Les secrets génétiques des frelons révélés: la clé de leur succès d'invasion globale

Des scientifiques ont séquencé pour la première fois les génomes du frelon européen et du frelon asiatique à pattes jaunes, les comparant avec le génome du frelon géant du Nord précédemment séquencé. Les frelons sont des espèces invasives efficaces, ayant réussi à s'adapter à de nouveaux environnements et proies. L'étude a révélé une évolution rapide du génome, avec de nombreux gènes dupliqués ou mutés, en particulier ceux liés à la communication et à l'olfaction. La compréhension de ces génomes peut aider à gérer les populations de frelons, en soutenant leur rôle de lutte antiparasitaire dans les écosystèmes indigènes et en atténuant leur menace écologique dans les régions envahies.

Des chercheurs de l'UCL ont séquencé les génomes de deux espèces de frelons, découvrant une évolution rapide du génome qui pourrait expliquer leur succès en tant qu'espèces invasives, ce qui pourrait aider à gérer leurs populations et leur impact écologique.

Les génomes de deux espèces de frelons, le frelon européen et le frelon asiatique (ou frelon à pattes jaunes) ont été séquencés pour la première fois par une équipe dirigée par des scientifiques de l'UCL (University College London).

En comparant ces génomes décodés à celui du frelon géant du Nord, qui a récemment été séquencé par une autre équipe, les chercheurs ont révélé des indices suggérant pourquoi les frelons ont été si réussis en tant qu'espèces invasives à travers le monde.

Les frelons sont les plus grands des guêpes sociales. Ils jouent des rôles écologiques importants en tant que prédateurs de haut niveau d'autres insectes. Dans leurs régions d'origine, ils sont des régulateurs naturels de parasites, aidant à réguler les populations d'insectes tels que les mouches, les coléoptères, les chenilles et d'autres types de guêpes. Ces services sont essentiels pour des écosystèmes sains et fonctionnels, ainsi que pour l'agriculture.

Mais les frelons ont aussi tendance à être très réussis en tant qu'espèces invasives. Ils peuvent s'établir dans des zones où ils ne sont pas originaires et causer des dommages écologiques et économiques potentiellement énormes en chassant des pollinisateurs importants, tels que les abeilles domestiques, les abeilles sauvages et les syrphes.

Pour mieux comprendre comment ces espèces ont si bien étendu leur aire de répartition, l'équipe internationale de scientifiques a étudié les génomes de trois types de frelons.

Une séquence de génome est l'ensemble des instructions - un code génétique - qui fabrique une espèce. La comparaison des génomes de différentes espèces peut fournir des informations sur leur biologie - leur comportement, leur évolution et leur interaction avec l'environnement.

Le frelon asiatique (Vespa velutina) est une espèce de frelon originaire d'Asie du Sud-Est. C'est une espèce invasive dans de nombreuses parties de l'Europe et a également été repérée dans certaines parties de l'Amérique du Nord. Le frelon asiatique est légèrement plus petit que le frelon européen, avec des pattes jaunes distinctives et un thorax sombre et velouté. Sa piqûre peut être très douloureuse et même mortelle pour les personnes allergiques. Le frelon asiatique est un prédateur d'abeilles et d'autres insectes, ce qui peut avoir un impact significatif sur les écosystèmes locaux et l'agriculture.

Les chercheurs ont séquencé les génomes du frelon européen indigène, Vespa crabro - un important prédateur de haut niveau, qui est protégé dans certaines parties de l'Europe - et du frelon asiatique à pattes jaunes envahissant Vespa velutina, qui s'est établi dans une grande partie de l'Europe au cours des 20 dernières années menaçant les écosystèmes indigènes, et a parfois été repéré au Royaume-Uni. Ils ont comparé cela avec le génome du frelon géant du Nord, Vespa mandarinia - une espèce connue pour son rôle de lutte antiparasitaire, de pollinisateur et de pourvoyeur de nourriture dans sa plage asiatique indigène, mais est une arrivée récente en Amérique du Nord, où elle menace faune indigène.

En analysant les différences entre les trois espèces apparentées, les chercheurs ont pu identifier des gènes qui ont évolué rapidement depuis que les espèces se sont différenciées des autres guêpes et les unes des autres, et ont trouvé des gènes remarquables qui évoluent rapidement, en particulier en ce qui concerne la communication et l'olfaction (l'odorat).

Le premier auteur de l'étude, le Dr Emeline Favreau (UCL Centre for Biodiversity & Environment), a déclaré: "Nous étions ravis de trouver des preuves d'une évolution rapide du génome dans ces génomes de frelons, par rapport à d'autres insectes sociaux. De nombreux gènes ont été dupliqués ou mutés; ceux-ci incluaient des gènes qui sont susceptibles d'être impliqués dans la communication et dans la perception de l'environnement."

L'évolution du génome permet aux organismes de s'adapter à leur environnement et de profiter de leur environnement en développant de nouveaux comportements et physiologies.

Le co-auteur Dr Alessandro Cini, qui a commencé les travaux à l'UCL avant de déménager à l'Université de Pise, a déclaré: "Ces résultats sont passionnants, car ils pourraient aider à expliquer pourquoi les frelons ont été si réussis pour établir de nouvelles populations dans des régions non indigènes."

“Hornets are carried to different parts of the world accidentally by humans. All that is needed is a small number of mated queens to be transported, hidden in cargo perhaps. The genomes suggest that hornets have lots of genes involved in detecting and responding to chemical cues – these may make them especially good at adapting to hunt different types of prey in non-native regions.”

Senior author Professor Seirian Sumner (UCL Centre for Biodiversity & Environment) said: “These hornet genomes are just the beginning. The genomes of more than 3,000 insect species have now been sequenced by efforts around the world, but wasps are under-represented among these.

“Genomes tell us about aspects of the ecology and evolution that other methods cannot. Evolution has equipped these insects with an incredible genetic toolbox with which to exploit their environment and hunt their prey.”

Armed with these new genomes, the scientists hope to help improve the management of hornet populations, both for their ecosystem services as pest controllers in native zones, and as ecological threats in regions where they are invasive.