Dans la nature, on peut généralement observer que si un individu investit dans sa propre reproduction, il réduit automatiquement sa vitalité et sa durée de vie. En simplifiant, plus de progéniture équivaut à une vie plus courte et une santé plus faible. Et bien qu'on n'ait pas encore réussi à identifier suffisamment la nature moléculaire ou physiologique de ce phénomène, connu sous le terme de "cost of reproduction" (coût de la reproduction), ce phénomène peut être observé à travers le spectre des organismes les plus divers, mais avec une exception significative, qui est l'insecte social.
Dans la nature, on peut généralement observer que si un individu investit dans sa propre reproduction, il réduit automatiquement sa vitalité et sa durée de vie. En simplifiant, plus de progéniture équivaut à une vie plus courte et une santé plus faible. Et bien qu'on n'ait pas encore réussi à identifier suffisamment la nature moléculaire ou physiologique de ce phénomène, connu sous le terme de "cost of reproduction" (coût de la reproduction), ce phénomène peut être observé à travers le spectre des organismes les plus divers, mais avec une exception significative, qui est l'insecte social.
Ce sont paradoxalement les individus des castes reproductrices des insectes sociaux qui vivent beaucoup plus longtemps que les individus non reproducteurs de la même espèce. L'abeille mellifère en est un excellent exemple, où les reines vivent jusqu'à soixante fois plus longtemps que les ouvrières.
Les télomères comme raison de la longévité
Il existe de nombreuses conjectures sur ce qui permet aux castes reproductrices des insectes sociaux de vivre si longtemps. Selon l'une des hypothèses, cela serait dû à la forte activité de la télomérase, une enzyme qui se fixe aux extrémités des chromosomes, appelées télomères, auxquelles elle ajoute de façon répétée des segments d'ADN nouvellement créés et prolonge ainsi les télomères. On peut parler d'une capacité de rénovation des télomères. En plus des radicaux libres d'oxygène, qui "grignotent" volontiers les extrémités des chromosomes, les extrémités chromosomiques se raccourcissent directement avec chaque division cellulaire (c'est l'effet de la synthèse incomplète de l'ADN qui précède la division cellulaire). L'activité de la télomérase est donc essentielle pour maintenir à la fois l'information génétique et la vie. La découverte que les télomères et l'activité de la télomérase sont étroitement liés au vieillissement et à l'apparition de nombreuses maladies de civilisation a propulsé la recherche sur les télomères au premier plan des efforts scientifiques au cours des trois dernières décennies. La recherche sur l'homme et d'autres mammifères a assez bien démontré que l'activité de la télomérase diminue progressivement au cours du développement de l'individu, raccourcissant ainsi la longueur des télomères, et que la longueur télomérique fonctionne donc comme une sorte d'indicateur du vieillissement. Ce qui suscite un véritable émoi, c'est que la longueur des télomères reflète la condition de santé et la capacité de longévité. Il semble en effet que les adultes ayant des télomères suffisamment longs dans les cellules à activité proliférative, c'est-à-dire en division, sont généralement en bien meilleure santé et vivent plus longtemps que les individus ayant des télomères relativement courts. Troisièmement, il faut mentionner l'influence du stress, non seulement le stress oxydatif sous forme des radicaux libres d'oxygène déjà mentionnés, mais aussi diverses conditions de stress.
L'abeille mellifère en est un exemple, dont les reines vivent jusqu'à soixante fois plus longtemps que les ouvrières de l'environnement extérieur, ainsi que le stress psychologique, c'est-à-dire le stress global qui, semble-t-il, peut contribuer au raccourcissement des télomères. D'autre part, il est nécessaire de souligner très fortement la nécessité d'une régulation stricte de l'activité de la télomérase, sachant qu'il est essentiel pour l'organisme à un moment donné d'avoir une longueur télomérique ni trop courte, ni trop longue, mais simplement optimale. En effet, lorsque la longueur télomérique dans une cellule, à la suite de x divisions cellulaires et en l'absence simultanée de télomérase, est réduite à un certain seuil critique, un mécanisme empêchant toute division ultérieure de la cellule est déclenché. C'est un phénomène qui trouve certainement une application extrêmement importante dans le développement des organes individuels, car le développement de chaque organe doit être arrêté au bon moment. C'est la raison pour laquelle l'activité de la télomérase diminue au cours du développement de l'individu, jusqu'à ce que finalement, chez l'adulte, la télomérase disparaisse complètement de la plupart des cellules corporelles. Dans des circonstances normales, seules les cellules qui sont habituellement à activité proliférative, comme les cellules germinales, c'est-à-dire celles qui donnent naissance aux spermatozoïdes et aux ovules, ou les cellules souches, présentent une activité télomérase constante chez l'adulte humain. Et si, par erreur, la télomérase est réactivée ou trop active au mauvais moment et au mauvais endroit, cela peut être la raison d'une prolifération tumorale incontrôlable.
