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.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:theses.fr/2017TOU30200 |
| Date | 27 September 2017 |
| Creators | Cabirol, Amélie |
| Contributors | Toulouse 3, Macquarie university (Sydney, Australie), Devaud, Jean-Marc, Barron, Andrew |
| Source Sets | Dépôt national des thèses électroniques françaises |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation, Text |
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