La première question que tout le monde veut savoir est: comment?
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«Je suis surpris qu'il vous ait fallu si longtemps pour demander, » dit en riant Brandon Hopkins. L'entomologiste, âgé de 35 ans, prépare des échantillons qui seront envoyés au laboratoire national du Service de recherche agricole de l'USDA pour la préservation des ressources génétiques situé à Fort Collins, dans le Colorado, dédié à la sécurisation de nos approvisionnements alimentaires en collectant du matériel génétique d'espèces agricoles. «Il suffit de les presser pour que les choses ressortent», dit-il.
Hopkins est le responsable du laboratoire et du rucher du programme Apiary de la Washington State University, et le «matériel» auquel il fait référence est le sperme d'abeilles.
Oui, le sperme. Hopkins passe une grande partie de son temps à rendre visite aux apiculteurs et à recueillir le liquide séminal des drones, les abeilles mellifères qui existent principalement pour imprégner les reines. Ou, comme le dit Hopkins: «Ils volent des organes génitaux. Ils ne collectent pas de nectar; ils ne collectent pas de pollen. La seule chose qu'ils font est compagnon. "
Il préfère capturer des drones en vol, lorsqu'ils reviennent de leurs tentatives quotidiennes d'accouplement avec une reine. Entre 13 h et 17 h, leur heure de vol, il place des écrans grillagés devant les entrées des ruches. Les abeilles ouvrières sont suffisamment petites pour traverser les écrans et regagner leur demeure, mais les drones ne le peuvent pas. Alors qu'ils s'accrochent aux diviseurs, Hopkins entre en action, rassemblant les abeilles sans stinger dans des cages et les plaçant, une à une, sous le microscope.
Il explique son processus: «Quand on serre un mâle, s'il est mature, ses organes génitaux se détachent. Et puis, flotter sur un peu de mucus correspond à environ un microlitre de sperme. »Malheureusement, dans la nature, les drones mettent tellement de sang et d’énergie dans la reproduction qu’ils meurent après un accouplement réussi. Et voici ce que Hopkins imite au laboratoire: «Nous les comprimons au point de les faire mourir», dit-il. Il faut environ une heure à Hopkins pour traiter 300 à 500 drones et remplir un seul tube de 100 microlitres avec leur fluide reproducteur.
La question suivante, bien sûr, est: pourquoi? Pourquoi les scientifiques collectent-ils du sperme d'abeilles?
En bref, comme une couverture pour l'avenir. «Il pourrait y avoir des [variantes d’un gène] uniques et précieuses qui pourraient ne pas être remarquablement utiles à ce stade», mais pourraient devenir extrêmement importantes face à une menace future encore inconnue, dit Hopkins à propos du matériel génétique qu’il recueille. La plupart du sperme est congelé, catalogué et stocké à Fort Collins, où l’espoir est qu’il restera viable pendant des années, voire des décennies, en attendant d’être décongelé pour pouvoir imprégner une abeille très loin dans le futur.
Ou pas si loin dans le futur. Les abeilles font déjà face à de nombreuses menaces: parasites et maladies, pesticides et fongicides, nutrition et mode de gestion des colonies, tant en termes d’apiculture, d’élevage et de génétique. En tête de liste se trouve un acarien parasite appelé Varroa destructor, qui se reproduit dans les colonies d'abeilles mellifères et porte son nom sinistre en suçant le sang d'adultes et en développant des larves. Il a été dévastateur par les populations d’abeilles depuis sa découverte aux États-Unis en 1987.
En chiffres, la situation est désastreuse. Selon le service national des statistiques agricoles de l'USDA, à la fin des années 1940, nous avions près de 6 millions de ruches gérées aux États-Unis. En 2008, ce nombre était tombé à un peu plus de 2 millions et y est resté depuis. Le sperme collecté par Hopkins pourrait alors contribuer à protéger, voire à élargir, les générations futures d’abeilles à miel, ce qui signifie préserver des milliards de dollars en cultures et une richesse inestimable en biodiversité pour la planète.
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Brandon Hopkins, travaille dur pour collecter le sperme d'abeilles. (Steve Sheppard) Alors que les États-Unis abritent environ 4 000 abeilles indigènes, notre pollinisateur agricole de choix est l’abeille non indigène, originaire de l’Asie du Sud et du Sud-Est. En effet, les abeilles mellifères sont des pollinisateurs prolifiques et polyvalents, explique Bob Danka, responsable de la recherche au Honey Bee Lab de l’USAA à Baton Rouge, en Louisiane. Alors que certaines abeilles pollinisent une seule espèce de plante, les abeilles mellifères cultivent plus de 100 cultures commerciales, fournissant des services de pollinisation de près de 3 000 dollars par hectare et par culture.
