Face à l’antibiorésistance croissante, la solution pourrait venir d’un insecte : la fourmi Megaponera analis possède un arsenal de composés antimicrobiens encore inconnus de la science.

 

Dans le monde animal, les blessures infectées représentent une menace mortelle. Les fourmis, avec leur organisation sociale complexe, ont développé des stratégies pour lutter contre ces infections. Parmi elles, Megaponera analis, une espèce de fourmi prédatrice d’Afrique subsaharienne, a mis au point un système médical pour soigner ses blessures.

Ces fourmis, spécialisées dans la chasse aux termites agressives, subissent fréquemment des blessures lors de leurs raids. Les statistiques sont frappantes : jusqu’à 22% des fourmis participant aux raids ont une ou deux pattes manquantes, et sans traitement approprié, 90% des fourmis blessées meurent dans les 24 heures suivant leur blessure. Pourtant, grâce à un traitement ciblé utilisant des composés antimicrobiens, la colonie parvient à réduire drastiquement cette mortalité.

 

Le rôle des glandes métapleurales

Au cœur du système médical de Megaponera analis se trouvent les glandes métapleurales, des structures spécialisées situées à l’arrière du thorax qui produisent des composés chimiques essentiels à la santé de la colonie.

Les analyses chimiques ont révélé une richesse exceptionnelle dans les sécrétions de ces glandes. Cette diversité dépasse largement celle observée chez d’autres espèces de fourmis, où le nombre de composés varie généralement entre 1 et 35, principalement des acides carboxyliques. Chez Megaponera analis, on trouve non seulement 14 acides carboxyliques (représentant 52% du contenu des sécrétions), mais aussi 35 alcaloïdes et 6 composés aux structures similaires aux antibiotiques ou fongicides.

Parmi les 41 protéines identifiées, 15 présentent des similitudes moléculaires avec des toxines aux propriétés antimicrobiennes, 5 sont des orthologues de protéines connues pour leur activité antimicrobienne (comme le lysozyme et l’hémocyte), et 3 sont impliquées dans la mélanisation, un processus contribuant à la cicatrisation des plaies chez les insectes.

 

Comment les fourmis diagnostiquent les infections

Megaponera analis a développé un système sophistiqué pour détecter les infections chez ses congénères blessés, utilisant les hydrocarbures cuticulaires (CHC) comme biomarqueurs.

Les CHC sont des composés chimiques présents sur la cuticule des fourmis qui jouent un rôle fondamental dans la communication sociale. En cas d’infection, le profil de CHC change significativement, permettant aux fourmis soignantes d’identifier l’état de santé de leurs congénères. Ces changements sont principalement dus à des variations dans l’abondance relative des alkadiènes, molécules clés dans la communication des insectes sociaux.

Les analyses transcriptomiques ont révélé que 18 gènes liés à la synthèse des CHC sont différentiellement exprimés entre les fourmis infectées et saines 11 heures après l’exposition à Pseudomonas aeruginosa. Cette modification explique pourquoi le profil CHC des fourmis infectées reste altéré, tandis que celui des fourmis non infectées revient progressivement à la normale.

La bactérie Pseudomonas aeruginosa, fréquemment présente dans divers environnements, est souvent responsable d’infections mortelles chez les fourmis blessées. Lorsque cette bactérie est détectée, les fourmis soignantes intensifient leur traitement, appliquant plus fréquemment les sécrétions antimicrobiennes sur les blessures infectées.

 

Le traitement des blessures

Le processus de traitement des blessures chez Megaponera analis est structuré et ciblé. Les observations vidéo ont révélé que les fourmis soignantes traitent différemment les blessures stériles et infectées.

Le traitement débute par un nettoyage méticuleux de la plaie par léchage, suivi de l’application des sécrétions antimicrobiennes de la glande métapleurale. Ces sécrétions sont collectées soit de la propre glande de la fourmi soignante, soit directement de la glande de la fourmi blessée. Les séquences vidéo montrent que les soins incluant l’application de sécrétions de la glande métapleurale durent significativement plus longtemps (85 ± 53 secondes) que les soins sans ces sécrétions (53 ± 36 secondes)1.

Les expériences conduites dans l’étude démontrent l’efficacité de ce traitement. Dans les colonies où les ouvertures des glandes métapleurales ont été obstruées, la mortalité des fourmis infectées a atteint 100% en 36 heures, contre seulement 33% lorsque les fourmis avaient accès aux sécrétions. Des tests en laboratoire ont également confirmé que ces sécrétions réduisent la croissance de P. aeruginosa de plus de 25% par rapport aux solutions de contrôle.

 

Parallèles avec la médecine humaine

Les stratégies médicales développées par Megaponera analis offrent des perspectives pour la médecine humaine, particulièrement dans le contexte préoccupant de l’antibiorésistance.

Pseudomonas aeruginosa, principal pathogène dans les blessures des fourmis, est également un agent pathogène majeur chez l’homme, notamment dans les plaies de guerre où les infections peuvent représenter jusqu’à 45% des cas mortels. Cette bactérie est également célèbre pour sa résistance aux antibiotiques, rendant son traitement de plus en plus complexe.

Le système de diagnostic et de traitement des fourmis Megaponera analis rappelle les procédures médicales modernes utilisées pour traiter les plaies contaminées. L’utilisation prophylactique et thérapeutique de sécrétions antimicrobiennes pour contrer les infections imite les protocoles médicaux humains, avec une grande efficacité.

Les composés antimicrobiens identifiés dans les sécrétions des glandes métapleurales pourraient constituer la base de nouveaux traitements contre les infections résistantes aux antibiotiques. Notamment, la protéine la plus abondante dans ces sécrétions (représentant 13 ± 16% du contenu protéique endogène de la glande) n’a pas d’orthologue connu et pourrait être un candidat prometteur pour la recherche antimicrobienne.

En étudiant comment les fourmis diagnostiquent et traitent efficacement les infections, les chercheurs pourraient développer de nouvelles stratégies pour améliorer la détection précoce et le traitement des infections humaines, ouvrant ainsi la voie à des avancées significatives dans la lutte contre l’antibiorésistance1.

 

 

L’étude des fourmis Megaponera analis révèle un système médical sophistiqué, comparable à nos propres pratiques médicales sous certains aspects. Ces insectes démontrent une capacité à diagnostiquer les infections, appliquer un traitement ciblé avec des composés antimicrobiens et réduire la mortalité de leurs congénères blessés. La richesse des composés chimiques et des protéines présents dans leurs sécrétions métapleurales pourrait offrir de nouvelles pistes pour développer des traitements contre les infections résistantes aux antibiotiques.

Cette découverte nous rappelle que la médecine n’est pas l’apanage des humains et que la nature recèle encore de nombreux secrets qui pourraient résoudre certains de nos défis médicaux les plus pressants.

 

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Pour une exploration plus approfondie, je ne peux que vous inviter à consulter l’article:

Article Source: Frank, E.T., Kesner, L., Liberti, J. et al. Targeted treatment of injured nestmates with antimicrobial compounds in an ant society. Nat Commun 14, 8446 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-43885-w