Les rats-taupes nus sont bizarres. Ils vivent sous terre, sont largement insensibles à certains types de douleur, peuvent survivre sans oxygène pendant longtemps, attrapent rarement le cancer et peuvent vivre plus de 30 ans - des décennies de plus que les rongeurs de taille similaire. Ils sont également eusociaux, comme les fourmis ou les abeilles : dans une colonie de plus d'une centaine d'animaux, une seule femelle, la reine, se reproduit.
Pendant longtemps, les scientifiques ont supposé que la reine maintenait les autres femelles en ligne par l'intimidation et la violence. Mais cela semble peu pratique quand votre royaume est un réseau de tunnels s'étendant jusqu'à trois kilomètres. Maintenant, une équipe du Lewin Lab au Max Delbrück Center for Molecular Medicine à Berlin a découvert qu'il s'agit en fait d'un programme de signalisation olfactive sophistiqué.
« Il est très clair que les rats-taupes ont en fait un assez gros nez et qu'ils sentent beaucoup », déclare Gary Lewin, auteur principal de l'étude. Les rats-taupes nus ont environ 1 200 gènes de récepteurs olfactifs - plus que les souris (environ 1 000) et bien plus que les quelques centaines misérables des humains. Ils sont également aveugles. « Ils doivent pouvoir naviguer et se déplacer sans vision, donc l'odorat est l'une de ces choses qui est améliorée », a déclaré Lewin.
Pour découvrir à quel point ils comptent sur l'odorat, l'équipe a collecté des bouquets d'odeurs d'animaux individuels en maintenant un tube en plastique absorbant près d'un rat-taupe pendant environ une demi-heure. Ensuite, ils ont analysé ces odeurs dans un spectromètre de masse, les séparant en environ 100 composés chimiques distincts.
Sur la base d'échantillons de centaines de rats-taupes, l'équipe a appris que chaque colonie porte une signature chimique distincte. Lorsque des rats-taupes de différentes colonies étaient placés ensemble, ils se reniflaient pendant environ 40 secondes pour décider ami ou ennemi. Si ennemi, ils attaquaient, souvent mortellement. « Les rats-taupes nus sont comme les humains dans le sens où ils sont très xénophobes », a déclaré Lewin.
Désactiver temporairement les neurones olfactifs des animaux avec des produits chimiques a fait disparaître la xénophobie. « Ils étaient essentiellement cool les uns avec les autres, et il n'y avait pas de combat », a déclaré Lewin.
En plus des signaux ami-ennemi, les chercheurs ont trouvé un ester spécifique appelé myristate d'isopropyle dans les bouquets d'odeurs des reines - et nulle part ailleurs. « Les femelles reproductrices avaient cette molécule particulière que les animaux non reproducteurs n'avaient pas », a déclaré Lewin.
Les reines sécrètent du myristate d'isopropyle de leurs organes génitaux et le répandent dans les tunnels en se déplaçant. Le suivi du composé sur le cycle de reproduction de la reine a montré qu'il monte et descend avec sa fertilité, culminant lorsqu'elle est en chaleur ou enceinte. « C'est en fait un très bon indicateur de la capacité de la reine à se reproduire », a déclaré Lewin. De plus, il est stable : les chercheurs pouvaient encore le détecter dans les cages environ 24 heures après l'application. Comme le système de terriers d'une colonie peut s'étendre jusqu'à trois kilomètres, « il persiste un certain temps, donc elle a moins de travail pour répandre l'odeur », a ajouté Lewin.
Identifier la molécule était une chose ; montrer ce qu'elle fait en était une autre. Les colonies de rats-taupes nus sont organisées en une hiérarchie vaguement corrélée à la taille du corps. Les scientifiques classent les rangs à l'aide d'un test de dominance : lorsque deux animaux se rencontrent dans un tunnel, celui qui cède est de rang inférieur. Lorsque l'équipe de Lewin a testé comment les rats-taupes réagissent au myristate d'isopropyle, la réponse dépendait du rang.
Dans un labyrinthe en T avec la molécule de la reine d'un côté, les femelles de rang supérieur - celles ayant une chance réaliste de devenir reine - l'évitaient. « Nous avons une idée, bien que nous ne l'ayons pas prouvée, que dans un environnement normal, les animaux de rang supérieur essaient d'éviter la reine, car la reine pourrait être agressive envers eux », a déclaré Lewin.
L'imagerie échographique fonctionnelle a montré que souffler du myristate d'isopropyle sur le nez allume une grande partie du cortex olfactif. L'équipe a interprété cela comme la preuve que le composé est enregistré comme un signal distinct. De plus, l'exposition à l'odeur de la reine a déclenché des changements hormonaux.
Les femelles non reproductrices ont un taux élevé de prolactine, une hormone qui supprime la fertilité pendant la lactation. L'équipe de Lewin a constaté que les niveaux de prolactine chutent lorsqu'une reine est retirée.