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1. Covid-19 and the next outbreak: decreasing frailty by using mild stress?

Author

Le Bourg, Eric, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Gerontology, Opinion, Aging, Coronavirus disease 2019 (COVID-19), Elderly people, Disease Outbreaks, Future outbreaks, 03 medical and health sciences, Sauna bathing, 0302 clinical medicine, Mild stress, Humans, Medicine, Obesity, 030212 general & internal medicine, Aged, 030304 developmental biology, 2. Zero hunger, 0303 health sciences, Frailty, Snacking, Physical activity, SARS-CoV-2, business.industry, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, COVID-19, Correction, Outbreak, medicine.disease, Nursing Homes, 3. Good health, Sarcopenia, Geriatrics and Gerontology, business
Abstract

International audience; The coronavirus disease 2019 (Covid-19) has killed many people, particularly if they were very old or obese. These people are at risk to die in the event of an outbreak, like babies were at risk to die from various diseases one century ago. It is argued that mild stress could help to resist new outbreaks. This requires that obese people, because of bad feeding and activity habits, make the effort to stop snacking, junk food and overfeeding, and become more active. Because an inactive way of life at old age can increase frailty, physical and mental activities should be kept at the highest possible level in elderly people, particularly if they live in retirement homes. In the event of an outbreak, management staff of these homes should not confine residents in their room for weeks or months, as it can increase inactivity, under-nutrition, sarcopenia, and depressive symptoms. People with or without co-morbidities should be active and one could wonder whether other mild stresses such as sauna bathing could help to better resist infection.

Published
2021

2. Peripheral taste detection in honey bees: What do taste receptors respond to?

Author

Maria Gabriela de Brito Sanchez, Julie Carcaud, Martin Giurfa, Jean-Christophe Sandoz, Louise Bestea, Alexandre Réjaud, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Evolution, génomes, comportement et écologie (EGCE), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Sandoz, Jean-Christophe, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), and ANR-18-CE37-0021,APITASTE,Perception et Modulation Gustative dans un Cerveau Miniaturisé(2018)

Subjects
Taste, [SDV]Life Sciences [q-bio], media_common.quotation_subject, Insect, Biology, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Stimulus modality, Pollinator, Taste receptor, Perception, Animals, Learning, Gustatory system, [SDV.NEU] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], 030304 developmental biology, media_common, Cognitive science, 0303 health sciences, General Neuroscience, fungi, Taste Perception, Honey bee, Bees, [SDV] Life Sciences [q-bio], behavior and behavior mechanisms, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

International audience; Understanding the neural principles governing taste perception in species that bear economic importance or serve as research models for other sensory modalities constitutes a strategic goal. Such is the case of the honey bee (Apis mellifera), which is environmentally and socioeconomically important, given its crucial role as pollinator agent in agricultural landscapes and which has served as a traditional model for visual and olfactory neurosciences and for research on communication, navigation, and learning and memory. Here we review the current knowledge on honey bee gustatory receptors to provide an integrative view of peripheral taste detection in this insect, highlighting specificities and commonalities with other insect species. We describe behavioral and electrophysiological responses to several tastant categories and relate these responses, whenever possible, to known molecular receptor mechanisms. Overall, we adopted an evolutionary and comparative perspective to understand the neural principles of honey bee taste and define key questions that should be answered in future gustatory research centered on this insect.

Published
2021

3. Identifying interaction neighbours in animal groups

Author

Richard Bon, Hadrien-Matthieu Gascuel, Fernando Peruani, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Côte d’Azur, Laboratoire J.A. Dieudonné, UMR CNRS 7351, Parc Valrose, F-06108 Nice Cedex 02, France, and Laboratoire de Physique Théorique et Modélisation, UMR 8089, CY Cergy Paris Université, 95302 Cergy-Pontoise, France.

Subjects
0106 biological sciences, Mechanism (biology), Process (engineering), business.industry, Computer science, [PHYS.PHYS.PHYS-BIO-PH]Physics [physics]/Physics [physics]/Biological Physics [physics.bio-ph], 05 social sciences, Rank (computer programming), Machine learning, computer.software_genre, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Task (project management), Interaction network, DECIPHER, 0501 psychology and cognitive sciences, Animal Science and Zoology, Relevance (information retrieval), 050102 behavioral science & comparative psychology, Artificial intelligence, business, computer, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Selection (genetic algorithm)
Abstract

Identifying interaction partners, a particularly challenging task in the absence of an explicit communication system (e.g. vocalization), is key to understanding how information is distributed and processed within animal groups. Moreover, the interaction network regulates complex collective behaviours such as collective motion and predator detection. Despite the relevance of the interaction network, only a few experiments have been designed to decipher it. Moreover, the mechanism by which an individual selects its interaction neighbours remains largely unknown. Here, we investigated the interaction neighbour selection process, by studying the behavioural response of naive group members confronted with the controlled departure of a trained individual in herds of merino sheep, Ovis aries. By identifying the first individual that followed the trained individual, we inferred the probability of a group member choosing it as its interaction neighbour, assuming that this probability is modulated by either the relative distance, the relative distance rank or a combination of both. The underlying interaction network was constructed from this probability. The results provide unique, reliable information on the functional form of this probability, and thus on the interaction network and on how individuals interact within groups. The suggested method of working out the selection process can be easily implemented in other animal systems and contexts.

Published
2021

4. Dietary Fibers and Proteins Modulate Behavior via the Activation of Intestinal Gluconeogenesis

Author

Bruno P. Guiard, Gaël Malleret, Flore Sinet, Marine Silva, Juliane Zemdegs, Maud Soty, Amandine Gautier-Stein, Judith Estrada, Gilles Mithieux, Di Carlo, Marie-Ange, Nutrition, diabète et cerveau (NUDICE), Université Claude Bernard Lyon 1 (UCBL), Université de Lyon-Université de Lyon-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Université de Lyon, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de recherche en neurosciences de Lyon - Lyon Neuroscience Research Center (CRNL), Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet - Saint-Étienne (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Nutrition, diabète et cerveau, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de recherche en neurosciences de Lyon (CRNL), and Université de Lyon-Université de Lyon-Université Jean Monnet [Saint-Étienne] (UJM)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Dietary Fiber, medicine.medical_specialty, Endocrinology, Diabetes and Metabolism, Anxiety, Hippocampal formation, Energy homeostasis, Mice, 03 medical and health sciences, Cellular and Molecular Neuroscience, Corticotropin-releasing hormone, 0302 clinical medicine, Endocrinology, Glucocorticoid receptor, Internal medicine, Intestine, Small, Extracellular, medicine, Animals, [SDV.NEU] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Behavior, Animal, Depression, Endocrine and Autonomic Systems, Chemistry, Neurogenesis, Gluconeogenesis, Disease Models, Animal, Hypothalamus, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], Dietary Proteins, Serotonin, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

Introduction: Several studies have suggested that diet, especially the one enriched in microbiota-fermented fibers or fat, regulates behavior. The underlying mechanisms are currently unknown. We previously reported that certain macronutrients (fermentable fiber and protein) regulate energy homeostasis via the activation of intestinal gluconeogenesis (IGN), which generates a neural signal to the brain. We hypothesized that these nutriments might control behavior using the same gut-brain circuit. Methods: Wild-type and IGN-deficient mice were fed chow or diets enriched in protein or fiber. Changes in their behavior were assessed using suited tests. Hippocampal neurogenesis, extracellular levels of serotonin, and protein expression levels were assessed by immunofluorescence, in vivo dialysis, and Western blotting, respectively. IGN was rescued by infusing glucose into the portal vein of IGN-deficient mice. Results: We show here that both fiber- and protein-enriched diets exert beneficial actions on anxiety-like and depressive-like behaviors. These benefits do not occur in mice lacking IGN. Consistently, IGN-deficient mice display hallmarks of depressive-like disorders, including decreased hippocampal neurogenesis, basal hyperactivity, and deregulation of the hypothalamic-pituitary-adrenal axis, which are associated with increased expression of the precursor of corticotropin-releasing hormone in the hypothalamus and decreased expression of the glucocorticoid receptor in the hippocampus. These neurobiological alterations are corrected by portal glucose infusion mimicking IGN. Conclusion: IGN translates nutritional information, allowing the brain to finely coordinate energy metabolism and behavior.

Published
2021

5. Stardis: Propagator evaluation for coupled heat transfer in large geometric models

Author

Penazzi, L, Blanco, S, Caliot, C, Coustet, C, El Hafi, M, Fournier, R, Gautrais, J, Sans, M, Centre de recherche d'Albi en génie des procédés des solides divisés, de l'énergie et de l'environnement (RAPSODEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-IMT École nationale supérieure des Mines d'Albi-Carmaux (IMT Mines Albi), Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT)-Institut Mines-Télécom [Paris] (IMT), Procédés, Matériaux et Energie Solaire (PROMES), Université de Perpignan Via Domitia (UPVD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe de Recherche Energétique, Plasmas et Hors Equilibre (LAPLACE-GREPHE), LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Laboratoire de Mathématiques et de leurs Applications [Pau] (LMAP), Université de Pau et des Pays de l'Adour (UPPA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Meso-Star, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Monte Carlo method, Coupled heat transfer Stardis 0.7.2 (built on stardis-solver 0.12.3), Large geometric models, [SPI.MECA.THER]Engineering Sciences [physics]/Mechanics [physics.med-ph]/Thermics [physics.class-ph], Propagator, [INFO.INFO-MO]Computer Science [cs]/Modeling and Simulation
Abstract

When heat transfer is linear or can be linearized around a given temperature field, a common engineering practice is to evaluate a propagator for each of the energy sources as well as of the initial temperature field (regarded itself as a source) so that the temperature at a given location and at a later time (a probe point) can be expressed as a simple sum of all sources at all previous times, multiplied by the value of the propagator towards the probe. These simple expressions are then immediately usable for all types of optimization, inversion, sensitivity analysis and command control objectives. However, when facing large CAD geometry models or large numbers of spatially distributed sources, evaluating the relevant propagator values with standard deterministic meshed methods can be a quite difficult or computationally expensive numerical task. On the contrary, Monte Carlo is well known for directly addressing these propagator values as well as for handling large geometrical models with ease. Until quite recently, very few Monte Carlo algorithms could be implemented for coupled transient heat transfer. Recent work on Green formulation and stochastic processes have led to the definition of conducto-convecto-radiative paths and they can now be sampled efficiently using advanced computer graphic tools in order to evaluate the temperature at a probe point, whatever the level of geometrical refinement is. The Stardis project holds an implementation of such recent advances, computing how sources propagate towards a probe point in space-time. A remarkable feature is that Stardis output propagation data themselves, which in turn can be repeatedly used for fast estimation over lots of sets of source values. We detail here this feature of the code and provide all the theoretical background required by a thermal scientist facing the need to use and adapt Stardis.

