Insémination à un mâle : le point sur cette pratique

UNE UTILISATION EN ÉLEVAGE ET EN SÉLECTION

a) Présentation de la technique

L’insémination est une technique relativement courante en élevage et sélection apicoles, dont la première mention date de 1923 (travaux de Quinn ; Woyke, 1968). Elle permet de réaliser des fécondations en maîtrisant précisément la voie mâle utilisée. De ce fait, on y a recours dans deux cas de figure : dans une approche scientifique afin d’obtenir une meilleure compréhension de la génétique de l’abeille, ou dans une démarche de sélection apicole, pour une sélection/diffusion plus efficace d’une génétique.

b) Résultats obtenus et comparaison avec une insémination classique

Les reines inséminées avec un mâle présentent certaines caractéristiques. La première d’entre elle est un volume d’insémination, de l’ordre de 2 ou 3 microlitres contre 8 à 10 microlitres dans le cas d’une insémination classique, et un nombre de spermatozoïdes plus faible comparé à une insémination classique, de l’ordre de 3 fois moindre (Bolten & Harbo, 1982). La quantité de spermatozoïdes dans la spermathèque étant le premier facteur qui explique la durée de ponte et donc la durée de vie de la reine (Baer et al., 2016, Al-Lawati, 2009), les reines inséminées avec un mâle auront une durée de vie moins longue qu’une reine classique. Il peut ainsi s’avérer plus délicat de les hiverner mais c’est toutefois possible (Nolan, 1932 ; Bienkowska, 2011, Jungels, 2014).

L’insémination à un mâle non apparenté permet d’obtenir des colonies dont le niveau de développement est généralement semblable à celui d’une reine classique pendant les premiers mois (Harbo, 1999). Néanmoins, l’utilisation d‘inséminations consanguines peut réduire drastiquement le développement des colonies (couvain lacunaire, autres symptômes, etc.).

L’autre caractéristique des reines ayant subi cette technique tient à sa progéniture : les ouvrières qui en sont issues auront la même mère et le même père. Ainsi, toutes les ouvrières de la colonie seront donc super-soeurs entre elles (pas de fratries, de demi-soeurs comme dans le cas d’une reine fécondée avec plusieurs mâles). Il en résulte des colonies dont les ouvrières sont très homogènes. De la même manière, si des reines-filles sont greffées à partir des reines inséminées à un mâle, on retrouvera cette même homogénéité chez les reines ainsi obtenues. Il peut également être envisagé d’inséminer plusieurs reines semblables à partir de la semence issue d’un unique mâle, par dilution, afin de travailler avec des colonies à la physionomie très similaires (Harbo, 1986).

c) Utilisation dans une démarche de sélection

L’insémination à un mâle est utilisée par certain.es apiculteur.rices depuis plusieurs années dans des démarches de sélection. Cette utilisation peut répondre à deux objectifs : faciliter la détection de certains caractères difficiles à identifier au sein d’une colonie. Un caractère ou un comportement exprimé par 100% des ouvrières d’une colonie sera plus facilement visible qu’un comportement qui ne serait exprimé que par celles d’une fratrie (environ 8 à 10% des ouvrières dans une colonie classique). Dans le cas d’un caractère qui serait transmis par plusieurs gènes, le mécanisme de transmission sera également plus facile à étudier.

L’autre intérêt de l’insémination à un mâle est d’améliorer la qualité de testage sur descendance par l’obtention de reines-filles plus homogènes. Le fait de travailler avec des reines-filles issues d’une reine inséminée par un seul mâle réduit la variation des performances de celles-ci. La variabilité entre reines-filles sera beaucoup plus faible. Ainsi le coefficient de parenté entre deux reines-filles pleines sœurs sera de 0,75 au lieu de 0,50 pour celles qui sont demi-sœurs d’une reine inséminée à partir de mâles d’une provenant d’une seule colonie.

Le recours à des inséminations à un mâle consanguines, par exemple l’insémination tante-neveu, permet à la fois d’augmenter l’homogénéité de la descendance (détection du caractère) mais également d’augmenter l’expression de certains caractères difficiles à observer à l’instar des caractères récessifs (Jungels, 2014). Cette dernière sélection est souvent orientée vers la recherche d’abeilles résistantes à varroa, la résistance à varroa étant un caractère difficile à isoler, dont le mécanisme de transmission est peu connu (Harris, 2009). P. Jungels, apiculteur professionnel au Luxembourg, utilise l’insémination à un mâle consanguine depuis une dizaine d’années en élevage d’abeilles résistantes à varroa (Jungels, 2014).

Les reines inséminées à un mâle sont obtenues au printemps (mai-juin). Le niveau de varroa est mesuré en août de la même année. Les reines hivernées en miniplus sont utilisées l’année suivante pour le greffage de reines destinées à la fécondation naturelle dans un milieu Buckfast ou pour celui en vue de nouvelles reines inséminées à un mâle. Les reines consanguines à un mâle (neveu) sont en général étudiées en dehors du schéma de sélection principal. La génétique d’intérêt, isolée au moyen de cette technique, y est réincorporée lorsque le niveau de connaissance est suffisant.

D’autres apiculteur.rices procèdent de la même façon. Néanmoins, du fait de l’hivernage très aléatoire de ces reines, celles-ci ne constituent jamais le « cœur » du schéma de sélection mais plutôt des itinéraires de sélection complémentaires à la sélection principale, fondée sur des reines inséminées classiques.

