Partie II : Phéromones royales et régulation de la colonie
2. Le cortège royal
L’expérience menée avec les cagettes aménagées n’a permis d’obtenir aucun résultat. La reine pouvait seulement être aperçue suivie d’une escorte mais il était impossible de prendre de quelconques mesures. L’utilisation d’une lampe rouge, sensée apporter aux abeilles la sensation d’être comme dans une vraie ruche et de se déplacer librement dans celle- ci, n’a pas apporté davantage d’informations, c’est pourquoi un deuxième protocole a été mis en place en utilisant des ruches vitrées.
Nos expériences avec les reines démandibulées dans les ruches vitrées nous à permis d’observer divers comportement à l’intérieur même de la ruche. En temps normal huit ouvrières ou plus sont présentes quand la reine est immobile, mais le contact est généralement vite perdu quand la reine se met à marcher rapidement le long du rayon (Free et al., 1987). Par exemple, en moyenne 6,2 ouvrières ont étés dénombrés quand la reine se déplace, augmentant à 8,7 quand elle pond un œuf et à 10,8 quand elle est stationnaire (Allen, 1956). La quantité d’ouvrières léchant et palpant les reines augmente quand celles-ci s’accouplent et pondent des œufs. Mais quand elles deviennent trop vieille et pondent seulement des œufs haploïdes elles reçoivent moins d’attention (Free et al., 1987). Dans notre étude, une moyenne de 10,3 ouvrières a été dénombrée autour de la reine démandibulée quand celle-ci était stationnaire (Tableau 3). Ceci révèle donc qu’un autre paramètre, hormis les QMP, peut être responsable de ce comportement.
Keeling et al. avaient identifié en 2003 quatre composés produits par la reine et qui fonctionneraient en synergie avec les QMP, formant les QRP, dans le but de constituer son escorte. Ici, une reine dépourvue de glandes mandibulaires donc de QMP (à vérifier avec l’analyse par CPG des extraits de reine) présente un phénomène de cour, donc la phéromone royale ne paraît pas être une molécule essentielle pour la manifestation d’une cour escortant la reine, et il est possible que d’autres paramètres participent à ce phénomène.
3.
L’inhibition ovarienne
Les résultats de notre étude démontrent clairement que les QMP empêchent le développement des ovaires chez les ouvrières. Nous n’avons trouvé aucune différence significative entre les reines démandibulées et les reines normales sur l’impact du développement ovarien (Fig. 13, 14 et 15). En effet, la présence de reines dépourvues de glandes mandibulaires inhibe quand même le développement des ovaires. Ceci suggère la présence d’autres molécules de reine qui pourraient empêcher le développement ovarien chez les abeilles européennes à miel.
Cependant, dans le cas d’une colonie orpheline ou dans le cas d’une surpopulation de la colonie, les ouvrières peuvent développer leurs ovaires (Groot & Voogd, 1954). Cette stérilité facultative peut permettre à certaines ouvrières de développer des follicules ovariens et ainsi de produire des œufs mâles haploïdes provenant d’œufs non fertilisés. Moins de 1% d’œufs mâles dans une colonie d’abeilles, où une reine féconde est présente, provient des ouvrières (Visscher, 1989). En revanche, si une colonie perd sa reine et devient orpheline, les ouvrières ont la capacité de développer rapidement leurs ovaires ainsi que leur comportement de ponte. Hess (1942) a montré que les ovaires de 10% des ouvrières s’étaient développés suite à l’enlèvement de la reine pendant une période d’une semaine ; après 13 semaines d’absence, 87% des ouvrières ont augmentées la taille de leurs ovaires.
Cependant, même si l’expérience a été réalisé en aveugle (les manipulateurs ne connaissaient pas l’appartenance des ouvrières pour tel ou tel traitement), elle reste relativement imprécise. En effet, le fait que deux techniciens de laboratoire aient manipulé sur un ou deux essais, la notation reste différente ce qui peut fausser légèrement les résultats. En revanche, la finalité devrait rester la même.