Published
2022

6. Epidemics and forecasts of life expectancy

Author

Éric Le Bourg, Le Bourg, Eric, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées

Subjects
Aging, [SDV.MHEP.GEG] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, business.industry, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, MEDLINE, epidemics, forecasts, Human beings, Life expectancy, life expectancy, Medicine, Humans, Geriatrics and Gerontology, business, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Demography, Forecasting
Abstract

International audience

Published
2022

7. Bees can be trained to identify SARS-CoV-2 infected samples

Author

Aurore Avarguès-Weber, Jose L. Gonzales, Renate W. Hakze-van der Honing, Alexander Haverkamp, Marcel Dicke, J. Priem, Evangelos Kontos, Aria Samimi, Wim H.M. van der Poel, Wageningen University and Research [Wageningen] (WUR), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Avarguès-Weber, Aurore, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Epidemiology, [SDV]Life Sciences [q-bio], Diagnostic evaluation, computer.software_genre, [SCCO]Cognitive science, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Laboratory of Entomology, [SDV.MHEP.ME] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Emerging diseases, 0303 health sciences, [SDV.MHEP.ME]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Emerging diseases, Diagnostic test, Memory retention, Bees, PE&RC, Virology & Molecular Biology, Detection, [SDV.MHEP.MI] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, General Agricultural and Biological Sciences, Covid-19, 2019-20 coronavirus outbreak, Coronavirus disease 2019 (COVID-19), Bioinformatica & Diermodellen, Severe acute respiratory syndrome coronavirus 2 (SARS-CoV-2), Biology, Machine learning, Diagnostic system, General Biochemistry, Genetics and Molecular Biology, Honeybees, 03 medical and health sciences, Bio-informatics & Animal models, Animals, Humans, Learning, Epidemiology, Bio-informatics & Animal models, Pandemics, 030304 developmental biology, Epidemiologie, [SDV.BA.MVSA]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Veterinary medicine and animal Health, 030306 microbiology, business.industry, SARS-CoV-2, [SDV.BA.MVSA] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Veterinary medicine and animal Health, [SCCO] Cognitive science, Laboratorium voor Entomologie, Olfaction, Virologie & Moleculaire Biologie, [SDV.BA.ZI]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, Epidemiologie, Bioinformatica & Diermodellen, Odorants, SARS-CoV2, [SDV.BA.ZI] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, Artificial intelligence, EPS, business, computer, Conditioning
Abstract

The COVID-19 pandemic has illustrated the need for the development of fast and reliable testing methods for novel, zoonotic, viral diseases in both humans and animals. Pathologies lead to detectable changes in the Volatile Organic Compound (VOC) profile of animals, which can be monitored, thus allowing the development of a rapid VOC-based test. In the current study, we successfully trained honeybees (Apis mellifera) to identify SARS-CoV-2 infected minks (Neovison vison) thanks to Pavlovian conditioning protocols. The bees can be quickly conditioned to respond specifically to infected mink’s odours and could therefore be part of a wider SARS-CoV-2 diagnostic system. We tested two different training protocols to evaluate their performance in terms of learning rate, accuracy and memory retention. We designed a non-invasive rapid test in which multiple bees are tested in parallel on the same samples. This provided reliable results regarding a subject’s health status. Using the data from the training experiments, we simulated a diagnostic evaluation trial to predict the potential efficacy of our diagnostic test, which yielded a diagnostic sensitivity of 92% and specificity of 86%. We suggest that a honeybee-based diagnostics can offer a reliable and rapid test that provides a readily available, low-input addition to the currently available testing methods. A honeybee-based diagnostic test might be particularly relevant for remote and developing communities that lack the resources and infrastructure required for mainstream testing methods.

Published
2022

8. Navigation by Honey Bees

Author

Even, Naïla, Bertrand, Olivier, Lihoreau, Mathieu, Vonk, Jennifer, Shackelford, Todd, INP - ENSIACET, Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Jennifer Vonk, and Todd Shackelford

Subjects
[SCCO]Cognitive science, 0303 health sciences, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, 030217 neurology & neurosurgery, 030304 developmental biology
Abstract

International audience; Navigation by honey bees refers to the cognitive and behavioral mechanisms bees of the genus Apis use to move between a location and one or multiple goals. These involve the evaluation and integration of direction and distance cues as well as the learning of specific places. For honey bees, goals can be as diverse as the colony nest, a foraging site, a new nesting site, or an open-air mating area.

Published
2022

9. Towards a multi-level understanding in insect navigation

Author

Florent Le Moël, Antoine Wystrach, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and wystrach, antoine

Subjects
[INFO.INFO-CC]Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], 0106 biological sciences, 0301 basic medicine, Insecta, Ecology (disciplines), Computation, Models, Neurological, Biology, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Field (computer science), modelling, [SCCO]Cognitive science, 03 medical and health sciences, Animals, insects, navigation, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, Neurons, Cognitive science, neuroethology, [SCCO.NEUR]Cognitive science/Neuroscience, [SCCO.NEUR] Cognitive science/Neuroscience, [SCCO] Cognitive science, 030104 developmental biology, Insect Science, [INFO.INFO-CC] Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], Spatial Navigation
Abstract

To understand the brain is to understand behaviour. However, understanding behaviour itself requires consideration of sensory information, body movements and the animal's ecology. Therefore, understanding the link between neurons and behaviour is a multi-level problem, which can be achieved when considering Marr's three levels of understanding: behaviour, computation, and neural implementation. Rather than establishing direct links between neurons and behaviour, the matter boils down to understanding two transitions: the link between neurons and brain computation on one hand, and the link between brain computations and behaviour on the other hand. The field of insect navigation illustrates well the power of such two-sided endeavour. We provide here examples revealing that each transition requires its own approach with its own intrinsic difficulties, and show how modelling can help us reach the desired multi-level understanding.

Published
2020

10. Wide-field retinotopy reveals a new visuotopic cluster in macaque posterior parietal cortex

Author

Yves Trotter, Yseut Héjja-Brichard, Jean-Baptiste Durand, Benoit R. Cottereau, Samy Rima, Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and TROTTER, Yves

Subjects
Primates, Histology, genetic structures, [SDV]Life Sciences [q-bio], Population, Visuotopy, Posterior parietal cortex, Fixation, Ocular, Macaque, [SCCO]Cognitive science, 03 medical and health sciences, Dorsal, 0302 clinical medicine, Foveal, Parietal Lobe, biology.animal, Image Processing, Computer-Assisted, medicine, Animals, Visual Pathways, education, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Visual Cortex, 030304 developmental biology, Neurons, Brain Mapping, 0303 health sciences, education.field_of_study, biology, CIP, General Neuroscience, fMRI, [SCCO] Cognitive science, PIP, Anatomy, Sulcus, Macaca mulatta, Magnetic Resonance Imaging, [SDV] Life Sciences [q-bio], medicine.anatomical_structure, nervous system, Receptive field, Retinotopy, Fixation (visual), Original Article, Female, Photic Stimulation, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

We investigated the visuotopic organization of macaque posterior parietal cortex (PPC) by combining functional imaging (fMRI) and wide-field retinotopic mapping in two macaque monkeys. Whole brain blood-oxygen-level-dependent (BOLD) signal was recorded while monkeys maintained central fixation during the presentation of large rotating wedges and expending/contracting annulus of a “shaking” fruit basket, designed to maximize the recruitment of PPC neurons. Results of the surface-based population receptive field (pRF) analysis reveal a new cluster of four visuotopic areas at the confluence of the parieto-occipital and intra-parietal sulci, in a location previously defined histologically and anatomically as the posterior intra-parietal (PIP) region. This PIP cluster groups together two recently described areas (CIP1/2) laterally and two newly identified ones (PIP1/2) medially, whose foveal representations merge in the fundus of the intra-parietal sulcus. The cluster shares borders with other visuotopic areas: V3d posteriorly, V3A/DP laterally, V6/V6A medially and LIP anteriorly. Together, these results show that monkey PPC is endowed with a dense set of visuotopic areas, as its human counterpart. The fact that fMRI and wide-field stimulation allows a functional parsing of monkey PPC offers a new framework for studying functional homologies with human PPC. Electronic supplementary material The online version of this article (10.1007/s00429-020-02134-2) contains supplementary material, which is available to authorized users.

Published
2020

11. Evidence of cognitive specialization in an insect: proficiency is maintained across elemental and higher-order visual learning but not between sensory modalities in honey bees

Author

Martin Giurfa, David Baracchi, Ricarda Scheiner, Valerie Finke, Aurore Avarguès-Weber, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Biocenter University of Würzburg = Biozentrum der Universität Würzburg, Julius-Maximilians-Universität Würzburg (JMU), Université de Florence, Università degli Studi di Firenze = University of Florence (UniFI), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), European Project: 835032,COGNIBRAINS, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Honey bee, Insecta, Insect cognition, Physiology, Modularity (biology), media_common.quotation_subject, Spatial Learning, Inter-individual variability, Sensory system, Aquatic Science, Task (project management), 03 medical and health sciences, [SCCO]Cognitive science, Cognition, 0302 clinical medicine, Stimulus modality, Visual cognition, Animals, Cognitive consistency, Molecular Biology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, media_common, 0303 health sciences, Bees, Cognitive specialization, Smell, Insect Science, Odorants, Animal Science and Zoology, Aptitude, Apis mellifera, Psychology, Visual learning, 030217 neurology & neurosurgery, Cognitive psychology
Abstract

Individuals differing in their cognitive abilities and foraging strategies may confer a valuable benefit to their social groups as variability may help them to respond flexibly in scenarios with different resource availability. Individual learning proficiency may either be absolute or vary with the complexity or the nature of the problem considered. Determining whether learning ability correlates between tasks of different complexity or between sensory modalities is of high interest for research on brain modularity and task-dependent specialization of neural circuits. The honeybee Apis mellifera constitutes an attractive model to address this question because of its capacity to successfully learn a large range of tasks in various sensory domains. Here, we studied whether the performance of individual bees in a simple visual discrimination task (a discrimination between two visual shapes) is stable over time and correlates with their capacity to solve either a higher-order visual task (a conceptual discrimination based on spatial relationships between objects) or an elemental olfactory task (a discrimination between two odorants). We found that individual learning proficiency within a given task was maintained over time and that some individuals performed consistently better than others within the visual modality, thus showing consistent aptitude across visual tasks of different complexity. By contrast, performance in the elemental visual-learning task did not predict performance in the equivalent elemental olfactory task. Overall, our results suggest the existence of cognitive specialization within the hive, which may contribute to ecological social success.

Published
2021

12. A biomechanical study of load carriage by two paired subjects in response to increased load mass

Author

Pierre Moretto, Nicolas A. Turpin, Laetitia Claverie, Guillaume Fumery, Vincent Fourcassié, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Ingénierie, Recherche et Intervention, Sport Santé et Environnement (IRISSE), Université de La Réunion (UR), Fourcassié, Vincent, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Behavioural ecology, Science, Bioenergetics, Article, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Gait (human), Torque, [PHYS.MECA.BIOM]Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], Joint (geology), Mechanical energy, Mathematics, Coupling, Multidisciplinary, business.industry, Biomechanics, Pendulum, [PHYS.MECA.BIOM] Physics [physics]/Mechanics [physics]/Biomechanics [physics.med-ph], 030229 sport sciences, Structural engineering, Patient education, Mechanical engineering, Medicine, Center of mass, business, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

The biomechanics of load carriage has been studied extensively with regards to single individuals, yet not so much with regards to collective transport. We investigated the biomechanics of walking in 10 paired individuals carrying a load that represented 20%, 30%, or 40% of the aggregated body-masses. We computed the energy recovery rate at the center of mass of the system consisting of the two individuals plus the carried load in order to test to what extent the pendulum-like behavior and the economy of the gait were affected. Joint torque was also computed to investigate the intra- and inter-subject strategies occurring in response to this. The ability of the subjects to move the whole system like a pendulum appeared rendered obvious through shortened step length and lowered vertical displacements at the center of mass of the system, while energy recovery rate and total mechanical energy remained constant. In parallel, an asymmetry of joint moment vertical amplitude and coupling among individuals in all pairs suggested the emergence of a leader/follower schema. Beyond the 30% threshold of increased load mass, the constraints at the joint level were balanced among individuals leading to a degraded pendulum-like behavior.

