Influence de l'alimentation pollinique sur la santé de l'abeille domestique, Apis mellifera L.

Nutrition is the set of processes by which a living organism transforms food for its functions. Studying nutrition allows to understanding the relationship between food intake and health of the individual. All organs for extracting energy are the digestive system, which converts sugars into glucose, fats into fatty acids, and proteins into amino acids. The objective of this study is to determine the possible influence of pollen nutrition on the honeybee health, Apis mellifera L. To ensure that nutrition, the bee is subservient to floral resources. Of pollen collected from the flowering plants, the body draws fats (or lipids), vitamins and proteins. Access to these resources is variable in quality, quantity, and diversity depending on the time and the environment. Problems of mortality and weakening of colonies are observed for some twenty years, and one of the suspected causes is the lack of availability and low nutritional value of pollen resources in agricultural areas. We therefore tested under controlled conditions the effects of quantity, quality and diversity of pollen on nurse worker physiology and on their immunity, as well as their survival. Nutrition plays a vital role in the prevention of many diseases, the effects of pollen diet were determined in the presence or absence of a biotic stressor, Nosema ceranae, whose prevalence in the colonies is very high. It is an invasive microsporidia that develops in the intestine of its host, causing various sublethal and lethal effects. Since the nutritional value of a food depends on its composition but also its digestibility, a third part focuses on the possible influence of the stressor on bee ability digestion of the proteins provided by the pollen.Our results provide knowledge on the impact of pollen depletion that may undergo the colonies in an intensive agricultural landscape. Indeed, bees starved to roughly 60%, as can be observed between two cultures massive flowering undergo disturbances at individual level (disturbances of nurse worker physiological development, reduced survival), which may make them less efficient and more susceptible to stress from the environment. In addition, we demonstrated that the nutritional value of pollen influences the Nosema ceranae‘s bee tolerance. The pollen quality is determined by the total chemical composition (proteins, amino acids, lipids, vitamins, sugars, etc ...), not only by its content of essential amino acids or proteins. Our study also demonstrated the negative effect of a diet based on maize pollen on hypopharyngeal glands development, the vitellogenin gene expression, and the bee survival. In view of the high presence of this culture in intensive agriculture areas and high exploitation by foragers, our results are discussed in terms of their impact on the proposed settlements. In these environments, the diversity of pollen resources by providing pollen of quality compensates nutritional poverty of other pollens. In our conditions, we can observe the gain of power of a polyfloral pollen in Nosema infested bees. Agro-ecological measures working to regularize, in time, the pollen contributions to the colonies, and to provide them with food diversity thus participate in building their capacity to fight against stress in the environmentLa nutrition est l'ensemble des processus par lesquels un être vivant transforme des aliments pour assurer son fonctionnement. Etudier la nutrition d’un organisme permet de comprendre les rapports entre la nourriture consommée et la santé de l’individu. L'ensemble des organes assurant l'extraction d'énergie est le système digestif, qui transforme les sucres en glucose, les corps gras en acides gras, et les protéines en acides aminés. L’objectif de cette étude est de déterminer l’influence que peut avoir la nutrition pollinique sur la santé de l’abeille domestique, Apis mellifera L.. Pour assurer cette nutrition, l’abeille est inféodée aux ressources florales. Du pollen récolté sur les plantes à fleurs, l’organisme puise les corps gras (ou lipides), les vitamines et les protéines. Or l’accès à ces ressources est variable en qualité, en quantité, et en diversité selon le temps et le milieu. Des problèmes de mortalités et affaiblissements des colonies sont observés depuis une vingtaine d’années, et l’une des causes suspectées est le manque de disponibilité et la faible valeur nutritionnelle des ressources polliniques en zones agricoles céréalières. Nous avons donc testé en conditions contrôlées les effets de la quantité, la qualité et la diversité pollinique sur la physiologie d’abeilles nourrices, sur leur immunité, ainsi que sur leur survie. La nutrition jouant un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses maladies, les effets de l’alimentation pollinique ont été déterminés en présence ou non d’un stresseur biotique, Nosema ceranae, dont la prévalence dans les colonies est très élevée. Il s’agit d’une microsporidie invasive qui se développe dans l’intestin de son hôte, provoquant divers effets sublétaux et létaux. Etant donné que la valeur nutritionnelle d’un aliment dépend de sa composition mais aussi de sa digestibilité, une troisième partie porte sur l’influence que peut avoir le stresseur sur les capacités de digestion des protéines contenues dans le pollen par l’abeille. Nos résultats apportent des connaissances sur l’impact d’une déplétion en pollen que peuvent subir les colonies dans un paysage d’agriculture intensive. En effet, des abeilles carencées à plus ou moins 60 %, comme cela peut être observé entre deux cultures à floraison massives, subissent des perturbations au niveau individuel (perturbations du développement physiologique des abeilles nourrices, diminution de leur survie), ce qui peut les rendre moins performantes et plus sensibles aux stress présents dans l’environnement. De plus, nous avons pu démontrer que la valeur nutritionnelle des pollens, influence la tolérance des abeilles à Nosema ceranae. La qualité d’un pollen se définit par sa composition chimique totale (protéines, acides aminés, lipides, vitamines, sucres, etc…), et non pas uniquement par sa teneur en protéines ou acides aminés essentiels. Notre étude met d’ailleurs en évidence l’effet négatif d’une alimentation à base de pollen de maïs sur le développement des glandes hypopharyngiennes, l’expression du gène de la vitellogénine, et la survie des abeilles. Au regard de la présence élevée de cette culture dans les zones d’agriculture intensive et sa haute exploitation par les butineuses, nos résultats sont discutés en fonction des répercussions envisagées sur les colonies. Dans ces milieux, la diversité des ressources polliniques, par l’apport de pollens de qualité, compense la pauvreté nutritionnelle d’autres pollens. Dans nos conditions, nous pouvons observer la plus-value d’une alimentation pollinique polyflorale chez des abeilles infestées par Nosema. Les mesures agro-écologiques œuvrant pour régulariser dans le temps les apports polliniques aux colonies, et pour leur offrir une diversité alimentaire participent donc à renforcer leur capacité à lutter contre les stress présents dans l’environnement

