Le dimanche 29 mars a eu lieu l’inauguration en grande pompe du nouvel espace World of Frozen, inspiré de la franchise de films d’animation éponyme, dans le parc secondaire de Disneyland Paris rebaptisé pour l’occasion Disney Adventure World. Mais derrière cette extension historique du parc parisien, dans laquelle a été recréé un fjord, ainsi qu’une une « Montagne du Nord » de 36 mètres de haut, ce sont les objets géologiques emblématiques de l’environnement scandinave et alpin qui sont mis en avant et ainsi rendus visibles pour le grand public.

Rappelez-vous le film La Reine des Neige, dans lequel après avoir révélé ses pouvoirs, le personnage principal, Elsa, se réfugie dans un palais de glace qu’elle bâtit au creux de la Montagne du Nord. C’est cette Montagne du Nord, plus vraie que nature et culminant à 36 mètres de haut, qui a été recréée en surplomb du « Monde de la Reine des Neiges ». Si cet élément de décor n’a bien sûr rien de naturel dans sa fabrication, il reprend l’ensemble des formes et des types de roches présents dans la représentation imaginaire de l’environnement nordique et alpin.

Ainsi, le premier élément visible pour le visiteur qui découvre le World of Frozen est cette montagne sous la forme d’un pic pyramidal presque parfait. Cette représentation du pic montagneux « idéal » est directement inspirée du sommet du Cervin dans les Alpes Suisses (ou Matterhorn en allemand).

Le Cervin est une montagne devenue emblématique depuis les débuts de l’alpinisme et sa première ascension en 1865. La forme pyramidale du Cervin est issue de la combinaison entre l’érosion différentielle, c’est-à-dire l’érosion qui affecte différemment les roches en fonction de leur résistance relative, et la structure tectonique même des Alpes. Le Cervin est situé au centre de la chaîne alpine au cœur d’une large nappe de charriage, c’est-à-dire un ensemble géologique qui a subi un large déplacement latéral : la nappe de la Dent Blanche. Les roches qui composent le Cervin sont essentiellement des gneiss et des granites dans sa partie basale – des roches très dures – tandis que sa petite partie sommitale est constituée de paragneiss et de schistes bien plus facilement érodés. Les gneiss et granites très durs qui composent sa base ont permis l’émergence d’arêtes très nettes, qui ont amenés à cette forme pyramidale aujourd’hui caractéristique et reconnaissable entre toutes.

Volcan éteint et légende arthurienne

Une fois passé ce premier sommet emblématique, le regard du visiteur se déplace vers un relief qui s’adoucit : une succession de collines et de plateaux dont la base est clairement inspirée par les orgues basaltiques.

Ce paysage de collines douces et de pentes herbeuses qui surplombent un alignement basaltique et des habitations typiques est comparable au relief volcanique d’Arthur’s Seat à Édimbourg, en Écosse. Au bout du Royal Mile et jouxtant le palais de Holyrood, le relief d’un ancien volcan marque le paysage écossais. Cet ancien relief volcanique présente à sa base des orges basaltiques typiques, issus du refroidissement rapide des coulées volcaniques, et des sommets herbeux adoucis.

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Moins connu en France que le Cervin, Arthur’s Seat (ou Trône d’Arthur en traduction littérale) n’en est pas moins emblématique, faisant directement référence à la légende arthurienne.

A la différence du Cervin, à composition essentiellement gneissique et granitique, Arthur’s Seat est donc de composition volcanique basaltique. C’est dans cette juxtaposition entre un soubassement volcanique, sur lequel s’adosse un village typique, et un sommet pyramidal que vient s’ancrer la reconstitution des reliefs emblématiques du land. Dans la nature, il serait peu probable de retrouver un sommet gneissique surplombant directement une coulée volcanique. En revanche, la juxtaposition de sommets mythiques par leur forme fonctionne, car elle fait appel à notre imaginaire tout en s’appuyant sur des images bien ancrées dans les représentations partagées de la montagne et des paysages nordiques.