Published
2021

13. A Non-Invasive Millimetre-Wave Radar Sensor for Automated Behavioural Tracking in Precision Farming—Application to Sheep Husbandry

Author

Alexandre Dore, Cristian Pasquaretta, Dominique Henry, Edmond Ricard, Jean-François Bompa, Mathieu Bonneau, Alain Boissy, Dominique Hazard, Mathieu Lihoreau, Hervé Aubert, UNIVERSITE TOULOUSE LAAS-CNRS, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage (GenPhySE ), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-École nationale supérieure agronomique de Toulouse [ENSAT]-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Unité de Recherches Zootechniques (URZ), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Équipe MIcro et Nanosystèmes pour les Communications sans fil (LAAS-MINC), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-École nationale supérieure agronomique de Toulouse (ENSAT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), and ROSSI, Sabine

Subjects
Movement, [SDV]Life Sciences [q-bio], computational ethology, TP1-1185, Biochemistry, Article, Analytical Chemistry, radar sensors, 03 medical and health sciences, Animals, Electrical and Electronic Engineering, wavelet analysis, Instrumentation, Monitoring, Physiologic, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Radar, Sheep, signal classification, Data Collection, Chemical technology, 0402 animal and dairy science, Agriculture, animal farming, 04 agricultural and veterinary sciences, radar signal processing, 040201 dairy & animal science, Atomic and Molecular Physics, and Optics, [SDV] Life Sciences [q-bio]
Abstract

International audience; The automated quantification of the behaviour of freely moving animals is increasingly needed in applied ethology. State-of-the-art approaches often require tags to identify animals, high computational power for data collection and processing, and are sensitive to environmental conditions, which limits their large-scale utilization, for instance in genetic selection programs of animal breeding. Here we introduce a new automated tracking system based on millimetre-wave radars for real time robust and high precision monitoring of untagged animals. In contrast to conventional video tracking systems, radar tracking requires low processing power, is independent on light variations and has more accurate estimations of animal positions due to a lower misdetection rate. To validate our approach, we monitored the movements of 58 sheep in a standard indoor behavioural test used for assessing social motivation. We derived new estimators from the radar data that can be used to improve the behavioural phenotyping of the sheep. We then showed how radars can be used for movement tracking at larger spatial scales, in the field, by adjusting operating frequency and radiated electromagnetic power. Millimetre-wave radars thus hold considerable promises precision farming through high-throughput recording of the behaviour of untagged animals in different types of environments.

Published
2021

14. HSPA9/Mortalin mediates axo-protection and modulates mitochondrial dynamics in neurons

Author

Ferré, Cécile, Thouard, Anne, Bétourné, Alexandre, Le Dorze, Anne-Louise, Belenguer, Pascale, Miquel, Marie-Christine, Peyrin, Jean-Michel, Gonzalez-Dunia, Daniel, Szelechowski, Marion, Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Infinity), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Neuroscience Paris Seine (NPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), ANR-12-EMMA-0016,X-protect,Propriétés neuroprotectrices de peptides dérivés de la protéine X du Bornavirus(2012), ANR-16-CE16-0013,MitoX,Analyse des mécanismes moléculaires et cellulaires des propriétés neuroprotectrices d'une protéine virale(2016), PEYRIN, Jean Michel, Emergence - Propriétés neuroprotectrices de peptides dérivés de la protéine X du Bornavirus - - X-protect2012 - ANR-12-EMMA-0016 - Emergence - VALID, Analyse des mécanismes moléculaires et cellulaires des propriétés neuroprotectrices d'une protéine virale - - MitoX2016 - ANR-16-CE16-0013 - AAPG2016 - VALID, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Neurosciences Paris Seine (NPS), Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut de Biologie Paris Seine (IBPS), and Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Sorbonne Université (SU)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
MESH: Rats, [SDV]Life Sciences [q-bio], Science, MESH: Rats, Sprague-Dawley, MESH: Cerebral Cortex / drug effects, MESH: Rotenone / pharmacology, MESH: Cerebral Cortex / metabolism, Mitochondrial Dynamics, Article, Rats, Sprague-Dawley, MESH: Mitochondrial Dynamics / drug effects, [SDV.MHEP.MI]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Infectious diseases, Rotenone, Animals, MESH: Neurons / metabolism, HSP70 Heat-Shock Proteins, MESH: Animals, MESH: Mitochondrial Dynamics / physiology, [SDV.NEU] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], Neurodegeneration, Cerebral Cortex, Neurons, MESH: HSP70 Heat-Shock Proteins / genetics, MESH: Neurons / drug effects, Rats, Mitochondria, [SDV] Life Sciences [q-bio], nervous system, Medicine, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], MESH: HSP70 Heat-Shock Proteins / metabolism
Abstract

International audience; Abstract Mortalin is a mitochondrial chaperone protein involved in quality control of proteins imported into the mitochondrial matrix, which was recently described as a sensor of neuronal stress. Mortalin is down-regulated in neurons of patients with neurodegenerative diseases and levels of Mortalin expression are correlated with neuronal fate in animal models of Alzheimer's disease or cerebral ischemia. To date, however, the links between Mortalin levels, its impact on mitochondrial function and morphology and, ultimately, the initiation of neurodegeneration, are still unclear. In the present study, we used lentiviral vectors to over- or under-express Mortalin in primary neuronal cultures. We first analyzed the early events of neurodegeneration in the axonal compartment, using oriented neuronal cultures grown in microfluidic-based devices. We observed that Mortalin down-regulation induced mitochondrial fragmentation and axonal damage, whereas its over-expression conferred protection against axonal degeneration mediated by rotenone exposure. We next demonstrated that Mortalin levels modulated mitochondrial morphology by acting on DRP1 phosphorylation, thereby further illustrating the crucial implication of mitochondrial dynamics on neuronal fate in degenerative diseases.

Published
2021

15. Is it time to relax research on death rates of supercentenarians?

Author

Eric Le Bourg, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Le Bourg, Eric

Subjects
0303 health sciences, 03 medical and health sciences, Aging, [SDV.MHEP.GEG] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, 030502 gerontology, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, Geriatrics and Gerontology, 0305 other medical science, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology
Abstract

International audience

Published
2021

16. LoRaWAN Relaying: Push the Cell Boundaries (Short Paper)

Author

Lumet, Edouard, Le Floch, Antonin, Kacimi, Rahim, Lihoreau, Mathieu, Beylot, André-Luc, Réseaux, Mobiles, Embarqués, Sans fil, Satellites (IRIT-RMESS), Institut de recherche en informatique de Toulouse (IRIT), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Temps Réel dans les Réseaux et Systèmes (IRIT-T2RS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Projet ADI SASHA

Subjects
[INFO.INFO-NI]Computer Science [cs]/Networking and Internet Architecture [cs.NI], Data Extraction Rate, Relaying, Experiments, Energy-Efficiency, LoRaWAN
Abstract

International audience; Although LoRa modulation is known for its robustness allowing devices to communicate kilometers away, it suffers from coverage issues, especially where density of gateways is low or in dense urban areas. However, a simple 2-hop LoRaWAN communication can seamlessly extend the network coverage and even improve both data extraction rate (DER) and energy consumption. Experiments in this paper figure out cases under non line of sight (NLoS) conditions where relaying performs better. Regarding the exponential increase of airtime with the spreading factor (SF), as soon as a 2-hop SF7 link allows a better DER as a single-hop SF8 link, it becomes more attractive to use a relay. Indeed, energy consumption is linked to the airtime - or the amount of time to send a frame - explaining the energy efficiency with the 2-hop relaying protocol. To verify this assert, LoRa network coverage with a testbed in urban environments is first compared. Then, simulations help to study energy consumption according to the case study. Results prove that relaying effectively gives better results under NLoS conditions, particularly in dense areas, by improving the DER. It also highlights the limits of LoRa in urban areas where the DER can be under 0.5 using SF12 and with less than a kilometer range.

Published
2021

17. A non-invasive radar system for automated behavioural tracking: application to sheep

Author

Lihoreau Mathieu, Jean-François Bompard, Alain Boissy, Mathieu Lihoreau, Hervé Aubert, Dominique Henry, Mathieu Bonneau, D. Hazard, Edmond Ricard, Alexandre Dore, Cristian Pasquaretta, Équipe MIcro et Nanosystèmes pour les Communications sans fil (LAAS-MINC), Laboratoire d'analyse et d'architecture des systèmes (LAAS), Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Génétique Physiologie et Systèmes d'Elevage (GenPhySE ), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-École nationale supérieure agronomique de Toulouse [ENSAT]-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Unité Mixte de Recherche sur les Herbivores - UMR 1213 (UMRH), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), ANR-20-ERC8-0004,BEE-MOVE,Pollination ecology: how do bees move across the landscape and fashion plant reproduction?(2020), ANR-19-CE37-0024,3DNaviBee,How do bees solve navigational challenges in 3D?(2019), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse 1 Capitole (UT1), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), VetAgro Sup - Institut national d'enseignement supérieur et de recherche en alimentation, santé animale, sciences agronomiques et de l'environnement (VAS)-AgroSup Dijon - Institut National Supérieur des Sciences Agronomiques, de l'Alimentation et de l'Environnement-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Mathieu, Lihoreau, Pollination ecology: how do bees move across the landscape and fashion plant reproduction? - - BEE-MOVE2020 - ANR-20-ERC8-0004 - T-ERC - VALID, How do bees solve navigational challenges in 3D? - - 3DNaviBee2019 - ANR-19-CE37-0024 - AAPG2019 - VALID, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse Capitole (UT Capitole), Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-École nationale supérieure agronomique de Toulouse (ENSAT), and Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE)

Subjects
Ovis aries, Computer science, computational ethology, [SDV]Life Sciences [q-bio], Real-time computing, corridor test, behavioural phenotyping, 02 engineering and technology, Ethology, Tracking (particle physics), Radar systems, Field (computer science), law.invention, 03 medical and health sciences, [SCCO]Cognitive science, law, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Radar, radar tracking, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, business.industry, Estimator, 020206 networking & telecommunications, Tracking system, [SCCO] Cognitive science, Power (physics), business
Abstract

Automated quantification of the behaviour of freely moving animals is increasingly needed in ethology, ecology, genetics and evolution. State-of-the-art approaches often require tags to identify animals, high computational power for data collection and processing, and are sensitive to environmental conditions, which limits their large-scale utilisation. Here we introduce a new automated tracking system based on millimetre-wave radars for real time robust and high precision monitoring of untagged animals. To validate our system, we tracked 64 sheep in a standard indoor behavioural test used for genetic selection. First, we show that the proposed radar application is faster and more accurate than conventional video and infrared tracking systems. Next, we illustrate how new behavioural estimators can be derived from the radar data to assess personality traits in sheep for behavioural phenotyping. Finally, we demonstrate that radars can be used for movement tracking at larger spatial scales, in the field, by adjusting operating frequency and radiated electromagnetic power. Millimetre-wave radars thus hold considerable promises for high-throughput recording of the behaviour of animals with various sizes and locomotor modes, in different types of environments.

