Relations entre le parasite Varroa destructor et son hôte l'abeille domestique : étude des facteurs impactant le déroulement du cycle de développement du parasite

par Vincent Piou

Thèse de doctorat en Ecologie, biodiversité et évolution

Sous la direction de Angélique Vetillard.

Soutenue le 20-09-2016

à Toulouse 3 , dans le cadre de École doctorale Sciences écologiques, vétérinaires, agronomiques et bioingénieries (Toulouse) .

Le jury était composé de Jean-Louis Hemptinne.

mots clés

• Apis mellifera
• Varroa destructor
• Elevages en laboratoire
• Supplémentation en pollen
• Phase phorétique et reproductrice
• Vitellogénine
• Choix du stade de développement
• Varroa jacobsoni
• Abeille domestique
• Relations hôte-parasite

Résumé

Varroa destructor, principal ectoparasite de l'abeille, est l'un des responsables majeurs des phénomènes de perte de colonies observés partout dans le monde. Depuis son changement d'hôte et l'infestation de colonies d'Apis mellifera dans les années 1970, des traitements essentiellement chimiques ont été proposés pour limiter l'infestation. Pourtant ces dernières années, ces traitements ont fait l'objet d'études critiques à la fois à cause de la résistance émergente du parasite aux différents acaricides et du fait de la sensibilité des abeilles à l'accumulation de produits chimiques dans les différentes matrices de la ruche. De nouveaux traitements alternatifs contre la varroose sont donc nécessaires et très attendus afin d'enrayer rapidement les effets délétères du parasitisme acarien. Cependant, la recherche de ces nouvelles cibles thérapeutiques est limitée par l'absence d'un système d'élevage synchronisé de l'hôte et de son parasite en laboratoire. L'objectif technique de ce travail de thèse était donc de pallier à ce manque en développant une méthode pour coupler l'élevage de larves d'abeilles in vitro avec le transfert à la fois de la phase phorétique et de la phase de reproduction du parasite (respectivement sur les adultes et sur les pupes) dans des conditions de laboratoire. Le système mis au point lors de ces travaux de thèse a permis une étude plus approfondie de l'impact de facteurs variables chez l'hôte sur plusieurs points clés du cycle parasitaire. Les effets de la nutrition larvaire chez l'abeille, la longueur de la phase phorétique, le type d'abeilles adultes sur lequel Varroa reste au cours de cette phase ou encore l'âge des stades larvaires ont ainsi été étudiés. L'analyse des impacts potentiels de ces facteurs a porté principalement sur certains paramètres de la reproduction, du comportement et de la virulence de V. destructor. Les résultats obtenus ont montré que la nutrition larvaire, ou plus précisément la supplémentation de la nourriture larvaire avec des pollens monofloraux et polyfloraux, a un faible impact sur la reproduction du parasite, mais présente une tendance à influencer le poids de l'abeille ainsi qu'à potentiellement augmenter la tolérance de l'abeille à certains des symptômes de la varroose, tels que la perte de poids. La reproduction du parasite n'a pas non plus été affectée par les variations induites dans la phase phorétique. Ni la fertilité du parasite, ni l'expression des deux gènes de la vitellogénine n'ont fluctué lorsque la durée ou l'âge des adultes parasités pendant la phase phorétique variaient. En revanche, la durée du séjour sur les abeilles adultes avant la reproduction est corrélée positivement à la charge virale chez le parasite, ce qui explique pourquoi les varroas ayant vécu une longue phase phorétique induisent plus fréquemment des malformations. Enfin, l'âge des stades juvéniles des abeilles sont tous attrayants pour Varroa destructor, bien que certaines préférences aient été mises en évidence dans notre étude. Si l'attraction pour le 5ème stade larvaire et les abeilles nouvellement écloses est déjà connu, l'attractivité des nymphes aux yeux blancs est un phénomène nouveau qui pourrait être d'importance majeure pour la compréhension du cycle parasitaire. Des analyses approfondies pour isoler les signaux responsables de cette attraction restent nécessaires. En conclusion, les travaux de cette thèse offrent une méthode d'élevage innovante et ouvrent ainsi, pour l'ensemble de la communauté apicole, de nouvelles avenues de recherche passionnantes afin de développer nos connaissances à la fois sur l'abeille, sur le parasite et sur les virus qu'il transporte. Ce travail pourrait permettre d'identifier de nouvelles cibles thérapeutiques pour la conception de traitements alternatifs ciblant spécifiquement le parasite sans nuire à l'abeille.

Titre traduit

Interactions between the ectoparasite Varroa destructor and its host the European honey bee Apis mellifera : study of the factors impavting the parasite developmental cycle

Résumé

Varroa destructor is the principal acarian parasite of the honey bee, involved in the phenomenon of colony loss which has been reported worldwide. Since its host shift from Apis cerana to Apis mellifera in the 1970's, chemical treatments have been set up to limit infestation. For many years however, these treatments have been the subject of critical studies both because of the resistance of the parasite to acaricides and of the sensitivity of bees to chemical accumulation in hive matrices. New alternative ways of varroatosis treatment are therefore urgently needed to limit the deleterious effects of the acarian parasitism. However, the search for these alternative therapeutic targets is limited by the lack of a laboratory system to transfer and synchronize the cycles of V. destructor and the honey bee under controlled conditions. The methodological objective of this Phd work was to overcome this issue by developing a method to couple the rearing of honey bee larvae in vitro to the transfer of both the parasite phoretic and reproductive phases (respectively on adults and on pupae) in laboratory conditions. Our system allowed further investigation regarding the impact of variable parameters in the host on several key points of the parasite cycle. The effects of several factors -such as the bee larval nutrition, the length of the phoretic phase, the type of adult bees on which Varroa stays during this phase or the age of pupal development- were studied. The potential impact in the parasite cycle focused mainly on reproductive, behavioural and virulence related parameters. The results obtained from our experiments showed that larval nutrition, tested via the supplementation of the larval food with pollen, had no impact on the reproduction of the parasite but a tendency to influence the weight of the bee, potentially increasing the bee tolerance to some of the symptoms of varroatosis, such as the weight loss. The reproduction of Varroa was not impacted by variations induced in the phoretic phase either. Neither the fertility of the parasite nor the expression of its two vitellogenin genes were impacted by the duration or the age of adults parasitized during the phoretic phase. On the other hand, the length of the stay on adult bees before reproduction positively correlates with the viral loads in the parasite, which explains why varroas experiencing a long phoretic phase induce malformation more frequently in parasitized pupae. Finally, the age of juvenile stages of the honey bees are all attractive to Varroa destructor, although some preferences have been highlighted in our study. If the attraction for 5th instar larvae and newly emerged bees have already been described, the attractions towards the white eyed pupae is a new phenomenon that could be of major importance in the understanding of the parasite cycle. Further analysis to isolate and shed light on the attraction signals involved in the process is needed. Altogether, this thesis has supplied, for the whole scientific beekeeping community, new exciting research avenues and methodologies to develop our knowledge about the bee, the parasite and the viruses it carries. It might allow us, in the future, to design alternative treatment specifically targeting the parasite without injuring the honey bee.