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Nouvian, Morgane. Neural and molecular mechanisms underlying the olfactory modulation of aggression in honeybees

Nouvian, Morgane (2016). Neural and molecular mechanisms underlying the olfactory modulation of aggression in honeybees.

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Résumé en francais

Malgré leur domestication il y a plus de 7000 ans, gérer la réponse défensive des abeilles, en particulier contre l'Homme, reste un défi. Cet état de fait est dû en partie à la complexité de cette réponse, qui commence par la détection du danger par quelques individus spécialisés et culmine dans une attaque collective, déclenchée par une phéromone d'alarme. Le comportement agressif des abeilles a fait l'objet de nombreuses études à la fois en laboratoire et sur le terrain, qui ont permis d'identifier les éléments déclencheurs et régulateurs de ce comportement. Cependant les mécanismes neuronaux et moléculaires qui sous-tendent cette réponse agressive sont toujours inconnus. Durant ma thèse, j'ai étudié le rôle des signaux olfactifs et des amines biogènes dans la régulation de l'agressivité des abeilles, en intégrant des approches comportementales, physiologiques et moléculaires. En utilisant un nouveau test pour mesurer la réponse agressive d'abeilles individuelles en conditions contrôlées, j'ai pu déterminer si certaines odeurs de plantes modulent l'agressivité des abeilles, en particulier en interagissant avec la phéromone d'alarme. J'ai identifié deux composés floraux, le linalol et le 2-phenylethanol, qui bloquent la réponse agressive déclenchée par la phéromone d'alarme. Ces odeurs n'empêchent pas les abeilles de sentir la phéromone d'alarme, mais ont une valeur appétitive importante pour les abeilles. Ces résultats suggèrent qu'une intégration sensorielle complexe a lieu lorsque les abeilles décident de participer ou non à la défense de la colonie. De plus, un test de terrain a montré que le linalol peut aussi être utilisé pour diminuer l'agressivité d'une colonie entière, ouvrant la voie pour des applications pratiques. Afin de mieux comprendre les mécanismes neuronaux responsables de cette modulation par des odeurs florales, j'ai ensuite regardé comment ces odeurs affectent la représentation de la phéromone d'alarme dans le centre olfactif primaire du cerveau de l'abeille, le lobe antennaire. J'ai ainsi utilisé l'imagerie calcique in vivo pour visualiser l'activité des neurones de cette région. Les lobes antennaires sont structurés en unités fonctionnelles appelées glomérules, et l'identité d'une odeur est codée par le patron d'activation des glomérules. Notre hypothèse était que la représentation d'un mélange entre une odeur de plante appétitive et la phéromone d'alarme ne peut pas être obtenu linéairement à partir de la représentation de chaque composé, révélant ainsi les mécanismes neuronaux à l'origine de l'effet de ces odeurs florales. Cependant l'analyse des données n'a pas mis en évidence ce phénomène, ce qui suggère que l'intégration de la valeur appétitive des odeurs a lieu dans des centres supérieurs. Finalement, j'ai examiné le rôle des amines biogènes dans le comportement agressif de l'abeille. Les amines biogènes sont d'importants neuromodulateurs qui ont été impliqués dans le contrôle de l'agressivité de nombreuses espèces, mais leur rôle chez l'abeille n'avait pas été démontré. Les abeilles de colonies agressives ont plus de sérotonine dans leur cerveau central que celles provenant de colonies dociles. Dans cette région, les abeilles ayant été exposées à la phéromone d'alarme ont aussi plus de dopamine et de sérotonine. Les niveaux de sérotonine sont aussi plus élevés dans les lobes optiques des abeilles agressives, et dans la zone suboesophageal des abeilles qui répondent à la phéromone d'alarme. Enfin, augmenter artificiellement les niveaux de sérotonine ou de dopamine induit plus de réponses agressives de la part des abeilles, et les diminuer réduit cette réponse. Ceci confirme le rôle clé de ces molécules. Ces travaux représentent la première étude intégrée des mécanismes moléculaires et neuronaux qui sous-tendent le comportement agressif des abeilles. En plus d'augmenter nos connaissances sur la biologie de l'abeille, ils permettent d'envisager de nouvelles méthodes, basées sur l'utilisation d'odeurs florales, pour contrôler leur agressivité.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Giurfa, Martin
Reinhard, Judith
Ecole doctorale:Biologie, santé, biotechnologies (BSB)
laboratoire/Unité de recherche :Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), UMR 5169
Mots-clés libres :Abeille - Agressivité - Olfaction - Comportement - Réseaux neuronaux - Amines biogènes - Phéromone d'alarme - Odeurs florales
Sujets :Sciences du vivant
Déposé le :24 Apr 2017 14:59