Disciplines concernées : S.V.T de niveau Lycée

Les castes animales : quand la socialité devient source de diversité

 

Auteur : Adrien Perrard, doctorant au MNHN
Scénarisation pédagogique : Carole Francq


Introduction

La diversité du vivant est bien souvent mesurée en termes d’espèces, toutes différentes, plus ou moins apparentées. Il ne faut cependant pas négliger la diversité que l’on retrouve au sein même de ces espèces. Cette diversité est parfois très structurée, que ce soit selon la répartition géographique des populations ou selon la fonction des individus au sein des sociétés animales.

 

Les phénotypes : les différents visages d’un même génome

Chaque espèce regroupe des populations d’individus différents les uns des autres, mais qui interagissent et se reproduisent entre eux. Ces différences entre individus, parfois flagrantes, sont le fruit de différences génétiques, mais aussi environnementales. On appelle ainsi « phénotype » le résultat de l’expression des gènes sur l’individu, son « apparence ». Cette apparence peut varier selon les conditions de vie des individus, menant à ce que l’on appelle la diversité phénotypique. Ainsi, deux boutures d’une même plante poussant en montagne ou en plaine auront le même génome, mais pas la même forme, la plante de montagne demeurant plus courte à cause du cycle végétatif raccourci, des conditions climatiques plus difficiles et de l’altitude. De même, notre corps est composé de cellules portant toutes le même génome, ce qui ne les empêche pas de former des tissus très variés et de remplir des fonctions différentes.

 

La socialité à l’origine des différences

Certaines de ces différences sont extrêmement structurées, voire contrôlées par les organismes. C’est le cas notamment chez les espèces eusociales comme de nombreuses espèces d’abeilles, de fourmis ou de termites. L’eusocialité s’applique « à un groupe dans lequel les individus montrent les trois traits suivants : coopération dans le soin aux jeunes, partage des tâches reproductrices, recouvrement d’au moins deux générations » (Legendre, 2007, d’après Wilson, 1975)

Chez les espèces eusociales, il existe au moins deux types d’individus : les reproducteurs et les non-reproducteurs, le second type pouvant être partagé en plusieurs groupes selon la spécialisation des individus aux tâches qu’ils effectuent. Chacun de ces groupes, ou castes, est caractérisé par un comportement et souvent une morphologie qui lui est propre. On parle alors de polymorphisme de castes.

L'animation virtuelle ci-dessous vous propose de découvrir ce phénomène à travers une sélection de 11 espèces considérées comme eusociales :



Anim_Flash_Castes
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L'animation flash ci-dessus est téléchargeable ici (dossier zip). Pour démarrer l'animation, il suffit de double-cliquer sur le fichier "index.html".


De La Théorie de l'évolution à la Théorie De La sélection de parentèle

La présence de ces castes stériles a longtemps été considérée comme une limite à la théorie de l’évolution selon Darwin. En effet, selon la théorie de la sélection naturelle, il est difficile d’imaginer comment des individus d’une espèce aient pu évoluer de façon à perdre leur super-organismefaculté de reproduction sans qu’ils ne disparaissent de la population. Cependant, ce raisonnement critique ne fonctionne qu’à l’échelle de l’individu. Si l’on considère une espèce comme un groupe de populations composées d’individus qui interagissent entre eux, et non plus comme un simple groupe d’individus indépendants, ces castes se révèlent d’une redoutable efficacité pour la survie et l’expansion de l’espèce. Ainsi, malgré la très faible proportion d’espèces sociales parmi les insectes (2%), celles-ci composent plus de la moitié de la biomasse des insectes sur terre (poids de tous les individus rassemblés).

 

De plus, même s’ils ne participent pas activement à la reproduction, les individus stériles favorisent la reproduction de leurs parents ou de leurs frères et sœurs et, de cette façon, favorisent la propagation des gènes qu’ils partagent avec ces derniers. Cette théorie, appelée « sélection de parentèle », a été proposée en 1964 par W. D. Hamilton et réconcilie la théorie de l’évolution avec l’existence des castes stériles.

l'apogée du matriarcat

La différence de caste la plus répandue dans le monde animal est la variation entre femelles sexuées et femelles stériles des espèces. Cette variation, présente chez toutes les espèces eusociales, se traduit en général par une taille plus importante chez les reproductrices (allant jusqu’à être près de 4000 fois plus grosse que les ouvrières chez la fourmi Carebara vidua). Ces dernières ont d’ailleurs une durée de vie souvent plus longue que les individus stériles (on prétend que les reines termites peuvent vivre jusqu’à 50 ans !). On découvre alors une caste sexuée se transformant en une véritable machine à produire des descendants, mais qui en contrepartie devient totalement dépendante de la caste stérile pour survivre.

 

le sexe et la socialité, une affaire de chromosomes ?

Il existe des castes dans beaucoup d’espèces, mais c’est parmi l’ordre des Hyménoptères que se trouve la grande majorité des espèces eusociales. Chez ces espèces, seules les femelles sont diploïdes et présentent des castes différenciées. Les mâles sont haploïdes, ne sont pas différenciés en castes et3e-sexe ne participent pas à d’autres tâches que la fécondation des reproductrices. De telles espèces, dont les sexes ont un nombre de chromosomes différent, sont appelées espèces haplodiploïdes. Avec ce mode de déterminisme sexuel, les femelles peuvent pondre même sans avoir été fécondées. Leurs œufs haploïdes donnent des mâles, alors que les femelles, diploïdes, sont issues d’œufs fécondés. Ce système serait d’ailleurs à l’origine de l’évolution de la socialité chez ces espèces en augmentant le degré de relation génétique entre sœurs, ce qui favoriserait les actions altruistes et donc le développement d’une caste stérile.

 

La détermination de la caste chez les larves femelles des espèces sociales d’Hyménoptères se fait de plusieurs façons selon les espèces :

  • par voie génétique, la caste étant déterminée dès la naissance.
  • par modification du temps de développement, plus long chez les reproductrices.
  • par modification de la quantité de nourriture donnée à la larve.
  • par modification de la qualité de nourriture donnée à la larve, comme la gelée royale chez les abeilles.
  • par contrôle hormonal de la colonie, grâce à des phéromones.
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    La détermination de la caste est un processus encore mystérieux chez de nombreuses espèces. Il est fort probable que la détermination s’effectue par combinaison de plusieurs de ces facteurs dans beaucoup d’espèces, sans doute associé à d’autres facteurs comme la température du nid ou l’humidité.

     

    les termites, la monarchie classique

    Les termites, quant à eux, appartiennent à l’ordre des Dictyoptères, avec les blattes et les mantes, et possèdent des castes chez les deux sexes, contrairement aux Hyménoptères. Ces espèces n’étant pas haplodiploïdes, on soupçonne l’apparition de l’eusocialité par l’interaction nécessaire entre les individus pour la digestion de la nourriture : en effet, les jeunes termites naissent sans avoir une faune intestinale suffisante pour leur permettre de digérer leurs aliments. Pour récupérer cette faune intestinale, ils pratiquent la trophallaxie proctodéale, récupérant en consommant les fécès de leurs congénères les symbiontes nécessaires à leur régime. Cette relation serait à l’origine de la socialité chez ces espèces dont la détermination des castes se ferait par contrôle phéromonal lors du développement des nymphes.

    Last modified: Friday, 15 March 2019, 3:14 PM