Un appareil repère et compte les abeilles hébergeant un dangereux parasite

Les acariens varroa, comme le brun derrière la tête de cette abeille, peuvent tuer les colonies d'abeilles. Au salon international des sciences et de l'ingénierie Regeneron 2023, trois adolescents ont présenté leur système automatisé pour détecter les parasites sur les abeilles. Cela pourrait aider les apiculteurs à savoir quand appliquer des pesticides anti-acariens.

Abeille-individuel/iStock/Getty Images Plus

Par McKenzie Prillaman

il y a 13 heures

DALLAS, Texas — Les abeilles meurent dans une grande partie de leur aire de répartition. Un parasite connu sous le nom d'acarien Varroa est responsable de la plupart des colonies malades et mourantes. Un trio d'adolescents a maintenant développé un système automatisé capable de détecter et de suivre les abeilles infectées par des acariens lorsqu'elles entrent et sortent de leurs ruches. Cela pourrait aider les apiculteurs à savoir combien d'abeilles sont touchées et quand il est temps de traiter la ruche avec des produits chimiques anti-acariens.

Albert Dehne, 19 ans, Daniel Cermann, 19 ans, et Richard Ueltzen, 18 ans, ont présenté leur nouveau système d'imagerie le mois dernier au Regeneron International Science and Engineering Fair (ISEF). Ce concours est un programme de Society for Science (qui publie également ce magazine).

Les adolescents sont diplômés de l'Albert-Schweitzer-Gymnasium, un lycée d'Erfurt, en Allemagne. Ils ont développé le détecteur d'acariens pour faire face aux infestations dans leur propre arrière-cour.

"J'ai essentiellement grandi avec les abeilles et les tâches quotidiennes de l'apiculture", explique Daniel. Son père, un apiculteur, doit faire face aux agaçants acariens. Comme ces parasites se nourrissent de la graisse des abeilles, ils peuvent également transmettre des germes. Pendant des décennies, ces acariens ont été associés à des abeilles mourantes dans les ruches américaines et européennes.

Les apiculteurs peuvent tuer les acariens avec des produits chimiques. Mais ils doivent appliquer juste la bonne quantité. Utilisez trop peu et le produit chimique ne se débarrassera pas des acariens. Utilisez-en trop et cela peut nuire aux abeilles. Les méthodes actuelles pour mesurer les infestations ne sont pas très précises, dit Richard, ou elles ne sont pas très opportunes.

Les acariens sont difficiles à repérer sur les abeilles sous la lumière visible. Pour construire un meilleur système, les adolescents ont expérimenté pour trouver une longueur d'onde de lumière qui ferait mieux ressortir les acariens. Lorsqu'ils sont vus avec une lumière de 870 nanomètres - une longueur d'onde infrarouge - les parasites semblent beaucoup plus légers que leur hôte abeille. (Cette lumière semble violette sur les images et les vidéos des adolescents.) Les abeilles ne peuvent pas voir la lumière infrarouge, donc cela ne les dérange pas.

Pour construire un détecteur d'acariens, les adolescents ont attaché leur système de lumière UV à une ruche. Il prolonge l'entrée de la ruche d'environ 20 centimètres (8 pouces). Deux caméras vidéo surveillent les abeilles qui entrent et sortent alors qu'elles sont éclairées par une lumière infrarouge. Un petit ordinateur se trouve sur une étagère au-dessus des caméras et scanne la vidéo. Lorsqu'il détecte une abeille hébergeant un acarien, il signale l'insecte comme infecté. Un toit étanche au-dessus du système protège l'équipement et maintient l'éclairage constant.

L'équipe a entraîné le système à détecter les acariens à l'aide de 6 500 images. Les adolescents l'ont ensuite testé sur les ruches du jardin de Daniel. Il a correctement trouvé les parasites dans environ 19 cas sur 20.

Le nouveau système peut également calculer le rapport entre les abeilles infectées et non infectées. Cela peut aider les apiculteurs à déterminer s'ils doivent utiliser des produits chimiques sur les acariens. Pour une petite infestation, dit Daniel, un apiculteur comme son père pourrait décider de ne pas traiter tout de suite. Retarder le traitement permettrait d'économiser du temps et de l'argent.

