La grappe hivernale
L’art de l’économie (Janine Kievitz)
L’hiver constitue pour la faune une épreuve redoutable, puisqu’il lui faut faire face tant au froid qu’au manque de nourriture. Certains insectes ont « choisi » de le fuir et partent vers des contrées plus chaudes; c’est le cas notamment du papillon nommé Belle-Dame. D’autres misent toutes leurs chances de survie sur quelques individus, reproducteurs abondamment nourris pendant la bonne saison et qui ont pour tâche de fonder seuls une nouvelle colonie au printemps suivant; ainsi font les guêpes, frelons et autres abeilles solitaires. L’abeille mellifère, elle, s’est trouvé un autre chemin : c’est la puissante organisation des colonies qu’elle forme qui va lui permettre de relever le défi, en mettant en oeuvre deux moyens complètement originaux dans le monde des insectes : le stockage des réserves d’une part, et d’autre part la réorganisation de la colonie pour former la grappe, système caractérisé par l’absence de couvain et par des modes de fonctionnement qui diffèrent complètement de ceux de la colonie estivale.
La grappe hivernale – l’art de l’économie énergétique
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Comprendre comment la colonie réduit ses pertes de chaleur en hiver tout en maintenant les abeilles suffisamment chaudes pour rester actives. |
L’abeille mellifère affronte l’hiver collectivement. Lorsque les températures diminuent, les ouvrières se rapprochent progressivement et forment une grappe autour des rayons. Il n’existe toutefois pas de température unique à laquelle cette grappe « commence » ou devient « complète » : sa formation dépend notamment de la température, de la force de la colonie, de la présence de couvain et de l’organisation du nid.
Une structure vivante, pas une boule immobile
La grappe hivernale est une structure dynamique. Sa périphérie devient généralement plus dense lorsque le froid s’intensifie, ce qui réduit les échanges de chaleur avec l’environnement. À l’intérieur, des ouvrières produisent activement de la chaleur grâce aux muscles du vol, activés sans battement d’ailes visible (Stabentheiner et al., 2003).
Les abeilles changent continuellement de position et la grappe se contracte ou se détend selon les conditions. Il est donc trop simple de la décrire comme une succession de couches fixes composées d’abeilles ayant chacune une fonction permanente.
La température n’est pas uniforme non plus. Le centre peut rester nettement plus chaud que la périphérie et l’air situé ailleurs dans la ruche peut être beaucoup plus froid encore. La colonie ne cherche donc pas à maintenir toute la cavité à une température constante.
Produire de la chaleur coûte du miel
La chaleur produite par les abeilles provient finalement de l’énergie chimique contenue dans leurs réserves. Plus les pertes thermiques sont importantes, plus la colonie doit, toutes choses égales par ailleurs, consommer de nourriture pour les compenser.
Cette relation explique pourquoi l’accessibilité des réserves est aussi importante que leur quantité totale. Lors d’une période froide, la mobilité des abeilles diminue. Une colonie peut donc se retrouver en difficulté alors que du miel reste présent sur des cadres devenus difficilement accessibles.
La présence de couvain modifie également fortement le problème. Sans couvain, une grande partie de la grappe peut rester relativement fraîche. Avec du couvain, la colonie doit maintenir localement une température beaucoup plus étroite, principalement autour de 34–36 °C. La demande énergétique peut alors augmenter.
Et le CO₂ ?
La concentration en CO₂ est naturellement plus élevée dans une colonie hivernante que dans l’air extérieur et elle varie au cours de la journée. Les abeilles sont capables de maintenir ces régimes malgré des modifications de la ventilation de la ruche (Meikle et al., 2022 ; Meikle & Weiss, 2025).
Il n’est toutefois pas démontré que la colonie crée volontairement une hypoxie afin de limiter son métabolisme ou que l’oxygène fonctionne comme un « thermostat » permettant d’économiser le miel. Cette explication séduisante dépasse les données actuellement disponibles.
La taille de la colonie compte, mais sans seuil magique
Une petite grappe possède proportionnellement une plus grande surface d’échange et moins d’abeilles disponibles pour produire de la chaleur. La force de la colonie avant l’hiver constitue effectivement un facteur important de réussite de l’hivernage.
Les travaux expérimentaux ne permettent cependant pas de fixer une limite universelle à 17 000 abeilles, 400 g, 1,7 kg ou un nombre déterminé de cadres. La capacité d’une colonie à hiverner dépend simultanément de sa taille, de la qualité physiologique des abeilles d’hiver, de ses réserves, de la présence de couvain, du climat et de son état sanitaire.
La relation entre température extérieure et consommation n’est pas non plus linéaire. Southwick (1983) a montré que la dépense métabolique peut augmenter lorsque la grappe se détend par températures plus douces. Ce résultat ne signifie toutefois pas qu’une température particulière serait optimale pour toutes les colonies ni qu’une ruche devrait volontairement rester froide.
Ce que cela signifie pour l’apiculteur
Pour bien passer l’hiver, la colonie doit avant tout disposer :
- d’une population suffisante et d’abeilles d’hiver en bon état physiologique ;
- d’une infestation par Varroa destructor correctement maîtrisée ;
- de réserves suffisantes et accessibles ;
- d’une ruche protégée des infiltrations d’eau et des courants d’air incontrôlés ;
- d’une enveloppe qui n’impose pas inutilement de fortes pertes thermiques.
Une bonne protection contre le vent et une couverture supérieure correctement isolée sont donc raisonnables. En revanche, ni une ventilation maximale ni une isolation minimale ne constituent des objectifs en soi.
La bonne question n’est pas de savoir comment maintenir les abeilles en grappe, mais comment leur permettre de gérer elles-mêmes leur bilan énergétique avec le moins de contraintes inutiles possible.
Voir aussi :
- Tout savoir sur la thermorégulation
- Réussir l’hivernage
- L’isolation des ruches à l’épreuve de la thermorégulation collective des abeilles
- Tout savoir sur l'abeille d'hiver
- L’hivernage chez l’abeille domestique : Une phase très particulière de son cycle biologique
- L’infestation par les acariens Varroa a un impact sur la thermorégulation des colonies d’abeilles
Références utilisées pour l’actualisation
Meikle, W. G., Barg, A., & Weiss, M. (2022). Honey bee colonies maintain CO₂ and temperature regimes in spite of change in hive ventilation characteristics. Apidologie, 53, 51. https://doi.org/10.1007/s13592-022-00954-1
Meikle, W. G., & Weiss, M. (2025). Temperature and CO₂ concentration in honey bee hives exhibit circadian rhythms. Scientific Reports, 15, 22042. https://doi.org/10.1038/s41598-025-03614-3
Southwick, E. E. (1983). The honey bee cluster as a homeothermic superorganism. Comparative Biochemistry and Physiology Part A: Physiology, 75(4), 641–645. https://doi.org/10.1016/0300-9629(83)90434-6
Stabentheiner, A., Pressl, H., Papst, T., Hrassnigg, N., & Crailsheim, K. (2003). Endothermic heat production in honeybee winter clusters. Journal of Experimental Biology, 206(2), 353–358. https://doi.org/10.1242/jeb.00082
Stabentheiner, A., Kovac, H., Mandl, M., & Käfer, H. (2021). Coping with the cold and fighting the heat: Thermal homeostasis of a superorganism, the honeybee colony. Journal of Comparative Physiology A, 207(3), 337–351. https://doi.org/10.1007/s00359-021-01464-8