Le 12 août 1886, le scientifique suisse Auguste Forel arracha méthodiquement les antennes des têtes de dizaines de fourmis de différentes espèces. Tandis qu'un tel acte pourrait être quelque chose de plus attendu d'un petit garçon méchant qu'un scientifique, cela mènerait à une compréhension étonnante de la façon dont les fourmis communiquent.
Lorsque Forel a placé toutes ses fourmis ensemble dans une boîte - un acte qui, avec des créatures intactes, inspirerait des démonstrations d'agression - les créatures sans antenne coexistaient en harmonie. «Peu à peu, mes différentes fourmis se sont serrées dans la joie», écrit Forel dans The Senses of Insects . Ce petit coin de paradis de fourmis avait démontré un concept encore essentiel pour la compréhension des scientifiques à propos de la communication entre fourmis: les fourmis utilisent leurs antennes pour démêler leurs amis.
Pourtant, plus d'un siècle plus tard, les détails de cette communication silencieuse demeurent en grande partie un mystère. Toutefois, une étude publiée aujourd'hui dans les Actes de la Royal Society B pourrait aider les chercheurs à comprendre la complexité du «langage» des fourmis. Elle suggère que, comme les chiens qui se reniflent les uns derrière les autres, les fourmis insistent sur les antennes des étrangers pour détecter d'importants signaux chimiques.
Plusieurs années après l'expérience de Forel, les scientifiques ont compris que les fourmis sans antennes ne détectaient plus un groupe de composés appelés hydrocarbures cuticulaires, ou CHC. Cette substance grasse ou cireuse recouvre le corps entier de la plupart des insectes pour les empêcher de se dessécher, de la même manière que la cire sur les feuilles de nombreuses plantes.
Les CSC constituent un groupe de composés très divers. Et une fourmi ne sera pas couverte par un seul CSC, mais plusieurs. La combinaison de CHC peut différer selon les colonies de fourmis ou même au sein d’un même nid. D'autres créatures ont même appris à imiter ces odeurs pour accéder à une forteresse.
Jusqu'à présent, les scientifiques avaient supposé que, pour chaque fourmi, le revêtement de CHC était uniforme sur tout l'insecte. Mais ce n'est pas nécessairement le cas, explique Qike Wang, étudiant diplômé de l'Université de Melbourne et auteur principal de la nouvelle étude.
Chez de nombreux animaux, des parties du corps dégagent des odeurs bien distinctes et parfois puissantes provenant des excrétions de différentes glandes ainsi que de facteurs environnementaux. Wang a noté: «Votre aisselle a une odeur différente de votre pied, n'est-ce pas?» Pourtant, personne n'avait jamais mis en doute cette idée de fourmis.
Wang et ses collègues ont donc analysé le profil des CSC sur les antennes, la tête, les jambes et l’abdomen des fourmis des ouvrières et des castes reproductrices des fourmis à viande Iridomyrmex purpureus d’Australie. Ils ont constaté que les odeurs peuvent différer davantage entre les parties du corps d'une fourmi que entre différentes colonies.
I. purpureus soigne leurs cicadelles, qui sécrètent une solution sirupeuse pouvant constituer une source de nourriture prête pour les fourmis. (Qike Wang) Avec une telle variation d'odeur, l'équipe se demandait comment les fourmis pourraient utiliser les différents signaux pour identifier les partenaires de nidification. Ils ont donc observé comment les paires de fourmis ouvrières interagissaient lorsqu'elles se trouvaient avec des compagnons de nidification ou non. Les fourmis ont manifesté un plus grand intérêt pour l'utilisation de leurs antennes sensibles pour sonder les antennes de leurs adversaires, plutôt que le dos ou les jambes de l'autre fourmi - ce qui donnait aux chercheurs une bouffée de l'importance non identifiée de l'organe.
Les chercheurs ont ensuite répété une version de l'expérience de Forel, mais ils ont uniquement retiré les antennes de certaines fourmis. Ils ont présenté ces fourmis d'abord avec des partenaires de nid, puis avec des non-parents. Même avec leurs antennes intactes, les supposés adversaires n'ont montré aucune agression envers les créatures sans antennes.
Mais il était difficile de connaître les autres effets de l'amputation d'antennes sur les créatures. Wang et ses collègues ont donc à nouveau testé les fourmis, mais cette fois-ci, ils ont uniquement retiré le revêtement cireux de CHC des antennes.
Pour accomplir cette tâche délicate, les chercheurs ont anesthésié les fourmis en les plaçant brièvement dans un congélateur. Ensuite, ils ont délicatement plongé les antennes de la fourmi dans un solvant organique qui a arraché le revêtement cireux.
Lorsque les fourmis se sont réveillés, l’équipe les a présentés à leurs compagnons de nid et aux non-nids pour les surveiller. Les insectes ont montré peu de signes d’agression chez la fourmi nettoyée, ce qui a souvent montré une agression envers les insectes encore chargés de CHC.
L'équipe a répété l'expérience encore et encore. Les résultats suggèrent tous que les fourmis détectent le problème du repérage des nids en utilisant uniquement les CSC des antennes, ce qui laisse supposer que la communication avec les fourmis est beaucoup plus complexe que les chercheurs ont peut-être oublié.
«Pendant très longtemps, nous avons tenu pour acquis que les antennes ne sont que des organes sensoriels et que nous ne pensions pas à d'autres fonctions», explique Wang. Mais il semble que les antennes transmettent et reçoivent des informations.
«On a tendance à comprendre que les profils d'odeur d'individus dans une colonie sont beaucoup plus diversifiés qu'on ne l'imaginait», déclare Deborah Gordon, biologiste à l'Université de Stanford, qui n'a pas participé à cette recherche. "Cette [étude] va encore plus loin en montrant que les odeurs sont différentes, même au sein d'un individu."
Alors d'où viennent ces signaux odorants?
C'est difficile à dire à ce stade. Les scientifiques pensaient auparavant que les fourmis propageaient les CSC alors qu’elles se toilettaient ou aidaient d’autres personnes, voire partageaient des odeurs lorsqu’elles se heurtaient les unes aux autres dans les colonies animées. Des études récentes, cependant, suggèrent que de nombreux autres facteurs peuvent également modifier ces signaux chimiques, explique Gordon. Pour les fourmis moissonneuses, les butineuses peinent pendant de longues heures au soleil, ce qui peut transformer leur revêtement de CHC en leur donnant une odeur distincte par rapport à leurs compagnons liés au nid.
"C'est une découverte très intéressante qui soulève de nombreuses questions", a déclaré Gordon. "Comme, d'où vient la variation? Comment change-t-elle au fil du temps?"
Wang et ses collègues se sont maintenant tournés vers ces questions pour voir s'ils pouvaient analyser d'où venaient les différents signaux et quelles informations les glanières tirent des odeurs des fourmis.
Même après plus d'un siècle de recherches scientifiques, Wang continue d'espérer que les scientifiques finiront par craquer les communications. «Même dans ces zones si bien étudiées et connues, la nature peut encore nous surprendre», dit-il.