Le fjord, vallée mythique de Scandinavie

L’ensemble du nouvel espace World of Frozen, qui s’étend au pied de la Montagne du Nord s’articule autour d’un fjord recréé de toutes pièces, offrant aux visiteurs un nouveau lieu de spectacle.

Le fjord est une figure géomorphologique majeure des côtes scandinaves, issue de la combinaison complexe entre l’érosion glaciaire et la remise en eau des vallées. C’est une avancée de la mer à l’intérieur des terres, entourée de reliefs escarpés façonnés par l’érosion glaciaire.

Lors de la dernière glaciation, la calotte glaciaire descendait très au sud depuis les pôles. Les glaciers creusent alors, partout en Europe de l’Ouest, les typiques vallées glaciaires en U ou vallées en auges, caractérisées par de grandes parois abruptes et un fond plat. Ces vallées sont également très profondes en raison de la baisse simultanée du niveau des mers et des océans, qui crée un déséquilibre : les fleuves et les glaciers doivent creuser davantage pour retrouver le niveau de base des mers, dont l’eau est alors retenue sur les calottes polaires.

Lorsque la dernière glaciation prend fin il y a environ 10 000 ans, les glaciers fondent partout en Europe. L’eau, désormais sous forme liquide, entraîne une remontée du niveau des mers et des océans. Survient alors la mise en eau des vallées glaciaires abandonnées qui deviennent des fjords en Scandinavie. Mais si les fjords sont essentiellement présents sur les côtes de la Norvège et de l’Islande, ils existent aussi bien plus près de nous en France, on les appelle abers en Bretagne et calanques en Provence.

Les trolls, ou le folklore de l’érosion

Les trolls sont présents partout dans le Monde de la Reine des Neiges : dans l’attraction Frozen Ever After bien sûr, mais aussi sous forme de personnage dans le land et même disponibles à l’achat sous forme de figurines interactives à ramener chez soi. Dans La Reine des Neiges, les trolls sont des créatures rondes, trapues, qui se confondent volontiers avec des rochers. Ce n’est pas une invention fortuite des scénaristes, mais le reflet fidèle d’une croyance très ancienne du folklore scandinave, elle-même enracinée dans l’observation des paysages de granite érodé de Norvège, de Suède et du Danemark.

La légende veut que les trolls, surpris par la lumière du soleil, soient transformés en pierre. C’est pourquoi, partout en Norvège, des formations rocheuses arrondies évoquent leurs silhouettes : une main, un dos, un gros nez. Pour les populations nordiques, ces blocs de granite aux formes anthropomorphes n’étaient pas le fruit du hasard géologique, ils étaient les restes pétrifiés de créatures nocturnes trop lentes à regagner leurs cavernes.

La réalité géologique de ces formes est tout aussi remarquable que le mythe. Les granites, roches magmatiques intrusives formées en profondeur par cristallisation lente d’un magma, présentent des fractures naturelles qui les découpent en blocs lors de leur mise en place. L’altération, sous l’action du gel, de l’eau, de la végétation et des glaciers, attaque préférentiellement les angles et les arêtes. C’est le phénomène d’érosion en boule : les coins disparaissent les premiers, et le bloc cubique se transforme progressivement en boule. On parle alors de boules de granite, ou parfois de chaos granitiques lorsqu’elles s’accumulent en amas spectaculaires.

La géologie nordique à la portée du grand public

Avec l’ouverture de son nouvel espace consacré à la Reine des Neiges, Disney s’inspire une nouvelle fois des paysages et de la géologie qui nous entourent pour ancrer ses récits et ses décors dans un imaginaire partagé. Sans le savoir, le visiteur qui franchit les portes de cet univers est immergé dans un condensé d’objets géologiques qui font appel aux interactions entre tectonique, volcanisme et processus érosifs à l’œuvre dans le nord de l’Europe.