Published
2021

18. Naïve and Experienced Honeybee Foragers Learn Normally Configured Flowers More Easily Than Non-configured or Highly Contrasted Flowers

Author

Scarlett R. Howard, Adrian G. Dyer, Jair E. Garcia, Martin Giurfa, David H. Reser, Marcello G. P. Rosa, Aurore Avarguès-Weber, Deakin University [Burwood], Royal Melbourne Institute of Technology University (RMIT University), Monash University [Clayton], Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Fujian Agriculture and Forestry University (FAFU), Institut Universitaire de France (IUF), Ministère de l'Education nationale, de l’Enseignement supérieur et de la Recherche (M.E.N.E.S.R.), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Avarguès-Weber, Aurore

Subjects
0106 biological sciences, Forage (honey bee), Spatial configuration, Evolution, [SDV]Life Sciences [q-bio], visual learning, Biology, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, configural processing, 03 medical and health sciences, pollinator, Pollinator, top-down processing, QH359-425, bottom-up processing, QH540-549.5, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, High contrast, Communication, Ecology, business.industry, [SDV] Life Sciences [q-bio], spatial configuration, business
Abstract

International audience; Angiosperms have evolved to attract and/or deter specific pollinators. Flowers provide signals and cues such as scent, colour, size, pattern, and shape, which allow certain pollinators to more easily find and visit the same type of flower. Over evolutionary time, bees and angiosperms have co-evolved resulting in flowers being more attractive to bee vision and preferences, and allowing bees to recognise specific flower traits to make decisions on where to forage. Here we tested whether bees are instinctively tuned to process flower shape by training both flower-experienced and flower-naïve honeybee foragers to discriminate between pictures of two different flower species when images were either normally configured flowers or flowers which were scrambled in terms of spatial configuration. We also tested whether increasing picture contrast, to make flower features more salient, would improve or impair performance. We used four flower conditions: (i) normally configured greyscale flower pictures, (ii) scrambled flower configurations, (iii) high contrast normally configured flowers, and (iv) asymmetrically scrambled flowers. While all flower pictures contained very similar spatial information, both experienced and naïve bees were better able to learn to discriminate between normally configured flowers than between any of the modified versions. Our results suggest that a specialisation in flower recognition in bees is due to a combination of hard-wired neural circuitry and experience-dependent factors.

Published
2021

19. The Fact and Fiction of Nutritional Claims About Health and Longevity

Author

Éric Le Bourg, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, S. I. S. Rattan and G. Kaur (eds.), Le Bourg, Eric, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
2. Zero hunger, 0303 health sciences, [SDV.MHEP.GEG] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, Junk food, media_common.quotation_subject, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, Fact, Longevity, Claims, Anti-aging, Food restriction, 3. Good health, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Environmental health, Economics, Fiction, Healthspan, 030217 neurology & neurosurgery, 030304 developmental biology, media_common
Abstract

International audience; For centuries, various feeding regimens have been proposed to live longer with a better health. However, in many cases, they have not been proven to have any positive effect, and they can even have negative ones. This chapter reviews the claims of various regimens (e.g. detox diets, fasting). It is doubtful that they could increase human lifespan and improve health, provided one adopts a balanced regime with no excessive intake and avoids junk food.

Published
2021

20. proNGF Involvement in the Adult Neurogenesis Dysfunction in Alzheimer’s Disease

Author

Isidro Ferrer, Carme Espinet, Catherine Fleitas, Bahira Zammou, Joaquim Egea, Claire Rampon, Bolanle Fatimat Olabiyi, Biomedical Research Institute of Lleida [Spain] (IRBLleida), Universitat de Lleida, University of Bonn, Universitat de Barcelona (UB), L’Hospitalet de Llobregat [Barcelona, Spain], Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Rampon, Claire

Subjects
Male, [SDV]Life Sciences [q-bio], memory impairment, Morris water navigation task, Hippocampus, Hippocampal formation, Adult neurogenesis, Mice, 0302 clinical medicine, Nerve Growth Factor, dentate gyrus, Biology (General), Spectroscopy, Spatial Memory, Aged, 80 and over, Neurons, 0303 health sciences, biology, Neurogenesis, Brain, General Medicine, Memory impairment, Middle Aged, Alzheimer's disease, Computer Science Applications, [SDV] Life Sciences [q-bio], adult neurogenesis, Chemistry, Alzheimer’s disease, Neurotrophin, Adult, p75, Doublecortin Protein, QH301-705.5, Mice, Transgenic, Article, Catalysis, Inorganic Chemistry, Young Adult, 03 medical and health sciences, Alzheimer Disease, Animals, Humans, Dentate gyrus, Protein Precursors, Physical and Theoretical Chemistry, Molecular Biology, QD1-999, Aged, 030304 developmental biology, Memory Disorders, pro-NGF, Organic Chemistry, Entorhinal cortex, Doublecortin, Mice, Inbred C57BL, Disease Models, Animal, nervous system, biology.protein, Neuroscience, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

In recent decades, neurogenesis in the adult brain has been well demonstrated in anumber of animal species, including humans. Interestingly, work with rodents has shown that adultneurogenesis in the dentate gyrus (DG) of the hippocampus is vital for some cognitive aspects, asincreasing neurogenesis improves memory, while its disruption triggers the opposite effect. Adultneurogenesis declines with age and has been suggested to play a role in impaired progressive learningand memory loss seen in Alzheimer’s disease (AD). Therefore, therapeutic strategies designed toboost adult hippocampal neurogenesis may be beneficial for the treatment of AD. The precursor formsof neurotrophins, such as pro-NGF, display remarkable increase during AD in the hippocampusand entorhinal cortex. In contrast to mature NGF, pro-NGF exerts adverse functions in survival,proliferation, and differentiation. Hence, we hypothesized that pro-NGF and its p75 neurotrophinreceptor (p75NTR) contribute to disrupting adult hippocampal neurogenesis during AD. To test thishypothesis, in this study, we took advantage of the availability of mouse models of AD (APP/PS1),which display memory impairment, and AD human samples to address the role of pro-NGF/p75NTRsignaling in different aspects of adult neurogenesis. First, we observed that DG doublecortin (DCX) +progenitors express p75NTR both, in healthy humans and control animals, although the percentageof DCX+ cells are significantly reduced in AD. Interestingly, the expression of p75NTR in theseprogenitors is significantly decreased in AD conditions compared to controls. In order to assessthe contribution of the pro-NGF/p75NTR pathway to the memory deficits of APP/PS1 mice, weinjected pro-NGF neutralizing antibodies (anti-proNGF) into the DG of control and APP/PS1 miceand animals are subjected to a Morris water maze test. Intriguingly, we observed that anti-pro-NGF significantly restored memory performance of APP/PS1 animals and significantly increasethe percentage of DCX+ progenitors in the DG region of these animals. In summary, our resultssuggest that pro-NGF is involved in disrupting spatial memory in AD, at least in part by blockingadult neurogenesis. Moreover, we propose that adult neurogenesis alteration should be taken intoconsideration for better understanding of AD pathology. Additionally, we provide a new molecularentry point (pro-NGF/p75NTR signaling) as a promising therapeutic target in AD. This work was supported by “Fundació La Marató 2015” (C.E.). We thank, IRB Lleida Biobank (B.0000682), PLATAFORMA BIOBANCOS PT13/0010/0014, HUB-ICO-IDIBELL Biobankfor providing human tissue, and UAI IRBLleida for management support

Published
2021

21. A new ant‐butterfly symbiosis in the forest canopy fills an evolutionary gap

Author

Pérez-Lachaud, Gabriela, Rocha, Franklin, Pozo, Carmen, Kaminski, Lucas, Seraphim, Noemy, Lachaud, Jean-Paul, ECOSUR Unidad Chetumal, EI Colegio de la Frontera Sur (ECOSUR), Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT)-Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología [Mexico] (CONACYT), El Colegio de la Frontera Sur unidad Chetumal, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and LACHAUD, Jean-Paul

Subjects
[SDV] Life Sciences [q-bio], [SDV]Life Sciences [q-bio], ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2021

22. Human iPSC-Derived Hippocampal Spheroids: An Innovative Tool for Stratifying Alzheimer Disease Patient-Specific Cellular Phenotypes and Developing Therapies

Author

Yuriy Pomeshchik, Oxana Klementieva, Jeovanis Gil, Isak Martinsson, Marita Grønning Hansen, Tessa de Vries, Anna Sancho-Balsells, Kaspar Russ, Ekaterina Savchenko, Anna Collin, Ana Rita Vaz, Silvia Bagnoli, Benedetta Nacmias, Claire Rampon, Sandro Sorbi, Dora Brites, György Marko-Varga, Zaal Kokaia, Melinda Rezeli, Gunnar K. Gouras, Laurent Roybon, Lund University [Lund], Universidade de Lisboa = University of Lisbon (ULISBOA), Università degli Studi di Firenze = University of Florence (UniFI), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Rampon, Claire, Universidade de Lisboa (ULISBOA), Università degli Studi di Firenze = University of Florence [Firenze] (UNIFI), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Resource, Proteome, Transcription, Genetic, hippocampus, [SDV]Life Sciences [q-bio], Induced Pluripotent Stem Cells, NeuroD1, spheroids, viral-mediated gene therapy, Biochemistry, protein aggregation, 03 medical and health sciences, Amyloid beta-Protein Precursor, Protein Aggregates, transcriptomics, 0302 clinical medicine, proteomics, Spheroids, Cellular, Genetics, Presenilin-1, Humans, 030304 developmental biology, Neurons, 0303 health sciences, iPSC, Correction, Cell Biology, Alzheimer disease, Genetic Therapy, 3. Good health, [SDV] Life Sciences [q-bio], Phenotype, Case-Control Studies, 030217 neurology & neurosurgery, Developmental Biology
Abstract

Summary The hippocampus is important for memory formation and is severely affected in the brain with Alzheimer disease (AD). Our understanding of early pathogenic processes occurring in hippocampi in AD is limited due to tissue unavailability. Here, we report a chemical approach to rapidly generate free-floating hippocampal spheroids (HSs), from human induced pluripotent stem cells. When used to model AD, both APP and atypical PS1 variant HSs displayed increased Aβ42/Aβ40 peptide ratios and decreased synaptic protein levels, which are common features of AD. However, the two variants differed in tau hyperphosphorylation, protein aggregation, and protein network alterations. NeuroD1-mediated gene therapy in HSs-derived progenitors resulted in modulation of expression of numerous genes, including those involved in synaptic transmission. Thus, HSs can be harnessed to unravel the mechanisms underlying early pathogenic changes in the hippocampi of AD patients, and provide a robust platform for the development of therapeutic strategies targeting early stage AD., Graphical Abstract, Highlights • Rapid generation of hippocampal spheroids (HSs) from hiPSCs using defined chemical agents • hiPSC-derived HSs can be utilized as a source of hippocampal neurons • hiPSC-derived HSs can be used to model Alzheimer disease • hiPSC-derived HSs can be used to develop innovative therapeutic solutions, In this article, Roybon and colleagues developed a protocol to efficiently and rapidly generate hippocampus neurons from human induced pluripotent stem cells, which they used to model Alzheimer disease and develop a gene therapy approach to modulate the expression of genes involved in synaptic transmission.