Influence of pollen diet on the honeybee health, in Apis mellifera L.

La nutrition est l'ensemble des processus par lesquels un être vivant transforme des aliments pour assurer son fonctionnement. Etudier la nutrition d’un organisme permet de comprendre les rapports entre la nourriture consommée et la santé de l’individu. L'ensemble des organes assurant l'extraction d'énergie est le système digestif, qui transforme les sucres en glucose, les corps gras en acides gras, et les protéines en acides aminés. L’objectif de cette étude est de déterminer l’influence que peut avoir la nutrition pollinique sur la santé de l’abeille domestique, Apis mellifera L.. Pour assurer cette nutrition, l’abeille est inféodée aux ressources florales. Du pollen récolté sur les plantes à fleurs, l’organisme puise les corps gras (ou lipides), les vitamines et les protéines. Or l’accès à ces ressources est variable en qualité, en quantité, et en diversité selon le temps et le milieu. Des problèmes de mortalités et affaiblissements des colonies sont observés depuis une vingtaine d’années, et l’une des causes suspectées est le manque de disponibilité et la faible valeur nutritionnelle des ressources polliniques en zones agricoles céréalières. Nous avons donc testé en conditions contrôlées les effets de la quantité, la qualité et la diversité pollinique sur la physiologie d’abeilles nourrices, sur leur immunité, ainsi que sur leur survie. La nutrition jouant un rôle essentiel dans la prévention de nombreuses maladies, les effets de l’alimentation pollinique ont été déterminés en présence ou non d’un stresseur biotique, Nosema ceranae, dont la prévalence dans les colonies est très élevée. Il s’agit d’une microsporidie invasive qui se développe dans l’intestin de son hôte, provoquant divers effets sublétaux et létaux. Etant donné que la valeur nutritionnelle d’un aliment dépend de sa composition mais aussi de sa digestibilité, une troisième partie porte sur l’influence que peut avoir le stresseur sur les capacités de digestion des protéines contenues dans le pollen par l’abeille. Nos résultats apportent des connaissances sur l’impact d’une déplétion en pollen que peuvent subir les colonies dans un paysage d’agriculture intensive. En effet, des abeilles carencées à plus ou moins 60 %, comme cela peut être observé entre deux cultures à floraison massives, subissent des perturbations au niveau individuel (perturbations du développement physiologique des abeilles nourrices, diminution de leur survie), ce qui peut les rendre moins performantes et plus sensibles aux stress présents dans l’environnement. De plus, nous avons pu démontrer que la valeur nutritionnelle des pollens, influence la tolérance des abeilles à Nosema ceranae. La qualité d’un pollen se définit par sa composition chimique totale (protéines, acides aminés, lipides, vitamines, sucres, etc…), et non pas uniquement par sa teneur en protéines ou acides aminés essentiels. Notre étude met d’ailleurs en évidence l’effet négatif d’une alimentation à base de pollen de maïs sur le développement des glandes hypopharyngiennes, l’expression du gène de la vitellogénine, et la survie des abeilles. Au regard de la présence élevée de cette culture dans les zones d’agriculture intensive et sa haute exploitation par les butineuses, nos résultats sont discutés en fonction des répercussions envisagées sur les colonies. Dans ces milieux, la diversité des ressources polliniques, par l’apport de pollens de qualité, compense la pauvreté nutritionnelle d’autres pollens. Dans nos conditions, nous pouvons observer la plus-value d’une alimentation pollinique polyflorale chez des abeilles infestées par Nosema. Les mesures agro-écologiques œuvrant pour régulariser dans le temps les apports polliniques aux colonies, et pour leur offrir une diversité alimentaire participent donc à renforcer leur capacité à lutter contre les stress présents dans l’environnement.Nutrition is the set of processes by which a living organism transforms food for its functions. Studying nutrition allows to understanding the relationship between food intake and health of the individual. All organs for extracting energy are the digestive system, which converts sugars into glucose, fats into fatty acids, and proteins into amino acids. The objective of this study is to determine the possible influence of pollen nutrition on the honeybee health, Apis mellifera L. To ensure