La télomérase chez l'abeille mellifère
Notre équipe, qui se concentre depuis longtemps sur la recherche des télomères des insectes, a étudié l'activité de la télomérase chez l'abeille mellifère au cours des deux dernières années, et les résultats de l'étude ont été publiés cette année dans la revue Chromosoma. À l'aide de la méthode TRAP (Telomeric Repeat Amplification Protocol), notre travail a confirmé que, comme chez les vertébrés, l'activité de la télomérase diminue généralement au cours du développement de l'abeille (graphique). Dans les tissus des ouvrières et des faux-bourdons, l'activité de la télomérase est supprimée depuis le développement larvaire, à environ 10 % par rapport à l'activité chez les embryons. Par rapport aux embryons, l'activité est également légèrement réduite dans les testicules, mais seulement à environ 60 %. Cependant, nous avons obtenu des résultats tout à fait surprenants chez les reines d'abeilles. En plus du fait que, comme nous nous y attendions, l'activité de la télomérase a augmenté dans les ovaires des reines (jusqu'à 160 % du niveau des embryons avant l'émergence de la reine), nous avons également observé une augmentation décuplée de l'activité au troisième stade larvaire par rapport aux faux-bourdons et aux ouvrières. Néanmoins, une augmentation extraordinaire de l'activité a été trouvée dans les cerveaux des reines d'abeilles adultes, où l'activité de la télomérase atteignait jusqu'à 70 fois le niveau observé dans les cerveaux des faux-bourdons et des ouvrières. L'activité accrue de la télomérase au troisième stade larvaire des reines peut être liée soit au processus de détermination des reines, soit, plus probablement, à la croissance beaucoup plus rapide de la larve de reine par rapport aux larves de faux-bourdons ou d'ouvrières.
Au cours des dernières décennies, non seulement la population d'abeilles a diminué, mais aussi la durée de vie et les performances des reines d'abeilles
Quant à ce qui est à l'origine de l'augmentation extrême de la télomérase dans les cerveaux des reines adultes, nous ne pouvons vraiment que spéculer. Bien que notre découverte soit en accord avec l'hypothèse mentionnée selon laquelle la longévité des reines d'abeilles pourrait être liée à leur forte activité télomérase, d'autre part, les cellules cérébrales des adultes ne sont généralement pas particulièrement actives en prolifération. Pourquoi donc un niveau si élevé de télomérase ? Il est possible que la télomérase assure ici une autre fonction, encore totalement inconnue pour nous. En tout cas, cela vaudra certainement la peine de revenir sur ce phénomène observé à l'avenir, et de l'examiner plus en détail.
On sait qu'au cours des dernières décennies, non seulement la population d'abeilles a diminué dans le monde entier, mais aussi la durée de vie et les performances des reines d'abeilles. On peut supposer que c'est dû à un cocktail de facteurs de stress auxquels les abeilles sont exposées de façon répétée, comme les différents pesticides dans l'environnement des abeilles, la faible diversité de la nourriture ou une nourriture non naturelle pour les abeilles pendant la période hivernale, et bien d'autres encore. Comme mentionné précédemment, la longueur des télomères et l'activité de la télomérase peuvent être affectées par le stress, du moins c'est ce qui ressort de la recherche sur les mammifères. Mais peut-on observer un effet similaire chez les abeilles ? Comme certains de nos résultats préliminaires suggèrent que c'est peut-être le cas, ce sera un plaisir pour nous de nous consacrer à la recherche sur les abeilles, en collaboration avec les apiculteurs tchèques, dans les années à venir. Car ce n'est pas seulement le déclin alarmant des abeilles qui nous pousse à faire nos efforts, mais ce sont surtout les abeilles elles-mêmes qui méritent l'attention extraordinaire de nous tous.
De la revue apiculture :
RNDr. Radmila Čapková Frydrychová, PhD. Institut d'entomologie, Centre biologique de l'Académie des sciences de la République tchèque, České Budějovice. Photo d'illustration : Pavel Cimala
Remerciements : Ce travail a été soutenu par le projet Stratégie AV21, programme de recherche Diversité de la vie et santé des écosystèmes, activité Santé des abeilles, 2016.