Une étude récente nuance toutefois l’intérêt de la technique pour la sélection. Kistler et al. ont montré que l'utilisation exclusive de telles reines dans un schéma de sélection n’apporterait pas un progrès génétique plus important et augmenterait de manière très risquée le niveau de consanguinité de la population sélectionnée.

d) Effets de la consanguinité (inséminations à un mâle apparenté)

Chez les abeilles, le sexe est déterminé par un seul gène possédant plusieurs dizaines d’allèles différents. Un individu hétérozygote pour ce gène donne une femelle ouvrière ou une reine. Quand un individu est homozygote pour ce gène, il devient alors un mâle diploïde qui est détruit par les ouvrières au stade larvaire. Lorsque le niveau de consanguinité dans un schéma de sélection augmente, la probabilité de voir croître la proportion d’individus homozygotes pour le déterminisme sexuel augmente. Il en résulte des couvains dont une part importante peut être détruite par les abeilles. Ce taux peut aller jusqu’à 50% dans le cas d’une fécondation par un seul mâle possédant un allèle également porté par la reine (Brückner, 1979). Ce couvain lacunaire peut également être observé chez des colonies dont les reines ont subi une insémination tante-neveu (P. Jungels, communication personnelle).

Néanmoins, ces effets visibles de la consanguinité disparaissent à la génération suivante dans le cas où les fécondations sont ensuite réalisées de manière naturelle : en effet, si la population de mâles présente dans l’environnement est assez diversifiée d’un point de vue génétique, la probabilité d’avoir à nouveau un allèle présent de manière homozygote chez un grand nombre d’ouvrières est faible. Dans le cas où la reine serait consanguine mais donnerait naissance à des ouvrières non consanguines, celles-ci « compenseraient » en quelque sorte la consanguinité de la reine pour les paramètres de production étudiés comme le miel ou la cire (Bienefeld, 1989).

UNE UTILISATION À VISÉE SCIENTIFIQUE

Pour les chercheurs, l’insémination à un mâle permet en particulier d’étudier les variations relatives à certains caractères et aussi le support génétique des différences observées et enfin, de faciliter la sélection. (Rothenbuhler, 1960). L’insémination à un mâle a été largement employée par les scientifiques pour des travaux de génétique, lors d’expériences de « backcross » par exemple, afin d’étudier la loi de transmission de certains caractères, comme la sensibilité à la loque américaine (Rothenbuhler, 1964).

Les mâles utilisés en insémination peuvent avoir des degrés d’apparentement variables avec la reine. Il peut s’agir de mâles d’origine différente (ses neveux, produits par une reine sœur) ou de ses propres gamètes (Harbo, 1986 ; Oldroyd, 1992, Kubasek, 1980).

 

BIBLIOGRAPHIE

Al-Lawati, H.T., Kamp, G., Bienefeld, K. (2009) Characteristics of the spermathecal contents of old and young honeybee queens. Journal of Insect Physiology. 2009 Feb ; 55(2):116-21

Baer, B et al., (2016) Sperm use economy of honeybee (Apis mellifera) queens. Ecology and Evolution 2016; 6(9): 2877–2885

Bienefeld, K, Reinhardt, F, Pirchner,F (1989). Inbreeding effects of queen and workers on colony traits in the honey bee. Apidologie, Springer Verlag, 20 (5), pp.439-450.

Bolten, A & Harbo, JR (1982) Numbers of spermatozoa in the spermathecal of the queen honeybee after multiple inseminations with small volumes of semen, Journal of Apicultural research 21(1):7-10

Brückner, D (1979) Effects of inbreeding on worker honeybees, Bee world, Volume 60, issue 3

Bienkowska et al. (2011) Influence of the age of honey bee queens and dose of semen on condition of instrumentally inseminated queens kept in cages with 25 worker bees in bee colonies, Journal of Apicultural Science, Vol 5 No. 1 2011, pp 99-109

Harbo, JR (1986) chapter 15 : Propagation and Instrumental Insemination, in Rinderer, T (1986) Bee Genetics and Breeding, Academic Press, p 362-389

Harbo, JR (1999) The value of single-drone inseminations in selective breeding of honey bees.

Jungels, P (2014) La santé du couvain et le VSH pratiqués dans un élevage sélectif ; traduit depuis ‘Der Buckfastimker’, mai 2014

Kubasek, K. J., Rinderer, T. E., and Lee, W. R. (1980). Isogenic sperm line maintenance in the honey bee. /. Hered. 71, pp 278-280

Nolan, W.J. (1932). Breeding the Honey Bee under Controlled Conditions. U.S.D.A. Tech. Bull. No. 326.

Oldroyd BP, Rinderer, T.E., Harbo, J.R., and Buco, S.M. (1992) Effects of intracolonial genetic diversity on honey bee (Apis mellifera) (Hymenoptera: Apidae) colony performance. Ann. Ent. Soc. Am. 85 : 335-343.

Rothenbuhler, W. C. (1960) A technique for studying genetics of colony behavior in honey bees. Am. Bee J., 100, 176-198

Rothenbuhler, W. C. (1964b) Behavior genetics of nest cleaning in honey bees. IV. Responses of F, and backcross generations to disease-killed brood. Am. Zool., 4, 1 1 1-123

Woyke, J (1968) Historique de l’insémination artificielle des reines d’abeilles. Ann. Abeille 1968 11(4): 241-242

Auteurs :

• Benjamin Basso (INRAE)

• Matthieu Guichard (Agroscope)

Publication 27.11.2023

 https://itsap.asso.fr/articles/insemination-a-un-male-le-point-sur-cette-pratique