that nutrition, the bee is subservient to floral resources. Of pollen collected from the flowering plants, the body draws fats (or lipids), vitamins and proteins. Access to these resources is variable in quality, quantity, and diversity depending on the time and the environment. Problems of mortality and weakening of colonies are observed for some twenty years, and one of the suspected causes is the lack of availability and low nutritional value of pollen resources in agricultural areas. We therefore tested under controlled conditions the effects of quantity, quality and diversity of pollen on nurse worker physiology and on their immunity, as well as their survival. Nutrition plays a vital role in the prevention of many diseases, the effects of pollen diet were determined in the presence or absence of a biotic stressor, Nosema ceranae, whose prevalence in the colonies is very high. It is an invasive microsporidia that develops in the intestine of its host, causing various sublethal and lethal effects. Since the nutritional value of a food depends on its composition but also its digestibility, a third part focuses on the possible influence of the stressor on bee ability digestion of the proteins provided by the pollen.Our results provide knowledge on the impact of pollen depletion that may undergo the colonies in an intensive agricultural landscape. Indeed, bees starved to roughly 60%, as can be observed between two cultures massive flowering undergo disturbances at individual level (disturbances of nurse worker physiological development, reduced survival), which may make them less efficient and more susceptible to stress from the environment. In addition, we demonstrated that the nutritional value of pollen influences the Nosema ceranae‘s bee tolerance. The pollen quality is determined by the total chemical composition (proteins, amino acids, lipids, vitamins, sugars, etc ...), not only by its content of essential amino acids or proteins. Our study also demonstrated the negative effect of a diet based on maize pollen on hypopharyngeal glands development, the vitellogenin gene expression, and the bee survival. In view of the high presence of this culture in intensive agriculture areas and high exploitation by foragers, our results are discussed in terms of their impact on the proposed settlements. In these environments, the diversity of pollen resources by providing pollen of quality compensates nutritional poverty of other pollens. In our conditions, we can observe the gain of power of a polyfloral pollen in Nosema infested bees. Agro-ecological measures working to regularize, in time, the pollen contributions to the colonies, and to provide them with food diversity thus participate in building their capacity to fight against stress in the environmen

Variations in the availability of pollen resources affect honey bee health

Intensive agricultural systems often expose honey bees (Apis mellifera L.) to large temporal variations in the availability (quantity, quality and diversity) of nutritional resources. Such nutritional irregularity is expected to affect honey bee health. We therefore tested under laboratory conditions the effect of such variation in pollen availability on honey bee health (survival and nursing physiology-hypopharyngeal gland development and vitellogenin expression). We fed honey bees with different diets composed of pollen pellets collected by honey bees in an agricultural landscape of western France. Slight drops (5-10%) in the availability of oilseed rape (Brassica napus L.) pollen resulted in significant reductions of all tested variables. Despite some variations in taxonomic diversity and nutritional quality, the pollen mixes harvested over the season had a similar positive influence on honey bee health, except for the one collected in late July that induced poor survival and nursing physiology. This period coincided with the mass-flowering of maize (Zea mays L.), an anemophilous crop which produces poor-quality pollen. Therefore, changes in bee health were not connected to variations in pollen diversity but rather to variations in pollen depletion and quality, such as can be encountered in an intensive agricultural system of western France. Finally, even though pollen can be available ad libitum during the mass-flowering of some crops (e.g. maize), it can fail to provide bees with diet adequate for their development

