Les expériences vécues par un individu, vont moduler ses capacités d'apprentissage et induire des modifications structurales dans les régions cérébrales impliquées. Chez l'abeille, de la plasticité dépendante de l'expérience a été observée dans des centres cérébraux impliqués dans l'apprentissage et la mémoire : les corps pédonculés (CPs). Pourtant, les conséquences d'une telle plasticité sur les performances d'apprentissage sont inconnues. L'objectif de ma thèse était d'examiner les relations existantes entre expérience, capacités d'apprentissage et structure des CPs. La division du travail étant basée sur l'âge chez l'abeille, j'ai étudié la plasticité dépendante de l'expérience chez des abeilles jeunes, travaillant dans la ruche, mais aussi chez des abeilles plus âgées qui butinent à l'extérieur. J'ai d'abord observé que des abeilles exposées à un environnement appauvri en stimulations sensorielles et sociales pendant les premiers jours de vie adulte présentent un nombre élevé de boutons synaptiques dans les CPs, et une performance altérée dans un apprentissage dépendant des CPs, l'inversion de consigne. Cela suggère l'existence d'un élagage synaptique dépendant de l'expérience acquise dans la ruche, qui serait bénéfique pour les capacités d'apprentissage. J'ai observé un effet similaire de l'enrichissement environnemental lorsque les abeilles commencent à butiner. Le début du butinage s'est en effet accompagné d'une diminution du nombre de boutons synaptiques dans les CPs et d'une amélioration des performances en inversion de consigne. Une activité prolongée de butinage a eu les effets inverses, en particulier chez des abeilles qui, suite à un stress appliqué à la colonie, butinent avant l'âge normal. J'ai ainsi mis en évidence une relation négative entre le nombre de boutons synaptiques dans les CPs et les performances en inversion de consigne. Par la suite, j'ai utilisé un autre apprentissage dépendant des CPs, le patterning positif, afin de pouvoir conclure sur un déclin généralisé des capacités cognitives dépendantes des CPs chez les butineuses. J'ai montré l'implication du système cholinergique dans le déclin cognitif lié à l'expérience de butinage. Cette thèse réunit les premiers travaux analysant la plasticité dépendante de l'expérience à la fois dans la structure cérébrale, mais aussi dans les capacités cognitives. Elle devrait permettre de comprendre les mécanismes reliant connectivité synaptique et apprentissage, et encourager des études sur l'impact des agents stressants environnementaux sur le déclin cognitif lié au butinage. / Learning capacities, and the structure of the brain centres supporting them, vary greatly between individuals, partly due to different life experiences. In honey bees, experience-dependent plasticity has been reported in brain centres involved in learning and memory: the mushroom bodies (MBs). The consequences of such plasticity on learning performances are still unknown. The aim of my thesis was to examine the relationships between experience, learning capacities and MB organization in honey bees. The age-related division of labour in honey bees gave me the opportunity to study experience-dependent plasticity both in young bees working inside the hive, and in older bees foraging outdoors. I first observed that bees exposed to a sensory-impoverished environment for the first days of adulthood had a higher number of synaptic boutons in the MBs, and a reduced performance in a MB-dependent learning task; reversal learning. This suggests the occurrence of experience-dependent synaptic pruning in the natural environment, which improves learning capacities. I observed similar effects of environmental enrichment when the bees started foraging. Foraging onset was accompanied by a decrease in the number of synaptic boutons in the MBs, as well as by an improvement in reversal learning performance. Prolonged foraging activity, however, had the opposite effects, especially when a stress applied to the colony induced bees to forage earlier. Therefore, I highlighted a negative relationship between the number of synaptic boutons in the MBs and performance in reversal learning. I then confirmed the negative impact of foraging activity on learning capacities using a different MB-dependent task; positive patterning. I revealed the involvement of the cholinergic signalling pathway in this experience-dependent cognitive decline. This thesis presents the first integrated analyses of experience-dependent plasticity in both brain structure and cognitive capacities in honey bees. It helps to understand the mechanisms linking synaptic connectivity to learning performances, and will encourage further studies on the role of environmental stressors in the reported cognitive decline in foragers.

Au cours de ma thèse j’ai étudié les néprilysines (Nep), des protéinases connues pour dégrader de petits neuropeptides, en particulier les peptides amyloïdes (Aβ). Lors de la maladie d’Alzheimer, les peptides Aβ s’agrègent pour former des plaques toxiques. Il a été montré que l’expression des Nep module l’effet toxique d’Aβ sur la mémoire chez les modèles murins. Néanmoins, le rôle des Nep dans la mémoire dans des conditions physiologiques reste à ce jour inconnu.La drosophile exprime 4 Nep dans le système nerveux central adulte. Nous avons analysé leur rôle dans la mémoire olfactive. Les 4 Nep sont requises pour 2 phases spécifiques de mémoire: à moyen terme (MTM) et à long terme (LTM). De plus, nous avons identifié les neurones dans lesquels elles sont requises : les Mushroom Bodies (MB) ainsi qu’une paire de neurones afférents, les Dorsal Paired Medial neurons (DPM). Nous avons ensuite cherché à savoir si Aβ était l’une des cibles des Nep. Nous avons montré que l’expression d’Aβ dans les DPM n’altère la MTM que lorsque l’expression de Nep1 est inhibée. De plus, le défaut de LTM de drosophiles exprimant Aβ dans les DPM est sauvé par la surexpression de Nep1. En conclusion, nos résultats suggèrent qu’Aβ est dégradé par Nep1 au cours des processus de mémorisation, et qu’Aβ est une cible de Nep1 en conditions non pathologiques.Enfin, nous nous sommes intéressés au neuropeptide amnesiac, décrit comme étant requis pour la mémoire dans les DPM. Nos travaux démontrent qu’amnesiac est en fait requis dans les DPM pour leur développement, et chez l’adulte dans les MB pour activer l’adénylate cyclase responsable de la détection de coïncidence permettant la formation de la MTM. / During my PhD, I studied neprilysins, proteinases known to degrade small neuropeptides, in particular mammalian amyloid-β peptides (Aβ). During Alzheimer’s disease, Aβ peptides aggregate to form toxic plaques. It has been shown that neprilysins expression modulates toxic effects of Aβ on memory in murine models of the disease. However, the role of neprilysins in memory under physiological conditions is still unknown. Drosophila expresses 4 neprilysins in the adult central nervous system. First we have analyzed their role in olfactive memory. We have shown that all of them are required for 2 specific memory phases: Middle-Term Memory (MTM) and Long-Term Memory (LTM). We also have identified the neurons in which they are required: the Mushroom Bodies (MB) and a pair of afferent neurons, the Dorsal Paired Medial (DPM) neurons. Then we investigated whether Aβ peptides could be one of the neprilysins’ targets. We have shown that Aβ expression in DPM neurons alters MTM only when Nep1 expression is inhibited. Furthermore, the LTM deficit of flies expressing Aβ in DPM neurons is rescued by Nep1 overexpression. To conclude, our results suggest that Nep1 degrades endogenous Aβ peptides during memory processes, and that Aβ is a physiological target for Nep1 under non-pathological condition.Finally, we became interested in the amnesiac neuropeptide, described as being required for memory in DPM neurons. Our work shows that amnesiac is actually required in DPM neurons for their development, and in the MB of adult flies in order to activate the adenylate cyclase responsible for coincidence detection leading to MTM formation.