Par ailleurs, pour faciliter le transfert les ouvrières des cagettes où avait lieu la construction jusqu’au congélateur, une dose non réellement mesurée de CO2 leur a été donnée. Cette dose
administrée était légèrement différente d’une cagette à une autre, ce qui peut fausser légèrement les résultats, d’autant plus quand on sait qu’une dose conséquente de CO2 peut
Les expériences ont permises d’obtenir un grand nombre de reines démandibulées, donc exemptes de toutes traces de QMP. Cependant, même si des études préliminaires ont été réalisées concernant la démandibulation et ont prouvé que suite à une telle opération, la reine ne présentait plus de phéromones royales dans le corps entier, les données de la chromatographie en phase gazeuse et du spectromètre de masse, qui sont des techniques relativement longues et couteuses, restent essentielles pour valider ces résultats. Si les analyses ne révèlent pas la présence de QMP dans le corps de ces reines démandibulées, des comparaisons de profils chimiques entre reines démandibulées et ouvrières pourrait permettre la recherche des molécules impliquées dans ces différents phénomènes, en plus de la phéromone mandibulaire royale.
Bibliographie
Articles et livres
ALLEN, M.D (1956) Observations on honeybees examining and licking their queen. British
Journal of Animal Behaviour, 5: 81-84
BARBIER, M ; LEDERER, E (1960) Structure chimique de la substance royale de la reine d’abeille (Apis mellifera L.). Comptes Rendus des Séances de L’Académie des Sciences, 251: 1131-1135
BROCKMANN, H.J (1984) The evolution of social behaviour in insects, In: KREBS, J.R, DAVIES N.B. Behavioural ecology: an evolutionary approach. 2d. ed. Sinauer, Sunderland, Grande-Bretagne: 340-361
BUTLER, C.G (1959) The source of the substance produced by a queen honeybee (Apis
mellifera) which inhibits development of the ovaries of the workers of her colony. Proceedings of the Royal Entomological Society of London, 34: 137-138
CRESPI, B.J ; YANEGA, D (1995) The definition of eusociability. Behavioral Ecology, 6: 109-115
CRESPI, B.J ; CHOE, J.C (1997) Introduction, In: CHOE, J.C ; CRESPI, B.J. The evolution
of social behaviour in insects and arachnids, Cambridge University Press, Cambridge, U.K:
166-188
DARCHEN, R (1957) La reine d’Apis mellifera, les ouvrières pondeuses et les constructions cirières. Insectes sociaux, 4: 321-25
DE GROOT, A.P ; VOOGD, D (1954) On the ovary development in queenless worker bees (Apis mellifera). Experientia, 10: 384-385
FREE, J.B (1987) Pheromones of social bees. Cornell University Press, Ithaca, New York: 1- 218
HAYDACK M.H (1968) Nutrition des larves d’abeilles. In : CHAUVIN, R. Traité de
biologie de l’abeille. Vol. 1, Masson et Cie, Paris, France: 302-333
HEPBURN, H.R (1986) Honeybees and wax: an experimental natural history. Springer, Berlin: 1-205
HESS, G (1942) Partial abstract of experiments concerning laying workers. Beihefte der
Schweizerische Bienenzeitung, 1: 33-109
HUANG, Z.Y ; ROBINSON G.E (1996) Regulation of honey bee division of labor by colony age demography. Behavioral Ecology and Sociobiology, 39: 147-58
HUANG, Z.Y ; ROBINSON, G.E (1999) Social control of division of labor in honey bee colonies. In: Detrain C, Denoubourg J.L & Pasteels J.M. Information Processing in Social
Insects, Birkhäuser Verlag, Berlin: 165-186