Published
2020

23. Analysis of temporal patterns in animal movement networks

Author

Guillaume Le Loc’h, Mathieu Lihoreau, Thibault Dubois, Cristian Pasquaretta, Virginie P. Delepoulle, Philipp Heeb, Tamara Gómez-Moracho, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), XeriusTracking SARL, Interactions hôtes-agents pathogènes [Toulouse] (IHAP), Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Evolution et Diversité Biologique (EDB), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), This work was funded by the CNRS, a grant from the Agence Nationale de la Recherche to M.L. (ANR‐16‐CE02‐0010), and the Laboratoire d'Excellence (LABEX) TULIP (ANR‐10‐LABX‐41). We acknowledge Prof. Lars Chittka and Dr. Joe Woodgate for providing access to the harmonic radar (bumblebee trajectory) and XeriusTracking for the GPS data (black kite trajectory)., ANR-16-CE02-0010,Mov-It,Le mouvement des ongulés au sein de paysages hétérogènes: identification des processus comportementaux reliant les changements globaux aux performances démographiques et à la gestion spatialement explicite(2016), ANR-10-LABX-0041,TULIP,Towards a Unified theory of biotic Interactions: the roLe of environmental(2010), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées

Subjects
0106 biological sciences, 0303 health sciences, movement networks, Computer science, business.industry, Movement (music), [SDV]Life Sciences [q-bio], Ecological Modeling, Argos, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, GPS tracking, spatial networks, 03 medical and health sciences, Harmonic radar, movement ecology, Computer vision, Artificial intelligence, harmonic radar, business, animal trajectories, motifs time series, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology
Abstract

We implemented our method in R. We provide the codes and the bumblebee and black kite datasets in Dryad Digital Repository https://doi.org/10.5061/dryad.47d7wm390 (Pasquaretta et al., 2015). The roe deer dataset was obtained from MOVEBANK (Wikelski & Kays, 2020). Animal Identifier: Sandro (M06), from Cagnacci et al. (2011) (https://www.movebank.org/). The wolf dataset was obtained from MOVEBANK (Wikelski & Kays, 2020), Animal identifier: Zimzik, from Kaczensky et al. (2006) (https://www.movebank.org/).We implemented our method in R. We provide the codes and the bumblebee and black kite datasets in Dryad Digital Repository https://doi.org/10.5061/dryad.47d7wm390 (Pasquaretta et al., 2015). The roe deer dataset was obtained from MOVEBANK (Wikelski & Kays, 2020). Animal Identifier: Sandro (M06), from Cagnacci et al. (2011) (https://www.movebank.org/). The wolf dataset was obtained from MOVEBANK (Wikelski & Kays, 2020), Animal identifier: Zimzik, from Kaczensky et al. (2006) (https://www.movebank.org/).; International audience; 1. Understanding how animal movements change across space and time is a fundamental question in ecology. While classical analyses of trajectories give insightful descriptors of spatial patterns, a satisfying method for assessing the temporal succession of such patterns is lacking.2. Network analyses are increasingly used to capture properties of complex animal trajectories in simple graphical metrics. Here, building on this approach, we introduce a method that incorporates time into movement network analyses based on temporal sequences of network motifs.3. We illustrate our method using four example trajectories (bumblebee, black kite, roe deer, wolf) collected with different technologies (harmonic radar, platform terminal transmitter, global positioning system). First, we transformed each trajectory into a spatial network by defining the animal's coordinates as nodes and movements in between as edges. Second, we extracted temporal sequences of network motifs from each movement network and compared the resulting behavioural profiles to topological features of the original trajectory. Finally, we compared each sequence of motifs with simulated Brownian and Lévy random motions to statistically determine differences between trajectories and classical movement models.4. Our analysis of the temporal sequences of network motifs in individual movement networks revealed successions of spatial patterns corresponding to changes in behavioural modes that can be attributed to specific spatio‐temporal events of each animal trajectory. Future applications of our method to multi‐layered movement and social network analysis yield considerable promises for extending the study of complex movement patterns at the population level.

Published
2020

24. The miticide thymol in combination with trace levels of the neonicotinoid imidacloprid reduces visual learning performance in honey bees (Apis mellifera)

Author

Théotime Colin, Mathieu Lihoreau, Peta Vine, Andrew B. Barron, Jenny Aino Plath, William G. Meikle, Simon Klein, Jean-Marc Devaud, Macquarie University [Sydney], Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), United States Department of Agriculture (USDA), Mathieu, Lihoreau, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, acaricide, Foraging, Biology, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Toxicology, chemistry.chemical_compound, Imidacloprid, thymol, tau-fluvalinate, Thymol, [SDV.TOX.ECO] Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, Acaricide, fungi, Neonicotinoid, Honey bee, imidacloprid, Pesticide, biology.organism_classification, 3. Good health, [SDV.BA.ZI]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, 010602 entomology, chemistry, Insect Science, Varroa destructor, [SDV.BA.ZI] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, behavior and behavior mechanisms, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology
Abstract

International audience; Despite growing concerns over the impacts of agricultural pesticides on honey bee health, miticides (a group of pesticides used within hives to kill bee parasites) have received little attention. We know very little about how miticides might affect bee cognition, particularly in interaction with other known stressors, such as crop insecticides. Visual learning is essential for foraging bees to find their way to flowers, recognize them, and fly back to the nest. Using a standardized aversive visual conditioning assay, we tested how field exposure to three pesticides affects visual learning in European honey bees (Apis mellifera). Our pesticides were two common miticides, thymol in the commercial formulation Apiguard® and tau-fluvalinate in the formulation Apistan® and one neonicotinoid, imidacloprid. We found no effect of miticides alone, nor of field-relevant doses of imidacloprid alone, but bees exposed to both thymol and imidacloprid showed reduced performance in the visual learning assay.

Published
2020

25. Children with Dyslexia Have Altered Cross-Modal Processing Linked to Binocular Fusion. A Pilot Study

Author

Quercia, Patrick, Pozzo, Thierry, Marino, Alfredo, Guillemant, Anne Laure, Cappe, Céline, Gueugneau, Nicolas, UFR Sciences du Sport (STAPS) (Université de Bourgogne), Université de Bourgogne (UB), IIT@UniFe Center for Translational Neurophysiology [Ferrara, Italy], Istituto Italiano di Tecnologia (IIT), Private office [Vicenza, Italy], Cognition, Action, et Plasticité Sensorimotrice [Dijon - U1093] (CAPS), Université de Bourgogne (UB)-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de recherche cerveau et cognition (CERCO), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
genetic structures, [SDV]Life Sciences [q-bio], multisensory integration, proprioception, Clinical Ophthalmology, developmental dyslexia, ocular proprioception, [SCCO]Cognitive science, [SDV.NEU]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC], visual, binocular balance, auditory, [SDV.MHEP.OS]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Sensory Organs, Original Research
Abstract

Patrick Quercia, 1 Thierry Pozzo, 2 Alfredo Marino, 3 Anne Laure Guillemant, 1 Céline Cappe, 4 Nicolas Gueugneau 1 1Université de Bourgogne, Dijon, Campus Universitaire, UFR STAPS, BP 27877, F-21078 Dijon, France; INSERM U1093, Cognition, Action et Plasticité Sensorimotrice, Dijon F-21078, France; 2Center for Translational Neurophysiology, Istituto Italiano di Tecnologia, Ferrara, Italy; 3Private Consultant, Vicenza 36100, Italie; 4Brain and Cognition Research Center, CerCo, CNRS UMR 5549, Toulouse, FranceCorrespondence: Patrick QuerciaMedical Office, 15 Rue du Clair Matin, Beaune 21200, FranceTel +33 6 87822741Email doc.quercia@gmail.comIntroduction: The cause of dyslexia, a reading disability characterized by difficulties with accurate and/or fluent word recognition and by poor spelling and decoding abilities, is unknown. A considerable body of evidence shows that dyslexics have phonological disorders. Other studies support a theory of altered cross-modal processing with the existence of a pan-sensory temporal processing deficit associated with dyslexia. Learning to read ultimately relies on the formation of automatic multisensory representations of sounds and their written representation while eyes fix a word or move along a text. We therefore studied the effect of brief sounds on vision with a modification of binocular fusion at the same time (using the Maddox Rod test).Methods: To check if the effect of sound on vision is specific, we first tested with sounds and then replaced them with proprioceptive stimulation on 8 muscular sites. We tested two groups of children composed respectively of 14 dyslexic children and 10 controls.Results: The results show transient visual scotoma (VS) produced by sensory stimulations associated with the manipulation of oculomotor balance, the effect being drastically higher in the dyslexic group. The spatial distribution of the VS is stochastic. The effect is not specific for sounds but exists also with proprioceptive stimulations.Discussion: Although there was a very significant difference between the two groups, we were not able to correlate the (VS) occurrence with the dyslexic’s reading performance. One possibility to confirm the link between VS and reading impairment would be to find a specific treatment reducing the occurrence of the VS and to check its effect on dyslexia.Keywords: multisensory integration, developmental dyslexia, ocular proprioception, auditory, visual, proprioception, binocular balance

Published
2020

26. The INSPIRE research initiative: a program for GeroScience and healthy aging research going from animal models to humans and the healthcare system

Author

Louis Casteilla, Sandrine Andrieu, Pierre Payoux, Isabelle Ader, Cédric Dray, Bruno Vellas, Luc Pénicaud, Roland S. Liblau, Nathalie Vergnolle, P. de Souto Barreto, Yves Rolland, Sophie Guyonnet, Nicolas Fazilleau, Pierre Gourdy, Noélie Davezac, Angelo Parini, Philippe Valet, Claire Rampon, Gérontopôle, Epidémiologie et analyses en santé publique : risques, maladies chroniques et handicaps (LEASP), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Toulouse [Toulouse], Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), STROMALab, Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Etablissement Français du Sang-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Physiopathologie Toulouse Purpan (CPTP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Toulouse Neuro Imaging Center (ToNIC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Purpan [Toulouse], CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse], Institut de Recherche en Santé Digestive (IRSD ), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Region Auvergne-Rhone-Alpes, Region Bourgogne-Franche-Comte, Region Hauts-de-France, Region Nouvelle-Aquitaine (Reference number: 1901175), European Regional Development Fund (ERDF) (Project number: MP0022856), Inspire Chairs of Excellence - Alzheimer Prevention in Occitania and Catalonia (APOC), EDENIS, KORIAN, Pfizer, Pierre-Fabre, SEGUIN, Nathalie, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Etablissement Français du Sang-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Infinity), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI)

Subjects
0301 basic medicine, Gerontology, Gerosciences, medicine.medical_specialty, Research program, Biomedical Research, [SDV.IMM] Life Sciences [q-bio]/Immunology, MESH: Delivery of Health Care, MESH: Geriatrics, Healthy Aging, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Animals, Humans, Medicine, MESH: Animals, intrinsic capacity, 030212 general & internal medicine, Healthy aging, Aged, MESH: Aged, Geriatrics, MESH: Humans, [SDV.MHEP.GEG] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, Geroscience, business.industry, MESH: Biomedical Research, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, Public health, MESH: Healthy Aging, General Medicine, Risk factor (computing), 3. Good health, Integrated care, 030104 developmental biology, MESH: Models, Animal, biological aging, Models, Animal, [SDV.IMM]Life Sciences [q-bio]/Immunology, Translational science, business, Delivery of Health Care
Abstract

International audience; Aging is the most important risk factor for the onset of several chronic diseases and functional decline. Understanding the interplays between biological aging and the biology of diseases and functional loss as well as integrating a function-centered approach to the care pathway of older adults are crucial steps towards the elaboration of preventive strategies (both pharmacological and non-pharmacological) against the onset and severity of burdensome chronic conditions during aging. In order to tackle these two crucial challenges, ie, how both the manipulation of biological aging and the implementation of a function-centered care pathway (the Integrated Care for Older People (ICOPE) model of the World Health Organization) may contribute to the trajectories of healthy aging, a new initiative on Gerosciences was built: the INSPIRE research program. The present article describes the scientific background on which the foundations of the INSPIRE program have been constructed and provides the general lines of this initiative that involves researchers from basic and translational science, clinical gerontology, geriatrics and primary care, and public health.

