TD3 : les phéromones Introduction Jean-Henri Fabre a mis en évidence la présence des phéromones (1879) Utilisation de lépidoptères femelles pour attirer les mâles Les femelles vierges sont enfermées (il a utilisé le grand paon de nuit qui est le plus grand papillon d'Europe) Il a déplacé les mâles à 5km Les mâles sont quand même capables de retrouver les femelles Il existe une différence de structure entre les antennes mâles et femelles, o Mâle : pectinées, antennes très développées pour capter les phéromones sexuelles de la femelle o Femelle : filiformes, peu développées Dimorphisme sexuel L'accouplement met fin à l'émission des phéromones et à l'attractivité sexuelle Karl von Frisch (1919) a mis en évidence le rôle des antennes dans la perception des odeurs chez les abeilles. Adolf Butenandt (1959) travaux sur les hormones sexuelles, sur le bombyx du mûrier (chenille = ver à soie) La femelle est capable d'attirer le mâle à grande distance Identification du bombykol, première phéromone caractérisée chimiquement. Phéromones Signifie transporter une excitation - (mélange de) substance chimique émise, sous forme liquide ou gazeuse, en quantité infinitésimale, par tout être vivant et agissant inconsciemment sur le comportement ou la physiologie d'autres individus de la même espèce. Rôles variés Incitatrices => réaction comportementale rapide o Les phéromones de trace (de piste) o Les phéromones d'alarme o Les phéromones sociales (grégaires): par exemple avec les blattes qui vont se regrouper ensemble o Les phéromones sexuelles o Les phéromones d'espacement (épidéictiques), défini les espaces de ponte. Modificatrice => modification développementale, physiologique ou nerveuse à long terme o Les phéromones sociales (hiérarchie) o Les phéromones sexuelles Phéromones de trace attractif o Retrouver la ruche o Retrouver la nourriture o Orientation lors de l'essaimage : y a trop d’individu, donc une partie de la ruche va partir Répulsif et attractif o Marquage des fleurs Marquage des fleurs visitées Optimisation de l'approvisionnement Repérer vite les fleurs profitables : marquage attractif Rejeter les fleurs déjà visitées par des congénères : marquage répulsif - Glande de Nasanov (partie dorsale de l'extrémité de l'abdomen), la partie arrière de l'abdomen va se dresser, la posture est propagée rapidement - Glande des tarses, laisse des empreintes de pas ex. fleurs artificielles fournissant du sirop => 1000 fois plus de substances volatiles. On va observer une corrélation entre la le taux de marquage (d’empreinte) et la concentration en sucre Une abeille ne revisite pas davantage une fleur intéressante visitée par elle-même que celle visitée par une abeille de la même colonie. 2-heptanone Produite de façon maximale chez les butineuses Produite par les glandes mandibulaires Eloigne les butineuses de la source alimentaire pour ne pas perdre de temps Marquage de courte durée en fonction du temps nécessaire pour un nouveau remplissage de cette fleur en nectar. Hypothèses : L'abeille apprendrait par expérience le temps nécessaire au remplissage de l'espèce florale à laquelle elle est fidèle Elle modulerait, inconsciemment, la durée efficace de marquage La 2-heptanone ayant une durée de vie de moins d'une minute, elle serait relayée par un marqueur moins volatile (60mn) Le marquage devient inefficace au bout de 24h 25 secondes après la visite de la fleur de bourrache : Insecte testé Visiteur précédent Nombre de fleurs Nombre de fleurs rejetées acceptées Abeille Même abeille 6 50 Abeille Autre abeille 19 37 Prés de 70% des fleurs déjà visitées par une abeille ne sont pas revisitées par les autres abeilles Le rejet est plus fort lorsque le visiteur précédent est la même abeille. Phéromones d'alarme Elles sont émises par les abeilles lorsqu'elles se sentent menacées : stress Perte mortelle du dard et du sac à venin Elles sont incitatrices : piquer l'intrus (et arrêter leur activité) Mélange de 40 molécules différentes Glandes de Koschevnikov, de Dufour, mandibulaires système redondant Rayon d'action de plusieurs Km Si on coupe la tête d’une abeille : il n’y a plus de système inhibiteur du SNC sur le SNP émission permanente de phéromone d’alarme : on a donc une émission automatique des phéromones (par exemple lorsque l’on écrase une abeille elle va quand même libérer des phéromones d’alarmes) Phéromones épidéitiques Ex. phéromone de ponte Souvent chez les diptères ravageurs de fruits Lors de la ponte de l'œuf, la femelle dépose sa phéromone anti-oviposition, qui signale la présence d'une future larve. Une femelle de la même espèce est immédiatement avertie et ne dépose pas d'œuf Le substrat nutritif est conservé pour une larve et la compétition entre larves est évitée Exemples: - Rhagoletis pomonella, la femelle ajuste la quantité de phéromone secrétée à la taille du fruit - Lutte biologique pour la protection des cultures: o Mouches des cerises o Diminution de 70 à 90% du nombre de pontes sur une parcelle traitée à la phéromone, et ce pour une durée de plusieurs semaines o Il faut garder des parcelles non traitées à proximité, sinon l'efficacité de la phéromone diminue nettement. Phéromones