Le comportement surprenant des mouches drosophiles mâles dans des conditions de lumière intense.

28 août 2023 feature

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par Stephanie Baum, Phys.org

Une étude récente publiée dans Open Biology révèle que l'exposition à une lumière intense provoque presque instantanément un comportement de cour auprès des mouches mâles (Drosophila). Étonnamment, les chercheurs ont observé un comportement de cour entre mâles et entre mâles et femelles dans ces conditions. Bien que le comportement de cour entre mâles ne soit pas une découverte nouvelle chez les mouches des fruits, les résultats de cette étude suggèrent que l'exposition à une lumière intense le précipite spécifiquement. 

Une équipe de recherche comprenant des membres du Département de biologie et de l'Institut de neurosciences de l'Iowa à l'Université de l'Iowa et du Département de sciences biologiques de l'Université d'Alabama a fait cette découverte en observant le comportement général des mouches mâles dans des arènes d'essai intensément éclairées.

Des études antérieures ont montré que la motivation interne, les expériences précédentes et les signaux sensoriels provenant de sources externes, notamment gustatifs, olfactifs, visuels et mécanosensoriels, contribuent tous au comportement de cour des mâles envers les femelles réceptives chez Drosophila melanogaster. Les mouches mâles ont généralement tendance à poursuivre, lécher, étendre leurs ailes et les utiliser pour produire des "chansons" de cour avant de monter les femelles ciblées.

Un comportement de cour entre mâles similaires est apparu chez des mouches mutantes lors de recherches antérieures impliquant la manipulation de gènes spécifiques, mais cette nouvelle étude a commencé par des observations de Drosophila melanogaster de type sauvage provenant de deux souches différentes.

À l'aide d'arènes spécialement équipées d'un éclairage LED réglable, de microphones, de webcams et d'un système de suivi des mouches, l'équipe a réalisé de multiples expériences pour observer le comportement des mouches.

À partir des mouches dans des groupes exclusivement masculins, les chercheurs ont mesuré leur activité sous différentes intensités lumineuses, en commençant par un temps d'exposition de deux minutes à 0,4 kilolux (abréviation : klx, qui correspond à un niveau d'éclairage normal d'une pièce), puis en augmentant à 18 klx pendant deux minutes supplémentaires, puis encore deux minutes à 0,4 klx. Pour tester les effets des sources lumineuses autres que les LED, ils ont également réalisé des tests similaires en utilisant une lumière incandescente d'une intensité maximale de 25 klx et la lumière du soleil à un maximum de 90 klx.

Parmi les résultats notables des expériences avec différentes sources lumineuses, les mouches des deux souches ont commencé leurs tentatives de cour dans les secondes qui ont suivi l'allumage de la lumière, et leur activité a considérablement augmenté pendant l'exposition aux niveaux de lumière les plus intenses. Dans chaque souche de mouches, les chercheurs ont observé des ailes étendues, des poursuites et aussi un comportement de "chaining" - où les mouches se sont alignées - uniquement observé auparavant chez des mutants dans d'autres études.

Les mouches ont également produit des chansons de cour entre mâles avec des caractéristiques similaires à celles des chansons produites pendant le comportement de cour entre mâles et femelles. La recherche note une relation entre la production de chansons et l'extension des ailes déclenchée par la lumière.

Les chercheurs ont également testé si une exposition à une lumière de haute intensité déclencherait des comportements de cour similaires dans des groupes mixtes mâle-femelle, et leurs résultats étaient similaires à ceux observés dans les groupes exclusivement masculins.

Après avoir effectué des tests sur les mouches de type sauvage, l'équipe a cherché à comprendre comment différents systèmes sensoriels pourraient être impliqués dans le comportement de cour entre mâles déclenché par la lumière, et a étudié des mouches présentant différentes mutations. Parmi les mutants complètement aveugles exposés à une lumière intense, ils n'ont noté aucune activité de cour. Les mutants ayant une déficience visuelle (mais pas complètement aveugles) et ne possédant pas le photorécepteur central R7 pour la lumière UV n'ont pas non plus présenté de comportement de cour entre mâles en présence d'une lumière intense.

Les mâles présentant certaines mutations du gène white, qui ne possèdent pas de pigments de dépistage visuel (une condition qui entraîne une sensibilité accrue à la lumière mais une capacité de traitement des images dégradée), ont montré une locomotion dans l'arène d'essai mais n'ont pas spécifiquement courtisé d'autres mâles. De même, l'équipe a observé une diminution du comportement de courtisation entre mâles chez les mutants de la couleur des yeux avec des yeux orange vif et des yeux blancs.

En revanche, la recherche met en évidence le fait que les altérations des indices auditifs et mécanosensoriels sous la forme de coupes d'ailes n'ont pas modifié la capacité des mouches affectées à produire une chanson de cour, et elles ont pu participer à la poursuite et au "chaining". Même les mouches avec une seule aile ont été capables d'atteindre une fréquence d'extension des ailes proche de celle des mouches de type sauvage.

Mutant male flies with diminished and completely absent olfactory abilities provided particularly surprising results. At lower light levels, their male-male courtship behaviors measured higher than those of wild-type males—so high in flies of diminished olfactory ability, in fact, that any behavioral increases they might have shown could not be measured during intense light exposure. Those who were completely smell-blind exhibited milder increases during low-light exposure, and thus the team was able to measure increases in their activities during peak light intensity periods.

When the team examined male-female courtship behaviors among smell-blind and smell-diminished males, they found similar results.

Overall, the research suggests that exposure to intense light heightens courtship behavior of male fruit flies toward both females and other males, but does not switch their sex preference. Furthermore, the findings also indicate that unimpaired visual processing is likely critical to intensified courtship behavior under high light levels, and that further examination of the role of olfactory processing in the courtship behavior of male Drosophila may provide a broader understanding of this topic.

Journal information: Open Biology

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