"Plus important encore", note Daniel, cela "peut épargner beaucoup de stress aux abeilles". Traiter les abeilles peut les affaiblir. Cela peut nuire aux abeilles déjà stressées par les acariens.

À l'avenir, le trio vise également à surveiller le dessous des abeilles à la recherche d'acariens. Ils veulent également entraîner le système à détecter d'autres parasites. Pour l'instant, cependant, les trois amis – qui fréquentent maintenant des collèges différents – étaient ravis d'être réunis.

Albert, Daniel et Richard ont remporté la troisième place dans la division robotique et machines intelligentes et se sont partagé un prix de 1 000 $. Ils ont également reçu une mention honorable de l'Association pour l'avancement de l'intelligence artificielle. Ce prix accorde aux adolescents l'adhésion à la société.

Cette équipe faisait partie des plus de 1 600 finalistes du secondaire de 64 pays, régions et territoires. Regeneron ISEF a distribué près de 9 millions de dollars en prix cette année. Ce programme est géré par la Society for Science depuis le début de l'événement annuel en 1950.

annuel : Adjectif désignant quelque chose qui se produit chaque année. (en botanique) Plante qui ne vit qu'un an, elle a donc généralement une fleur voyante et produit de nombreuses graines.

intelligence artificielle : Un type de prise de décision basée sur la connaissance présentée par des machines ou des ordinateurs. Le terme fait également référence au domaine d'étude dans lequel les scientifiques tentent de créer des machines ou des logiciels informatiques capables d'un comportement intelligent.

ingénierie : Le domaine de la recherche qui utilise les mathématiques et les sciences pour résoudre des problèmes pratiques. Quelqu'un qui travaille dans ce domaine est connu comme un ingénieur.

jauge : Un appareil pour mesurer la taille ou le volume de quelque chose. Par exemple, les marégraphes suivent la hauteur en constante évolution des niveaux d'eau côtière tout au long de la journée. Ou tout système ou événement qui peut être utilisé pour estimer la taille ou l'ampleur de quelque chose d'autre. (v. mesurer) L'acte de mesurer ou d'estimer la taille de quelque chose.

lycée : Une désignation pour les grades neuf à 12 dans le système américain d'éducation publique obligatoire. Les diplômés du secondaire peuvent postuler dans les collèges pour poursuivre leurs études supérieures.

héberger : (en biologie et en médecine) L'organisme (ou l'environnement) dans lequel quelque chose d'autre réside. Les humains peuvent être un hôte temporaire pour les germes d'intoxication alimentaire ou d'autres agents infectieux.

infestation: Une communauté parasite de parasites, comme lorsque les guêpes s'installent sur le porche d'une maison abandonnée.

infrarouge : Un type de rayonnement électromagnétique invisible à l'œil humain. Le nom incorpore un terme latin et signifie "en dessous du rouge". La lumière infrarouge a des longueurs d'onde plus longues que celles visibles pour les humains. Les autres longueurs d'onde invisibles comprennent les rayons X, les ondes radio et les micro-ondes. La lumière infrarouge a tendance à enregistrer la signature thermique d'un objet ou d'un environnement.

insecte : Un type d'arthropode qui, à l'âge adulte, aura six pattes segmentées et trois parties du corps : une tête, un thorax et un abdomen. Il existe des centaines de milliers d'insectes, dont des abeilles, des coléoptères, des mouches et des papillons de nuit.

mite : Un invertébré appartenant au vaste groupe d'animaux appelés arachnides, qui comprend également les araignées et les tiques. Aucun d'entre eux n'est un insecte, bien que, comme les insectes, ils appartiennent au groupe parapluie plus large, appelé arthropodes (du nom des pattes segmentées de leurs membres).

moniteur: Pour tester, goûter ou regarder quelque chose, surtout de façon régulière ou continue.

parasite : Un organisme qui tire des avantages (tels que de la nourriture) d'une autre espèce, appelée hôte, tout en causant généralement un certain degré de préjudice ou d'inconfort à l'hôte. Des exemples classiques de parasites comprennent les tiques, les puces et les ténias.

rapport : La relation entre deux nombres ou montants. Lorsqu'ils sont écrits, les nombres sont généralement séparés par deux points, comme un 50:50. Cela signifierait que pour 50 unités d'une chose (à gauche), il y aurait également 50 unités d'une autre chose (représentée par le nombre à droite).