sexuelles Drosophile La 5-T dans la cuticule du mâle retarde la mise en place de la parade chez un autre mâle. La 711-HD secrétée par les glandes cuticulaires de la femelle stimule le comportement sexuel chez le mâle Mammifères Secrétées au niveau de la salive, des fèces, de l'urine et de la sueur Organe voméronasal (= VNO = Organe de Jacobson, Organe olfactif accessoire), de chaque côté de la cloison nasale La VNO chez les félins Le VNO s’allonge vers l’arrière du nez avec un canal interne en cul de sac surplombé de faisceaux nerveux remontant le long de la cloison nasal pour converger vers une petite zone du bulbe olfactif. Le VNO est constitué d'une paire de sacs tubulaires dans le planchez des cavités nasales Tapissée de cellules neuroréceptrices qui détectent le signal chimique. Il contient les vomérorécepteurs 1 et 2 Les axones de ces cellules se réunissent pour former le nerf voméronasal NE PAS APPRENDRE, JUSTE POUR INFO : Ce nerf fait relais dans le bulbe olfactif accessoire (tubercule voméronasal) qui projette ces fibres sur le système limbique (amygdale et strie terminale) directement connecté à l’hypothalamus o Action sur le système limbique expression de comportement : Phéromones d'alarme fuite o Action sur l'hypothalamus sur l'axe hypothalamo-hypophysaire : Phéromones sexuelles changements hormonaux Comportement de Flehmen Relève de la lèvre supérieure pour détecter les hormones L'humain Taux de testostérone… test de la salle d'attente On dépose de la testostérone sur une chaise dans une salle d'attente, une femme qui est en période d'ovulation va choisir préférentiellement cette chaise alors que les autres qui sont hors période d'ovulation vont l'éviter. Recherche chez l'autre d'un patrimoine génétique à la fois différent et similaire: Différent : recherche des gènes du système immunitaire complémentaire (expérience des T-shirt et du complexe HLA). on demande à des hommes de porter (sans mettre de parfum) des t-shirt (tous les mêmes) pendant plusieurs nuits puis on demande à une femme d’en choisir un, et au final elles choisissent celui dont l’homme à le système immunitaire complémentaire au leur favorise l’immunité de la descendance Synchronisation des cycles menstruels de jeunes femmes dans les internats Sécrétions (aisselles, seins, cuir chevelu, organes génitaux) Le VNO est présent chez le fœtus puis s'atrophie au cours du développement jusqu'à devenir inopérant. 100 gènes chez la souris, 8 gènes comparables chez l'humain dont 7 inopérants. Phéromones modificatrices Abeilles Conditionnent sur le long terme le développement neuronal et physiologique des abeilles. Produites par les abeilles à différents stades de leur développement Queen mandibulary pheromone (QMP): Phéromone royale des glandes mandibulaires Phéromones du couvain (brood hormone BP): phéromone larvaire induisant les soins au couvain Ethyle oléate (EO): les butineuses peuvent agir sur les plus jeunes gouvernent la sortie des nourrices hors de la ruche. QMP Emise par les glandes mandibulaires (+autres glandes) de la reine Sécrétion déversée sur les mandibules Dispersée par les ouvrières (contacts réciproques, 30min) En 15 min les abeilles perçoivent l'absence de la reine QMP dégradée en 30 minutes en présence de la reine QMP persiste des mois sur le cadavre de la reine Expériences Winston et coll 8000 ouvrières par colonie Lot (1) avec reine, (2) sans reine, (3) sans reine avec QMP Mesure du nombre de cellules royales o (1) : pas de cellule royale o (2) : 6-8 cellules royales, élevage avant 4j o (3) : quelques cellules, élevage après 4j Reine : empêche l'élevage royal QMP : composant majeur dans l'inhibition de la construction des cellules royales mais d'autres facteurs interviennent. Composée de nombreuses molécules 9 – ODA o Empêche l'élevage royal o Empêche le développement ovarien des ouvrières o Attire sexuellement les mâles o Marqueur de la présence de la reine 9 – HAD o Stabilité, calme de l'essaim Cohésion de la colonie en une unité fonctionnelle. Ethyl oléate (EO) Produit par les butineuses Stocké dans le jabot on en retrouve donc dans les pelotes de pollen. Transmis par trophallaxie (échange de nourriture) Rôle dans la différenciation des nourrices en butineuses "inhibiteur chimique" qui retarde l'âge du butinage Conditions habituelles, début du butinage : 3 semaines après la ponte o Colonie en manque de butineuses : 5jours o Colonie en surplus de butineuses : 6 semaines Ce sont les variations de la quantité globale d'EO produite par les butineuses qui constituent le signal A la base du mécanisme d'autorégulation des sociétés d'abeilles Notes sur le film : - La présence de la Reine est perçue immédiatement lorsqu’elle est introduite dans la cagette On introduit une Reine morte Attraction indépendante des mouvements On met une Reine coupée en morceau Indépendance de la forme de la Reine On enferme la Reine dans un tube hermétique Le simple fait de voir la Reine n’est pas attractif On retire la Reine du tube Attraction On découpe une Reine morte en 3 morceaux : tête, thorax, abdomen La tête est la partie la plus attractive (glandes mandibulaires) On badigeonne une ouvrière de QMP Attraction