Aux États-Unis, les abeilles domestiques gèrent «environ 90% de la pollinisation», explique Danka, et une colonie a une moyenne estivale de plus de 60 000 abeilles. «Les autres abeilles ne peuvent pas exister en assez grand nombre pour polliniser de vastes superficies de cultures», dit-il. Les abeilles peuvent également être entrées et sorties assez facilement, ce qui est essentiel pour les cultures telles que les amandes, qui nécessitent une pollinisation croisée.
Entre février et mars de chaque année, 80 à 90% des abeilles commerciales disponibles dans le pays, soit environ 1, 8 million de colonies, sont transportées par camion en Californie pour polliniser les fleurs d'amandier. Mais le travail ne s'arrête pas là. Ces abeilles sont utilisées toute l'année pour leur travail, écrit Ferris Jabr dans Scientific American :
«Après la floraison des amandes, certains apiculteurs emmènent leurs abeilles dans des vergers de cerisiers, de pruniers et d'avocats en Californie et dans des vergers de pommiers et de cerisiers dans l'État de Washington. À l’heure d’été, de nombreux apiculteurs se dirigent vers l’est dans les champs de luzerne, de tournesol et de trèfle du Dakota du Nord et du Sud, où les abeilles produisent la majeure partie de leur miel pour l’année. D'autres apiculteurs visitent des courges au Texas, des clémentines et des mandarines en Floride, des canneberges du Wisconsin et des myrtilles du Michigan et du Maine. Tout au long de la côte est, les apiculteurs migrateurs pollinisent les pommes, les cerises, les citrouilles, les canneberges et divers légumes. En novembre, les apiculteurs commencent à déplacer leurs colonies dans des endroits chauds pour attendre l'hiver: Californie, Texas, Floride et même dans des caves à pommes de terre à température contrôlée de l'Idaho. ”
Ce recours excessif au travail des abeilles a ses dangers. «En Amérique du Nord, nous nous sommes mis dans ce coin en utilisant les abeilles mellifères à cause des pratiques agricoles modernes et de notre besoin de produire efficacement de grandes quantités de cultures», a déclaré Danka. Et le travail commence à stresser les abeilles: «La pression exercée sur elles est réelle et semble empirer».
Aujourd'hui, vous pourriez penser que ces abeilles sont entièrement dépendantes de l'homme. «Lorsque les acariens Varroa sont arrivés aux États-Unis, ils ont éliminé 99% de la population sauvage d'abeilles mellifères», a déclaré Hopkins. "Certains disent qu'il n'y a pas d'abeilles mellifères sauvages maintenant parce qu'ils ne peuvent pas survivre sans intervention humaine. C'est comme une espèce domestique."
Cette relation codépendante avec les humains se traduit par des changements dans la nutrition des abeilles. Les abeilles sont comme nous: elles ont besoin d’une alimentation variée pour se développer. Comme nos régimes sont devenus moins diversifiés, les leurs aussi. L'expansion de l'agriculture industrialisée et l'augmentation du nombre de monocultures cultivées en monoculture signifient que les plantes à partir desquelles les abeilles produisent du pollen et du nectar sont très peu diversifiées. Les habitats où ils se nourrissent sont devenus ce que Marla Spivak, professeure d’entomologie à l’Université du Minnesota, décrit comme «des déserts alimentaires».
Le défi est exacerbé, explique Spivak dans un exposé de TED en 2012, par la convergence de l'offre et de la demande. Parallèlement au déclin des populations d’abeilles, nous cultivons un nombre croissant de cultures qui en dépendent. Au cours du dernier demi-siècle, a-t-elle expliqué, "il y a eu une augmentation de 300% de la production agricole nécessitant la pollinisation des abeilles". L'année dernière, les apiculteurs américains ont perdu environ 40% de leurs colonies d'abeilles mellifères.
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Tubes cryopréservés de sperme d'abeilles domestiques conservés au centre de préservation génétique de l'USDA à Fort Collins, dans le Colorado. (Simran Sethi) C'est pourquoi, en 2016, le service de recherche agricole de l'USDA a décidé d'ajouter le sperme d'abeilles à sa collection Fort Collins, qui stocke également toute une gamme d'autres matériaux, des semences aux tiges en passant par le sang animal et les embryons, qui sont essentiels au maintien de notre nourriture domestique. la fourniture. "Cela fait partie de [notre] réponse à la crise actuelle à laquelle les apiculteurs du pays sont confrontés", écrit cette institution dans son message en ligne annonçant le lancement.
