Une étude réalisée par des scientifiques de l’Université de Lausanne, publiée dans Nature Microbiology, a révélé que les abeilles produisent des nutriments qui facilitent la colonisation de leurs bactéries intestinales, mettant en évidence une relation symbiotique hôte-microbiote et offrant un aperçu des faiblesses environnementales des abeilles.
Pourquoi les bactéries intestinales sont-elles importantes ?
Les bactéries intestinales jouent un rôle important pour leur hôte. Ils fournissent de l’énergie en dégradant les aliments non digestibles, ils entraînent et régulent le système immunitaire, ils protègent contre l’invasion de bactéries pathogènes et ils synthétisent des molécules neuroactives qui régulent le comportement et la cognition de leur hôte.
Comment l’étude a-t-elle été menée ?
Les scientifiques ont commencé par rechercher des preuves que les bactéries intestinales des abeilles partagent des nutriments entre elles lorsque les abeilles ne sont nourries que d’eau sucrée. Les premiers résultats ont montré qu’une bactérie spécifique de l’intestin, Snodgrassella alvi, qui ne peut pas métaboliser le sucre pour se développer, colonisait toujours l’intestin des abeilles alors qu’aucune autre bactérie n’était présente. Cela a soulevé la question de savoir comment Snodgrassella alvi obtenait ses nutriments.
En mesurant les métabolites dans l’intestin, les scientifiques ont découvert que l’abeille synthétise plusieurs acides, notamment citrique, malique et 3-hydroxy-3-méthylglutarique, qui sont exportés dans l’intestin et se révèlent moins abondants lorsque S. alvi est présent. Ces résultats les ont amenés à poser une hypothèse inattendue : « l’abeille permet-elle directement à S. alvi de coloniser son intestin en lui fournissant les nutriments nécessaires ?
Afin de prouver cette hypothèse, les scientifiques de l’Université de Lausanne se sont rapprochés du laboratoire du professeur Anders Meibom (affilié à l’UNIL et à l’EPFL). Le professeur Meibom et son équipe ont mesuré le flux de métabolites dans des environnements complexes à une résolution à l’échelle nanométrique, en utilisant la spectrométrie de masse des ions secondaires à l’échelle nanométrique (NanoSIMS). Ensemble, les deux équipes ont conçu une expérience dans laquelle des abeilles sans microbiote recevaient un régime spécial à base de glucose, dans lequel les atomes naturels de carbone 12C présents dans le glucose étaient remplacés par les isotopes naturellement rares 13C « marqués ». Les abeilles ont ensuite été colonisées par S. alvi. La dernière étape consistait en un voyage pour les intestins fixés, passant d’abord par l’installation de microscopie électronique de l’UNIL, dirigée par la maître de conférences Christel Genoud, puis dans le laboratoire du professeur Meibom et son NanoSIMS.
Les scientifiques ont pu construire une image bidimensionnelle des atomes de 13C dans l’intestin de l’abeille, ce qui a montré que les cellules de S. alvi étaient significativement enrichies en 13C, ce qui reflétait l’enrichissement en 13C des acides présents dans l’intestin.
« Nous disposons de preuves solides que d’autres espèces bactériennes originaires de l’intestin des abeilles profitent des composés dérivés de l’hôte. Dans notre article, nous notons que les espèces du genre Gilliamella peuvent également utiliser certains de ces composés. Une nouvelle analyse de nos travaux antérieurs indique également que plusieurs espèces de lactobacilles utilisent ce que nous savons maintenant être de l’acide citrique dérivé de l’hôte, a déclaré le chercheur Andrew Quinn.
«Cependant, contrairement à S. alvi, nous n’avons pas une idée claire de la mesure dans laquelle ces bactéries supplémentaires profitent de cet échange, car elles consomment principalement des sucres présents dans l’alimentation des abeilles. Maintenant que nous comprenons quels métabolites dans l’intestin de l’abeille sont synthétisés par l’hôte, nous et d’autres acteurs du domaine serons à l’affût des preuves que les microbes indigènes les utilisent.
Que nous apprennent ces résultats sur l’impact de l’environnement sur les abeilles ?
« Nous savons qu’un microbiote sain est important pour la santé des abeilles. Ils protègent contre les agents pathogènes, aident à décomposer les nutriments contenus dans l’alimentation et produisent des composés neuroactifs bénéfiques qui facilitent la fonction cognitive des abeilles. Nous savons également que des stress tels que de nouveaux agents pathogènes et pesticides émergents ont été associés à une dysbiose intestinale des abeilles. Beaucoup d’attention s’est concentrée sur la façon dont les abeilles modifient leurs habitudes de recherche de nourriture, mais personne n’a examiné de près comment ces stress pourraient modifier le métabolisme des abeilles et comment cela affecte à son tour le microbiote intestinal », a déclaré Quinn.