HOOVER, S.E.R ; KEELING, C.I ; WINSTON M.L ; SLESSOR K.N (2003) The effect of queen pheromones on worker honey bee ovary development. Naturwissenschaften, 90: 477- 480
KEELING, C.I ; SLESSOR, K.N ; HIGO, H.A ; WINSTON, M.L (2003) New components of the honey bee (Apis mellifera) queen retinue pheromone. Proceedings of the National
Academy of Sciences, 100: 4486-4491
KROPACOVA, S ; HASLBACHOVA, H (1969) The development of ovaries in worker honeybees in a queenright colony. Journal of Apicultural Research, 8: 57-64
LE CONTE, Y ; ARNOLD, G ; TROUILLER, J ; MASSON, C ; CHAPPE, B (1990) Identification of a brood pheromone in honeybees. Naturwissenschaften, 77: 334-336
LE CONTE, Y (2006) Mieux connaître l’abeille. In CLEMENT, H. Le traitée Rustiqua de
l’apiculture. Rustiqua édition, Paris, France: 10-51
LEDOUX, M.N ; WINSTON, M.L ; HIGO, H ; KEELING, C.I ; SLESSOR, K.N ; LE CONTE, Y (2001) Queen pheromonal factors influencing comb construction be simulated honey bee (Apis mellifera L.) swarms. Insectes Sociaux, 48: 14-20
LEE, P.C ; WINSTON, M.L (1985) The effect of swarm size and date of issue on comb construction in newly founded honey bee colonies (Apis mellifera L.). Canadian Journal of
Zoology, 63: 524-527
LEE, P.C ; WINSTON, M.L (1987) Effects of reproductive timing and colony size on the survival, offspring colony size and drone production in the honey bee (Apis mellifera L.).
Canadian Journal of Zoology, 12: 187-195
LEONCINI, I ; LE CONTE, Y ; COSTAGLIOLA, G ; PLETTNER, E ; TOTH, A.L ; WANG, M ; HUANG, Z ; BECARD, J.M ; CRAUSER, D ; SLESSOR, K.N ; ROBINSON, G.E (2004) Regulation of behavioural maturation by a primer pheromone produced by adult worker honey bees. Proceedings of the National Academy of Sciences, 101: 17559-17564
McCLESKEY, C. S ; MELAMPY, R.M (1939) Bactericidal properties of royal jelly of the honeybee. Journal of Economic Entomology, 32: 581-587
MICHENER, C.D (1974) The social behaviour of the bees. Harvard University Press, Baltimore, Etats-Unis: 1-407
NAUMANN, K (1991) Grooming behaviours and the translocation of queen mandibular gland pheromone on worker honey bees. Apidologie, 22: 523-531
OERTEL, E (1930) Metamorphosis in the honeybee. Journal of Morphology and Physiology,
50: 295-340
PERNAL, S.F ; CURRIE R.W (2000) Pollen quality of fresh and 1-year-old single pollen diets for worker honey bees (Apis mellifera L.). Apidologie, 31: 387-409
PRATT, S.C (1998) Decentralized control of drone comb construction in honey bee colonies.
Behavioral Ecology and Sociobiology, 42: 193-205
RIBBANDS, C.R ; RONALD, C (1953) The behaviour and social life of honey bees. Bee Research Association, London, Grande-Bretagne: 1-352
SLESSOR, K.N ; KAMINSKI, L.A ; KING, G.G.S ; BORDEN, J.H ; WINSTON, M.L (1988) Semiochemical basis of the retinue response to queen honey bees. Nature, 332: 354- 356
SLESSOR, K.N ; WINSTON, M.L ; LE CONTE, Y (2005) Pheromone communication in the honeybee (Apis mellifera L.). Journal of Chemical Ecology, 31: 2731-2745
TABER, S ; OWENS C.D (1970) Colony founding and initial nest design of honey bees, Apis
mellifera L. Animal Behaviour, 18: 625-632
VELTHUIS, H.H.W (1970) Ovarian development in Apis mellifera worker bees. Entomology
Experimentalis et Applicata, 13: 377-394
VISSCHER, P.K (1989) A quantitative study of worker reproduction in honey bee colonies.
