L’étude, dirigée par Charles-Antoine Darveau, professeur titulaire de physiologie comparée au Département de biologie de l’Université d’Ottawa, révèle comment l’incroyable stratégie de tolérance aux inondations des pollinisateurs essentiels que sont les bourdons pourrait s’avérer cruciale étant donné la fréquence croissante des phénomènes météorologiques extrêmes.
Vivre sous la terre et sous l’eau
Les reines bourdons passent l’hiver enfouies dans le sol en diapause, un état semblable à l’hibernation. Lorsque des inondations printanières surviennent, elles peuvent se retrouver piégées sous l’eau.
« L’étude est née d’une discussion avec ma co-auteure et chercheuse postdoctorale, Sabrina Rondeau, dont les découvertes récentes ont montré que les reines peuvent survivre plus d’une semaine en immersion, ce qui est extraordinaire pour un insecte terrestre, explique le professeur Darveau. Nous voulions comprendre comment c’était même possible. »
Pour le découvrir, l’équipe de recherche, dont faisait partie Skyelar L. Rojas, étudiante au baccalauréat, a recréé des conditions hivernales en laboratoire. Les reines ont été placées en diapause pendant quatre à cinq mois avant d’être immergées sous l’eau durant huit jours. Tout au long de l’expérience, les scientifiques ont surveillé l’activité métabolique et les changements physiologiques.
Respirer sous l’eau
Les constats sont fascinants. Même sous l’eau, les échanges gazeux se poursuivent. Autrement dit, les reines respirent tout en conservant un métabolisme exceptionnellement bas.
« La première clé du mystère est la baisse du métabolisme, explique le professeur Darveau. Leur métabolisme est déjà très au ralenti pendant la diapause. C’est cette faible demande en énergie qui rend la survie possible. »
Mais ce n’est pas tout. L’équipe a également détecté une accumulation importante d’acide lactique dans leur corps, ce qui prouve qu’elles produisaient de l’énergie sans oxygène par métabolisme anaérobie.
« Il n’y a pas qu’une seule stratégie en jeu, précise le professeur Darveau. Les échanges gazeux subaquatiques se combinent au métabolisme anaérobie. C’est cette flexibilité qui permet aux reines de survivre aux conditions extrêmes. »
« Les échanges gazeux subaquatiques se combinent au métabolisme anaérobie. C’est cette flexibilité qui permet aux reines de survivre aux conditions extrêmes »
Charles-Antoine Darveau
— Professeur titulaire de physiologie comparée au Département de biologie
Le prix de la survie
Survivre sous l’eau n’est toutefois pas sans conséquence. Après huit jours d’immersion, une fois les reines sorties de l’eau, leur activité métabolique grimpe de façon spectaculaire pendant deux à trois jours.
« Cette poussée métabolique coïncide avec l’élimination du lactate accumulé, explique le professeur Darveau. Il s’agit essentiellement d’une phase de récupération. Après environ une semaine, leur métabolisme revient aux niveaux habituels de la diapause. »
S’adapter aux changements climatiques
Les reines bourdons ont le rôle de fonder les futures colonies. Si elles ne survivent pas à l’hiver et au début du printemps, des colonies entières seront perdues.
« La présente étude montre à quel point ces pollinisateurs sont résilients, précise le professeur Darveau. En comprenant ces mécanismes, nous pourrons mieux prédire comment les populations de bourdons s’adapteront aux inondations printanières de plus en plus fréquentes. »
Les changements climatiques vont continuer de transformer le cycle des saisons, et la capacité d’une petite reine en hibernation à survivre silencieusement plusieurs jours sous l’eau pourrait s’avérer plus importante que jamais.
L’étude, intitulée « Diapausing bumble bee queens avoid drowning by using underwater respiration, anaerobic metabolism and profound metabolic depression » (les reines bourdons en diapause échappent à la noyade en respirant sous l’eau, en enclenchant un métabolisme anaérobique et en subissant une importante baisse de métabolisme), est publiée dans The Royal Society Publishing.