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Le monde de la « Reine des Neiges », en reconstituant une montagne enneigée de trente-six mètres de hauteur surplombant un fjord, offre ainsi aux visiteurs une forme d’expérience géologique. Les enfants qui découvriront le château de glace d’Elsa, les falaises sombres de basalte et les trolls de pierre marcheront ainsi, sans le savoir, sur les traces du Cervin, des fjords norvégiens, d’Arthur’s Seat et des granites de Scandinavie !

Les auteurs ne travaillent pas, ne conseillent pas, ne possèdent pas de parts, ne reçoivent pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'ont déclaré aucune autre affiliation que leur organisme de recherche.

Les colonies de bourdons dépendent entièrement de la survie des reines pendant l’hiver. Une découverte surprenante montre qu’elles peuvent respirer sous l’eau et survivre à une immersion prolongée.

Chez la plupart des espèces de bourdons, les reines passent l’hiver enfouies sous terre dans une petite cavité de la taille d’un raisin. Pendant six à neuf mois, elles attendent le retour du printemps dans un état proche du sommeil profond appelé diapause. Mais avec le changement climatique, les pluies deviennent plus intenses dans de nombreuses régions et les reines qui hivernent sous terre sont de plus en plus exposées aux risques d’inondation.

Heureusement, ces insectes peuvent survivre plusieurs jours sous l’eau sans se noyer. De façon inattendue, nos nouvelles recherches montrent qu’elles y parviennent grâce à un processus qui leur permet de passer jusqu'à huit jours immergées tout en continant à respirer.

Tout a commencé par un accident de laboratoire

Nous avons d’abord découvert que les reines bourdons en hivernage pouvaient survivre à une immersion grâce à un accident.

Lors d’une expérience menée à l’Université de Guelph (Ontario, Canada), certains des tubes dans lesquels les reines passaient l’hiver dans un réfrigérateur de laboratoire se sont accidentellement remplis d’eau. Au départ, nous avons pensé que les reines étaient mortes. Mais après avoir vidé l’eau, elles ont commencé à bouger et se sont rapidement rétablies, suggérant que les reines bourdons étaient en mesure de survivre à une immersion.

Nous avons alors conçu une expérience de suivi impliquant 143 reines du bourdon commun de l’Est (Bombus impatiens). Nos résultats ont confirmé qu’il ne s’agissait pas d’un simple hasard : les reines ont bel et bien résisté à une immersion complète pendant près d’une semaine.

Restait une question intrigante : comment cet insecte pollinisateur terrestre peut-il survivre sous l’eau ? Pour y répondre, il nous fallait adopter une nouvelle approche et étudier leur physiologie.

Au cœur de la colonie

La reine est le cœur d’une colonie de bourdons : elle est la seule capable d’assurer la génération suivante. Si l’on entend souvent le bourdonnement des ouvrières qui visitent les fleurs en été, les reines, elles, sont rarement visibles. Elles passent en effet une grande partie de la saison à l’intérieur du nid, où elles pondent des œufs qui donneront naissance aux ouvrières puis, plus tard dans l’été, aux mâles et aux nouvelles reines.

Lorsque l’hiver arrive, la plupart des membres de la colonie meurent et seules les reines nouvellement produites survivent. Après l’accouplement, elles se dispersent et s’enfouissent dans le sol, chacune s’installant dans une petite cavité où elle entre en diapause. Quand le printemps revient enfin, les reines qui ont survécu à ce long sommeil souterrain sortent de leur abri et entreprennent la tâche cruciale de fonder une nouvelle colonie.

Respirer sous l’eau

Pour comprendre comment ces reines peuvent survivre à une immersion, nous avons étudié leur respiration et leur métabolisme lors d'une expérience subséquente menée à l’Université d’Ottawa (Ontario, Canada). Pendant la diapause, les reines sont déjà dans un mode d’économie d’énergie extrême. L’énergie nécessaire à leur survie — leur taux métabolique — chute de plus de 99 %. Lorsqu’elles sont immergées, leurs besoins énergétiques diminuent encore davantage. Avec des besoins en oxygène aussi faibles, respirer sous l’eau devient possible.

