Implication des signaux sensoriels dans la réceptivité sexuelle de la femelle Drosophila mélanogaster : cas d'isolement reproducteur chez des populations du Zimbabwe

par Micheline Grillet

Thèse de doctorat en Biologie animale

Sous la direction de Jean-François Ferveur et de Claude Everaerts.

Soutenue en 2009

à Dijon .

mots clés

• Drosophila melanogaster -- Sexualité -- Zimbabwe
• Comportement sexuel des animaux -- Zimbabwe

Résumé

La parade sexuelle de la mouche Drosophila melanogaster consiste en un échange de signaux sensoriels entre le mâle et la femelle, échange qui aboutit ou non à l’accouplement. Ces signaux sont de natures diverses : visuelles, acoustiques, chimiques. Bien que le comportement sexuel du mâle a largement été étudié, celui de la femelle reste encore mal documenté. Lors de ma thèse, j’ai étudié l'influence des signaux du mâle sur la réceptivité sexuelle des femelles D. Melanogaster en m'intéressant au cas de l’isolement reproducteur asymétrique existant entre les lignées endémiques du Zimbabwe et les lignées Cosmopolites : les femelles du Zimbabwe montrent une propension réduite à s’accoupler avec les mâles Cosmopolites. Ainsi en comparant le comportement des femelles Zimbabwe et des femelles Cosmopolites envers un même mâle, il est possible de déterminer quels signaux sensoriels peuvent influencer la réceptivité des premières et être impliqués dans l’isolement reproducteur. Dans un premier temps, j’ai confirmé l’existence d’un isolement reproducteur entre les lignées Zimbabwe et Cosmopolites et montré qu’il existait même un isolement reproducteur entre certaines lignées du Zimbabwe. Dans un second temps, j’ai tenté de modifier un à un les signaux sensoriels des mâles et observé l’impact de cette modification sur la propension à s'accoupler de la femelle. Ainsi, pour étudier l’implication des signaux visuels, j’ai réalisé des expériences en lumière rouge et en lumière blanche et occulté la vision d’un ou des deux partenaires sexuels grâce à l’utilisation d’un vernis opaque. L’étude de l’implication des signaux chimiques a été réalisée à l’aide de transfert d’hydrocarbures cuticulaires chez les mâles mais aussi chez les femelles (des lignées étudiées ou de la lignée mutante 1573 qui ne produit pas de phéromones sexuelles), ainsi qu’à l’aide d’ablations des structures réceptrices des signaux chimiques chez les mâles et les femelles. Enfin, différentes ablations alaires et des expériences de rediffusion du chant des mâles m’ont permis d’examiner l’implication des signaux acoustiques dans l’isolement reproducteur entre les lignées Zimbabwe et les lignées Cosmopolites. Il ressort de mes recherches que la communication sexuelle entre les mâles et les femelles drosophiles est complexe et fait intervenir plusieurs signaux sensoriels. De plus, cette communication n’est pas stéréotypée et varie en fonction des génotypes des partenaires. Et enfin, même s’il a été possible de démontrer un refus des femelles Zimbabwe de s’accoupler avec les mâles Cosmopolites, il n’a pas été possible de comprendre tous les mécanismes impliqués dans l’isolement reproducteur entre les femelles endémiques du Zimbabwe et les mâles Cosmopolites.

Titre traduit

Implication of sensory signals in the receptivity of Drosophila mélanogaster female : case of sexual isolation in populations of Zimbabwe

Résumé

Sexual courtship in Drosophila melanogaster consists of an exchange of sensory signals between both mates which results in successful copulation or not. These signals are various in nature: visual, acoustic, chemical. While male sexual courtship was already well studied, the female sex behaviour still remains poorly documented. In my Ph. D. Thesis, I studied the role of male signals on the female sexual receptivity in D. Melanogaster, focusing my research on the case of asymmetrical sexual isolation which occurs between endemic Zimbabwe strains and cosmopolitan ones: Zimbabwe females have a reduced propensity to mate with cosmopolitan males. Comparying the behaviour of endemic and cosmopolitan females toward a single male allows to determine which sensory signals could influence the female receptivity and, therefore, be involved in sexual isolation. First, I confirmed the sexual isolation occuring between Zimbabwe and cosmopolitan strains, and showed that such a sexual isolation even occurs between some endemic Zimbabwe strains. Secondly, to evaluate their role in the female propensity to mate, I have individually modified the sensory signals emitted by the male by using red light instead of white one, occulting sex partners eyes with opaque varnish, by transferring cuticular hydrocarbons between flies from various lines, by ablating wings. Finally, experiments of playback emission allowed me to envisage the involvement of male love songs in the isolation mechanisms between Zimbabwe and cosmopolitan Drosophila lines. From this work, it appears that in fruit flies the "sexual communication" between mates is a very complicated process involving all the sensory modalities. Furthermore, it is not stereotyped and varies according to the partner genotype. Even if I proved the existence of an asymmetrical sexual isolation between Zimbabwe and cosmopolitan Drosophila, all the mechanisms underlying this isolation are not yet fully understood.