Apprentissage social chez l'abeille domestique Apis mellifera

par Hanna Chole

Projet de thèse en Sciences de la vie et de la santé

Sous la direction de Gérard Arnold et de Jean-christophe Sandoz.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Structure et Dynamique des Systèmes Vivants , en partenariat avec Évolution, Génomes, Comportement et Écologie (laboratoire) , EVOLBEE - Evolution et comportements de l'abeille (equipe de recherche) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2014 .


  • Résumé

    Le comportement de recherche alimentaire des insectes repose en grande partie sur des phénomènes d'apprentissage individuel. Chez les abeilles, les butineuses apprennent à associer les émissions volatiles des fleurs avec le nectar sucré que ces fleurs contiennent. Il s'agit d'un apprentissage associatif de type Pavlovien dans lequel le sucre joue un rôle de renforcement alimentaire. Cet apprentissage a été très étudié depuis 50 ans et ses bases nerveuses sont maintenant relativement bien connues. Très récemment, nous avons découvert au Laboratoire une nouvelle forme d'apprentissage dans laquelle les abeilles apprennent à associer une odeur non pas avec un renforcement sucré (considéré jusqu'alors comme indispensable) mais avec un simple contact social avec une congénère. L'odeur devient alors, tout comme avec le sucre, attractive pour les abeilles. Cet apprentissage de type social est totalement nouveau dans le domaine et on ne sait encore rien de ses mécanismes. Le projet de thèse cherchera donc à étudier les questions suivantes en se basant sur des approches comportementales, neuroanatomiques et neurophysiologiques : 1) Un véritable renforcement social ? Nous chercherons à comprendre l'importance du lien social et/ou génétique entre les individus pour le succès de ce conditionnement. Les abeilles apprennent-elles mieux d'abeilles provenant de la même colonie qu'elles ? Et au sein de la colonie, apprennent-elles mieux de leurs vraies sœurs plutôt que de leurs demi-sœurs ? En effet, la reine étant fécondée par une quinzaine de mâles, la colonie contient autant de lignées paternelles, génétiquement différentes. Pour cet aspect, un génotypage par marqueurs microsatellites permettra de connaître la proximité génétique entre individus. 2) Quels sont les signaux pertinents ? Comment la présence d'une congénère peut-elle agir comme un renforcement appétitif? Par une approche comportementale, nous chercherons à comprendre le rôle des différents stimuli émis par les abeilles lors des contacts. D'une part, nous étudierons le rôle des mouvements antennaires impliqués dans la communication interindividuelle (analyse vidéo, 90 Hz). Ensuite, nous nous intéresserons au rôle des hydrocarbures cuticulaires, véritable visa chimique utilisé pour reconnaître les membres de la colonie (utilisation d'extraits cuticulaires). Enfin, nous testerons le rôle de différentes phéromones connues chez les abeilles, et dont certaines sont émises lors des échanges liés au butinage. 3) Quels circuits nerveux ? L'apprentissage appétitif classique (renforcement sucré) dépend d'un circuit de renforcement octopaminergique. Nous étudierons donc la dépendance de l'apprentissage social envers le système octopaminergique grâce à une approche pharmacologique et par ARN interférent. En parallèle, des approches de neuroanatomie et d'imagerie calcique in vivo seront utilisées pour identifier les circuits nerveux impliqués dans la perception du renforcement social (stimuli olfactifs et/ou mouvements antennaires). Nous chercherons enfin à déterminer leurs éventuelles projections sur les circuits du renforcement et à caractériser ainsi le circuit nerveux de l'apprentissage social. Ce projet propose donc une approche intégrative utilisant un ensemble de techniques de comportement, d'analyse de mouvement, d'imagerie fonctionnelle et de marquages neuroanatomiques, toutes maîtrisées dans l'Equipe, afin d'élucider le fonctionnement de cette nouvelle forme d'apprentissage associatif.

  • Titre traduit

    Social learning in Honeybee Apis mellifera


  • Résumé

    The foraging behavior of insects is mainly based on individual learning mechanisms. In Honeybees, the foragers learn to associate the floral odors with the sugar of the nectar inside flowers. This is a pavlovian associative learning in which the sugar play a major role as a appetitive reinforcement. This learning have been studied for 50 years and its neural bases are nowadays quite well known. Recently, we found in our laboratory a new form of learning in which bees learn to associate the odor, not with the sugar reward (previously considered to be indispensable) but with a simple social contact with a nest-mate. The odor thus become, as with the sugar, attractive for the bees. This social learning is totally new and we don't know much about the mechanisms implied. This thesis project consists therefore in understanding the mechanisms of this social learning based on behavioral, neuroanatomical, an neurophysiological approach. 1) Is it a real social reinforcement ? What is the importance of the social link between individuals ? 2)What are the signals used ? How is a nestmate an appetitive reinforcement ? 3) Which neural pathways are implied ?