Salon international des sciences et de l'ingénierie Regeneron : (Regeneron ISEF) Initialement lancé en 1950, ce concours est l'un des trois concours créés (et toujours organisés) par la Society for Science. Chaque année, environ 1 600 lycéens de plus de 60 pays, régions et territoires ont la possibilité de présenter leurs recherches indépendantes à Regeneron ISEF et de concourir pour une moyenne de près de 9 millions de dollars en prix.

Société pour la science : Une organisation à but non lucratif créée en 1921 et basée à Washington, DC Depuis sa fondation, la Société promeut non seulement l'engagement public dans la recherche scientifique, mais aussi la compréhension publique de la science. Elle a créé et continue d'organiser trois concours scientifiques renommés : le Regeneron Science Talent Search (lancé en 1942), le Regeneron International Science and Engineering Fair (initialement lancé en 1950) et MASTERS (de 2010 à 2022) et le Thermo Fisher Scientific Junior Innovators Challenge (lancé en 2023). La Société publie également du journalisme primé : in Science News (lancé en 1922) et Science News Explores (créé en 2003).

stress : (en biologie) Un facteur - tel que des températures inhabituelles, des mouvements, de l'humidité ou de la pollution - qui affecte la santé d'une espèce ou d'un écosystème. (en psychologie) Réaction mentale, physique, émotionnelle ou comportementale à un événement ou à une circonstance (agent de stress) qui perturbe l'état d'être habituel d'une personne ou d'un animal ou impose des exigences accrues à une personne ou à un animal ; le stress psychologique peut être positif ou négatif. (en physique) Pression ou tension exercée sur un objet matériel.

système : Un réseau de pièces qui travaillent ensemble pour réaliser une fonction. Par exemple, le sang, les vaisseaux et le cœur sont les principaux composants du système circulatoire du corps humain. De même, les trains, les plates-formes, les voies, les signaux routiers et les viaducs font partie des composants potentiels du système ferroviaire d'un pays. Le système peut même être appliqué aux processus ou aux idées qui font partie d'une méthode ou d'un ensemble ordonné de procédures pour accomplir une tâche.

transmettre: (n. transmission) Envoyer ou transmettre.

virus : Minuscules particules infectieuses constituées de matériel génétique (ARN ou ADN) entouré de protéines. Les virus ne peuvent se reproduire qu'en injectant leur matériel génétique dans les cellules d'êtres vivants. Bien que les scientifiques qualifient fréquemment les virus de vivants ou de morts, en fait, de nombreux scientifiques affirment qu'aucun virus n'est vraiment vivant. Il ne mange pas comme les animaux et ne fabrique pas sa propre nourriture comme le font les plantes. Il doit détourner la machinerie cellulaire d'une cellule vivante pour survivre.

longueur d'onde : La distance entre un pic et le suivant dans une série de vagues, ou la distance entre un creux et le suivant. C'est aussi l'un des "étalons" utilisés pour mesurer le rayonnement. La lumière visible - qui, comme tout rayonnement électromagnétique, se propage par ondes - comprend des longueurs d'onde comprises entre environ 380 nanomètres (violet) et environ 740 nanomètres (rouge). Les rayonnements dont les longueurs d'onde sont plus courtes que la lumière visible comprennent les rayons gamma, les rayons X et la lumière ultraviolette. Le rayonnement à plus grande longueur d'onde comprend la lumière infrarouge, les micro-ondes et les ondes radio.

McKenzie Prillaman est le stagiaire en rédaction scientifique du printemps 2023 à Science News. Elle est titulaire d'un baccalauréat en neurosciences avec une mineure en bioéthique de l'Université de Virginie et d'une maîtrise en communication scientifique de l'Université de Californie à Santa Cruz.

Des ressources pédagogiques gratuites sont disponibles pour cet article. Inscrivez-vous pour accéder :

Déjà enregistré? Entrez votre adresse e-mail ci-dessus.

Note de lisibilité : 7,5