Thèmes de recherche

Les systèmes sensoriels sont à l’interface entre l’environnement des animaux d’une part et leur physiologie et leur comportement d’autre part. Ils déterminent la façon dont les animaux perçoivent le monde, et y répondent par leur comportement. Par conséquent, notre hypothèse de travail est que l’évolution des systèmes sensoriels joue un rôle central dans l’adaptation des comportements aux changements environnementaux ou à l’occupation de nouvelles niches écologiques. En combinant de nouvelles méthodes en génomique, génétique et neuroéthologie, nous explorerons différentes facettes de l’évolution des systèmes sensoriels, en particulier chimiosensoriels, et leur implication dans une transition majeure dans l’organisation du vivant, i.e. l’apparition du plus haut degré de vie sociale (eusocialité). Nos modèles d’étude seront principalement des insectes hyménoptères, ordre connu pour avoir connu au moins 9 émergences indépendantes de l’eusocialité. Nous travaillerons donc sur des hyménoptères sociaux (abeilles domestiques, bourdons, guêpes vespidées et fourmis) mais aussi solitaires (guêpes parasites, abeilles solitaires, etc).

1. Analyse fonctionnelle des systèmes chimiosensoriels :

L’analyse de l’évolution des systèmes chimiosensoriels chez les hyménoptères se heurte aux connaissances encore limitées que nous possédons sur la fonction des différentes familles de récepteurs chimiosensoriels (codés par des gènes appartenant aux familles OR, IR et GR), i.e. sur les molécules odorantes détectées par ces récepteurs. Les insectes sociaux, comme l’abeille domestique, utilisent une pléthore de composés phéromonaux pour communiquer au sein de la colonie (alarme, agrégation, fertilité de la reine, état du couvain, stimulation au fourragement, etc.). Afin de pouvoir lier les différentes familles de récepteurs à leur fonction et leur rôle dans la vie sociale, nous développons nos approches d’expression hétérologue de gènes codant des chimiorécepteurs (principalement des gènes OR). Avec l’abeille domestique comme modèle, nous étudions les adaptations dans le traitement de l’information olfactive sociale, grâce à un ensemble d’approches comportementales, neuroanatomiques ou fonctionnelles (enregistrements électrophysiologiques des sensilles antennaires ou imagerie in vivo de l’activité nerveuse dans le cerveau). Nous utilisons également des approches de transgénèse pour confirmer la fonction des gènes codant les chimiorécepteurs étudiés et pour créer de nouveaux outils neurogénétiques chez notre espèce modèle, Apis mellifera.

2. Plasticité des systèmes chimiosensoriels :

L’adaptation sensorielle des insectes passant également par la plasticité au cours de la vie, certains de nos projets se développent à l’interface avec l’écologie et la psychologie expérimentale. D’une part, nous examinons les changements des systèmes chimiosensoriels dans des environnements hétérogènes et/ou changeants. D’autre part, l’apprentissage et la mémoire représentant une forme cruciale de cette plasticité au cours de la vie, nous étudions aussi le rôle de l’apprentissage dans l’adaptation du système chimiosensoriel. Dans le contexte de nos questionnements sur les multiples impacts du changement global, nous cherchons à comprendre comment les stress, comme la présence de pesticides ou des variations de température, influencent le fonctionnement des systèmes chimiosensoriels et les capacités d’apprentissage et de mémoire des insectes.

3. Evolution des systèmes sensoriels et du cerveau :

Nous étudions la dynamique évolutive des familles de gènes codant les récepteurs chimiosensoriels chez les insectes, en cherchant à identifier les dynamiques spécifiques existant chez les Hyménoptères, en relation avec des paramètres écologiques et comportementaux, en particulier liés à l’eusocialité. En parallèle, par des approches de neuroanatomie, nous faisons le lien avec l’évolution des structures cérébrales chez les hyménoptères, d’une part dans un contexte de compromis évolutifs entre les systèmes olfactifs et visuels, et d’autre part sur la complexité du système olfactif (structure et nombre d’unités fonctionnelles au sein du centre olfactif primaire, le lobe antennaire ou des centres supérieurs d’intégration, les corps pédonculés).