Published
2020

27. Hypergravity increases resistance to heat in dFOXO Drosophila melanogaster mutants and can lower FOXO translocation in wild-type males

Author

Éric Le Bourg, Cédric Polesello, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Male, 0301 basic medicine, Aging, Hot Temperature, Mutant, Chromosomal translocation, Hypergravity, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Stress, Physiological, Melanogaster, Animals, Drosophila Proteins, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, biology, [SDV.MHEP.GEG]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology/Geriatry and gerontology, fungi, Hormesis, Wild type, Forkhead Transcription Factors, biology.organism_classification, Cell biology, Protein Transport, Drosophila melanogaster, 030104 developmental biology, Mutation, Female, Geriatrics and Gerontology, Gerontology, Developmental biology, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

Severe stresses have deleterious effects, but mild stresses can have beneficial effects called hormetic effects. This study observed survival time of wild-type Drosophila melanogaster flies and dFOXO mutants exposed to 37 °C, a severe stress for flies, after they lived or not for 2 weeks in hypergravity (3 or 5 g), a mild stress with hormetic effects in flies. Hypergravity increased survival time of the mutants, this effect being less observed in wild-type flies. The heat stress increased dFOXO translocation similarly in all gravity groups in a wild-type strain, and hypergravity decreased dFOXO translocation similarly in heat-stressed or not heat-stressed males, no clear effect of the gravity level being observed in females. Because hypergravity increases resistance to heat in dFOXO mutants and the translocation is not tightly dependent on the gravity level, one can conclude that dFOXO does not mediate the effect of hypergravity on resistance to heat. A previous study showed that another mild stress, the cold, can increase survival time at 37 °C of wild-type D. melanogaster flies, but this was not observed in dFOXO mutants. Therefore, two mild stresses, cold and hypergravity, can increase resistance to heat but the pathways mediating this effect are seemingly different, as cold does not increase resistance in dFOXO mutants while hypergravity increases it.

Published
2019

28. Gap affordance judgments in bumblebees:Same as humans?

Author

Marion Luyat, Martin Giurfa, Université de Lille, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 [CRCA], Psychologie : Interactions, Temps, Émotions, Cognition (PSITEC) - ULR 4072, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Psychologie : Interactions, Temps, Emotions, Cognition (PSITEC) - ULR 4072 (PSITEC), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Cognitive Neuroscience, media_common.quotation_subject, 05 social sciences, Experimental and Cognitive Psychology, Bees, Proprioception, 050105 experimental psychology, 03 medical and health sciences, Behavioral Neuroscience, [SCCO]Cognitive science, 0302 clinical medicine, Perception, Animals, Body Size, Humans, 0501 psychology and cognitive sciences, Psychology, Affordance, Wingspan, 030217 neurology & neurosurgery, Cognitive psychology, media_common
Abstract

International audience; When flying through narrow gaps, bumblebees of different body sizes fly either straightforward or sideways, depending on the relation between their wingspan and the width of the gap (Ravi et al., 2020). They thus behave like humans when walking through narrow passages, which raises the question of the mechanisms underlying their own-body perception.

Published
2021

29. Aversive View Memory and Navigational Risk Sensitivity in the Desert Ant, Cataglyphis Velox

Author

Cody A. Freas, Antoine Wystrach, Sebastian Schwarz, Marcia A Spetch, University of Alberta, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), wystrach, antoine, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0303 health sciences, [SDV]Life Sciences [q-bio], media_common.quotation_subject, Foraging, Captivity, Cataglyphis velox, [SCCO] Cognitive science, [SDV] Life Sciences [q-bio], [SCCO]Cognitive science, 03 medical and health sciences, 0302 clinical medicine, Perception, [SCCO.PSYC]Cognitive science/Psychology, [SCCO.PSYC] Cognitive science/Psychology, Aversive Stimulus, Psychology, 030217 neurology & neurosurgery, 030304 developmental biology, media_common, Cognitive psychology
Abstract

Many ants establish foraging routes through learning views of the visual panorama. Route models have focused primarily on attractive view use, which experienced foragers orient towards to return to known sites. However, aversive views have recently been uncovered as a key component of route learning. Here, Cataglyphis velox rapidly learned aversive views, when associated with a negative outcome, a period of captivity in brush, triggering an increase in hesitation behavior. These memories were based on the accumulation of experiences over multiple trips with each new experience regulating forager’s hesitancy. Foragers were also sensitive to captivity time differences, suggesting they possess some mechanism to quantify duration. Finally, we analyzed foragers’ perception of risky (i.e. variable) versus stable aversive outcomes by associating two sites along the route with distinct captivity schedules, a fixed or variable duration, with the same mean across training. Foragers exhibited significantly less hesitation to the risky outcome compared to the fixed, indicating they perceived risky outcomes as less severe. Results align with a logarithmic relationship between captivity duration and hesitations, suggesting that aversive stimulus perception is a logarithm of its actual value. We conclude by characterizing how these behaviors can be executed within the mushroom bodies’ neural circuitry.

Published
2021

30. HA-MOP knockin mice express the canonical µ-opioid receptor but lack detectable splice variants

Author

Fritzwanker, S, Moulédous, L, Mollereau, C, Froment, C, Burlet-Schiltz, O, Effah, F, Bailey, A, Spetea, M, Reinscheid, RK, Schulz, S, Kliewer, A, Friedrich-Schiller-Universität = Friedrich Schiller University Jena [Jena, Germany], Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut de pharmacologie et de biologie structurale (IPBS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, St George's, University of London, University of Innsbruck, Moulédous, Lionel, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Leopold Franzens Universität Innsbruck - University of Innsbruck

Subjects
Male, Genetics of the nervous system, QH301-705.5, [SDV]Life Sciences [q-bio], Receptors, Opioid, mu, Molecular neuroscience, Article, [SDV] Life Sciences [q-bio], Mice, Hemagglutinins, Animals, Protein Isoforms, Female, Amino Acid Sequence, Biology (General), Phosphorylation
Abstract

G protein-coupled receptors (GPCRs) are notoriously difficult to detect in native tissues. In an effort to resolve this problem, we have developed a novel mouse model by fusing the hemagglutinin (HA)-epitope tag sequence to the amino-terminus of the µ-opioid receptor (MOP). Although HA-MOP knock-in mice exhibit reduced receptor expression, we found that this approach allowed for highly efficient immunodetection of low abundant GPCR targets. We also show that the HA-tag facilitates both high-resolution imaging and immunoisolation of MOP. Mass spectrometry (MS) confirmed post-translational modifications, most notably agonist-selective phosphorylation of carboxyl-terminal serine and threonine residues. MS also unequivocally identified the carboxyl-terminal 387LENLEAETAPLP398 motif, which is part of the canonical MOP sequence. Unexpectedly, MS analysis of brain lysates failed to detect any of the 15 MOP isoforms that have been proposed to arise from alternative splicing of the MOP carboxyl-terminus. For quantitative analysis, we performed multiple successive rounds of immunodepletion using the well-characterized rabbit monoclonal antibody UMB-3 that selectively detects the 387LENLEAETAPLP398 motif. We found that >98% of HA-tagged MOP contain the UMB-3 epitope indicating that virtually all MOP expressed in the mouse brain exhibit the canonical amino acid sequence., Fritzwanker et al. develop a knock-in transgenic mouse line in which the hemagglutinin epitope tag sequence is fused with the amino-terminus of the µ-opioid receptor. Their model enables more efficient immunodetection of G protein-coupled receptors.

Published
2021

31. Early social context does not influence behavioral variation at adulthood in ants

Author

Raphaël Jeanson, Iago Sanmartín-Villar, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade de Vigo, JEANSON, Raphael, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées

Subjects
0106 biological sciences, Activity level, canalization, Offspring, Ontogeny, [SDV]Life Sciences [q-bio], Zoology, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, brood care, 030304 developmental biology, 0303 health sciences, Larva, biology, metamorphosis, variability, Lasius, fungi, Social environment, biology.organism_classification, [SDV] Life Sciences [q-bio], Behavioral variation, locomotion, Variation (linguistics), ontogeny, Animal Science and Zoology
Abstract

Early experience can prepare offspring to adapt their behaviors to the environment they are likely to encounter later in life. In several species of ants, colonies show ontogenic changes in the brood-to-worker ratio that are known to have an impact on worker morphology. However, little information is available on the influence of fluctuations in the early social context on the expression of behavior in adulthood. Using the ant Lasius niger, we tested whether the brood-to-worker ratio during larval stages influenced the level of behavioral variability at adult stages. We raised batches of 20 or 180 larvae in the presence of 60 workers until adulthood. We then quantified the activity level and wall-following tendency of callow workers on 10 successive trials to test the prediction that larvae reared under a high brood-to-worker ratio should show greater behavioral variations. We found that manipulation of the brood-to-worker ratio influenced the duration of development and the size of individuals at emergence. We detected no influence of early social context on the level of between- or within-individual variation measured for individual activity level or on wall-following behavior. Our study suggests that behavioral traits may be more canalized than morphological traits.

