La protéine anti-insuline liée à la longévité et à la reproduction chez les fourmis

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Un compromis entre la reproduction et la durée de vie se produit dans la plupart des organismes vivants. Une exception concerne les insectes tels que les fourmis, chez qui l’activité reproductrice est limitée à une ou quelques «reines» qui vivent beaucoup plus longtemps que les “ouvrières” non reproductrices. Étudiant un état pseudo-reine de la fourmi harpegnathos saltator, Yan et al. ont découvert que la voie de signalisation de l’insuline et du facteur de croissance analogue à l’insuline était activée pour favoriser la reproduction, ce qui raccourcissait également la durée de vie. Les auteurs proposent qu’une branche de cette voie, médiée par la protéine kinase Akt, soit supprimée dans le corps gras et certains tissus ovariens. L’augmentation de la production d’une protéine qui lie les molécules analogues à l’insuline dans l’hémolymphe pourrait expliquer la différence qui a permis la durée de vie plus longue de la pseudo-reine.


Chez de nombreux animaux, avoir de nombreux descendants est lié à une durée de vie plus courte. On pense que ce compromis entre fertilité et longévité chez les animaux résulte de la façon dont les ressources nutritionnelles et métaboliques sont allouées. L’insuline, une hormone qui aide à transformer les aliments en énergie, joue un rôle majeur dans le métabolisme, mais aussi dans le vieillissement. La production d’œufs consomme beaucoup d’énergie et nécessite de la nourriture supplémentaire, ce qui augmente les niveaux d’insuline, mais une activité accrue de la voie de l’insuline nécessaire à la reproduction entraîne une durée de vie plus courte chez la plupart des animaux. En revanche, la restriction alimentaire prolonge la vie en maintenant les niveaux d’insuline bas ; en fait, d’autres chercheurs cherchent à savoir si le jeûne améliore la longévité.

Les fourmis sont une exception notable au compromis entre reproduction et longévité, car leurs reines – qui sont responsables de la reproduction de toute la colonie – vivent beaucoup plus longtemps que les fourmis ouvrières tout en partageant le même génome. Chez une espèce comme la fourmi noire des jardins, une reine peut pondre un million d’œufs et vivre 30 ans, alors que ses sœurs ouvrières stériles ne vivent qu’un an. Chez les fourmis saltator Harpegnathos, une espèce de fourmis sauteuses originaire d’Inde qui a fait l’objet de cette étude, les reines vivent généralement cinq ans tandis que les ouvrières ne vivent que sept mois.

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Lorsque la reine Harpegnathos meurt dans une colonie, un événement particulier se produit : les fourmis ouvrières s’affrontent avec leurs antennes, rivalisant pour devenir la prochaine reine. Les vainqueurs du duel changent de “caste” dans la société des fourmis et deviennent des pseudo-reines, également appelées gamergates, tout en restant dans le corps (plus petit) d’un ouvrier. Les pseudo-reines acquièrent des comportements de reine, y compris la ponte, et leur espérance de vie augmente considérablement de sept mois à quatre ans. Mais, si elles sont remplacées par une autre reine, elles retrouvent leur statut d’ouvrières, cessent de pondre et leur durée de vie est ramenée à sept mois.

“En subissant un” changement de caste “réversible des ouvrières aux pseudo-reines, ce qui entraîne une augmentation spectaculaire de leur durée de vie et de leur capacité à se reproduire, les fourmis Harpegnathos offrent une opportunité unique d’étudier comment le vieillissement et la reproduction peuvent être déconnectés”, a déclaré le co-senior de l’étude. auteur Claude Desplan, Silver Professor of Biology and Neural Science à NYU.

En utilisant le séquençage d’ARN en masse, les chercheurs ont étudié des échantillons de tissus d’ouvrières et de pseudo-reines, en se concentrant sur les parties de la fourmi impliquées dans le métabolisme et la reproduction, notamment le cerveau, le corps gras (le foie des insectes) et les ovaires. Ils ont découvert que les fourmis qui sont passées de l’ouvrière à la pseudo-reine produisent plus d’insuline dans leur cerveau afin de produire des œufs. Cette augmentation de l’insuline entraîne l’activation de l’une des deux branches principales de la voie de signalisation de l’insuline, MAPK, qui contrôle le métabolisme et la formation des ovules.

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L’augmentation de l’insuline chez les pseudo-reines induit le développement des ovaires, qui commencent alors à produire une protéine supprimant l’insuline appelée Imp-L2. Imp-L2 bloque la signalisation dans l’autre branche principale de la voie de signalisation de l’insuline, AKT, qui contrôle le vieillissement et dont l’activité accrue conduit à une durée de vie plus courte. “Les deux branches principales de la voie de signalisation de l’insuline semblent réguler différemment la fertilité et la durée de vie, avec une signalisation accrue dans l’une facilitant la reproduction chez les pseudo-reines et une signalisation réduite dans l’autre, conformément à leur longévité prolongée”, a déclaré le co-auteur principal de l’étude, Danny Reinberg, le professeur Terry et Mel Karmazin de biochimie et de pharmacologie moléculaire à la NYU Grossman School of Medicine et un chercheur du Howard Hughes Medical Institute.

“Cette interaction, qui a évolué chez les fourmis et peut-être chez d’autres insectes, peut contribuer à la longévité inhabituelle et à la nombreuse progéniture chez les fourmis reproductrices”, a déclaré Hua Yan, co-premier auteur de l’étude et ancien chercheur postdoctoral à la NYU Grossman School of Medicine, qui est maintenant professeur adjoint de biologie à l’Université de Floride. «Notre travail illustre également l’importance d’utiliser les systèmes modèles appropriés pour poser des questions sur des questions biologiques essentielles. Par exemple, la plupart des manipulations de la longévité chez les animaux comme les souris ou les mouches prolongent généralement leur durée de vie de 10 à 20 %. Les fourmis présentent une augmentation remarquable de 500 % de leur longévité, ce qui rend leur étude beaucoup plus puissante», a ajouté Desplan.

En résumé, publiée dans Science, l’étude montre que les fourmis reines présentent un métabolisme élevé pour la reproduction sans subir de vieillissement en générant une protéine anti-insuline qui ne bloque qu’une partie de la voie de l’insuline responsable du vieillissement.

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Voir la publication : 10.1126/science.abm8767

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