Membres

Chercheurs et Enseignants-chercheurs

  • Jean-Christophe Sandoz, Directeur de Recherche CNRS. Responsable d’Équipe. Perception et apprentissage olfactifs et visuels chez l’abeille Apis mellifera. Communication phéromonale et équipement sensoriel et neuronal chez différentes espèces et races d’abeilles du genre Apis. Techniques: imagerie calcique in vivo, neuroanatomie, comportement (conditionnement appétitif et aversif, orientation).
  • Julie Carcaud, Maître de Conférence Université Paris-Saclay. Evolution des systèmes gustatif et olfactif des abeilles : étude comportementale et neurophysiologique.
  • Line Duportets, Maître de Conférence Université Paris-Saclay. Physiologie et comportements reproducteurs chez l’abeille.
  • Gérard Arnold, Directeur de Recherche Émérite CNRS. Comportements ; étude de l’impact de l’espèce invasive Vespa velutina sur l’abeille domestique et sur l’écosystème ; l’abeille domestique utilisée comme espèce bioindicatrice.
  • Didier Casane, Professeur Université Paris Cité. Evolution des systèmes sensoriels.

Ingénieurs et Techniciens

  • Gaëlle Claisse, Ingénieure d’Etude CNRS. Edition de génome et olfaction chez l’abeille.
  • Virginie Larcher, Assistante Ingénieure CNRS. Neuroanatomie et neurophysiologie chez les hyménoptères.
  • Isabelle Germon, Assistante Ingénieure CNRS.

Postdoctorants

  • Julia Mariette, Postdoctorante. Codage de l’information phéromonale dans le cerveau des abeilles.
  • Lohan Valadares, Postdoctorant. Amines biogènes et dominance chez les fourmis.
  • Antoine Couto. Postdoctorant. Evolution du système olfactif chez les Hyménoptères.

Doctorants

  • Benjamin Andreu, Doctorant. Représentation neurale des phéromonale sociales chez l’abeille
  • Loïc Colin, Doctorant. Effet des pesticides sur l’apprentissage et la mémoire chez l’abeille.
  • Simon Marty, Doctorant. Evolution du système olfactif chez les Hyménoptères.
  • Melissa Pitzalis, Doctorante. Codage gustatif dans le cerveau de l’abeille.

Étudiants de Master

  • Léane Roux, M1 Ethologie, Université de Rennes
  • Benoît Maindive, M1 Ecologie evolutive et comportementale, Université de Tours
  • Coraline Touzeau, M1 BEE, Université Paris-Saclay
  • Gloria Moretti, M2 – Turin, Italie

Les anciens

  • Mariangela Arca, Doctorante. Caractérisation génétique et étude comportementale d’une espèce envahissante en France: Vespa velutina
  • Aurore Avarguès-Weber, Postdoctorante. Apprentissages non-élémentaires sur compensateur de locomotion.
  • Florian Bastin, Doctorant. Évolution de la communication sexuelle chez l’abeille.
  • Andreas Brandstaetter, Postdoctorant. Évolution de la communication phéromonale dans le genre Apis.
  • Hanna Cholé, Doctorante. Apprentissage social chez l’abeille domestique
  • Antoine Couto, Doctorant puis postdoctorant. Études neuroanatomiques et comportementales chez le frelon asiatique Vespa velutina.
  • Kevin Fradin. Étude comportementale de l’apprentissage chez le frelon asiatique Vespa velutina.
  • Pierre Junca, Doctorant. Bases comportementales et génétiques des apprentissages aversif et appétitif chez l’abeille.
  • Nicholas Henderson, Étudiant de M2R. Apprentissage de mélanges olfactifs chez l’abeille.
  • Justine Leloup, Étudiante de M2R. Apprentissage bimodal chez l’abeille domestique.
  • Thierry Louis, Postdoctorant. Étude des récepteurs olfactifs sexuels chez l’abeille.
  • Amélie Noël, Assistante Ingénieur (sur contrat – IDEX Paris-Saclay)
  • Ana-Carolina Roselino, Postdoctorante. Neuroanatomie du système olfactif des abeilles sans dard.
  • Marie-Anne Wycke, Étudiante de M2R. Apprentissage de mélanges olfactifs.
  • Alizée Delarue, Master 2. Etude fonctionnelle de récepteurs phéromonaux chez l’abeille
  • Lucie Savignac, Master 2. Etude neuroanatomique de la voie olfactive chez la guêpe émeraude.
  • Maxime Policarpo, Doctorant.
  • Camille

