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Gare au dard! Neurobiologie du comportement défensif de l’abeille

 

Que se passe-t-il dans la tête d’une abeille qui transforme une paisible butineuse en combattante acharnée, prête à mourir pour défendre sa colonie ? Lorsque la colonie est menacée, les abeilles signalent le danger à leurs consœurs par le biais d’une phéromone d’alarme, et usent de leur dard pour repousser l’intrus. Des chercheurs du Centre de Recherches sur la Cognition Animale, avec des collègues de l’Université Paris XIII et de l’Université de Queensland (Australie), ont montré que la perception de la phéromone d’alarme augmente les niveaux de sérotonine et de dopamine dans le cerveau des abeilles, ce qui les rend plus enclines à piquer un objet identifié comme menaçant. Cette étude a été publiée le 31 janvier 2018 dans la revue Proceedings of the Royal Society of London B : Biological Sciences.

 

Les abeilles sont bien connues pour défendre férocement leur colonie, harcelant et piquant quiconque s’approche trop près à leur goût. Cette défense est collective : lorsque les abeilles repèrent une menace, elles libèrent une phéromone d’alarme produite par une glande associée au dard afin d’alerter les autres membres de la colonie. Les abeilles ainsi recrutées sortent de la ruche à la recherche de l’ennemi potentiel et se joignent à l’attaque. Cette réaction, bénéfique pour la colonie, peut néanmoins coûter la vie aux défenseuses lorsque leur dard s’arrache, bloqué dans la peau d’un mammifère.

Bien que ce comportement ait été décrit depuis longtemps, et les molécules chimiques intégrant la phéromone d’alarme aient été identifiées, les mécanismes neurophysiologiques expliquant le comportement d’attaque des abeilles restaient très mal connus. En particulier, le mode d’action de la phéromone d’alarme n’avait pas été élucidé.

Les chercheurs se sont penchés sur le rôle des amines biogènes dans le comportement défensif de l’abeille. Ces molécules ont des rôles multiples, y compris celui de neurotransmetteurs dans le système nerveux des abeilles, et sont aussi connues pour réguler l’agressivité de nombreuses espèces de vertébrés et invertébrés. Or, le possible lien entre leur régulation et une phéromone d’alarme n’était pas connu. Dans cette étude, un test comportemental a été utilisé dans lequel les abeilles peuvent choisir de piquer ou non un leurre (perçu comme menaçant) dans une petite arène circulaire. Les abeilles ont ensuite été divisées en 4 groupes selon leur comportement et la présence ou non de phéromone d’alarme lors du test, et la teneur en amines biogènes de leur cerveau analysée.

Il est ressorti de cette expérience que l’exposition à la phéromone d’alarme provoque une augmentation des niveaux de sérotonine et de dopamine dans certaines régions du cerveau (Figure). Cette augmentation, notamment celle de la sérotonine, est encore plus prononcée chez les abeilles qui ont réagi en piquant le leurre lors du test. Ce changement pourrait donc être responsable de l’agressivité accrue des abeilles.

Pour vérifier ce lien de cause à effet, les chercheurs ont ensuite artificiellement augmenté les niveaux de dopamine et de sérotonine de nouvelles abeilles, et observé leur comportement lors du test. Comme attendu, la proportion d’abeille attaquant le leurre a augmenté suite à ce traitement. A l’inverse, les abeilles ayant reçu un bloqueur de l’action de ces molécules sont devenues moins agressives.

Ces expériences démontrent l’importance du rôle de la sérotonine et de la dopamine dans la régulation du comportement défensif de l’abeille et le contrôle de ces neurotransmetteurs par une phéromone d’alarme. Celle-ci assure la cohésion de la colonie pendant l’attaque en agissant sur les niveaux de sérotonine et dopamine des abeilles attaquantes. Ce travail dévoile ainsi pour la première fois les mécanismes neuraux sous-jacents aux attaques défensives des abeilles.

 

Figure : Schéma simplifié de cerveau d’abeille en vue frontale. OL : lobes optiques (recevant l’information visuelle perçue par les yeux composés) ; CB : cerveau central ; SOG : ganglion sous-œsophagien (recevant information gustative et mécanosensorielle en provenance des antennes et pièces buccales, entre autres). Les abeilles ont été divisées en 4 groupes selon leur comportement et la présence ou non de phéromone d’alarme lors du test. Les bulles de sérotonine (5HT) et dopamine (DA) marquent les régions du cerveau dans lesquelles une augmentation du niveau de ces molécules a été enregistrée. Les éclairs représentent les 2 types de stimulus présentés : le stimulus visuel, analysé par les lobes optiques (OL), et la phéromone d’alarme dont la détection passe par les lobes antennaires situés dans le cerveau central (CB).

© Morgane Nouvian

 

 

En savoir plus

Contacts chercheurs

 

  • Martin Giurfa

    Centre de Recherches sur la Cognition Animale

    CNRS UMR 5169- Université Paul Sabatier - Toulouse III

    118 Route de Narbonne

    31062 Toulouse cedex 9  

    +33 5 61 55 67 33

    martin.giurfa@univ-tlse3.fr

     

  • Morgane Nouvian

    Université de Konstanz

    Fachbereich Biologie

    D 78457 Konstanz

    Allemagne

    +49-7531-88-2103

     

 

Mise en ligne le 13 février 2018

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