Les fourmis coupeuses de feuilles font preuve d’une stratégie de recherche de nourriture avancée, découpant méticuleusement des fragments de feuilles à l’aide de leurs puissantes mandibules, avec une précision qui n’a rien à envier aux outils conçus par l’homme. Cette extraordinaire capacité à couper les feuilles est essentielle à leur survie, car le matériel végétal récolté sert de substrat pour la culture de leur champignon symbiotique, qui constitue la principale source de nourriture de la colonie.
De nouvelles recherches révèlent comment les fourmis coupeuses de feuilles découpent des portions de feuilles.
Bien qu’elles ne soient pas capables de sauter d’un seul coup par-dessus de hauts immeubles, les fourmis coupeuses de feuilles sont incontestablement des super-héros du monde des insectes. Ces petites centrales électriques peuvent transporter des fragments de feuilles pesant jusqu’à six fois leur propre masse corporelle, qu’elles utilisent pour favoriser la croissance des champignons dans leurs nids.
Mais comment ces insectes déterminent-ils la taille des morceaux de feuilles qu’ils découpent méticuleusement à l’aide de leurs mandibules ?
Utilisent-ils leur corps comme une simple règle, ou utilisent-ils des informations sur la position de leur corps pour ajuster la distance à laquelle ils coupent, s’adaptant ainsi à l’épaisseur d’une feuille tout en la démembrant ?
Sachant que les insectes modifient la trajectoire d’une coupe lorsqu’ils sculptent du Parafilm de différentes épaisseurs, Flavio Roces, de l’université de Würzburg, en Allemagne, a décidé de découvrir comment les fourmis déterminent la taille des portions qu’elles découpent.
Lui et ses collègues, Daniela Römer et Rebecca Exl (également de l’université de Würzburg), publient dans le Journal of Experimental Biology leur découverte selon laquelle chaque fourmi suit la position du bord de la feuille en le saisissant avec ses pattes arrière tout en faisant pivoter son corps pendant qu’elle taille des portions de feuilles parfaites.
Une fourmi coupeuse de feuilles découpe un morceau de Parafilm. En haut à gauche : début de la découpe, la patte arrière la plus proche tenant le bord du Parafilm. En haut à droite : à mi-chemin de la découpe, les deux pattes postérieures tenant le bord du Parafilm. En bas à gauche : la coupe est presque terminée, la deuxième patte arrière tient le bord. En bas à droite : coupe terminée. Crédit : Daniela Römer
Mais d’abord, les chercheurs ont dû comprendre comment les insectes découpent des fragments de feuilles ordinaires. Exl a fabriqué de fausses feuilles avec du Parafilm – une couche pour les feuilles fines (0,13 mm), trois pour les feuilles épaisses (0,38 mm) – les a frottées avec des feuilles de ronces écrasées ou de l’huile de rose pour les rendre plus attrayantes pour les fourmis et les a installées dans la zone de recherche de nourriture d’une colonie de fourmis Atta sexdens vivant en laboratoire.
Dès qu’une fourmi montait à bord, Exl récupérait la pseudo-feuille et la plaçait devant une caméra pour enregistrer les manœuvres de la fourmi.
Dans un premier temps, la fourmi s’est couchée le long du bord de la feuille, la patte arrière et la patte centrale du côté le plus proche du bord saisissant le Parafilm. Ensuite, elle a coupé vers le haut, en tournant progressivement son corps jusqu’à ce qu’il se redresse en coupant en arc de cercle, attachant le deuxième membre postérieur lorsque son corps était presque à la verticale.
En continuant à couper, la fourmi a pivoté davantage, libérant finalement le premier membre postérieur du bord de la feuille tout en maintenant le deuxième membre postérieur, jusqu’à ce qu’elle coupe le morceau en coupant à travers le bord de la feuille après avoir fait pivoter son corps de 180 degrés.
En comparant la posture des fourmis lorsqu’elles coupent des feuilles épaisses et fines, Exl s’est aperçue qu’elles adaptaient leur technique, recroquevillant leurs pattes pour réduire leur portée et couper de plus petits fragments de forme elliptique lorsqu’il s’agissait de feuilles épaisses.
Comment les fourmis contrôlaient-elles la taille des fragments qu’elles incisaient ? La connaissance de la position de leurs pattes arrière sur le bord de la feuille pouvait-elle guider leur trajectoire de coupe ?
Cette fois, Exl a attendu que chaque fourmi soit à mi-chemin de son incision avant d’insérer délicatement un morceau de papier entre la fourmi et la fausse feuille afin de relâcher sa prise et de continuer à couper. Sans connaître la position de leurs pattes par rapport au bord de la feuille, certaines fourmis ont coupé des portions elliptiques plus petites.
Elles utilisaient l’information fournie par leurs pattes arrière saisissant le bord de la feuille pour guider la trajectoire de leur coupe. Cependant, certaines fourmis étaient encore capables de couper des fragments de taille similaire.
Utilisaient-elles d’autres informations sensorielles pour guider leur trajectoire ? Les poils situés à l’avant du cou, qui détectent la position de la tête, pourraient-ils contribuer à leur sens de la direction de coupe ?
Exl a prudemment rasé ces poils et a laissé les fourmis couper une feuille de Parafilm tout en détachant doucement les membres de l’insecte du bord avec la protection en papier. Cette fois, les fourmis ont complètement perdu le sens de la direction, produisant des fragments de forme aléatoire qui ne ressemblaient en rien aux morceaux elliptiques qu’elles avaient coupés auparavant.
Les fourmis coupeuses de feuilles dépendent de la connaissance de l’emplacement du bord de la feuille fournie par leurs pattes et de la position de leur tête, pour continuer à couper dans la courbe et s’assurer qu’elles n’excisent jamais de fragments qui dépassent leur force exceptionnelle.
Référence : « Two feedback mechanisms involved in the control of leaf fragment size in leaf-cutting ants » par Daniela Römer, Rebecca Exl et Flavio Roces, 22 juin 2023, Journal of Experimental Biology.
DOI : 10.1242/jeb.244246
L’étude a été financée par l’université de Würzburg.