Effets de Nosema ceranae (Microsporidia) sur la santé de l’abeille domestique Apis mellifera L. : changements physiologiques et comportementaux

Nosema ceranae is an emergent parasite of the honey bee Apis mellifera. In some regions it has been found to be the main reason for bee mortality, while in others it is suspected of weakening honey bee colonies by interacting with other environmental stressors. In the context of worldwide colony losses, we focus our research on the study of N. ceranae, with the hypothesis that this parasite is able to induce behavioral changes in bees through physiological modifications, which could alter social organization and cause colony death. Given this hypothesis, the program of study falls into three areas; (i) N. ceranae effects on colony social organization, (ii) molecular mechanisms of N. ceranae infection underlying observed effects, and (iii) differences in virulence of N. ceranae strains which could explain the diversity of parasite effects. We obtained three main results. First, we observed modifications in honey bee social structure after infection. This mechanism under pheromone control, would reduce parasite transmission within the colony and increase the lifespan of healthy bees. These changes may contribute to colony survival as part of a mechanism of social immunity. Second, we found two mechanisms whereby the pathogen affects the physiology of bee midgut epithelium that could lead to host mortality: oxidative stress and the inhibition of cellular renewal. Finally, our results suggest that certain host and environmental conditions increase the probability that N. ceranae will cause bee mortality. In conclusion, N. ceranae has the potential to cause bee death, however at colony level bees might counteract infection through, for example, social immunity mechanisms; although, overall honey bee response to infection would depend on characteristics of the host in combination with environmental conditions. Worldwide colony losses phenomenon have highlighted the fragility of the “honey bee colony – environment” system. The study of each factor involve in this system, including parasites, pesticides, environmental changes and beekeeping practices, is essential to better understand all of the interactions that maintain the ecological balance of honey bee colonies.

Efectos de Nosema ceranae (Microsporidia) sobre la salud de la abeja doméstica Apis mellifera L. Cambios fisiológicos y comportamentales.Nosema ceranae es un parásito emergente de Apis mellifera. En algunas regiones ha sido señalado como la causa principal de la mortalidad de abejas, mientras que en otras, su presencia debilitaría las colonias a través de la interacción con otros factores de presión del medioambiente. En el marco de la pérdida de colonias a nivel mundial, enfocamos nuestra investigación al estudio de los efectos de N. ceranae basándonos en la hipótesis que dicho parásito es capaz de inducir cambios en el comportamiento de las abejas a través de modificaciones fisiológicas, dichos cambios podrían alterar la organización social y causar la muerte de la colonia. Dada esta hipótesis, el programa de estudio comprendió tres áreas, (i) efectos de N. ceranae en la organización social de la colonia, (ii) mecanismos moleculares que originan los efectos observados en las abejas infectadas, y (iii) diferencias en la virulencia de cepas de N. ceranae que podrían explicar la diversidad de efectos del parásito. Distinguimos tres resultados principales. Primero, la modificación de la estructura social de las abejas debido a la infección. Dichos cambios podrían contribuir a la sobrevivencia de la colonia como parte de un mecanismo de inmunidad social. Este mecanismo, bajo control feromonal, permitiría reducir la transmisión del parásito dentro de la colonia y aumentar la duración de la vida de las abejas sanas. Segundo, la puesta en evidencia de dos mecanismos patológicos que afectan la fisiología del epitelio intestinal y que podrían causar la muerte de la abeja: estrés oxidativo y la inhibición de la renovación celular. Tercero, nuestros resultados sugieren que ciertas características del hospedero y condiciones del medio ambiente amentarían la probabilidad de que N. ceranae cause la muerte. En conclusión, N. ceranae tiene el potencial de causar la muerte de las abejas, sin embargo, a nivel de colonia estas podrían contrarrestar la infección, por ejemplo, por medio de mecanismos de inmunidad social, no obstante, la respuesta general a la infección dependería de las características del hospedero en combinación con las condiciones del medio ambiente. El fenómeno mundial de pérdida de colonias ha sacado a la luz la fragilidad del sistema “colonia – medio ambiente”. El estudio de cada uno de los factores que forman parte de este sistema, tales como: parásitos, pesticidas, cambios ambientales y prácticas apícolas, es esencial para la comprensión de todas las interacciones que mantienen el equilibrio ecológico de las colonias de abejas.

Nosema ceranae est un parasite émergeant d’Apis mellifera décrit dans certaines régions comme la cause majeure de la mortalité des abeilles. Dans d’autres cas, il est soupçonné d’affaiblir les colonies par l’interaction avec d’autres facteurs de pression de l’environnement. Dans le cadre du phénomène global de la mortalité des abeilles, nous avons orienté nos recherches vers l’étude des effets N. ceranae, en faisant l’hypothèse que ce parasite est capable d’induire des changements comportementaux chez A. mellifera dus à des altérations physiologiques, ce qui pourrait éventuellement perturber l’organisation sociale et aboutir à la mort de la colonie. Etant donné cette hypothèse, trois domaines d’étude ont été inclus dans notre recherche, (i) les effets de N. ceranae sur l’organisation sociale de la colonie, (ii) les mécanismes moléculaires à la base des effets chez les abeilles parasitées, et (iii) les différences en virulence d’isolats de N. ceranae ce qui pourrait expliquer la variation des effets du parasite chez l’abeille. Nous avons obtenu trois résultats majeurs. D’abord, nous avons constaté des modifications dans la structure sociale des abeilles après l’infection. Ces changements sembleraient contribuer à la survie de la colonie constituant probablement un mécanisme d’immunité sociale. Ce mécanisme géré par un signal phéromonal, permettrait de diminuer la transmission du parasite au sein de la colonie et prolonger la survie des abeilles saines. Ensuite, nous avons mis en évidence des effets sur la physiologie de l’intestin de l’abeille qui pourraient causer sa mort : l’induction du stress oxydatif et l’inhibition du renouvellement cellulaire de l’épithélium. Finalement, nos résultats suggèrent que certaines caractéristiques de l’hôte et conditions environnementales augmenteraient la probabilité de N. ceranae d’induire la mort. En conclusion, N. ceranae a le potentiel de causer la mort des abeilles, cependant, la colonie pourrait contrer l’infection, par exemple, par de mécanismes d’immunité sociale. Or la réponse générale à l’infection dépendrait des caractéristiques de l’hôte en combinaison avec les conditions de l’environnement. Le phénomène d’effondrement de colonies à l’échelle mondiale a mis en évidence la fragilité du système colonie d’abeilles – environnement. L’étude de chaque facteur participant au système, entre autres, parasites, pesticides, changements dans l’environnement, pratiques apicoles, est essentielle pour une meilleure compréhension de toutes les interactions qui maintiennent l’équilibre écologique des colonies.