L'homme chargé du travail glamour de la collecte du sperme? Brandon Hopkins.
En 2008, le collectionneur de spermatozoïdes d'abeilles domestiques terminait actuellement une maîtrise en biologie à l'Université Eastern Washington, axée sur la biologie de la reproduction des grenouilles et des souris. Lorsque Hopkins a eu connaissance des difficultés auxquelles les populations d'abeilles étaient confrontées, il a toutefois décidé d'explorer une méthode utilisée pour préserver le sperme de vaches et d'autres animaux: la congélation cryogénique. Traditionnellement, les échantillons de sperme d'abeille étaient extraits, stockés à la température ambiante et restaient viables pendant environ deux semaines.
«Je n'avais même jamais vraiment vu une ruche d'abeilles», explique Hopkins. «Mais heureusement, le conseiller de mon maître avait [travaillé] assez longtemps dans le monde des mammifères - avec des bovins, des ovins et des chèvres et tout le reste - et il a dit: 'Cela ne doit pas nécessairement être parfait, cela doit simplement fonctionner ' Plutôt que d’attendre d’obtenir un système parfait, nous avons décidé de le faire. »
En fait, explique Hopkins, ils ont commencé à congeler le sperme d'abeilles malgré le fait que l'un des derniers articles sur la cryoconservation datant des années 1980 indiquait que les résultats n'étaient pas assez bons et que les chercheurs devaient cesser de recourir à cette méthode de stockage. Néanmoins, Hopkins a extrait un seul tube capillaire de sperme (100 microlitres), l'a congelé et a eu «un assez bon succès».
Cela se passait au moment même où Steve Sheppard, chercheur à la Washington State University, chercheur à la Washington State University, était sur le terrain, recueillant du matériel frais de la même variété. Cette année-là, l'USDA lui avait octroyé le seul permis d'importation de sperme de populations d'abeilles mondiales aux États-Unis. Ces échantillons sont devenus la base de ce qui est devenu la plus grande collection de matériel génétique d'abeilles au monde, stockée à la WSU et contenant des sous-espèces originaires d'Europe, d'Asie occidentale et d'Europe centrale.
Par la suite, Sheppard devint le directeur de thèse de Hopkins, et tous deux commencèrent à voyager ensemble, collectant du sperme d'abeille et le congelant sur place. Le travail est venu avec des défis uniques. «Le problème avec le sperme frais est que vous n’obtenez qu’un seul coup», explique Hopkins. «C’est très coûteux et prend beaucoup de temps de collecter à l’étranger. Ensuite, vous l'utilisez et vous pouvez avoir une reine qui ne produit même pas de progéniture. "
Mais cela a également porté ses fruits: Hopkins a déclaré que le matériel collecté et congelé il y a cinq ans est «le même que s'il avait été congelé pendant cinq jours».
Lorsqu'on lui a demandé s'il avait déjà envisagé cela comme le travail de sa vie, Hopkins était clair: «Non. Bien sûr que non. »Mais il voit l'incroyable valeur de son travail. «La bonne chose à propos de l'incorporation de la cryopréservation dans l'élevage des abeilles est que cela nous permettra de nous reproduire à travers l'espace et le temps», a déclaré Sheppard dans un courrier électronique. «Nous pouvons récupérer la génétique des années après son stockage. Vous pouvez donc imaginer qu'en 2030, nous pourrions renvoyer les abeilles au matériau de 2015 que nous avons [stocké] dans le réservoir d'azote liquide. "
Et c'est pourquoi il est important de préserver un matériau à la fois commercialement viable et diversifié. «Même si je ne pense pas vraiment que nous allons perdre soudainement toutes nos abeilles et que nous devons puiser dans ce stock gelé pour repeupler la planète avec des abeilles, il est dommage que nous ne le fassions pas auparavant, disons: Les acariens varroa sont venus », dit Hopkins. "Nous avons perdu une énorme quantité de diversité génétique dans la population américaine que nous ne pouvons pas récupérer, car nous n'avions pas de matériel congelé."
Pour revenir à ce niveau de diversité, dit-il, il reste encore du travail à faire. "Les abeilles sont une espèce domestique agricole maintenant", dit Hopkins. «Ils ont besoin des mêmes recherches et de la même attention que le bétail, par exemple. Ce serait formidable si elles étaient mieux reconnues - en conservation, techniques de sélection, sélection, tout [il faut] pour les améliorer ».
