Caractérisation de l'attraction à distance et influence de l'exposition pré-imaginale à des phéromones sur le comportement et la réponse olfactive des adultes des deux sexes de Drosophila melanogaster.

par Laurie Cazale Debat

Projet de thèse en Neurosciences

Sous la direction de Jean-Pierre Farine et de Jean-François Ferveur.

Thèses en préparation à Bourgogne Franche-Comté , dans le cadre de École doctorale Environnements, Santé (Dijon ; Besançon ; 2012-....) , en partenariat avec Procédés Alimentaires et Microbiologiques (PAM) (Dijon) (laboratoire) depuis le 10-10-2016 .


  • Résumé

    Chaque recoin de la planète, aussi hostile soit-il, abrite un monde sensoriel essentiel à la survie des organismes qui le colonise. Afin de répondre de façon optimale aux pressions imposées, et à terme s'y adapter, les êtres vivants doivent nécessairement interagir avec leur environnement. Chez les insectes, la chimioperception est fortement mobilisée lors de la recherche d'une niche écologique adaptée, ou lors de la communication entre les individus. Les drosophiles vivent, se nourrissent, s'accouplent, pondent leurs œufs et se développent sur un même fruit en décomposition. Chez les adultes, la communication s'effectue via l'échange et la perception de phéromones peu volatiles appelées hydrocarbures cuticulaires (HCs). Le cis-vaccényl-acétate (cVA), une phéromone volatile spécifique au mâle, est également fortement impliqué dans la régulation d'un large éventail de comportements sociaux. Dès le stade larvaire, les individus sont donc en contact avec des molécules chimiques issues du fruit ou déposées par les adultes dans la nourriture. La première partie de ce travail a porté sur l'attraction à distance des adultes Drosophila melanogaster par de la nourriture marquée ou non par des phéromones d'adultes. Nous avons testé, dans un tunnel de vol, le choix des mouches envers des sources de nourritures marquées par des lignées de drosophiles dont le profil phéromonal variait en quantité et en qualité, ou ayant un microbiote altéré. Nous avons pu mettre en évidence que la prise de décision durant le vol se découpait en plusieurs séquences. A longue distance, ce sont principalement les odeurs issues de la nourriture qui guident les individus, puis, à plus courte distance, les phéromones prennent le relai. Le choix pour une source de nourriture repose sur la perception de différentes informations. Pour les mâles, l'atterrissage est corrélé à la présence d'HCs poly-insaturés femelles spécifiques alors que, pour les femelles, il est corrélé à la présence d'HCs linéaires et méthyl-branchés présents chez les deux sexes. Enfin, pour les deux sexes, la préférence envers une source de nourriture est fortement corrélée à la présence d'hydrocarbures mono-insaturés mâles spécifiques. Dans un deuxième temps, nous nous sommes intéressés aux effets sur les futurs adultes d'une exposition pré-imaginale aux phéromones déposées sur la nourriture par les adultes (HCs, cVA). Nous avons pu montrer que l'exposition pré-imaginale, en particulier au cVA, influençait significativement le comportement des adultes. Chez les mâles, la réponse comportementale et olfactive au cVA varie drastiquement. En fonction de l'exposition larvaire, la présence de cVA sur une source de nourriture est soit fortement attractive, soit fortement répulsive pour les individus. Similairement, le cVA perd son effet anti-aphrodisiaque lorsque les mâles n'ont pas été exposés à la phéromone durant le développement. La réponse au cVA des neurones olfactifs antennaires est également modulée. Concernant les femelles, aucun effet d'une exposition précoce n'a pu être mis en évidence, ni au niveau du comportement, ni au niveau de la réponse olfactive.

  • Titre traduit

    Characterization of the long-range attraction and influence of pre-imaginal exposure to pheromones on the behaviour and olfactory response of adults of both sexes of Drosophila melanogaster.


  • Résumé

    Each part of the planet, as hostile it can be, host a sensory world vital to the survival of the organisms that colonize it. In order to respond optimally to the pressures imposed and eventually adapt to them, living beings must necessarily interact with their environment. In insects, chemoperception is strongly mobilized during seek for an appropriate ecological niche, or communication between individuals. In nature, Drosophila live, feed, mate, lay their eggs and grow-up on the same decaying fruit. Chemical communication involves the exchange and the perception of more or less volatile pheromones. In drosophila, it is done by contact through the perception of low-volatile pheromones compound called cuticular hydrocarbons (CHs). Cis-vaccenyl-acetate (cVA), a specific male volatile compound, is also involved in regulating a wide range of social behaviours. Thus, from the first larval stages, individuals are in contact with molecules released and deposited by adults onto their food. The first part of this work has focused on the effects of this food-labelling by adult pheromones on the long-range attraction behaviour of Drosophila melanogaster adults. To assesses it, we tested in a wind tunnel the choice of flies towards food sources labelled by flies producing varied amounts of CHs and/or cVA, originating from different species and strains or with an altered microbiota. We showed that the decision-making during the flight was split into several sequences. At long distances, flight odour tracking was mainly driven by food derived molecules, whereas at shorter distances, drosophila pheromones were predominantly involved. According to the sex of the tested individuals, the choice for a food source was based on the perception of different chemical informations. For males, landing was correlated with the presence of specific female polyunsaturated CHs while, for females, it was correlated with the presence of linear and methyl-branched CHs. For both sexes, preference for a food source was strongly correlated with the presence of specific male monounsaturated hydrocarbons. In a second part of this thesis, we were interested in investigated the potential effects of the pre-imaginal exposure to pheromones deposited by adults into food on adult's subsequent behaviour and olfactory responses. We tested the attraction behaviour, as well as the sexual behaviour of adults derived from different exposure treatments. We demonstrate that pre-imaginal exposure, particularly to cVA, significantly influenced adult behaviour. In males, the behavioural and olfactory response to cVA varies drastically. Depending on the larval exposure, the presence of cVA into a food source is either highly attractive or highly repulsive for individuals. Similarly, cVA loses its anti-aphrodisiac effect when males have not been exposed to the pheromone during development. The cVA response of antenatal olfactory neurons was also modulated. Regarding to the females, no effect of early exposure could be demonstrated, neither in terms of behaviour nor in the olfactory response.