Behavioral Ecology and Sociobiology, 25: 247-254
VON FRISCH, K (1967) The dance language and orientation of bees. Harvard University Press, Cambridge, Etats-Unis: 1-566
WILSON, E.O (1971) The insect societies. Harvard University Press, Cambridge, Etats-Unis: 1-438
WILSON, E.O; BOSSER W.H (1963) Chemical communication among animals. Recent
Progress In Hormone Research, 19: 673-716
WINSTON, M (1987) The biology of the honey bee. Harvard University Press, Cambridge, Etats-Unis, 181-198
Sites internet:
http://apiculture-populaire.com/ http://daniel.petit.chez-alice.fr/apiculture/ElevageReines.pdf http://www.encyclopedie-universelle.com/abeille1/ http://www.thehoneygatherers.com/ http://zebulon1er.free.fr/Annexe 1
Liste des cinq composés formant la QMP (ou Queen Mandibular Pheromone) ainsi que leur quantité par équivalent reine
Liste des 9 composés formant une phéromone royale, la QRP (Queen Retinue Pheromone) (Source : Nicolas BOYER)
Annexe 2
A : Cadre d’élevage et système porte-cupule/cage (Source : Daniel PETIT, 2002)
C : La reine, de l’œuf à l’éclosion (Source : Le Traité Rustica)
* Le jour du greffage permet de connaître l’âge de la larve puis de la nymphe jusqu’à son émergence. A quelques heures près, la larve a le jour du greffage moins de trois jours ce qui signifie que 10 jours plus tard la reine sortira de sa cellule.
B : Une manière d’opérer le prélevement d’une larve (« picking »). Ici les cellules sont « raccourcies » afin de faciliter la manipulation (Source : Daniel PETIT, 2002)
(Source : M. LE CONTE)
Annexe 3
A : Stade 1 : correspond à un ovaire très peu
développé, d’aspect filiforme et translucide
B : Stade 2 : il s’agit d’un ovaire peu
développé, légèrement plus épais mais toujours translucide
C : Stade 3 : représente un ovaire développé,
d’aspect blanchâtre, et en présence de quelques ovarioles peu distinguables
D : Stade 4 : c’est un ovaire très développé plus épais que l’ovaire de type 3
E : Stade 5 : correspond à un ovaire extrêmement développé, très épais, avec beaucoup
d’ovarioles bien distinguables
Les cinq stades du développement ovarien chez l’abeille domestique,
Apis mellifera
A
B
C
D
E
(Source : Geoffrey MONTES)
Annexe 4
A : Série I, cagette 5, 14 ouvrières B : Série III, cagette 1, 10 ouvrières C : Série III, cagette 3, 15 ouvrières D : Série III, cagette 4, 14 ouvrières E : Série III, cagette 7, 13 ouvrières F : Série III, cagette 7, 15 ouvrières
Exemple de photos prises lors du comportement de cour des ouvrières, et
A
B
C
D
E
F
Annexe 5
Traitées (avec reine démandibulée)
Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
Traité 1 129 5,5 Ouvrière Miel 7,561 Oui
Traité 2 86 5 Ouvrière Miel 4,532 Oui
Traité 3 113 5 Ouvrière Miel 4,72 Reine morte
avt obs.