La qualité et la diversité de la nutrition pollinique ont-elles un effet sur la santé de l'abeille ?

National audienc

Influence of pollen nutrition on honey bee health: do pollen quality and diversity matter?

Honey bee colonies are highly dependent upon the availability of floral resources from which they get the nutrients (notably pollen) necessary to their development and survival. However, foraging areas are currently affected by the intensification of agriculture and landscape alteration. Bees are therefore confronted to disparities in time and space of floral resource abundance, type and diversity, which might provide inadequate nutrition and endanger colonies. The beneficial influence of pollen availability on bee health is well-established but whether quality and diversity of pollen diets can modify bee health remains largely unknown. We therefore tested the influence of pollen diet quality (different monofloral pollens) and diversity (polyfloral pollen diet) on the physiology of young nurse bees, which have a distinct nutritional physiology (e.g. hypopharyngeal gland development and vitellogenin level), and on the tolerance to the microsporidian parasite Nosemaceranae by measuring bee survival and the activity of different enzymes potentially involved in bee health and defense response (glutathione-S-transferase (detoxification), phenoloxidase (immunity) and alkaline phosphatase (metabolism)). We found that both nurse bee physiology and the tolerance to the parasite were affected by pollen quality. Pollen diet diversity had no effect on the nurse bee physiology and the survival of healthy bees. However, when parasitized, bees fed with the polyfloral blend lived longer than bees fed with monofloral pollens, excepted for the protein-richest monofloral pollen. Furthermore, the survival was positively correlated to alkaline phosphatase activity in healthy bees and to phenoloxydase activities in infected bees. Our results support the idea that both the quality and diversity (in a specific context) of pollen can shape bee physiology and might help to better understand the influence of agriculture and land-use intensification on bee nutrition and health

Effects of oilseed rape pollen depletion on (A) the diameter of hypopharyngeal gland acini and (B) <i>vitellogenin</i> expression levels, in honey bees.

<p>Box plots are shown for 30 workers (acini) and 10 pools of 3 bees (<i>vitellogenin</i>) for each diet treatment. Different letters indicate significant differences between pollen quantities (p < 0.001, Wilcoxon tests with Bonferroni correction for HPGs and Tukey post-hoc tests for <i>vitellogenin</i> expression levels, respectively). Boxes show 25th and 75th percentiles range with the line denoting the median. Whiskers encompass 90% of the individuals, beyond which outliers are represented by dots.</p

Amounts of the different pollen mixes consumed per bees.

<p>Box plots are shown for 10 cages per treatment. Different letters indicate significant differences between the amounts of pollen consumed (p < 0.001, Wilcoxon test with Bonferroni correction). Boxes show 25th and 75th percentiles range with line denoting the median. Whiskers encompass 90% of the individuals, beyond which outliers are represented by dots.</p

Influence of different seasonal pollen mixes on (A) the diameter of hypopharyngeal gland acini and (B) the <i>vitellogenin</i> expression levels, in honey bee workers.

<p>Box plots are shown for 30 bees (acini) and 10 pools of 3 bees (<i>vitellogenin</i>) per diet treatment. Different letters indicate significant differences between pollen quantities (p < 0.001 based upon Wilcoxon tests with the Bonferroni correction for HPGs and Tukey post-hoc tests for <i>vitellogenin</i> expression levels). Boxes show 25th and 75th percentiles range with the line denoting median. Whiskers encompass 90% of the individuals, beyond which outliers are represented by dots.</p

Effect of pollen depletion on worker survival.

<p>Data show the percentages of surviving workers over 60 days (n = 10 cohorts per treatment) according to the amount of pollen available (by weight in %). Different letters denote significant differences (p < 0.001, Cox proportional hazards regression model).</p

Pesticide residues in the seasonal pollen mixes.

<p>Pesticide residues in the seasonal pollen mixes.</p