Les reines du rat-taupe nu produisent une substance chimique inhibant la capacité de reproduction des autres femelles de la colonie et les empêchant de donner naissance à des petits, selon une étude. Ce composé modifierait la production hormonale des autres femelles en inhibant leur fertilité. Cela pourrait expliquer pourquoi seules les reines peuvent se reproduire alors que toutes les autres femelles possèdent, elles aussi, un potentiel de reproduction.
Les rats-taupes nus (Heterocephalus glaber) sont connus pour leur longévité exceptionnelle et leur mode de vie eusocial, une structure sociale au sein de laquelle il existe des castes sociales fertiles et non fertiles et que l’on observe plus souvent chez les insectes vivant en colonie comme les abeilles et les fourmis. Les rats-taupes nus constituent l’un des rares exemples d’eusocialité chez les mammifères.
Chez ces animaux, en général, seule la reine se reproduit et donne naissance à de nouveaux individus au sein de la colonie, tandis que les autres membres se chargent d’autres tâches comme l’élevage des petits et la collecte de nourriture. Cependant, contrairement aux autres femelles d’animaux eusociaux, toutes les femelles rats-taupes nus possèdent un potentiel de reproduction et peuvent chacune devenir reines.
La reine semble cependant exercer un contrôle de sorte que les organes des autres femelles sont sous-développés et leur taux de prolactine (une hormone habituellement sécrétée pendant l’allaitement et bloquant l’ovulation) élevé, les empêchant ainsi de se reproduire. En d’autres termes, elles présentent un arrêt de leur maturation reproductive associé à un taux élevé de prolactine.
Un mécanisme de domination longtemps resté insaisissable
Malgré des décennies de recherche, la manière dont la reine parvient à contrôler la reproduction des autres femelles et à conserver son trône demeure un mystère. Des chercheurs du Centre Max Delbrück de médecine moléculaire de Berlin ont peut-être identifié le mécanisme en cause en mettant en évidence un mécanisme chimique jusqu’ici inconnu chez les reines rats-taupes nus.
« Notre objectif était simplement d’identifier le profil chimique des rats-taupes nus », explique Mohammed Khallaf, neuroscientifique au Centre Max Delbrück de médecine moléculaire et auteur principal de l’étude, à la revue Nature. « J’étais ravi lorsque nous avons découvert ce composé produit uniquement par la reine. »
L’inhibition de la reproduction par le biais de la communication chimique est un mécanisme relativement courant chez les animaux sociaux guidés par un individu dominant. Elle peut par exemple interrompre la gestation chez les subordonnés ou inhiber l’ovulation. Chez les insectes eusociaux, les reines maintiennent la stabilité de la colonie en inhibant la reproduction des ouvrières par le biais de signaux chimiques.
Chez les rats-taupes nus, l’incapacité des ouvrières à se reproduire dépend de la présence de la reine et est rapidement levée à sa mort ou en son absence. Les colonies possèdent également des signatures olfactives distinctes facilitant la reconnaissance des congénères par rapport aux étrangers. L’odeur de la reine régule en outre les performances dans les tâches coopératives, soulignant son rôle d’organisatrice principale de la colonie.
L’empreinte chimique de la reine mise en évidence
Ces observations suggèrent que des signaux chimiques sont également utilisés par les reines pour inhiber la reproduction chez les autres femelles de la colonie. Le composé chimique concerné ainsi que son implication précise dans la reproduction de ces petits mammifères demeuraient cependant jusqu’ici inconnus.
Afin de l’identifier, l’équipe de l’étude a prélevé des échantillons olfactifs sur des rats-taupes nus de différents rangs sociaux afin d’établir le profil chimique des composés qu’ils produisent. L’un d’eux, le myristate d’isopropyle (IPM), s’est démarqué car il a été trouvé en grande quantité chez les reines et presque totalement absent chez les autres membres de la colonie. La production de ce composé varie au cours du cycle de reproduction de la reine et atteint un pic pendant l’ovulation.
Les rats-taupes nus utilisent l’odorat pour localiser la nourriture et reconnaître les étrangers. a ) Le temps passé à renifler était significativement plus élevé lorsque les animaux rencontraient des individus non membres de la colonie (congénères étrangers, n = 10) comparativement aux congénères familiers ( n = 13). Chaque point représente une interaction entre deux animaux. b ) Schéma (à gauche) et images d’immunofluorescence (au centre) de l’épithélium olfactif montrant les neurones olfactifs sensoriels matures (OSNm ; OMP + , magenta) et immatures (OSNi ; STMN1 + , vert) 72 h après l’injection. c) Les animaux ayant reçu une injection de solution saline ont montré une attraction pour l’odeur alimentaire par rapport aux animaux ayant reçu une injection de méthimazole lors d’un test à deux choix. d) À gauche, les cartes thermiques montrent la distribution spatiale des interactions agressives dans l’arène. © Khallaf et al.
En effectuant des relevés d’imagerie cérébrale sur les rats-taupes nus, les chercheurs ont constaté que l’exposition à l’IPM stimule les neurones olfactifs chez les femelles non reproductrices, suggérant qu’elles réagissent activement au composé. Afin d’en déterminer les effets, certaines femelles ont été retirées de la colonie tandis que l’odorat des autres a été bloqué. Un autre groupe de femelles a été exposé à l’IPM mais en l’absence de la reine.
Résultat : le taux de prolactine des femelles non reproductrices a chuté dans les deux cas et celles appariées à des mâles se sont reproduites avec succès. En revanche, chez le groupe expérimental exposé à l’IPM, la présence de ce composé à elle seule — même en l’absence de la reine — suffisait à bloquer la reproduction. Le retrait de la substance déclenche des comportements agressifs et une compétition pour la reproduction.
On ignore cependant comment la reine parvient à produire de l’IPM et à inhiber la reproduction des autres femelles sans affecter sa propre fertilité. « Nous sommes perplexes », a admis Khallaf. La voie biochimique par laquelle les reines synthétisent l’IPM et le récepteur responsable de sa détection chez les animaux non reproducteurs sont également pour le moment inconnus.
Néanmoins, « il n’est pas impossible que ce genre de signal puisse nous renseigner sur le comportement et la physiologie de la reproduction chez tous les mammifères », suggère Lisa Stowers, neuroscientifique au Scripps Research Center de San Diego, en Californie.
Les résultats de l’équipe de l’étude ont par ailleurs montré que quatre autres espèces de rats-taupes du genre Fukomys, dont l’une est eusociale, produisent de l’IPM, suggérant qu’il pourrait aussi jouer un rôle dans les structures sociales de ces espèces. Les résultats de l’étude sont publiés dans la revue Nature.