Mais comment avons-nous pu déterminer que les reines respirent réellement sous l’eau ? Une méthode consiste à mesurer les échanges de gaz avec l’eau environnante. C’est ce que nous avons fait, et les résultats sont frappants : pendant huit jours d’immersion, les reines ont continué à consommer de l’oxygène et à libérer du dioxyde de carbone sous l’eau.

De nombreux insectes aquatiques utilisent une astuce simple pour respirer sous l’eau. Une fine couche d’air adhère à leur corps, ce qui leur permet d’utiliser leur système respiratoire habituel — le système trachéen. L’oxygène présent dans l’eau environnante se diffuse progressivement dans cette couche d’air. Les reines bourdons s'appuient probablement sur un mécanisme similaire.

Toutefois, la respiration sous l’eau ne suffit pas à couvrir entièrement leurs besoins énergétiques. Pour combler ce manque, les reines produisent aussi une partie de leur énergie grâce au métabolisme anaérobie — un processus qui ne nécessite pas d’oxygène. Cette voie produit de l’acide lactique, que nous avons effectivement détecté chez les reines pendant l’immersion.

Ces adaptations physiologiques leur permettent de survivre sous l’eau, mais elles ont un coût. Après être remontées à la surface, les reines doivent passer plusieurs jours à récupérer, en dépensant bien plus d’énergie que si elles n’avaient jamais été immergées.

Une résilience inattendue

Les reines bourdons passent l’hiver seules, enfouies sous terre et dépendantes des réserves d’énergie accumulées pour survivre jusqu’au printemps. Leur capacité à tolérer plusieurs jours d’immersion — et même à respirer sous l’eau — révèle une résilience inattendue face à l’un des dangers de cette vie souterraine.

C’est un point crucial, car les colonies de bourdons dépendent entièrement de la survie des reines qui hivernent. Si une reine meurt pendant l’hiver, la colonie qu’elle aurait fondée au printemps suivant ne verra jamais le jour.

Cette capacité à survivre à une immersion pourrait jouer un rôle important — et jusqu’ici largement sous-estimé — dans la résilience des populations de bourdons menacées. Même pour des insectes aussi familiers et relativement bien étudiés, il reste donc encore beaucoup à découvrir sur les façons parfois surprenantes dont ils parviennent à faire face aux défis environnementaux.

Sabrina Rondeau a reçu des financements du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du Fonds de recherche du Québec — Nature et technologies, ainsi que de la Fondation de la famille Weston.

Charles-Antoine Darveau reçoit des financements du programme de subventions à la découverte du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada.

Nigel Raine reçoit des financements du Conseil de recherches en sciences naturelles et en génie du Canada, du projet Horizon Europe ProPollSoil, du Fonds d’innovation de la Fondation canadienne pour l’innovation, du ministère de l’Agriculture, de l’Alimentation et de l’Agroentreprise de l’Ontario, de la Fédération canadienne de la faune et de la Fondation de la famille Weston.

Les venins de fourmis commencent à révéler leurs secrets. Ils sont longtemps restés dans l’ombre, car la quantité produite par chaque individu est très faible, mais de nouvelles techniques permettent de les analyser et de comprendre leur fascinante complexité.

En étudiant des espèces de fourmis de la forêt amazonienne de Guyane, nos recherches mettent en lumière une diversité et une sophistication inattendues largement façonnées par les proies qu’elles consomment, leur socialité mais aussi par la nécessité de se protéger contre les prédateurs. Ces résultats, publiés dans Molecular Ecology et dans Science, offrent un nouvel éclairage sur l’évolution des venins chez les insectes sociaux.

Nous avons découvert que toutes les fourmis d’une même colonie ne possèdent pas une composition de venin identique. Chez les fourmis légionnaires, le venin des soldats contient des enzymes digestives, probablement impliquées dans la prédigestion des proies. Chez la fourmi Neoponera goeldii, le venin contient une molécule qui imite une hormone de vertébré, provoquant une douleur immédiate pour dissuader les prédateurs.