Published
2021

32. Variability in activity differs between castes in the ant Linepithema humile

Author

Iago Sanmartín-Villar, Raphaël Jeanson, Enikő Csata, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universidade de Vigo, University of Regensburg, JEANSON, Raphael, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, 0303 health sciences, social insects, Ecology, biology, Invasive species, [SDV]Life Sciences [q-bio], biology.organism_classification, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, ANT, [SDV] Life Sciences [q-bio], 2408.03 Insectos, 03 medical and health sciences, Variation (linguistics), Insect Science, plasticity, Linepithema, variation, 030304 developmental biology
Abstract

1. The study of behavioural variability has a long research tradition in social insects. Because of their contribution to division of labour, between-individual variations have been mostly studied within the worker caste. In contrast, the level of behavioural variation between queens has been much less studied. 2. In ants, a high level of behavioural variability could contribute to the ecological success of invasive species by favouring the colonisation of new environments. 3. In the invasive ant species Linepithema humile (Mayr), we used a standardised test to assess plasticity and predictability in activity level between workers and queens. 4. We found that only queens, not workers, displayed between-individual variability in plasticity. 5. We propose that the behavioural variability of queens could be an asset favouring the adaptation of invasive ant species to changing environments. Financiado para publicación en acceso aberto: Universidade de Vigo/CISUG Xunta de Galicia | Ref. ED481B 2017/034

Published
2021

33. Swarm Robotics: Past, Present, and Future [Point of View]

Author

Guy Theraulaz, Marco Dorigo, Vito Trianni, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
[INFO.INFO-CC]Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], 0209 industrial biotechnology, Multirobot systems, Collective behavior, Computer science, Swarm robotics, 02 engineering and technology, Sciences de l'ingénieur, Task (project management), [INFO.INFO-AI]Computer Science [cs]/Artificial Intelligence [cs.AI], 020901 industrial engineering & automation, 0202 electrical engineering, electronic engineering, information engineering, Electrical and Electronic Engineering, [NLIN.NLIN-AO]Nonlinear Sciences [physics]/Adaptation and Self-Organizing Systems [nlin.AO], [SDV.NEU.PC]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Psychology and behavior, business.industry, Intelligence artificielle, 3. Good health, Software deployment, [INFO.INFO-MA]Computer Science [cs]/Multiagent Systems [cs.MA], Robot, %22">Fish , 020201 artificial intelligence & image processing, Artificial intelligence, Engineering principles, business
Abstract

International audience; Swarm robotics takes inspiration from natural selforganizing systems such as social insects, fish schools or bird flocks, deriving rules to build robotic systems that are more robust, fault-tolerant and flexible than single robots. Over the last two decades, swarm robotics has made significant progress, providing concrete demonstrations on how robot swarms could address complex problems, and also contributing to a better understanding of how complex behaviors emerge in nature. However, as of today, only few published experiments have been able to demonstrate collective behavior in a number of robots that can effectively be compared to the size of biological swarms, and further research is needed before swarm robotics is mature enough to be employed in real world applications. Here we summarize the main lessons learned during the first two decades of research in the field and the main open problems still to be solved, such as the lack of dedicated hardware and software platforms, the need for reliable methodologies for swarm design, or how to make the best out of biological inspiration. We then present what we expect to be the main avenues of research in the future, and discuss how application demands may drive swarm robotics research, transitioning from abstract studies towards an engineering practice. Specifically, we identify precision agriculture, infrastructure inspection and maintenance, defense, space missions, entertainment and precision medicine as the application fields that will most likely drive the science and technology of robot swarms in the next three decades.

Published
2021

34. Current permissible levels of metal pollutants harm terrestrial invertebrates

Author

Andrew B. Barron, Mathieu Lihoreau, Coline Monchanin, Jean-Marc Devaud, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Macquarie University [Sydney], Mathieu, Lihoreau, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
metalloids, Environmental Engineering, 010504 meteorology & atmospheric sciences, chemistry.chemical_element, Environmental pollution, 010501 environmental sciences, 01 natural sciences, Arsenic, Ecosystem services, Environmental protection, Metals, Heavy, Animals, Humans, Environmental Chemistry, 14. Life underwater, heavy metals, Waste Management and Disposal, Ecosystem, 0105 earth and related environmental sciences, Invertebrate, Pollutant, [SDV.TOX.ECO] Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, international guidelines, Heavy metals, Metal pollution, invertebrate decline, Invertebrates, Pollution, Mercury (element), [SDE.BE] Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Harm, chemistry, Metals, 13. Climate action, Environmental science, Environmental Pollutants, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, environmental pollution, [SDE.BE]Environmental Sciences/Biodiversity and Ecology, Environmental Monitoring
Abstract

International audience; The current decline of invertebrates worldwide is alarming. Several potential causes have been proposed but metal pollutants, while being widespread in the air, soils and water, have so far been largely overlooked. Here, we reviewed the results of 527 observations of the effects of arsenic, cadmium, lead and mercury on terrestrial invertebrates. These four well-studied metals are considered as priorities for public health and for which international regulatory guidelines exist. We found that they all significantly impact the physiology and behavior of invertebrates, even at levels below those recommended as ‘safe’ for humans. Our results call for a revision of the regulatory thresholds to better protect terrestrial invertebrates, which appear to be more sensitive to metal pollution than vertebrates. More fundamental research on a broader range of compounds and species is needed to improve international guidelines for metal pollutants, and to develop conservation plans to protect invertebrates and ecosystem services.

Published
2021

35. Projet MiMiC-ANT - Étude de la locomotion lors du transport de charges chez la fourmi : application à la robotique hexapode

Author

Julien Serres, Vincent Fourcassié, Ilya Brodoline, Pierre Moretto, Stéphane Viollet, Institut des Sciences du Mouvement Etienne Jules Marey (ISM), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Aix Marseille Université (AMU), Aix Marseille Université (AMU), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, L’Institut des sciences de l’ingénierie et des systèmes (INSIS) du CNRS, Serres, Julien R, Aix Marseille Université (AMU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université de Toulouse (UT)

Subjects
Bionics, Biorobotique, [SCCO.NEUR]Cognitive science/Neuroscience, [SCCO.NEUR] Cognitive science/Neuroscience, pattern of locomotion, Biomimétisme, Actionnement, Force sensing, patron de locomotion, Biomimetism, Bioinspiration, [SPI.AUTO]Engineering Sciences [physics]/Automatic, [SDV.BA.ZI]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, Bionique, [SPI.AUTO] Engineering Sciences [physics]/Automatic, Actuator, Capteur de force, Biomimicry, [SDV.BA.ZI] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology
Abstract

The aim of the interdisciplinary MiMiC-ANT 2020-2021 project was to understand locomotion pattern adjustments in ants in order to develop innovative strategies for modulating the locomotion patterns of hexapod robots capable of transporting loads, evolving on irregular terrain, and also to provide hexapod robots with more intelligent legs (i.e., endowed with proprioception). Two teams attached to the CNRS INSIS participated in the MiMiC-ANT project: a team from Toulouse CRCA UMR5169-CAB, in charge of understanding the organisation of the locomotion pattern of the ant in a weighted situation during load transport, and a team from Marseille ISM UMR7287-BIOROB, in charge of mimicking the locomotion pattern of ants in a weighted situation on board a hexapod robot, which would make the robot potentially "more reactive" on rough or sloping ground. This requires, first of all, designing new legs for hexapod robots that are more responsive to the terrain through proprioception of forces at the joints, a more energy-efficient actuation structure, and finally, fully 3D printable solutions to facilitate robot reparability., Le projet interdisciplinaire MiMiC-ANT 2020-2021 avait pour but de comprendre les ajustements du patron de locomotion chez les fourmis pour développer des stratégies innovantes de modulation des patrons de locomotion de robots hexapodes capables de transporter des charges, d’évoluer sur des terrains irréguliers, mais aussi de doter les robots hexapodes de pattes plus intelligentes (i.e., douées de proprioception). Deux équipes rattachées à l'INSIS du CNRS ont participé au projet MiMiC-ANT : une équipe toulousaine CRCA UMR5169-CAB, chargée de comprendre l’organisation du patron de locomotion de la fourmi en situation d’alourdissement lors d’un transport de charge, et une équipe marseillaise ISM UMR7287-BIOROB, chargée de mimer à bord d’un robot hexapode le patron de locomotion des fourmis en situation d’alourdissement, ce qui rendrait le robot potentiellement « plus réactif » sur des terrains rugueux ou inclinés. Cela nécessite en tout premier de concevoir de nouvelles pattes pour robots hexapodes plus réactives au terrain par une proprioception des forces aux niveaux des articulations, une structure d'actionnement plus économe en énergie, et enfin des solutions complètement imprimables en 3D pour faciliter la réparabilité des robots.

Published
2021

36. A new putative species in the Ectatomma ruidum complex (Formicidae: Ectatomminae) produces a species-specific distress call

Author

Chantal Poteaux, Jean-Paul Lachaud, Paul Devienne, Maxence Brault, Kenzy I. Peña Carrillo, Gianni Pavan, Maria Cristina Lorenzi, Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agricolas y Pecuarias [Mexico] (INIFAP), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
0106 biological sciences, 0303 health sciences, Species complex, Ecology, Ectatomma ruidum, [SDV]Life Sciences [q-bio], Zoology, stridulations, Morphology (biology), Stridulation, Biology, biology.organism_classification, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, 03 medical and health sciences, Ectatomminae, species complex, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, ant acoustics, 030304 developmental biology, stridulatory organ
Abstract

Social insects communicate by using chemical, visual, tactile, and acoustic signals, including stridulations. Ectatomma ruidum is a mainly Neotropical ant species complex that has faced strong divergence at the genetic level; the species have a highly variable blend of cuticular hydrocarbons and a relatively conserved morphology. Based on evidence for genetic and chemical differentiation, we tested for variation in acoustic traits. We compared the stridulations produced by the species E. ruidum sp. 2, sp. 3–4 and the new putative species E. ruidum sp. 5, as well as the morphology of the stridulatory file. We found that the stridulations produced by E. ruidum sp. 5 were statistically different from those of the other species in a number of traits. The differences in stridulatory traits might rely more on the way the ants produce the sound (rubbed area percentages) than on the morphology of the stridulatory file, for which we did not find variation. Our results highlight the use of acoustic traits as potential taxonomic tools for integrative taxonomic studies and suggest that the acoustic traits of E. ruidum species complex have been subjected to selection.

Published
2021

37. Metal pollutants have additive negative effects on honey bee cognition

Author

Andrew B. Barron, Jean-Marc Devaud, Mathieu Lihoreau, Coline Monchanin, Erwann Drujont, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Macquarie University, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Mathieu, Lihoreau

Subjects
[SDE] Environmental Sciences, Physiology, Agrochemical, Pollutant interaction, 010501 environmental sciences, Aquatic Science, Biology, 01 natural sciences, Arsenic, 03 medical and health sciences, Cognition, Animals, Learning, Molecular Biology, Ecology, Evolution, Behavior and Systematics, 030304 developmental biology, 0105 earth and related environmental sciences, Pollutant, 0303 health sciences, business.industry, Appetitive learning, Honey bee, Bees, Metal pollution, Lead, 13. Climate action, Insect Science, Acute exposure, Environmental chemistry, [SDE]Environmental Sciences, PER conditioning, Environmental Pollutants, Animal Science and Zoology, Apis mellifera, Environmental Pollution, business, Copper
Abstract

International audience; Environmental pollutants can exert sublethal deleterious effects on animals. These include disruption of cognitive functions underlying crucial behaviours. While agrochemicals have been identified as a major threat to pollinators, metal pollutants, which are often found in complex mixtures, have so far been overlooked. Here, we assessed the impact of acute exposure to field-realistic concentrations of three common metal pollutants, lead, copper and arsenic, and their combinations, on honey bee appetitive learning and memory. All treatments involving single metals slowed down learning and disrupted memory retrieval at 24 h. Combinations of these metals had additive negative effects on both processes, suggesting common pathways of toxicity. Our results highlight the need to further assess the risks of metal pollution on invertebrates.