Publications

2024

  • Policarpo M., Legendre L., Germon I., Lafargeas P., Espinasa L., Rétaux S. and Casane D. (2024) The nature and distribution of non-functional alleles suggest only two independent events at the origins of Astyanax mexicanus cavefish populations. BMC Ecology and Evolution in press
  • Policarpo M., Baldwin M., Casane D. and Salzburger W. (2024) Diversity and evolution of the vertebrate chemoreceptor gene repertoire. Nature communications 15:1421
  • Bastide H, Legout H, Dogbo N, Ogereau D, Prediger C, Carcaud J, Filée J, Garnery L, Gilbert C, Marion-Poll F, Requier F, Sandoz JC & Yassin A (2024) The genome of the blind bee louse fly reveals deep convergences with its social host and illuminates Drosophila origins. Current Biology, https://doi.org/10.1016/j.cub.2024.01.034 

2023

  • Valadares, L., Bueno da Silva, I., Costa-Leonardo, A.M., Sandoz, J.C. (2023). Differentiation of workers into soldiers is associated with a size reduction of higher-order brain centers in the neotropical termite Procornitermes araujoi. Scientific Reports, 13 (1), 18279, 1-11.
  • Couto, A., Marty, S., Dawson, E.H., d’Ettorre, P., Sandoz, J.C.*, Montgomery, S.H.* (2023). Evolution of the neuronal substrate for kin recognition in social Hymenoptera. Biological Reviews, 98, 2226–2242.
  • Rodríguez-Machado S., Ponce de León J.L., Germon I., Casane D. and García-Machado E. (2023) Phylogeography of Limia vittata (Cyprinodontiformes: Poeciliidae): geographical distribution of mitochondrial haplotypes is comparable to other Cuban poeciliids. Biological Journal of the Linnean Society 140(3): 459-470
  • Carcaud, J., Sandoz, J.C. (2023). Insect Neuroethology: more than behavior and neurons. Current Opinion in Insect Science, 57, 101037, 1-3.
  • Mariette, J., Noël, A., Louis, T., Montagné, N., Chertemps, T., Jacquin-Joly, E., Marion-Poll, F., Sandoz, J.C. (2023). Transcuticular calcium imaging as a tool for the functional study of insect odorant receptors. Frontiers in Molecular Neuroscience, 16, 1182361, 1-14.
  • Hyacinthe C., Attia J., Schutz E., Lego L., Casane D. and Rétaux S. (2023) Acoustic signatures in Mexican cavefish populations inhabiting different caves. PLoS ONE 18(8):e0289574
  • Carcaud, J., Otte, M., Grünewald, B., Haase, A.*, Sandoz, J.C.*, Beye, M.* (2023). Multisite imaging of neural activity using a genetically encoded calcium sensor in the honey bee. PLoS Biology, 21(1), e3001984, 1-20.
  • Legendre L., Rode J., Germon I., Pavie M., Quiviger C., Policarpo M., Leclercq J., Pere S., Fumey J., Hyacinthe C., Ornelas-Garcia P., Espinasa L., Retaux S. and Casane D. (2023) Genetic identification and reiterated captures suggests that the Astyanax mexicanus El Pachon cavefish population is closed and declining. Zoological Research 44(4): 701-711
  • Piqueret, B., Montaudon, E., Devienne, P., Leroy, C., Marangoni, E., Sandoz, J.C.*, d’Ettorre, P.* (2023). Ants act as olfactory bio-detectors of tumours in patient-derived xenograft mice. Proceedings of the Royal Society B, 290 (1991), 20221962, 1-8.
  • Syed A.S., Sharma K., Policarpo M., Ferrando S., Casane D. and Korsching S.I. (2023) Ancient and nonuniform loss of olfactory receptor expression renders the shark nose a de facto vomeronasal organ. Molecular Biology and Evolution 40(4):msad076
  • Piqueret, B., Sandoz, J.C., d’Ettorre, P. (2023). Disease detection using animal olfaction: the neglected potential of invertebrates. Frontiers in Ecology and Evolution, 10, 960757, 1-10.