Des venins encore largement méconnus

Les venins sont des mélanges complexes de dizaines voire de centaines de molécules biologiquement actives utilisées pour immobiliser des proies et se défendre. Ils contiennent des molécules appelées « toxines », souvent des protéines, qui perturbent rapidement des fonctions vitales, telles que la transmission nerveuse ou la coagulation sanguine.

Les recherches se sont surtout concentrées sur les grands animaux venimeux, comme les serpents, les scorpions ou les araignées. Cela s’explique par la quantité de venin qu’ils produisent, mais aussi par leur dangerosité pour l’humain. Aujourd’hui, ces venins sont également étudiés pour leur potentiel thérapeutique, car certaines toxines ont déjà inspiré des médicaments commercialisés. Une molécule issue du venin d’une vipère d’Amazonie (Bothrops jararaca) a, par exemple, conduit au développement du Captopril, un médicament aujourd’hui largement prescrit dans le traitement de l’hypertension artérielle.

Historiquement, le tout premier composé de venin à avoir été caractérisé est l’acide formique, isolé à partir de la distillation des fourmis du genre Formica par John Wray en 1670. Si presque toutes les fourmis sont venimeuses, toutes ne piquent pas. Certaines projettent des substances chimiques, souvent à base d’acide formique ou d’autres composés volatils. Environ la moitié des espèces possèdent toutefois un aiguillon fonctionnel comparable à celui des guêpes et des abeilles, leur permettant d’injecter un venin riche en protéines.

Ces venins sont longtemps restés peu étudiés. La raison en est simple : chaque fourmi ne produit que quelques nanolitres de venin, ce qui rend leur collecte et leur analyse difficiles. Pourtant, avec presque 15 000 espèces décrites, les fourmis constituent un immense réservoir de diversité chimique encore largement inexploré.

Un défi technique pour les scientifiques

Avant d’étudier les venins, les chercheurs doivent d’abord prospecter dans la forêt afin de localiser les espèces et collecter les colonies. Les fourmis occupent en effet toutes les strates de l’écosystème terrestre, du sous-sol jusqu’à la canopée, et certaines espèces peuvent s’avérer particulièrement difficiles à trouver.

Une fois au laboratoire, les fourmis sont disséquées individuellement sous loupe binoculaire. À l’aide de pinces extrêmement fines, notre équipe de recherche extrait les réservoirs à venin. Des dizaines, voire des centaines d’individus sont souvent nécessaires pour obtenir une quantité de venin suffisante pour les analyses.

La composition du venin est étudiée grâce à des techniques de pointe : la spectrométrie de masse identifie précisément les protéines présentes, tandis que le séquençage des ARN permet de lire les instructions génétiques utilisées par les fourmis pour les produire. En combinant ces méthodes, nous pouvons relier chaque molécule à son gène, révélant toute la richesse chimique de ces venins.

Chez les fourmis légionnaires, une division des tâches jusqu’au venin

Parmi les espèces étudiées, nous nous sommes intéressés aux fourmis légionnaires (Eciton hamatum), dont le venin n’avait encore jamais été exploré. Ces fourmis se distinguent par leur mode de vie nomade : elles ne construisent pas de nid fixe, ce qui les rend particulièrement vulnérables aux prédateurs.

Pour y faire face, elles ont développé une organisation sociale très spécialisée. Certaines ouvrières, appelées « soldats », ont des mandibules hypertrophiées en forme de crochet qu’elles utilisent pour pincer efficacement les vertébrés susceptibles de les attaquer. Les autres ouvrières, appelées « minors », assurent l’ensemble des tâches de la colonie tout en participant également à sa défense. Ainsi, toutes les fourmis légionnaires disposent d’un venin douloureux. Ces insectes sont également de redoutables prédatrices : elles organisent des raids massifs, parfois mobilisant des milliers d’individus, pour capturer une grande variété de proies, principalement d’autres fourmis, des guêpes, mais aussi des araignées et parfois de petits vertébrés, comme des lézards.

