Identification d'une nouvelle voie de signalisation peptidergique modulant l'apprentissage chez l'abeille

A novel peptidergic pathway modulating learning in the honeybee

• Auteur / Autrice : Élodie Urlacher
• Direction : Jean-Marc Devaud, Bernard Frances, Martin Giurfa
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Neurosciences
• Date : Soutenance en 2011
• Etablissement(s) : Toulouse 3

Mots clés

Mots clés contrôlés

Opioïdes

Stress

Structure sociale

Abeilles

Neuropeptides

Mots clés libres

Alarm pheromone

Neuropeptides

Learning

Stress

Opioids

Honeybee

Allatostatin

Insect

Résumé

Les processus cognitifs sont modulés par de nombreux facteurs, y compris des signaux sociaux émis par des congénères. Chez les insectes sociaux, les phéromones contribuent à organiser la vie de la colonie en modulant le comportement et la physiologie des individus. En utilisant l'abeille comme modèle pour étudier les bases neurales de l'apprentissage olfactif appétitif, nous montrons qu'il est modulé par une expérience sociale particulière, l'exposition à la phéromone d'alarme. Après exposition à ce signal ou à son composant principal (l'acétate d'isopentyle, IPA), les abeilles apprennent moins bien comparées aux contrôles. Ainsi, ceci déclencherait la libération de neuromodulateur(s) qui modifieraient le fonctionnement de régions cérébrales impliquées dans l'apprentissage. Des traitements pharmacologiques avant le conditionnement ont montré que des agonistes et un antagoniste des récepteurs opioïdes des mammifères peuvent respectivement mimer ou bloquer la modulation de l'apprentissage induite par l'IPA. Ceci suggère que l'exposition à l'IPA déclenche une voie de signalisation ayant des caractéristiques communes avec le système opioïde. Cependant, l'existence d'un tel système n'a jamais été démontrée chez l'invertébré. En se basant sur l'homologie de séquence avec des récepteurs opioïdes et des expériences pharmacologiques, nous avons identifié le récepteur à l'allatostatine C et ses ligands comme médiateurs potentiels des effets comportementaux de l'IPA. Nous proposons que l'action de ces neuropeptides fasse partie d'une réponse physiologique à des signaux d'alarme, de stress ou douloureux et puisse contribuer à l'efficacité de la défense collective de la ruche.

Cognitive processes can be modulated by many factors, including social signals from conspecifics. In social insects, pheromones contribute to organize the life of the colony by modulating the behavior and physiology of individuals. Using the honeybee as a model organism to study the neural bases of learning, we show that appetitive olfactory learning is modulated by a particular social experience: exposure to the sting alarm pheromone. After exposure to this signal (released in life-threatening situations) or to its main pheromonal component (isopentyl acetate, IPA), bees perform less well in a Pavlovian conditioning assay, compared to unexposed bees. Thus, exposure to IPA may trigger some neuromodulator(s) that modify the function of the brain centers known to be involved in this task. Pharmacological treatments prior to conditioning show that agonists (fentanyl and morphine) and an antagonist (naloxone) of mammalian opioid receptors can mimic or reverse, respectively, the modulation of learning by IPA exposure. This suggests that exposure to the alarm pheromone triggers a signaling pathway sharing common features with the mammalian opioid system, as already proposed by others. However, its existence was never clearly demonstrated in invertebrates. Based on structural similarity with opioid receptors, as well as pharmacological experiments, we identified the allatostatin C receptor and its ligands as candidates for mediating IPA-induced behavioral effects. We argue that the action of such neuropeptides may be part of an adaptive physiological response to noxious and alarm/stress signals in the honeybee and may increase the efficiency of the collective defense of the hive.