Le lobe antennaire des insectes : son organisation glomurélaire invariante, ses variations sexuelles et son développement postembryonnaire : étude morphométrique chez une blatte, une noctuelle et une piéride

The antennal lobe of insects : its invariant glomerular organization, its sexual variation and its postembryonic development : Morphometic study in a cockroach, a moth and a butterfly

• Auteur / Autrice : Jean-Pierre Rospars
• Direction : Jacques Lecomte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie, biologie, biochimie
• Date : Soutenance en 1985
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Joseph Bergerard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jacques Lecomte, Joseph Bergerard, Jürgen Boeckh, Jean Génermont, André Holley, Claudine Masson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux -- Dimorphisme sexuel

Système nerveux

Insectes

Mots clés libres

Deutocérébron

Glomérule

Pieris brassicae

Dictyoptères

Lépidoptères

Bleberus craniifer

Mamestra brassicae

Résumé

L’information sensorielle, essentiellement olfactive, recueillie par l’antenne des insectes est initialement codée par plusieurs milliers de neurorécepteurs qui se projettent dans une région bien délimitée du cerveau, le lobe antennaire. Là, elle est triée et condensée sur quelques centaines de neurones cérébraux au niveau de complexes synaptiques, les glomérules. Ce travail montre que ces glomérules, petites sphères de neuropile dense, sont des unités identifiables d’un point de vue morphologique, morphométrique et ontogénétique. Le nombre de glomérules par lobe est constant chez les adultes des espèces étudiées, la blatte Blaberus craniifer (106 ± 1), et le Lépidoptère Mamestra brassicae (67 ± 1). L’analyse morphologique montre que leurs positions relatives sont conservées chez Blaberus et Mamestra ce qui permet de déterminer les glomérules homologues entre lobes d’un même individu et d’individus distincts. Certains glomérules peuvent même être directement identifiés d’après leurs caractéristiques anatomiques propres. L’analyse morphométrique, effectuée suivant des méthodes originales, montre que les glomérules homologues ont même dimension et même position spatiale. Ceci permet d‘établir une cartographie précise des lobes et d’identifier les glomérules par un algorithme automatique. Cependant chez le papillon diurne Pieris brassicae les lobes antennaires sont moins développés et l’organisation glomérulaire est moins rigoureuse. Chez Blaberus et Mamestra dont les mâles sont attirés vers les femelles par une phéromone sexuelle il existe respectivement 1 et 2 glomérules beaucoup plus volumineux chez le mâle que chez la femelle. Chez Pieris dont le rapprochement des sexes est à déterminisme visuel il n’y a pas de macroglomérule. D’autres variations sexuelles moins spectaculaires sont décrites. Au cours du développement postembryonnaire de Blaberus le nombre de neurones (environ 350) et de glomérules des lobes demeure constant. Par contre le nombre de neurorécepteurs antennaires augmente fortement : il en résulte une croissance exponentielle de la taille des glomérules. Chacun d’eux croît à un taux qui lui est propre. En conséquence, l’organisation glomérulaire, établie dès le premier stade et invariante à chaque stade, se modifie légèrement au cours du temps. Le glomérule sexuel, dont la croissance est très rapide, ne devient dimorphique qu’au moment de la mue imaginale. Les glomérules à croissance très lente et très rapide sont localisés en 3 zones spatialement distinctes. Ceci suggère que les neurorécepteurs de même type (peut être de même modalité) se projettent dans les glomérules de manière spécifique suivant un principe de proximité spatiale.

The sensory information, mainly olfactory, collected by the insect antenna is coded by several thousands of neuroreceptors which project in the antennal lobe, a well-defined area of the brain. In this center, it is sorted and condensed on a few hundred cerebral neurons at the level of synaptic complexes, called glomeruli. This work demonstrates that these discrete, spheroidal knots of dense neuropile are morphologically, morphometrically and ontogenetically identifiable units. The number of glomeruli per lobe is constant in adults of the cockroach Blaberus craniifer (106 ± 1) and the moth Mamestra brassicae (67 ± 1). A morphological analysis shows that the array of glomeruli is orderly in both species. This allows determining the homologous glomeruli from their relative positions by comparing lobes of the same or different animals. Some glomeruli can even be directly identified from their own anatomical characteristics. A morphometrical analysis, performed according to original techniques, shows that homologous glomeruli have the same dimensions and spatial positions. This allows to precisely map the lobes and to identify the glomeruli by an automated algorithm. However, in the butterfly Pieris brassicae, the antennal lobes are less developed and the glomerular organization is less precise. In Blaberus and Mamestra, species in which males are attracted to females by a sex pheromone, respectively 1 and 2 glomeruli occur which are much more voluminous in the male than in the female. In Pieris, a species in which the attraction is based on visual stimuli, no such macroglomerulus can be observed. Other less conspicuous sexual variations are described. During the postembryonic development of Blaberus, the antennal lobe neurons (about 350) and glomeruli are approximately constant in number. Conversely, the number of antennal neuroreceptors increases strongly: it leads to an exponential growth in glomeruli size. Each glomerulus grows at its own rate. Consequently, the glomerular organization, established as early at the first nymphal stage and invariant at each stage, is slightly modified during development. The sexual glomerulus, which grows at a very high rate, becomes dimorphic only at the time of the imaginal moult. The most quick and slow growing glomeruli are located in 3 different areas. This suggests that the glomerular projections of neuroreceptors of the same type (maybe of the same modality) are specific and organized according to a principle of spatial proximity.