anesthésique, qu’étudiez-vous vraiment – l’effet de votre manipulation ou l’effet du CO₂?”

Pour l’étude, les chercheurs ont réalisé deux phases d’expériences. Dans le premier, les chercheurs voulaient une meilleure compréhension de base des effets physiologiques du dioxyde de carbone sur les reines bourdons.

Les chercheurs ont divisé les abeilles en deux groupes : un qui n’a pas été traité et un autre qui a été traité avec du dioxyde de carbone. L’équipe a ensuite examiné les abeilles à trois moments : juste après le traitement, puis trois et dix jours plus tard. À chaque instant, les chercheurs ont examiné les ovaires et mesuré les concentrations de macronutriments dans plusieurs tissus, ce qui a donné des indices sur les changements de la fonction métabolique au fil du temps.

“Les reines traitées au CO₂ présentaient des niveaux d’activation ovarienne plus élevés que ceux non traités “, a déclaré Amsalem. “Les reines traitées ont également connu un changement dans l’allocation des macronutriments, avec moins de lipides dans l’organe connu sous le nom de” corps gras “et plus de glycogène [a stored form of glucose] et des protéines dans leurs ovaires.”

Avec ces informations de base, les chercheurs ont ensuite voulu démêler comment le dioxyde de carbone affectait à la fois le métabolisme et la reproduction. Ils ont utilisé du dioxyde de carbone pour traiter deux groupes supplémentaires de reines : un groupe dont les ovaires ont été retirés et un autre qui a été traité avec un antagoniste de l’hormone juvénile.

Les chercheurs ont expliqué que cet antagoniste réduit les niveaux d’hormone juvénile, qui régule la reproduction et accélère le métabolisme, chez les bourdons. Les scientifiques ont soupçonné que cette hormone est importante pour la façon dont le dioxyde de carbone pourrait affecter la physiologie des insectes.

Cette fois, ils ont découvert que les abeilles dont les ovaires avaient été retirés avaient subi un changement de macronutriments similaire à celui des abeilles dans le groupe de contrôle qui avaient encore leurs ovaires. Les chercheurs ont déclaré que cela suggérait que le dioxyde de carbone affectait d’abord le métabolisme, puisque les abeilles sans leur organes reproducteurs toujours ressenti le même effet.

De plus, les abeilles traitées avec l’inhibiteur de l’hormone juvénile n’ont pas présenté ces effets métaboliques, ce qui, selon les chercheurs, confirme le rôle de cette hormone dans la médiation des effets du dioxyde de carbone.

Amsalem a déclaré que les résultats sont importants pour comprendre non seulement comment carbone dioxyde affecte les bourdons, mais tous les insectes.

“CO₂ a de nombreux impacts différents sur les insectes, donc en tant que scientifiques, nous essayons de trouver un effet qu’ils ont tous en commun afin que nous puissions trouver le processus ou le mécanisme précis qui crée ces effets », a-t-elle déclaré. « Par exemple, cela affecte positivement la reproduction dans les abeilles mais pourrait l’inhiber chez d’autres insectes. Ce n’est pas cohérent dans la façon dont il affecte la reproduction. Mais nous pensons qu’il est cohérent dans la façon dont il affecte le métabolisme.”

Katherine Barie, ancienne étudiante diplômée du Collège des sciences agricoles, et Eran Levin, chercheur à l’Université de Tel Aviv, ont également participé à ces travaux.