Traité 4 60 5 Ouvrière Miel 3,679 Oui
Traité 5 100 5 Ouvrière Miel/Œufs 4,561 Oui
Traité 6 158 5 Ouvrière Miel 9,906 Oui
Traité 7 101 5 Ouvrière Miel 6,629 Oui
Moyenne 106,7 5,1 Ouvrière 5 ,941
Résultats de la série I de l’expérimentation « construction »
(Source : Geoffrey MONTES)
Témoins - (sans reine)
Nombre de
cellule Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour T- 1 10 6,5 Mâle Œufs 2,543 - T- 2 4 6,5 Mâle - 2,391 - T- 3 11 6 Mâle - 2,544 - T- 4 6 6 Mâle Œufs 2,271 - T- 5 34 6 Mâle Miel/Œufs 3,073 - T- 6 19 6 Mâle Œufs 2,092 - T- 7 12 6,5 Mâle Œufs 2,125 - Moyenne 13,7 6,2 Mâle 2,434 Témoins + (avec reine normale) Nombre
de cellule Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
T+ 1 49 5 Ouvrière - 2,836 Oui
T+ 2 33 5 Ouvrière - 2,291 Oui
T+ 3 2 5 Ouvrière - 2,093 Oui
T+ 4 107 5 Ouvrière Miel 4,051 Oui
T+ 5 17 5 Ouvrière - 2,375 Oui
T+ 6 36 4,5 Ouvrière - 2,521 Oui
T+ 7 50 5 Ouvrière - 2,338 Oui
Annexe 6
Témoins - (sans reine)
Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour T- 1 0 - - - 1,805 - T- 2 0 - - - 1,874 - T- 3 1 6 - - 2,079 - T- 4 0 - - - 1,804 - T- 5 0 - - - 2,098 - Moyenne 0,2 6 - 1,932 x : ébauche de cellules Traitées (avec reine démandibulée) Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
Traité 1 107 5,5 Ouvrière Miel 10,922
Reine morte avant obs.
Traité 2 91 5,5 Ouvrière Miel 9,446 Oui
Traité 3 104 5,5 Ouvrière Miel 13,885 Oui
Traité 4 109 5,5 Ouvrière Miel 15,834 Oui
Traité 5 124 5,5 Ouvrière Miel 16,161 Oui
Traité 6 117 5 Ouvrière Miel / 2 cellules operculées 15,646 Oui Moyenne 108,7 5,4 Ouvrière 13,649
Résultats de la série II de l’expérimentation « construction »
(Source : Geoffrey MONTES)
Témoins - (avec reine normale)
Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
T+ 1 36 5 Ouvrière Miel 2,719 Oui
T+ 2 71 5,5 Ouvrière Miel 4,064 Oui
T+ 3 105 5,5 Ouvrière Miel 14,495 Oui
T+ 4 49 5 Ouvrière - 2,865 Oui
T+ 5 91 5,5 Ouvrière Miel 11,77 Oui
Annexe 7
Témoins - (sans reine)
Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour T- 1 0 - - - 2,442 - T- 2 0 - - - 2,218 - T- 3 0 - - - 1,955 - T- 4 4 6 Mâle - 2,066 - T- 5 0 - - - 2,352 - T- 6 4 6 Mâle - 2,272 - T- 7 0 - - - 1,955 - Moyenne 1,142857143 6 Mâle 2,18 x : ébauche de cellules Témoins - (avec reine normale) Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
T+ 1 21 5 Femelle - 2,237 Oui
T+ 2 121 5,5 Femelle Miel 6,622 Oui
T+ 3 51 5 Femelle Miel 2,703 Oui
T+ 4 91 5,5 Femelle Miel 5,417 Oui
T+ 5 95 5,5 Femelle Miel 10,183 Oui
T+ 6 96 5 Femelle Miel 4,297 Oui
T+ 7 83 5 Femelle Miel 2,918 Oui
Moyenne 79,7 5,2 Femelle 4,911
Traitées (avec reine démandibulée)
Nombre de
cellules Diamètre Type Info + Poids
Phénomène de cour
Traité 1 71 5 Femelle Miel 2,696 Oui
Traité 2
Traité 3 7 5 Femelle - 2,055 Oui
Traité 4 94 5,5 Femelle Miel 6,901 Oui
Traité 5
Traité 6
Traité 7 18 5 Femelle - 2,152 Oui
Moyenne 47,5 5,1 Femelle 3,451
Traitées 2, 5, 6 : reines mortes avant la fin de la période de construction (16 jours)
Résultats de la série III de l’expérimentation « construction »
Annexe 8
0 20 40 60 80 100 120 140 160 J0 (13/05/09) J1 (14/05/09) J4 (17/05/09) J7 (20/05/09) J12 (25/05/09) J16 (29/05/09) Tem ps N o m b re d 'o u v ri è re T- T+ TraitéesGraphique 1: Evolution du nombre moyen d'ouvrières restantes au cours des 16 jours de construction, pour chaque traitement de la série I
