Les abeilles ouvrières passent toute leur vie à peiner laborieusement pour leurs ruches, sans jamais accéder au statut royal de reines. Mais elles peuvent changer de carrière. Dans un premier temps, elles sont nourrices (nettoyeuse et nourricière), restant dans la ruche à s’occuper de leurs sœurs larvaires. Plus tard, elles se transforment en chasseuses-cueilleuses (butineuse), s’aventurant dans le monde extérieur à la recherche de fleurs et de nourriture.

Ce n’est pas juste un changement de tâches. Les nourrisses et les butineuses sont des sous-castes très différentes, qui diffèrent de par leur corps, leurs aptitudes mentales et leur comportement. Les butineuses, par exemple, sont celles qui utilisent la célèbre danse frétillante. “Elles sont aussi différentes qu’un scientifique l’est d’un journaliste”, explique Gro Amdam (université d’Arizona), qui étudie le comportement des abeilles. "C’est vraiment incroyable qu’elles puissent se sculpter dans ces deux rôles qui exigent des compétences très spécialisées." La transformation entre la nourrisse et la butineuse est importante, mais elle est aussi réversible. Si les nourrices sont portées disparues, les butineuses peuvent revenir à leur ancienne version pour combler le fossé de l’emploi.

Amdam les compare à cette classique illusion optique (illustré à droite), qui représente à la fois une jeune et une vieille femme :

Le génome des abeilles est comme ce dessin. Il a deux dames en elle. Comment le génome est en mesure de démarquer l’un et puis l’autre ?

La réponse se trouve dans ses changements “épigénétiques” qui modifient la façon dont certains des gènes des abeilles sont utilisés, sans modifier l’ADN sous-jacent. Amdam et son collègue Andrew Feinberg ont constaté que le passage de la nourrice à la butineuse implique un ensemble de marques chimiques, ajoutant à l’ADN quelques dizaines de gènes. Ces marques, connues sous le nom de groupes méthyle qui sont comme des post-its qui dictent la façon dont un morceau de texte doit être lu, sans modifier les termes réels. Et si les butineuses redeviennent infirmières, les marques de méthylation s’inversent également.

Pour en savoir un peu plus sur notre code épigénétique et son influence sur notre vie : Les gènes sont-ils notre unique destinée ? Quelque chose de plus rapide ce cache derrière notre code génétique.

Ensemble, ils forment une boite à outils de flexibilité, une façon de voir à la fois la vieille et la jeune dame dans la même image, une façon de faire subsister deux ensembles de compétences très différentes et réversibles, à partir du même génome.

Nous savons depuis longtemps, que les changements épigénétiques peuvent différencier une cellule du foie à partir d’un neurone, ou même une reine d’une ouvrière. D’autres études ont constaté des changements épigénétiques qui sont liés à des changements de comportement. Cette recherche démontre, pour la première fois, que si le comportement est réversible, la méthylation l’est aussi.

Amdam et Feinberg ne sont pas les premiers à étudier les différences entre les nourricières et les butineuses. Aristote lui-même était le premier à reconnaitre cette différence, mais il croyait, à tort, que les nourrices étaient les plus âgées de la sous-caste en raison de leur duvet gris. En fait, les nourricières sont le groupe le plus jeune, qui n’est que plus tard mature dans la butineuse.

Brian Herb, un étudiant dans le laboratoire de Feinberg, a comparé les cerveaux de cinq butineuses et de cinq nourricières pour constater des différences dans les niveaux de méthylation de 155 gènes. Ensuite, Florian Wolschin, un étudiant dans le laboratoire d’Amdam, a enlevé toutes les nourrices des ruches de l’équipe tandis que les butineuses étaient absentes. "Les butineuses reviennent et, oh non, qu’est-ce qui s’est passé ? La moitié d’entre elles se retransforment en nourricières”, explique Feinberg. L’équipe a constaté que les niveaux de méthylation dans 107 gènes ont changé au cours de cette inversion, dont 57 avec un double emploi dans l’arrangement nourrices vers butineuses.
Environ la moitié des gènes, que Feinberg et Amdam ont identifiés, sont inactivés par les marques de méthylation, tandis que d’autres sont reliés différemment, ainsi les instructions, qu’ils cont,iennent sont découpées et réassemblés dans une autre configuration.

Selon Feinberg :

La plupart de ces gènes semblent être impliqués dans le contrôle d’autres gènes. Tout le monde suppose qu’ils seraient impliqués dans l’odeur ou la signalisation. Ce n’est pas ce qu’ils sont. Ce sont les gènes qui sont d’une importance fondamentale pour la régulation d’autres gènes.

Quelque chose déclenche la transformation de la nourrice en butineuse. Les marques méthyle sont ajoutées à un ensemble de base de gènes et dictent la façon dont ils sont activés ou assemblés. Puis ces gènes contrôlent l’activité d’autres gènes, conduisant à d’importants changements dans le corps et le comportement de l’abeille.

Cette recherche montre également que nous commençons à apprendre et à comprendre comment les changements épigénétiques affectent de nombreuses parties importantes de notre vie. En montrant un cas évident de réversibilité épigénétique, cette étude fournit d’alléchants indices sur la façon dont nous pourrions, éventuellement, être en mesure de “manipuler l’épigénétique pour améliorer la cognition, le vieillissement et d’autres aspects de la santé et du bien-être."

Mais il y a une mise en garde : les abeilles peuvent basculer entre les soins des nourrices et la recherche de nourriture en quelques heures, de sorte que les deux rôles peuvent être très différents, mais la transformation n’est pas énorme. Chez les créatures qui montrent des changements plus importants dans le comportement à travers leur vie, aurait-on à s’attendre à des changements plus complexes de la méthylation. “À quel point la réversibilité du comportement devient un changement unidirectionnel irréversible ?” se demandent maintenant les scientifiques.

La recherche publiée dans Nature Neuroscience : Reversible switching between epigenetic states in honeybee behavioral subcastes