image: Bees play a key role in our ecosystem and in the world's food supply. Thanks to a large collaborative effort, the genomes of two important pollinating bumblebees have been sequenced and compared with those of other bees, laying the foundations for the identification of biological factors essential for their conservation. view more
Credit: Ben M. Sadd
Ce communiqué est disponible en anglais et allemand.
Les abeilles jouent un rôle clé dans notre écosystème et dans la production alimentaire mondiale. Des scientifiques de divers pays ont collaboré étroitement pour séquencer le génome de deux importantes espèces de bourdons pollinisateurs et les comparer avec ceux d'autres abeilles, posant ainsi les bases à l'identification de facteurs biologiques essentiels à leur conservation.
Deux articles de recherche publiés dans le revue Genome Biology présentent les premières séquences et analyses du génome de deux espèces-clés de bourdons: le bourdon terrestre ou Bombus terrestris, l'espèce la plus commune en Europe, et le bourdon fébrile ou Bombus impatiens, communément présent en Amérique du Nord. Les recherches ont porté sur l'identification des similitudes et des différences entre ces deux cousins transatlantiques, et ont été menées sur des populations de bourdons provenant du Canton de Thurgovie en Suisse et de l'Etat du Michigan aux USA. Ces bourdons ont été également comparés avec des parents plus éloignés, les abeilles à miel, dans le but de comprendre leurs différents modes de vie sociale au sein de leurs colonies ainsi que la manière dont ces espèces combattent les infections.
Les deux études ont été conduites dans le cadre de grandes collaborations internationales auxquelles se sont associés des chercheurs du SIB Institut Suisse de Bioinformatique, la Faculté de Médecine de l'Université de Genève, et l'Institut de Biologie Intégrative de l'ETH Zurich. Les projets ont été coordonnés par le Dr. Ben Sadd de l'Illinois State University, le Dr. Seth Barribeau de l'ETH Zurich et de l'East Carolina University, le Dr. Kim Worley du Baylor College of Medicine, et le Prof. Paul Schmid-Hempel de l'ETH Zurich.
Abeilles: membres essentiels de la chaîne alimentaire en danger
Les abeilles jouent un rôle inestimable dans le maintien de la biodiversité et dans la pollinisation des cultures qui nourrissent le monde. Le déclin marqué de la population de certaines espèces est une grave menace pour notre agroécosystème. Il est donc essentiel d'améliorer notre compréhension de la biologie de ces insectes et étudier la manière dont ils répondent aux dangers environnementaux.
Malgré leurs vols de fleur en fleur souvent lents et d'apparence maladroite, les bourdons sont tout sauf paresseux. Avec plus de 250 espèces de bourdons dans le monde, ces insectes importants effectuent la tâche laborieuse de polliniser les fleurs aussi bien dans la nature sauvage que sur les terrains agricoles. Un grand nombre de fruits et légumes manquerait dans nos assiettes si les bourdons n'accomplissaient pas leur travail. "Les bourdons sont des créatures fascinantes à étudier", explique le Dr. Sadd, "mais des menaces grandissantes pour leur santé affectent leurs populations à travers le monde, ce qui rend particulièrement urgent l'amélioration de notre compréhension de leur biologie."
Immunité protectrice et vie sociale
La plupart des bourdons ne vivent pas isolés, mais dans des colonies de dizaines à des centaines d'individus apparentés, fondées par une seule reine chaque année après la période d'hibernation hivernale. Ils présentent donc un niveau d'organisation sociale intermédiaire entre celle des insectes solitaires, comme les mouches, et les très sociales abeilles à miel, qui ont des colonies de plusieurs milliers d'individus avec des reines qui vivent pendant plusieurs années. Une telle vie sociale nécessite un grand degré de coopération et d'organisation, en particulier parce que des colonies denses en individus génétiquement semblables rendent le danger d'infections particulièrement aigu.
