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Le rôle écologique des abeilles et de leur microbiome

Les abeilles et les Apoidea sont vitales pour la reproduction des plantes sauvages et la production agricole. Leur protection est fondamentale pour la santé de l'environnement, pour la sécurité alimentaire et pour l'économie mondiale, comme on le rappelle chaque 20 mai, à l'occasion de la Journée mondiale des abeilles et autres insectes pollinisateurs, comme les guêpes, les bourdons, les papillons, les mites et les coléoptères. (1,2) Comme chez l'homme, le microbiome intestinal joue également un rôle déterminant chez les abeilles.

1) Le rôle écologique des abeilles

Les abeilles sont souvent associés àApis mellifera, l'espèce couramment élevée pour la production de miel. Cependant, la famille des Apoidei, à laquelle appartiennent les abeilles, compte au moins 20.000 2.000 espèces dans le monde, avec environ 1.000 XNUMX espèces présentes en Europe et plus de XNUMX XNUMX en Italie, comme les abeilles du genre Bombus.

Cette vaste biodiversité reflète l'importance écologique des Apoidea, qui ont évolué parallèlement aux plantes angiospermes il y a environ 100 à 120 millions d'années. (3)

1.1) Symbiose et évolution

La relation symbiotique entre les plantes, les micro-organismes et les apoidées a conduit à la co-évolution des fleurs et des pollinisateurs :

– les plantes développent des fleurs aux couleurs attrayantes, contenant de nombreuses substances chimiques volatiles et senteurs, comme une forme d'activité et de dialogue extrêmement sophistiquée avec le monde animal,

– Les Apoidea, à leur tour, se sont adaptées pour récolter le nectar et le pollen des fleurs (Khalifa et al., 2021, Schöner et al., 2015). (4)

Cette interaction assure la reproduction des plantes par la pollinisation et contribue également à la diversité génétique des plantes, essentielle à la résilience des écosystèmes.

1.2) Caractéristiques des Apoidea et pollinisation

L'apoidée, grâce à leur structure anatomique unique, font partie des pollinisateurs les plus efficaces.

Les pattes postérieures de l'abeille ouvrière (et celle-là seulement) sont équipées d'une « brosse » qui récupère le pollen et d'un « panier » pour collecter et transporter le pollen.

Leur duvet plumeux il se charge facilement d’électricité statique, attirant le pollen à l’approche des fleurs.

Le tube digestif il est divisé en plusieurs parties : l'ingluvium ou super sac (continuation de l'œsophage) est un sac à paroi mince et finement plissé, qui sert au transport et au stockage des aliments. Il peut s’étendre jusqu’à occuper une grande partie de l’abdomen.

Ces caractéristiques rendent Apoidea indispensable pour la fertilisation de nombreuses espèces végétales, dont dépend la production de fruits, légumes et graines.

2) Biodiversité et crise apicole

Le déclin des populations d'abeilles Elle a un impact direct sur la biodiversité, la production alimentaire et la santé des écosystèmes. Le déclin mondial de la biodiversité est principalement causé par l’agriculture intensive, qui dépend de pesticides de synthèse et d’une mécanisation lourde, dont nous avons déjà largement parlé. (5,6,7) Il en résulte une simplification des habitats avec un impact direct sur différents groupes d'animaux.

Les changements climatiques, caractérisé par des hivers plus doux et des changements de saisons provoquent un stress supplémentaire, créant un décalage entre les activités des insectes et la floraison des plantes, menaçant leur survie.

Apiculture contribue à la conservation des abeilles. En plus de fournir des produits comme le miel, la cire et la propolis, elle permet la conservation des espèces d'abeilles locales et de la biodiversité.

3) Écosystème et microbiote

Dans l'écosystème des abeilles, le microbiote intestinal module la digestion des aliments et la synthèse des nutriments essentiels et affecte l'efficacité des défenses immunitaires contre les pathogènes.

Le microbiote peut être influencé de manière significative par le microbiote du sol via des interactions directes et indirectes avec les plantes et les matières organiques que les abeilles collectent lors de leur recherche de nourriture.

Produits phytochimiques présents dans les plantes, par exemple, peuvent moduler la composition du microbiote intestinal des abeilles, améliorant ainsi leur santé et leur résistance aux maladies.

Grâce aux interactions microbiome hôte, nous pouvons comprendre comment les abeilles s'adaptent à un large éventail d'environnements, optimisant leur santé grâce à un dialogue continu avec les microbes et les produits chimiques présents dans leur habitat.

4) Synergies microbiennes dans l’intestin des abeilles, l’étude

Recherche sur le microbiome et ses liens entre les royaumes représentent un sujet d’importance à la fois écologique et biomédicale.

Une étude récente (Quinn et al. 2024) publié dans Nature microbiology analyse l'interaction symbiotique entre l'abeille domestique et son microbiote intestinal, avec un focus particulier sur Snodgrassella alvi, une bêtaprotéobactérie qui se nourrit d'acides organiques.

Les auteurs de l'étude mettent en évidence comment S. alvi s'adapte et se développe dans l'intestin d'Apis mellifera, en utilisant des nutriments spécifiques et en modifiant activement le métabolisme du tryptophane. Il démontre une symbiose avancée, enrichissant notre compréhension de la manière dont les nutriments de l’hôte influencent la colonisation microbienne. (8)

4.1) Interactions hôte-microbiote

S. alvi se distingue dans le microbiome intestinal des abeilles par son adaptation à un régime alimentaire qui exclut les saccharides, au profit des acides organiques dérivés de l'hôte. En particulier, il se concentre sur la façon dont les métabolites sécrétés par l’hôte, tels que les acides organiques, sont essentiels à la colonisation et à la survie de S. alvi dans l’intestin des abeilles.