2022

  • Bestea, L., Paoli, M., Arrufat, P., Carcaud, J., Sandoz, J.C., Velarde, R., Giurfa, M., de Brito Sanchez, M.G. (2022). The short neuropeptide F regulates appetitive but not aversive responsiveness in a social insect. iScience, 25(1), 103619, 1-22.
  • Policarpo M., Bemis K.E., Laurenti P., Legendre L., Sandoz J.C., Rétaux S. and Casane D. (2022) Coevolution of the olfactory organ and its receptor repertoire in ray-finned fishes. BMC Biology 20:195
  • Bestea, L., Briard, E., Carcaud, J., Sandoz, J.C., Velarde, R., Giurfa, M., de Brito Sanchez, M.G. (2022). Short neuropeptide F (sNPF) promotes the acquisition and formation of visual memories in honey bees. Biology Letters, 18, 20210520, 1-5.
  • Capela, N., Dupont, Y. L., Rortais, A., Sarmento, A., Papanikolaou, A., Topping, C. J., Arnold, G., . . . Sousa, J.P. (2022). High accuracy monitoring of honey bee colony development by a quantitative method. Journal of Apicultural Research, 1-10. doi:10.1080/00218839.2022.2098899.
  • Cholé, H., Merlin, A., Henderson, N., Paupy, E., Mahé, P., Arnold, G., Sandoz, J. C. (2022). Antenna movements as a function of odorants’ biological value in honeybees (Apis mellifera L.). Scientific Reports, 12, 11674, 1-16.
  • Coureaud, G., Thomas-Danguin, T., Sandoz, J.C., Wilson, D.A. (2022). Biological constraints on configural odour mixture perception. Journal of Experimental Biology, 225(6): jeb242274, 1-10.
  • Piqueret, B., Bourachot, B., Leroy, C., Devienne, P., Mechta-Grigoriou, F., d’Ettorre, P. *, Sandoz, J.C.* (2022). Ants detect cancer cells through volatile organic compounds. iScience, 25(3), 103959, 1-12.
  • Policarpo, M., Bemis, K.E., Laurenti, P., Legendre, L., Sandoz, J.C., Rétaux, S., Casane, D. (2022). Coevolution of the olfactory organ and its receptor repertoire in ray-finned fishes. BMC Biology, 20:195, 1-10.
  • Valadares, L., Vieira, B.G., Santos do Nascimento, F., Sandoz, J.C. (2022). Brain size and behavioral specialization in the jataí stingless bee (Tetragonisca angustula). Journal of Comparative Neurology, 530 (13), 2304-2314.

2021

  • Arnold, G. (2021). Conflicts of interest and improvement through peer review: the case of IPBES report on pollinators. Current Opinion in Insect Science, 46, 57–63.
  • Van Helden J., Butler C.D., Achaz G., Canard B., Casane D., Claverie J.-M., Colombo F., Courtier V., Ebright R.H., Graner F., Leitenberg M., Morand S., Petrovsky N., Segreto R., Decroly E., Halloy J. (2021) An appeal for an objective, open, and transparent scientific debate about the origin of SARS-CoV-2. The Lancet 398(10309):1402–1404
  • Bestea, L., Réjaud, A., Sandoz, J.C., Carcaud, J., Giurfa, M., de Brito Sanchez, M. G. (2021). Peripheral Taste Detection in Honey Bees: What do Taste Receptors Respond to? European Journal of Neuroscience (in press).
  • Policarpo M., Bemis K.E., Tyler J.C., Metcalfe C.J., Laurenti P., Sandoz J.C., Rétaux S. and Casane D. (2021) Evolutionary dynamics of the OR gene repertoire in teleost fishes: evidence of an association with changes in olfactory epithelium shape. Molecular Biology and Evolution 38(9):3742–3753
  • Couto, A., Arnold, G., Ai, H., Sandoz, J.C. (2021). Interspecific variation of antennal lobe composition among four hornet species. Scientific Reports, 11, 20883, 1-12.
  • Sallard E., Halloy J., Casane D., Decroly E., van Helden J. (2021) Tracing the origins of SARS-COV-2 in coronavirus phylogenies: a review. Environmental Chemistry Letters published online Feb 4:1–17
  • Mariette, J., Carcaud, J., Sandoz, J.C. (2021). The neuroethology of olfactory sex communication in the honeybee Apis mellifera. Cell and Tissue Research, 383, 177–194.
  • Policarpo M., Fumey J., Lafargeas P., Naquin D., Thermes C., Naville M., Dechaud C., Volff J.-N., Cabau C., Klopp C., Møller P.R., Bernatchez L., García-Machado E., Rétaux S. and Casane D. (2021) Contrasting gene decay in subterranean vertebrates: insights from cavefishes and fossorial mammals. Molecular Biology and Evolution 38(2):589–605
  • Mertes, M., Carcaud, J., Sandoz, J.C. (2021). Olfactory coding in the antennal lobe of the bumble bee Bombus terrestris. Scientific Reports, 11, 10947, 1-14.
  • Policarpo M., Bemis K.E., Tyler J.C., Metcalfe C.J., Laurenti P., Sandoz J.C., Rétaux S. and Casane D. (2021). Evolutionary dynamics of the OR gene repertoire in teleost fishes: evidence of an association with changes in olfactory epithelium shape. Molecular Biology and Evolution, 38(9), 3742-3753.

