Apprentissage social et mouvements antennaires chez l'abeille domestique (Apis mellifera L.)

Social learning and antennal mouvements in Honeybee (Apis mellifera L.)

• Auteur / Autrice : Hanna Cholé
• Direction : Gérard Arnold, Jean-Christophe Sandoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 24/09/2018
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Évolution, génomes, comportement et écologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Capy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Gérard Arnold, Jean-Christophe Sandoz, Pierre Capy, Patrizia D’Ettorre, Jean-Marc Devaud, Fabrice Savarit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrizia D’Ettorre, Jean-Marc Devaud

Mots clés

Mots clés contrôlés

Perception olfactive

Comportement social des animaux

Communication chez les abeilles

Réflexe conditionné

Mots clés libres

Insecte

Antennes

Conditionnement olfactif

Contact social

Trophallaxie

Phéromones

Insect

Antennae

Olfactory conditioning

Social contact

Trophallaxis

Pheromones

Résumé

Les interactions entre individus sont un socle vital pour l’organisation des colonies d’abeilles, en particulier lors du recrutement pour le butinage. Outre la communication de la localisation d’une source de nourriture par la fameuse danse, les abeilles recrutées apprennent les caractéristiques de l’odeur des fleurs butinées au cours de transferts de nectar (trophallaxie). Les mécanismes de cet apprentissage ne sont pas encore éclaircis car il est parfois effectif sans aucun transfert de nectar, suggérant que d’autres mécanismes, comme par exemple d’apprentissage social, sont impliqués. Nous avons reproduit cette interaction en laboratoire, suivant un protocole basé sur le conditionnement olfactif appétitif de la réponse d’extension du proboscis (REP). Ici, un composé odorant initialement neutre (Stimulus conditionnel) était associé à un contact avec une congénère (Stimulus Inconditionnel social), sans récompense sucrée. Nos expériences montrent que ce simple contact social entre congénères peut constituer un renforcement pour les abeilles. A la suite de cette association, celles-ci montrent donc des REP à l’odeur préalablement associée au contact social. Nos expériences montrent de plus que des contacts antennaires entre les abeilles sont indispensables à l’efficacité de cet apprentissage social, représentant un indice social tactile. Nous avons alors développé un dispositif permettant d’enregistrer les mouvements des antennes de manière précise et à haute vitesse (90 hz) et étudié les différents facteurs modulant les mouvements antennaires des abeilles. Les abeilles montrent des réponses contrastées et reproductibles à des odeurs de valeurs biologiques différentes. De plus, le couplage de ces enregistrements à des expériences de conditionnement associatif montre que ces réponses antennaires sont plastiques et modifiées par l’expérience des individus. Ce travail a permis de mettre en lumière un nouveau type d’apprentissage social chez les insectes et d’approfondir l’étude des mouvements antennaires comme indicateurs de l’état motivationnel, attentionnel et physiologique des abeilles ainsi que de la valence des stimuli perçus.

In honeybees, interactions between individuals are cornerstones for the organization of the colony, especially during recruitment for foraging. Besides learning the location of a food source thanks to the well-known dance, the recruited bees learn the characteristics of odors of foraged flowers through nectar transfer (trophallaxis). The underlying mechanisms are still unclear because this learning can occur without any nectar transfer, suggesting that other, probably social, learning mechanisms are involved. We reproduced this interaction in the lab, using a protocol based on the appetitive olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER). Here, an initially neutral odorant (conditioned stimulus) was associated with a contact with a nestmate (social unconditioned stimulus), without any sugar reward. Our experiments show that this simple social contact between workers can act as a reinforcement for bees. As a result, they show PER to the odor previously associated with a social contact. We further demonstrate that antenna contacts are essential for the effectiveness of this social learning, representing a tactile social cue. We thus developed a system allowing to record bees’ antennal movements accurately and at high frequency (90 hz). We then determined the factors modulating bees’ antennal movements. First, we show that bees display contrasted and reproducible responses to odors of different biological values. Second, the coupling of these recordings with associative conditioning experiments shows that these antennal responses are plastic and modified by individual experience. This work has shed light on a new type of social learning in insects and has furthered our understanding of antennal movements as indicators of the motivational, attentional and physiological state of bees and of the valence of perceived stimuli.