0 20 40 60 80 100 120 J0 (03/06/09) J1 (04/06/09) J2 (05/06/09) J7 (10/06/09) J12 (15/06/09) J10 (29/06/09) Te m ps N o m b re d 'o u v ri è re T- T+ Traitées
Graphique 2: Evolution du nombre moyen d'ouvrière restantes au cours des 16 jours de construction, pour chaque traitement de la série II
0 20 40 60 80 100 120 J0 (1 6/06 /09) J1 (1 7/06 /09) J2 (1 8/06 /09) J6 (2 2/06 /09) J8 (2 4/06 /09) J10 (26/ 06/0 9) J13 (29/ 06/0 9) J16 (02/ 07/0 9) Tem ps N o m b re d 'o u v ri è re T- T+ Traitées
Graphique 3: Evolution du nombre moyen d'ouvrière restantes au cours des 16 jours de construction, pour chaque traitement de la série III
Evolution de nombre moyen d’ouvrières restantes au cours des 16 jours de
J16 (19/06/09)
Résumé – Des études récentes ont démontré une remarquable complexité dans la
communication via des phéromones chez les insectes sociaux, particulièrement chez les colonies d’abeilles mellifères (Apis mellifera L.). L’influence de la reine et de son signal phéromonal via les QMP (Phéromone mandibulaire royale) sur le comportement ou la physiologie des ouvrières est extrêmement importante. L’objectif de nos expérimentations était d’étudier les régulations sociales en déterminant si des molécules autres que les QMP pouvaient avoir un impact sur la construction des nids, le comportement de cour ainsi que sur l’activation des ovaires des ouvrières. Trois traitements ont été testés : 1) reine normale ; 2) reine démandibulée dépourvue de QMP ; 3) sans reine et sans phéromones. Après 16 jours, les constructions des cellules de chaque mini-colonie ont été évaluées, le comportement de cour a été observé ou non, et les ouvrières ont été disséquées afin d’observer le stade de développement de leurs ovaires sur une échelle de 0-5. Les reines démandibulées présentent une escorte, les ouvrières construisent les cellules en format « ouvrière » et présentent des ovaires non développés, tout comme les ouvrières ayant été en présence d’une reine normale. D’autres paramètres, peut être phéromonaux et provenant de la reine, influeraient sur le choix du type de construction, sur le comportement de cour, ainsi que sur le développement ovarien en plus des QMP.
Mots clefs – Apis mellifera / QMP / démandibulation / construction / comportement de cour /
activation des ovaires
Abstract – Recent studies have demonstrated a remarkable complexity in social insect
pheromone, particularly for colonies of honey bees (Apis mellifera L.). The influence of the queen and her pheromonal signal via the QMP (Queen Mandibular Pheromone) on behaviour or physiology of workers is extremely important. The objective of our experiments was to study socials regulations by determining other parameters than QMP could have an impact on the construction of the nests, retinue attraction and on workers ovary development. We tested three treatments : 1) normal queen ; 2) demandibulated queen without QMP ; 3) no queen and no pheromone. After 16 days, the comb produced by each colony was evaluated, retinue attraction was observed or not, and workers were desiccated in order to observe the development stage on a scale of 0-5. Demandibulated queens present an escort, workers build worker cells and present not developed ovaries, like workers which have been with a normal queen. Other parameters, maybe phéromonal, coming from the queen would influence the choice of the type of construction, court attraction, and ovary development in addition of QMP.