Evolution de l’olfaction chez l’abeille : de la communication sexuelle à la représentation olfactive – EVOLBEE

Le projet propose une étude intégrale de l’évolution du système olfactif dédié à la communication sexuelle chez les abeilles du genre Apis, au niveau des espèces et des sous-espèces. Pour cela, un ensemble de techniques de neuroanatomie, neurophysiologie, biologie moléculaire et de comportement sera utilisé.

Les abeilles représentent un modèle scientifique éminent et un agent agricole majeur pour la pollinisation et la production de miel. Bien qu’elles aient été beaucoup étudiées, des aspects déterminants de leur comportement de reproduction nous sont encore inconnus. Les mâles se rassemblent à quelques dizaines de mètres de hauteur, formant des congrégations où ils se prêtent à une compétition acharnée afin de s’accoupler par douzaines avec une reine vierge, après quoi ils meurent. Cette attraction dépend essentiellement de signaux olfactifs. Les reines produisent de nombreuses phéromones connues principalement pour leur rôle sur le comportement et la physiologie des ouvrières et permettant le maintien de la cohésion de la colonie. Parmi elles, un composé, le 9-ODA, attire les mâles. Cependant l’existence d’autres composés attractifs n’est pas connue. Nous savons néanmoins que le cerveau des mâles contient au sein de son centre olfactif primaire, le lobe antennaire, quatre unités de traitement de l’information phéromonale, les macroglomérules (MG). Des travaux précédents du Coordinateur utilisant l’imagerie calcique in vivo, ont montré que le MG le plus volumineux répond au 9-ODA, mais le rôle des trois autres MG, correspondant potentiellement à trois phéromones, est inconnu. L’objectif 1 est de découvrir le système de détection des phéromones chez le mâle de l’espèce de référence, l’abeille domestique Apis mellifera.

Le genre Apis comprend 9 espèces sympatriques et allopatriques, que l’on trouve principalement en Asie du Sud-Est. Elles peuvent être classées en trois groupes phylogéniques : les abeilles naines (2 espèces), les abeilles géantes (2 espèces) et les abeilles vivant dans des cavités (5 espèces dont A. mellifera). Du fait de leur organisation sociale et de leur cognition plus élémentaires, on pense que les abeilles naines ont divergé en premier, et que les abeilles de cavité seraient les plus récentes. Les travaux précédents ont décrit l’organisation de la colonie, la répartition des tâches et le comportement de butinage chez ces espèces. Cependant on ne sait que peu de choses sur l’évolution de la communication sexuelle chez les abeilles, bien qu’il semble que le produit principal (9-ODA) soit conservé chez la plupart – mais non chez toutes – les espèces. Dans ce cas aussi, l’existence d’autres composés attractifs est inconnue. La comparaison des composés phéromonaux produits par les reines de différentes espèces suggère que les espèces plus récentes présentent un nombre plus important de composés. Cet enrichissement de la phéromone de reine au cours de l’évolution pourrait trouver un parallèle dans une apparente augmentation du nombre de MG dans le lobe antennaire des mâles. L’objectif 2 est de comprendre comment la communication sexuelle phéromonale a évolué dans le genre Apis.

Des variations de communication sexuelle phéromonale pourraient aussi avoir lieu entre sous-espèces et jouer un rôle dans les phénomènes de spéciation. L’abeille domestique Apis mellifera est présente sur une zone géographique très vaste, présentant 24 sous-espèces vivant dans des climats depuis des climats tempérés froids jusqu’à des climats tropicaux. Ces sous-espèces montrent d’importantes différences comportementales impliquant la défense de la colonie, l’essaimage, l’orientation, le recrutement et le butinage. Cependant, on ne sait rien quant à de possibles adaptations de leur comportement reproducteur et de leur système sensoriel. L’objectif 3 est d’identifier des modifications spécifiques de certaines sous-espèces dans l’anatomie et la fonction des glomérules du lobe antennaire.