La communication chimique
Mettons en évidence l’existence des phéromones à travers une expérience
Sur un fil, dans un champs, sur une route nous avons tous déjà vue une “autoroute” de fourmis.
Nous nous sommes demandé comment faisaient t-elles pour se suivre sans perdre le fil.
Nous avons réalisé une expérience connue, souvent réalisé pour mettre en évidence l'existence de phéromone.
Vous pouvez facilement reproduire cette expérience, il vous suffit de trouver une ligne de fourmis et de vous munir d'une brindille et d'un peu d'eau.
En déposant d’abord une brindille sur leur passage, on observe que les fourmis n’ont pas changé de comportement.
Puis une goutte d’eau est déposée sur la piste, et étalée afin d’effacer toute trace.
Très vite une panique générale s’installe. Au niveau de la piste effacée, les fourmis partent dans toutes les directions. Elles sont désorientées. Quelques minutes après l’autoroute reprend son activité.
On sait maintenant qu'une des clés de la communication des fourmis, est les phéromones. Vous devez d’abord bien comprendre quelle est leur utilité avant d’entrer dans le vif du sujet:
Leur mode d’action sur les fourmis
Déterminons d’abord précisément ce qu’est une phéromone.
Si on part de la définition générale, c’est une substance chimique produite par une glande exocrine qui est libérée hors de l’organisme dans des quantités infimes (Une glande exocrine libère une substance en dehors de la circulation sanguine, donc directement à l’extérieur de l'organisme). Elle agit sur les individus de la même espèce en entraînant des modifications du comportement ou des réactions physiologiques. De nombreux insectes les utilisent, mais concentrons nous sur les fourmis, il y a déjà bien à comprendre!
Une phéromone déclenche donc une réaction. Ainsi, elle sont classées par catégories, correspondant à un but de communication. Il existe au moins cinq types de phéromone:
- les phéromones sexuelles, sécrétées lors du vol nuptial précédant l'accouplement,
- les phéromones d’agrégation attire les ouvrières autour de la reine pour former une cour protectrice autour de celle-ci.
- les phéromones territoriales sont déposées devant la fourmilière et dissuadent les fourmis étrangères de s’approcher.
- les phéromones d'alarme, en cas d'événement imprévu ou de danger, alertent, regroupent ou dispersent les fourmis ouvrières.
- les phéromones de pistes indiquent un chemin à suivre.
A quoi ressemble une phéromone (chimiquement)?
Chimiquement, la composition des phéromones des fourmis varie selon selon les espèces. Chaque type de phéromone (alarme, sexuelle…) est composés de nombreuses molécules différentes, qui crée une réaction différente. Prenons l’exemple d’une espèce, Atta spp, une fourmi champignonniste. Pour délivrer le message “suivez-moi” correspondant à une phéromone de piste, elle produit plusieurs molécules. Entre autre du 3-éthyl2,5diméthylpyrazine, du
2,5-diméthylpyrazine, et du 4-méthylpyrrole,2-carboxylate
2,5-diméthylpyrazine
3-éthyl2,5diméthylpyrazine
4-méthylpyrrole,2-carboxylate
Nous en avons conclu que les fourmis utilisent un moyen au sol pour communiquer. Un moyen éphémère qui s’efface au contacte de l’eau.
LES PHÉROMONES
Voici le schéma de notre expérience ci-dessus:
La plupart de ces molécules possède un groupement ester, comme nous pouvons l'observer dans la troisième molécules. Ce groupement a pour particularité de dégager des arômes puissant. Il est donc utile pour que la piste soit sentie de loin.
La réception des phéromones par les fourmis
La réception des phéromones se fait par les antennes. En effet, celles-ci sont des chimiorécepteurs, c'est à dire une structure destinée à recevoir et reconnaître des substances chimiques et à traduire cette réception par un signal. Il est donc nécessaire de comprendre d'abord la composition des antennes de la fourmi.
Les antennes sont fixées dans des fosses entre les yeux. Elles sont composées de onze segments. Nous avons pu observer que le premier est plus long que les autres, et les deuxième forme un coude. Les suivants sont plus courts. Les deux antennes fonctionnent de la même manière, et chaque segments a une fonction précise, par exemple reconnaître une odeur ennemi, repérer une piste...
On remarque qu'elles semblent couvertes de poils. Ce sont des cils tactiles: les sensilles. Ces petits poils sont donc des organes sensoriels, capable de détecter les stimuli extérieurs, particulièrement les odeurs des phéromones. Voilà pour ce qui est de la composition des antennes.
Passons maintenant à l’interprétation du message délivré par la molécule. Nous avons vu que la fourmi perçois les odeurs. Néanmoins, ce sens n'est pas le sens olfactif comme le notre, mais appelé sens stéréochimique. Cela signifie que l'insecte est capable de reconnaître une molécule dans l'espace. Cela lui permet de reconnaître une quantité immense de combinaison. En effet, une différence minime comme la position des atomes dans l'espace peut entraîner une modification de la propriété de la molécule.
Les sensilles sont reliées aux neurones: c'est la où l'information va être converti en signal nerveux. Plus exactement, elles sont reliées aux dendrites, un prolongement filamenteux du neurone. Sur la membrane de celles-ci se trouvent des récepteurs olfactifs identifiant les stimuli. Les dendrites transcrivent ensuite l'information contenue par l'odeur, et envoient un message au cerveau qui y répondra. Et c'est ainsi que le comportement ou la physiologie de la fourmi est modifiée par le cerveaux !