Comportement reproducteur et communication sexuelle phéromonale chez les abeilles du genre Apis.

Mating behaviour and pheromonal sex communication in honey bees of the Apis genus

• Auteur / Autrice : Florian Bastin
• Direction : Jean-Christophe Sandoz
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie et de la santé
• Date : Soutenance le 12/12/2017
• Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Structure et dynamique des systèmes vivants (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Évolution, génomes, comportement et écologie (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 2015-....)
• Jury : Président / Présidente : Pierre Capy
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean-Christophe Sandoz, Pierre Capy, Sylvia Anton, Fabrice Savarit
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Sylvia Anton, Yves Le Conte

Mots clés

Mots clés contrôlés

Neurobiologie

Perception olfactive

Communication chez les abeilles

Faux-bourdons

Mots clés libres

Reproduction

Phéromones

Mâles

Lobe antennaire

Macroglomérule

Apis

Reproduction

Pheromone

Drones

Antennal lobe

Macroglomerulus

Apis

Résumé

Pendant la période de reproduction, les mâles et les reines d’abeilles du genre Apis se regroupent au sein de congrégations. Ces congrégations qui ont lieu haut dans le ciel sont particulièrement difficiles à étudier sur le terrain. Nous avons donc développé un simulateur de marche permettant de tester l’attractivité de signaux olfactifs chez l’abeille domestique, A. mellifera. Avec ce dispositif, notre travail montre qu’une odeur dégagée par un groupe de mâles en âge de se reproduire attire les autres mâles et les reines vierges. Cette interattraction des mâles est dépendante de l’âge et apparaît uniquement chez les mâles matures sexuellement (12-15 jours). En parallèle, des extraits chimiques de mâles ont été effectués et permettent de proposer des molécules candidates possiblement impliquées dans l’attraction des mâles et des reines vierges. Ce travail conforte l’hypothèse d’une phéromone sexuelle/d’agrégation émise par les mâles sexuellement matures et qui jouerait un rôle dans la formation et le maintien des congrégations. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’évolution de la communication sexuelle phéromonale chez 5 espèces du genre Apis. Nous avons ainsi analysé l’organisation neuroanatomique du lobe antennaire (premier centre olfactif) des mâles. Les données montrent des différences marquées dans le nombre et la position des macroglomérules, structures spécialisées dans la détection des phéromones sexuelles. Les espèces d’abeilles naines (A. florea) et d’abeilles géantes (A. dorsata) possèdent 2 macroglomérules et les abeilles de cavités (A. cerana, A. koshevnikovi et A. mellifera) entre 3 et 4 macroglomérules, suggérant une complexification des échanges sexuels phéromonaux dans ce groupe. Cependant, toutes les espèces du genre Apis présentent un même macroglomérule, connu pour détecter le composé majeur de la phéromone de reine, le 9-ODA, chez Apis mellifera. Ce travail établit l’existence d’une phéromone de mâles chez les abeilles du genre Apis et suggère une influence des signaux olfactifs dans l’isolement reproducteur et la spéciation de ces abeilles.

During the mating season, honey bee males (drones) and queens gather at congregation areas high up in the air, which make their onsite study arduous. We developed a walking simulator to test the attractiveness of olfactory signals under controlled laboratory conditions in honey bees A. mellifera. Our results show that mature drones and virgin queens are both attracted by groups of sexually mature drones. This attraction between drones is influenced by sexual maturity, as only sexually mature drones (12-15 days old) display an inter-attraction. In parallel, we performed analyses of drones’ chemical profiles and proposed a number of candidates molecules possibly involved in olfactory attraction of virgin males and queens. This study supports the existence of a sexual/aggregation pheromone emitted by sexually mature drones, which may play a pivotal role in the formation and maintenance of congregations. We were then interested in the evolution of pheromonal sex communication in 5 species of the genus Apis. We thus analyzed the neuroanatomical organization of the drone antennal lobe (primary olfactory center). Our data revealed marked differences in the number and position of macroglomeruli, insects’ functional units dedicated to sex pheromone processing. Dwarf (A. florea) and giant (A. dorsata) honey bee species possess 2 macroglomeruli while cavity nesting bees (A. cerana, A. koshevnikovi and A. mellifera) present 3 or 4 macroglomeruli, suggesting an increase in the complexity of sexual communication in the genus Apis. Interestingly, one macroglomerulus, which is dedicated to the detection of the queen pheromone, 9-ODA in A. mellifera, was conserved in all species. This work establishes the existence of a male pheromone in Apis species and suggests an influence of olfactory signals in the reproductive isolation and speciation of these bees.