L’étude du venin de la fourmi légionnaire a montré que celui des soldats présente une composition en protéines plus simple que celui des autres ouvrières. Tous ces venins provoquent une douleur chez les vertébrés, mais seul celui des soldats est capable de paralyser efficacement les insectes. Plus surprenant encore, ce venin contient également des enzymes digestives, les chymotrypsines. Cela suggère que le venin ne sert pas uniquement à immobiliser les proies ou à provoquer de la douleur, mais qu’il pourrait aussi contribuer à leur prédigestion.

Cette hypothèse prend tout son sens lorsque l’on considère le cycle de vie de ces fourmis. Les colonies alternent entre une phase statique d’environ vingt jours, durant laquelle elles restent en bivouac, chassent intensivement tandis que la reine pond massivement, et une phase nomade d’environ quinze jours, marquée par le déplacement quotidien de la colonie pour répondre aux besoins alimentaires élevés des larves nouvellement écloses. Or, les fourmis adultes ne peuvent consommer que des liquides, car leur système digestif filtre les particules solides. Ce sont donc les larves qui digèrent habituellement les proies. Mais lors de la phase statique, les larves sont rares, voire absentes. En temps normal, ce sont donc les larves qui assurent la digestion des proies. Nous avançons ainsi l’hypothèse que les enzymes présentes dans le venin des soldats permettraient de prédigérer les proies, facilitant ainsi l’alimentation des adultes, même en l’absence de larves.

Imiter son ennemi pour mieux se défendre

Une autre stratégie a été mise en évidence chez la fourmi Neoponera goeldii. Son venin contient en effet une toxine qui imite la bradykinine, une hormone propre aux vertébrés et impliquée dans la douleur et l’inflammation. Or, les insectes ne possèdent ni cette hormone ni les récepteurs qui lui sont associés. Autrement dit, cette molécule ne cible pas les proies, mais leurs prédateurs, notamment les oiseaux et les mammifères. En activant les récepteurs de la douleur chez les vertébrés, elle provoque une douleur immédiate et intense, ce qui constitue une défense efficace contre les prédateurs.

Dans notre étude, nous avons également identifié des toxines imitant la bradykinine dans certains venins de guêpes, mais Neoponera goeldii est la seule espèce de fourmis connue pour posséder une telle toxine.

L’écologie de cette espèce éclaire cette adaptation. Neoponera goeldii est une fourmi arboricole qui vit dans des structures étonnantes appelées « jardins de fourmis ». Les ouvrières construisent leurs nids en assemblant des débris végétaux, des fibres et de la terre, formant ainsi un terreau suspendu dans la végétation. Elles y intègrent des graines de plantes épiphytes, c’est-à-dire des plantes qui poussent sur d’autres sans les parasiter (comme certaines broméliacées ou orchidées), qui germent directement dans le nid. Avec le temps, les racines de ces plantes grandissent et stabilisent la structure, tandis que les fourmis bénéficient d’un abri durable en hauteur. Cette association forme de véritables « jardins suspendus », parfois volumineux et très visibles dans la canopée. Cependant, cette visibilité a un coût : contrairement aux espèces discrètes qui vivent dans le sol ou le bois mort, ces colonies sont exposées en permanence aux prédateurs. Dans ce contexte, la fuite ou la dissimulation sont peu efficaces. La défense repose donc sur un venin capable de provoquer une douleur chez un prédateur.

Ces résultats montrent à quel point la composition des venins de fourmis est liée au mode de vie des espèces : ce sont des cocktails chimiques façonnés par l’évolution pour répondre à des contraintes écologiques très spécifiques.

Axel Touchard ne travaille pas, ne conseille pas, ne possède pas de parts, ne reçoit pas de fonds d'une organisation qui pourrait tirer profit de cet article, et n'a déclaré aucune autre affiliation que son organisme de recherche.