« Nous avons découvert un lien métabolique étroit entre les abeilles et leurs microbes. Les abeilles métabolisent les sucres présents dans leur alimentation et les convertissent en acides organiques qui sont exportés dans l’intestin, où le microbiote natif les utilise comme source d’énergie. Ce lien métabolique entre l’hôte et ses microbes peut expliquer pourquoi les abeilles possèdent un microbiome si distinct, spécifique et stable. Les travaux futurs dans ce domaine pourraient s’avérer cruciaux pour réévaluer l’impact des facteurs de stress sur les abeilles, car nombre d’entre eux exercent des effets subtilement néfastes qui finissent par endommager les colonies d’abeilles à long terme ou les rendent un peu plus sensibles aux agents pathogènes susceptibles de détruire la colonie.
“Les pollinisateurs, y compris les abeilles, sont essentiels à la survie des plantes sauvages, qui à leur tour soutiennent une grande partie de notre faune. Ils sont également extrêmement importants pour la pollinisation de nos cultures vivrières, responsables d’une bouchée sur trois que nous mangeons. Malheureusement, trois espèces de bourdons ont ont disparu au cours des dernières décennies et la récente Liste rouge européenne des abeilles rapporte que près d’une espèce d’abeille sauvage sur dix est désormais menacée d’extinction.
Pourquoi les abeilles sont-elles si vitales pour la planète et quel impact leur nombre déclinant pourrait-il avoir sur la production alimentaire ?
En plus d’être importantes en elles-mêmes, les abeilles sont notre les plus grands pollinisateurs. Selon le Fiducie forestière, environ 70 cultures dépendent ou bénéficient de la pollinisation des abeilles rien qu’au Royaume-Uni. Bien qu’il existe d’autres méthodes de pollinisation, notamment par d’autres animaux et par le vent, les abeilles sauvages peuvent polliniser à une échelle beaucoup plus grande et plus efficace. « Les estimations suggèrent qu’il en coûterait aux agriculteurs britanniques la somme incroyable de 1,8 milliard de livres sterling (2,1 milliards d’euros) par an pour polliniser manuellement leurs cultures.
« Sans les abeilles et des milliers d’autres espèces d’insectes, notre écosystème ne tarderait pas à s’effondrer. Les abeilles pollinisent nos arbres et nos fleurs sauvages, qui nourrissent ensuite d’autres insectes, qui nourrissent ensuite les oiseaux, les chauves-souris, les mammifères et tout le reste de la chaîne alimentaire, en leur fournissant de la nourriture et un abri.
« Les abeilles sont également responsables de la pollinisation de nombreuses cultures utilisées pour l’alimentation animale, ce qui signifie qu’elles contribuent à soutenir la production de viande, d’œufs et de produits laitiers. »
Le chercheur Quinn a ajouté : « Nous faisons écho aux avertissements des défenseurs de l’environnement, des écologistes et des experts en santé des pollinisateurs selon lesquels les pollinisateurs, y compris les abeilles, sont menacés par une myriade de facteurs, notamment le changement climatique, les pratiques agricoles intensives, l’émergence de nouveaux agents pathogènes et l’utilisation de pesticides. Les abeilles domestiques reçoivent la part du lion de l’attention parce que nous les connaissons très bien et en raison de leur valeur économique.
« Cependant, les préoccupations concernant la santé des abeilles devraient en réalité se concentrer sur les espèces d’abeilles sauvages qui souffrent bien plus que les abeilles domestiques domestiques. Tout effort visant à mieux se protéger contre ces facteurs de stress serait le bienvenu.
Le genre bactérien Snodgrassella étudié se retrouve également chez de nombreuses espèces d’abeilles domestiques, d’abeilles sans dard et de bourdons.
“Nous avons constaté que les espèces de Snodgrassella originaires des bourdons se nourrissent également de composés dérivés de l’hôte lorsqu’elles sont transplantées dans l’intestin des abeilles, mais des recherches supplémentaires sont nécessaires pour confirmer ces résultats chez d’autres espèces d’abeilles. Nous sommes au milieu d’expériences complètes visant à identifier les interactions entre les pesticides et l’ensemble du microbiote intestinal des abeilles, puis à comprendre comment ces interactions affectent la santé des abeilles », a expliqué Quinn.
« Les pollinisateurs, y compris les abeilles, sont essentiels à la survie des plantes sauvages, qui à leur tour soutiennent une grande partie de notre faune. Ils sont également extrêmement importants pour la pollinisation de nos cultures vivrières, responsables d’une bouchée sur trois que nous consommons. Malheureusement, trois espèces de bourdons ont disparu au cours des dernières décennies et la récente Liste rouge européenne des abeilles rapporte que près d’une espèce d’abeille sauvage sur dix est désormais menacée d’extinction », a déclaré un porte-parole de The Wildlife Trusts, qui mène actuellement une campagne pour «retour aux producteurs de betteraves respectueux de la nature“.
Approuvé en 2020, l’une des priorités clés du programme de la Commission européenne Pacte vert est de protéger la biodiversité et les écosystèmes.