2020

  • Lai, Y., Despouy, E., Sandoz, J.C., Su, S., de Brito Sanchez, G., Giurfa, M. (2020). Degradation of an appetitive olfactory memory via devaluation of sugar reward is mediated by 5-HT 2 signaling in the honey bee. Neurobiology of Learning and Memory, 107278, 1-13.
  • Wycke, M.A. Coureaud, G., Thomas-Danguin, T., Sandoz, J.C. (2020). Configural perception of a binary olfactory mixture in honey bees as in humans, rodents and newborn rabbits. Journal of Experimental Biology 223, jeb22761, 1-12.
  • Hernández D., Møller P.R., Casane D. and García-Machado E. (2020) A new species of the cave-fish genus Lucifuga (Ophidiiformes, Bythitidae), from eastern Cuba. ZooKeys 946:17-35
  • García-Machado E., Ponce de Léon J.L., Gutiérrez-Costa M.A., Michel-Salzat A., Germon I. and Casane D. (2020) Phylogeographic evidence that the distribution of cryptic euryhaline species in the Cuban Gambusia punctata species group was shaped by the archipelago geological history. Molecular Phylogenetics and Evolution 144:106712

2019

  • Cholé, H., Carcaud, J., Mazeau, H., Famié, S., Arnold, G., Sandoz, J.C. (2019). Social contact acts as appetitive reinforcement and supports associative learning in honeybees. Current Biology, 29(8), 1407-1413.
  • Junca, P., Garnery, L., Sandoz, J.C. (2019). Genotypic trade-off between appetitive and aversive capacities in honeybees. Scientific Reports (in press).
  • Piqueret, B., Sandoz, J.C., d’Ettorre, P. (2019). Ants learn fast and do not forget: olfactory associative learning and extinction in Formica fusca. Royal Society Open Science, 6: 190778, 1-11.
  • Yanagawa, A., Couto, A., Sandoz, J.C., Hata, T., Mitra, A., Ali Agha, M., Marion-Poll, F. (2019). LPS perception through a taste-induced reflex in Drosophila. Journal of Insect Physiology, 112, 39-47.

2018

  • Bastin, F., Couto, A. , Larcher, V., Phiancharoen, M., Koeniger, G., Koeniger, N., Sandoz, J.C. (2018). Marked inter-specific differences in the neuroanatomy of the male olfactory system of honey bees (genus Apis). Journal of Comparative Neurology, 526, 3020-3034.
  • Brand, P., Larcher, V., Couto, A., Sandoz J.C.*, Ramirez, S.* (2018). Sexual dimorphism in visual and olfactory brain centers in the perfume-collecting orchid bee Euglossa dilemma (Hymenoptera, Apidae). Journal of Comparative Neurology, 526, 2068–2077.
  • Carcaud, J., Giurfa, M., Sandoz J.C. (2018). Differential processing by two olfactory subsystems in the honeybee brain. Neuroscience, 378, 33-48.
  • Mancini, N., Giurfa, M., Sandoz J.C., Avarguès-Weber, A. (2018). Aminergic neuromodulation of associative visual learning in harnessed honey bees. Neurobiology of Learning and Memory, 155, 556-567.
  • Monceau, K., Arca, M., Leprêtre, L., Bonnard, O., Arnold, G., Thiéry, D. (2018). How Apis mellifera behaves with its invasive hornet predator Vespa velutina. Journal of Insect Behavior, 31, 1-11.
  • Oulhaci, C.M., Denis, B., Kilani-Morakchi, S., Sandoz, J.C., Kaiser-Arnaud, L., Joly, D., Aribi, N. (2018). Azadirachtin effects on mating success, gametic abnormalities and progeny survival in Drosophila melanogaster (Diptera). Pest Management Science, 74, 174-180.

Ouvrages

  • « Les abeilles face au risque toxique », Editors: Charnet, P, Sandoz, J.C., Collet, C. (2022), CNRS Editions (450 p)

Chapitres d’ouvrages

  • Noël, A., Sandoz, J.C. (2022) La colonie d’abeilles : un système complexe et fragile. In: Collet, C., Sandoz, J.C., Charnet, P. (eds). Les abeilles face au risque toxique. CNRS Editions, 43-64.
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