Les interactions mutualiste entre les bactéries intestinales et leurs hôtes animaux, où l'échange de métabolites a un impact sur la nutrition, la santé intestinale et la fonction immunitaire. Une adaptation qui illustre la spécificité de ses besoins nutritionnels et son rôle au sein de la communauté microbienne intestinale.

Le système digestif de l’abeille domestique, avec son microbiote intestinal relativement simple et stable, offre un modèle idéal pour examiner ces interactions en détail. L'analyse révèle que S. alvi exploite des acides organiques tels que le citrate, le glycérate et le 3-hydroxy-3-méthylglutarate, essentiels à sa croissance et à sa survie, démontrant une interaction symbiotique raffinée.

4.2) Matériels et méthodes

Recherche utilise une approche contrôlée, colonisant les abeilles avec une seule souche de S. alvi et limitant le régime alimentaire des abeilles à des substrats non digestibles par la bactérie, pour démontrer que S. alvi assimile les acides organiques synthétisés par les abeilles à partir des sucres alimentaires.

l'étude souligne comment S. alvi ne dépend pas de l'alimentation ou d'une alimentation croisée avec d'autres microbes, mais plutôt du catabolisme des glucides simples par l'hôte.

au départ, les souches ont été cultivées sur gélose spécifique et identifiées par séquençage du gène de l'ARN ribosomal 16S. Pour la colonisation, les abeilles mellifères ont été élevées dans des conditions contrôlées et inoculées avec la bactérie. Des mesures rigoureuses ont été prises pour valider la stérilité des abeilles et quantifier la consommation de pollen.

Pour étudier le microbiome des instruments et techniques avancés tels que le traçage isotopique, la qPCR (PCR en temps réel ou PCR quantitative) ont été utilisés pour quantifier les charges bactériennes et analyser les interactions métaboliques, l'extraction et l'analyse des métabolites via GC-MS (Chromatographie en phase gazeuse-spectrométrie de masse), des préparations spécifiques pour la transmission microscopie électronique (TEM) et spectrométrie de masse NanoSIMS pour l'analyse des transferts ultrastructuraux et métabolites afin d'observer les interactions au niveau cellulaire.

Les expériences Les tests de traçage isotopique ont évalué l'absorption des substrats par les bactéries. Enfin, les méthodes comprennent une analyse phylogénétique de la famille des gènes kynuréninase et des méthodologies statistiques pour l'analyse des données, mettant en évidence la méthodologie détaillée et systématique utilisée pour explorer les interactions hôte-microbiote. (8)

4.3) Résultats

Les résultats de l'étude démontrent que Snodgrassella alvi est capable de coloniser l'intestin des abeilles mellifères même en l'absence d'autres nutriments, en utilisant des acides organiques dérivés de l'hôte, quelle que soit la présence de pollen ou l'interaction avec d'autres microbes.

Recherche démontre en outre que S. alvi peut influencer le métabolisme du tryptophane en convertissant la kynurénine en anthranilate, suggérant une niche métabolique spécifique et une interaction symbiotique dans le contexte métabolique plus large de l'intestin, adaptée au cours de l'évolution entre l'abeille domestique et S. alvi. (8)

Gabriel Sagesse

Image de couverture de http://beesciencenews.com/2019/11/21/microbial-war-against-american-foulbrood/

Notes

(1) Dario Dongo, Andrea Adelmo della Penna. Journée mondiale des abeilles, journée mondiale des abeilles. Aucune police éligible. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 20.5.23

(2) WWF. Journée mondiale des abeilles. https://www.wwf.it/pandanews/animali/giornata-mondiale-delle-api/

(3) Khalifa, Shaden AM, Esraa H. Elshafiey, Aya A. Shetaia, Aida A. Abd El-Wahed, Ahmed F. Algethami, Syed G. Musharraf, Mohamed F. AlAjmi, Chao Zhao, Saad HD Masry, Mohamed M. Abdel-Daim et et al. 2021. « Aperçu de la pollinisation des abeilles et de sa valeur économique pour la production végétale » Insectes 12, non. 8:688 https://doi.org/10.3390/insects12080688

(4) Schöner, Michael & Schöner, Caroline & Simon, Ralph & Grafe, Ulmar & Puechmaille, Sébastien & Ji, Liaw & Kerth, G.. (2015). Les chauves-souris sont attirées acoustiquement par les plantes carnivores mutualistes. Biologie actuelle. 25. 1-6. DOI:10.1016/j.cub.2015.05.054

(5) Dario Dongo. Impact des adjuvants pesticides sur l'olfaction des abeilles. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 7.1.24

(6) Dario Dongo. L'effet provient des pesticides sur les abeilles, les arbres et les plantes éloignés des terres cultivées. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 21.12.20

(7) Dario Dongo, Gioele Luchese. Pesticides, feu vert de la Cour de justice de l'UE aux interdictions nationales. Sauvons les abeilles. CADEAU (Grand Commerce Alimentaire Italien). 7.11.20

(8) Quinn, A., El Chazli, Y., Escrig, S. et al. Les acides organiques dérivés de l’hôte permettent la colonisation intestinale du symbiote de l’abeille domestique Snodgrassella alvi. Nat Microbiol (2024). https://doi.org/10.1038/s41564-023-01572-y

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