Communication sexuelle chez les abeilles du genre Apis : du récepteur olfactif au comportement

par Julia Mariette

Projet de thèse en Neurosciences

Sous la direction de Jean-christophe Sandoz.

Thèses en préparation à université Paris-Saclay , dans le cadre de École doctorale 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 Faculté des sciences d'Orsay (référent) depuis le 01-10-2017 .


  • Résumé

    L'abeille Apis mellifera est le plus important pollinisateur agricole au monde. L'impact économique des pollinisateurs est estimé à plus de 150 milliards d'euros, soit environ 10% de la production agricole mondiale. Ce service de pollinisation est gravement menacé par les pertes de colonies d'abeilles, qui ont systématiquement augmenté au cours de la dernière décennie, du fait d'un processus multifactoriel impliquant des agents biologiques, les facteurs environnementaux, les pratiques apicoles et agricoles et les pesticides. Des recherches intensives visent actuellement à comprendre les effets délétères de ces facteurs sur la santé et le comportement des abeilles. En comparaison, très peu de recherches sont consacrées à l'amélioration de la reproduction des abeilles et à l'acquisition d'une meilleure connaissance de leur comportement reproducteur. L'accouplement chez les abeilles se déroule dans des « zones de congrégation », où les abeilles mâles, les faux-bourdons, se regroupent en vol et s'accouplent par dizaines à des reines vierges. Un signal olfactif de reine - un composant de la phéromone mandibulaire de reine, le 9-ODA, attire les mâles de loin. Cependant, le cerveau des mâles ne présente pas une, mais quatre unités morphologiques hypertrophiées et connues pour répondre aux phéromones sexuelles, les macroglomérules, dans son centre olfactif primaire, le lobe antennaire. Le rôle possible de composants supplémentaires de la reine ou bien de signaux phéromonaux produits par les mâles eux-mêmes est encore inconnu. Un rôle possible des odeurs produites par les mâles a été confirmé par notre démonstration en compensateur de locomotion que les faux-bourdons sont effectivement attirés par le bouquet d'odeurs d'autres mâles (Brandstaetter et al., 2014). Dans ce projet, nous visons à désorphaniser (c'est-à-dire à déterminer le ligand olfactif) de trois récepteurs olfactifs qui se sont révélé être surexprimés chez les mâles d'abeille. A cet effet, les récepteurs olfactifs individuels seront exprimés en système hétérologue, dans le système olfactif de la drosophile Drosophila melanogaster. L'activation du récepteur sera évaluée par le criblage des nombreuses substances volatiles émises par les reines et les faux-bourdons. L'activation des macroglomérules du lobe antennaire par des ligands candidats sera vérifiée en utilisant l'imagerie optique in vivo sur des cerveaux de mâles. L'attraction des faux-bourdons envers ces odeurs sera évaluée en laboratoire à l'aide de notre compensateur de locomotion et dans la nature, au sein d'une zone de congrégation, en utilisant des appâts chargés d'odeurs.

  • Titre traduit

    Honeybee sex communication: from olfactory receptors to mating behavior


  • Résumé

    Worldwide, the honeybee Apis mellifera is the most important pollinator for agriculture. The economic impact of pollinators is estimated above 150 billions €, around 10% of worldwide agricultural production. This pollination service is gravely endangered by honeybee colony losses, which have systematically increased during the last decade through a multifactorial process involving biological agents, environmental factors, agricultural practices and pesticides. Intensive research currently aims at understanding the deleterious effects of these factors on honeybee health and behavior. Comparatively, little research is dedicated to improving honeybee reproduction by acquiring a thorough knowledge of their reproductive behavior. Mating in bees takes place at so-called drone-congregation areas, places high in the air where male bees (drones) fly around and mate in dozens with single virgin queens. One main queen-produced olfactory signal – a component of the queen pheromone (9-ODA) – is known to attract the drones. However, the drone brain presents not one but four conspicuous pheromone-specific units (macroglomeruli) in its primary olfactory center, the antennal lobe. The possible role of additional queen components and of male-produced pheromonal signals in bees' sexual behavior is still unknown. The possible role of drone-produced odours is substantiated by our recently demonstration that drones are attracted to the odor bouquet of other males on a locomotion compensator (Brandstätter et al. 2014). In this project, we aim to deorphanize (i.e. determine the odor ligand of) the putative sexual pheromone olfactory receptors of the honeybee, which were shown to be overexpressed in honeybee drones. To this aim, individual olfactory receptors will be expressed in the Drosophila empty neuron system, and receptor activation will be evaluated by screening queen- and drone-emitted volatiles. Activation of antennal lobe macroglomeruli by candidate ligands will be checked using in vivo optical imaging of the drone brain. Drone attraction will be assessed in the laboratory using our locomotion compensator and within drone congregation areas using odor-laden baits.