"Le catalogue des gènes impliqués dans les réponses de défense immunitaire est bien conservé parmi les différentes espèces d'abeilles, indépendamment de leur niveau d'organisation sociale," explique le Dr. Robert Waterhouse, chercheur à l'Université de Genève et au SIB Institut Suisse de Bioinformatique, "mais il est beaucoup plus petit que chez les insectes solitaires comme les mouches et les moustiques qui vivent souvent dans des environnements plus riches en pathogènes." Néanmoins, les variations dans les signatures évolutives de sélection parmi les gènes immunitaires des bourdons et abeilles à miel pourraient indiquer différentes pressions exercées par les agents pathogènes distincts qui menacent ces abeilles.
Fait intéressant, en exposant de jeunes bourdons suisses issus de colonies matures à diverses bactéries, des réponses généralement élevées de gènes immunitaires ont été observées chez les femelles par rapport à celles des individus mâles. "Ceci," a déclaré le Dr. Barribeau, "suggère un plus grand investissement dans l'immunité protectrice chez les femelles, qui seront un jour amenées à fonder leurs propres colonies, par rapport aux mâles, dont le rôle est essentiellement reproductif."
Impact sur la recherche
Les génomes de ces bourdons suisses et américains jettent une première lumière sur la génétique responsable des différences dans leurs comportements et dans leurs réponses à leurs environnements. "Ces ressources génomiques," dit le Dr. Barribeau, "nous aident à comprendre ce qui rend ces bourdons particulièrement à risque contre les dangers mettant en péril leur bien-être, comme les maladies et les pesticides."
Les séquençages des génomes de ces bourdons constituent un grand bond en avant dans l'étude de la biologie des abeilles et dans la compréhension de l'organisation sociale chez les insectes. Les résultats publiés représentent plusieurs années de travail par de nombreux scientifiques; mais il ne s'agit que du début d'une nouvelle ère pour la recherche sur les bourdons. Leurs génomes faciliteront de nombreuses futures études fonctionnelles à haut débit, qui permettront de faire progresser nos connaissances sur ces insectes intéressant et indispensables, et d'en assurer ainsi leur conservation.
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Références
Sadd BM, et al. The genomes of two key bumblebee species with primitive eusocial organization. Genome Biol 2015.
Barribeau SM, et al. A depauperate immune repertoire precedes evolution of sociality in bees. Genome Biol 2015;16:628.
A propos du SIB
Le SIB Institut Suisse de Bioinformatique est une fondation académique sans but lucratif et d'utilité publique fédérant les activités dans le domaine de la bioinformatique en Suisse. Sa mission est de fournir ressources et expertise de classe mondiale à la communauté des sciences de la vie, tant au niveau national qu'international. Il a une longue tradition dans le développement de logiciels de pointe et de bases de données annotées avec soin, telles qu'UniProtKB/Swiss-Prot, la source d'informations sur les protéines la plus utilisée au monde. Le SIB assure également de l'enseignement, du support en analyse de données et une recherche en bioinformatique de premier plan.
Le SIB fédère 56 groupes de recherche et de service, soit plus de 650 scientifiques, reconnus internationalement dans les domaines de la génomique, la transcriptomique, la protéomique, l'évolution, la génétique des populations, la biologie des systèmes, la biologie structurale, la biophysique et la bioinformatique clinique. Ces groupes sont répartis dans les cantons suisses de Bâle, Berne, Fribourg, Genève, Vaud, Zurich et du Tessin.
Le SIB est un partenaire reconnu à l'échelon internationale et ses services sont utilisés à travers le monde par les chercheurs du vivant.
Contact
Dr. Robert M. Waterhouse
Faculté de Médecine de l'Université de Genève - SIB Institut Suisse de Bioinformatique
Rue Michel-Servet 1, CH-1211 Genève 4
Tel: +41 22 379 54 32
Email: Robert.Waterhouse@unige.ch
Journal
Genome Biology