Published
2021

38. Slime moulds response to carbon nanotubes exposure: from internalisation to behaviour

Author

Audrey Dussutour, Maxence Mougon, Manon Ternois, Emmanuel Flahaut, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre interuniversitaire de recherche et d'ingenierie des matériaux (CIRIMAT), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre National de la Recherche Scientifique - CNRS (FRANCE), Institut National Polytechnique de Toulouse - Toulouse INP (FRANCE), Université Toulouse III - Paul Sabatier - UT3 (FRANCE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Dussutour, Audrey

Subjects
Expansion rate, Slime mould, Matériaux, media_common.quotation_subject, [SDV]Life Sciences [q-bio], Biomedical Engineering, Slime mold, Carbon nanotubes, Physarum polycephalum, 02 engineering and technology, Carbon nanotube, 010501 environmental sciences, Toxicology, Ecotoxicology, 01 natural sciences, law.invention, law, Behaviour, Internalization, Ecosystem, 0105 earth and related environmental sciences, media_common, Behavior, biology, Chemistry, Nanotubes, Carbon, [CHIM.MATE]Chemical Sciences/Material chemistry, 021001 nanoscience & nanotechnology, biology.organism_classification, [SDV] Life Sciences [q-bio], Nanotoxicology, Ecological significance, Biophysics, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, 0210 nano-technology, Acellular slime mold
Abstract

International audience; Carbon nanotubes (CNTs) offer attractive opportunities due to their physical, electrical, mechanical, optical, and thermal properties. They are used in a wide range of applications and are found in numerous consumer products. On the downside, their increasing presence in the environment poses potential threats to living organisms and ecosystems. The aim of this study was to evaluate the toxicity of double-walled carbon nanotubes (DWCNTs) on a new model system: the acellular slime mold Physarum polycephalum. Despite its ecological significance, its simplicity of organization, and its behavioral complexity, exposure of such organisms to nanoparticles has been poorly investigated. Slime molds were exposed to DWCNTs using three routes of exposure (topical, food, environment). We first demonstrated that DWCNTs were rapidly internalized by slime molds especially when DWCNTs were mixed with the food or spread out in the environment. Secondly, we showed that a 6-week exposure to DWCNTs did not lead to bioaccumulation nor did it lead to persistence in the slime molds when they entered a resting stage. Thirdly, we revealed that 2 days following exposure, DWCNTs were almost entirely excreted from the slime molds. Lastly, we uncovered that DWCNTs exposure altered the migration speed, the pseudopods formation, and the expansion rate of the slime molds. Our results extend our current knowledge of CNTs cytotoxicity and introduce P. polycephalum as an ideal organism for nanotoxicology.

Published
2021

39. Prolonged Consumption of Sweetened Beverages Lastingly Deteriorates Cognitive Functions and Reward Processing in Mice

Author

Miron B. Kursa, Ghislaine Poizat, Elsa Pittaras, Héloïse Hamelin, Claire Rampon, Cédrick Florian, Mohammed Taouis, Jacques Callebert, Sylvie Granon, Adam Hamed, Institut des Neurosciences Paris-Saclay (NeuroPSI), Université Paris-Saclay-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Interdisciplinary Centre for Mathematical and Computational Modeling, University of Warsaw (UW), Heller Laboratory, Stanford University, Marqueurs cardiovasculaires en situation de stress (MASCOT (UMR_S_942 / U942)), Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Groupe Hospitalier Saint Louis - Lariboisière - Fernand Widal [Paris], Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université de Paris (UP)-Université Sorbonne Paris Nord, Laboratory of Spatial Memory, Nencki Institute of Experimental Biology, Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), and Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Assistance publique - Hôpitaux de Paris (AP-HP) (AP-HP)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Paris Cité (UPC)-Université Sorbonne Paris Nord

Subjects
Cognitive Neuroscience, [SDV.NEU.NB]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Neurobiology, Reward processing, Beverages, 03 medical and health sciences, Cellular and Molecular Neuroscience, chemistry.chemical_compound, Reward system, Mice, 0302 clinical medicine, Cognition, Reward, Dopamine, Medicine, Animals, Neurochemistry, Prefrontal cortex, Saccharin, 030304 developmental biology, Consumption (economics), Sugar-Sweetened Beverages, 0303 health sciences, prefrontal cortex, [SDV.NEU.PC]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Psychology and behavior, business.industry, risk-taking, digestive, oral, and skin physiology, food and beverages, [SDV.NEU.SC]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Cognitive Sciences, decision-making, chemistry, sugar, Taste, business, Neuroscience, 030217 neurology & neurosurgery, artificial sweetener, medicine.drug
Abstract

We investigated the detrimental effects of chronic consumption of sweet or sweetened beverages in mice. We report that consumption of beverages containing small amounts of sucrose during several weeks impaired reward systems. This is evidenced by robust changes in the activation pattern of prefrontal brain regions associated with abnormal risk-taking and delayed establishment of decision-making strategy. Supporting these findings, we find that chronic consumption of low doses of artificial sweeteners such as saccharin disrupts brain regions’ activity engaged in decision-making and reward processes. Consequently, this leads to the rapid development of inflexible decisions, particularly in a subset of vulnerable individuals. Our data also reveal that regular consumption, even at low doses, of sweet or sweeteners dramatically alters brain neurochemistry, i.e., dopamine content and turnover, and high cognitive functions, while sparing metabolic regulations. Our findings suggest that it would be relevant to focus on long-term consequences on the brain of sweet or sweetened beverages in humans, especially as they may go metabolically unnoticed.

Published
2021

40. Healthy Aging Biomarkers: The INSPIRE's Contribution

Author

Vergnolle, Nathalie, Ader, Isabelle, Penicaud, Luc, Raymond Letron, Isabelle, Andrieu, Sandrine, Rolland, Julien Yves, Barreto De Souto, Philippe, Vellas, Bruno, Guyonnet, Sophie, Beard, J.R., Parini, Angelo, Davezac, Noélie, Dray, Cédric, Gourdy, P., Rampon, Claire, Valet, Phillippe, Fazilleau, Nicolas, Payoux, Pierre, Sierra, Felipe, Institut de Recherche en Santé Digestive (IRSD ), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Ecole Nationale Vétérinaire de Toulouse (ENVT), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Geroscience and rejuvenation research center (RESTORE), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-EFS-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Epidémiologie et analyses en santé publique : risques, maladies chroniques et handicaps (LEASP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM), Gérontopôle, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-CHU Toulouse [Toulouse], University of New South Wales [Sydney] (UNSW), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Institut des Maladies Métaboliques et Cardiovasculaires (I2MC), Institut Toulousain des Maladies Infectieuses et Inflammatoires (Infinity), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Toulouse Neuro Imaging Center (ToNIC), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Hôpital Purpan [Toulouse], CHU Toulouse [Toulouse]-CHU Toulouse [Toulouse], Institut du Vieillissement, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Region Occitanie/Pyrenees-Mediterranee (Reference number: 1901175), European Regional Development Fund (ERDF) (Project number: MP0022856), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre Hospitalier Universitaire de Toulouse (CHU Toulouse), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), and SEGUIN, Nathalie

Subjects
[SDV.MHEP] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology, [SDV.BIO]Life Sciences [q-bio]/Biotechnology, healthy aging, frailty, dependence, Biomarkers, [SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology, [SDV.BIO] Life Sciences [q-bio]/Biotechnology
Abstract

International audience; The find solutions for optimizing healthy aging and increase health span is one of the main challenges for our society. A novel healthcare model based on integration and a shift on research and care towards the maintenance of optimal functional levels are now seen as priorities by the WHO. To address this issue, an integrative global strategy mixing longitudinal and experimental cohorts with an innovative transverse understanding of physiological functioning is missing. While the current approach to the biology of aging is mainly focused on parenchymal cells, we propose that age-related loss of function is largely determined by three elements which constitute the general ground supporting the different specific parenchyma: i.e. the stroma, the immune system and metabolism. Such strategy that is implemented in INSPIRE projects can strongly help to find a composite biomarker capable of predicting changes in capacity across the life course with thresholds signalling frailty and care dependence.

Published
2021

41. The impact of insulin on the serotonergic system and consequences on diabetes‐associated mood disorders

Author

Bruno P. Guiard, Xavier Fioramonti, Sébastien Bullich, Hugo Martin, Nutrition et Neurobiologie intégrée (NutriNeuro), Université de Bordeaux (UB)-Institut Polytechnique de Bordeaux-Ecole nationale supérieure de chimie, biologie et physique-Institut National de Recherche pour l’Agriculture, l’Alimentation et l’Environnement (INRAE), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
medicine.medical_specialty, Endocrinology, Diabetes and Metabolism, medicine.medical_treatment, [SDV]Life Sciences [q-bio], 030209 endocrinology & metabolism, Type 2 diabetes, Serotonergic, 03 medical and health sciences, Cellular and Molecular Neuroscience, 0302 clinical medicine, Endocrinology, Internal medicine, Diabetes mellitus, medicine, Glucose homeostasis, Endocrine and Autonomic Systems, business.industry, Insulin, medicine.disease, Mood, Mood disorders, Antidepressant, business, Neuroscience, 030217 neurology & neurosurgery
Abstract

International audience; The idea that insulin could influence emotional behaviours has long been suggested. However, the underlying mechanisms have yet to be solved and there is no direct and clear-cut evidence demonstrating that such action involves brain serotonergic neurones. Indeed, initial arguments in favour of the association between insulin, serotonin and mood arise from clinical or animal studies showing that impaired insulin action in type 1 or type 2 diabetes causes anxiety- and depressive symptoms along with blunted plasma and brain serotonin levels. The present review synthesises the main mechanistic hypotheses that might explain the comorbidity between diabetes and depression. It also provides a state of knowledge of the direct and indirect experimental evidence that insulin modulates brain serotonergic neurones. Finally, it highlights the literature suggesting that antidiabetic drugs present antidepressant-like effects and, conversely, that serotonergic antidepressants impact glucose homeostasis. Overall, this review provides mechanistic insights into how insulin signalling alters serotonergic neurotransmission and related behaviours bringing new targets for therapeutic options.

Published
2021

42. Chronic exposure to trace lead impairs honey bee learning

Author

David Baqué, Jérôme Silvestre, Amaury Blanc-Brude, Coline Monchanin, Arnaud Elger, Jean-Marc Devaud, Mathieu Lihoreau, Erwann Drujont, Cristian Pasquaretta, Mohammed Mustafa Negahi, Andrew B. Barron, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Macquarie University, ANR-16-CE02-0002,POLLINET,Structure et efficacité des réseaux de pollinisation dans des environnements changeants(2016), ANR-19-CE37-0024,3DNaviBee,How do bees solve navigational challenges in 3D?(2019), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), and Mathieu, Lihoreau

Subjects
[SDE] Environmental Sciences, Chronic exposure, Pollination, Cephalometry, Health, Toxicology and Mutagenesis, 0211 other engineering and technologies, 02 engineering and technology, 010501 environmental sciences, Biology, 01 natural sciences, Environmental pollution, Toxicology, Cognition, Reversal learning, Pollinator, Animals, GE1-350, Volume concentration, 0105 earth and related environmental sciences, Pollutant, 021110 strategic, defence & security studies, Behavior, Animal, Dose-Response Relationship, Drug, Morphometry, fungi, Public Health, Environmental and Occupational Health, Trace element, food and beverages, General Medicine, Honey bee, Bees, Pollution, Heavy metal pollution, Environmental sciences, Lead, TD172-193.5, 13. Climate action, [SDE]Environmental Sciences, behavior and behavior mechanisms, PER conditioning, Environmental Pollutants, Olfactory Learning, Apis mellifera, Head
Abstract

International audience; Pollutants can have severe detrimental effects on insects, even at sublethal doses, damaging developmental and cognitive processes involved in crucial behaviours. Agrochemicals have been identified as important causes of pollinator declines, but the impacts of other anthropogenic compounds, such as metallic trace elements in soils and waters, have received considerably less attention. Here, we exposed colonies of the European honey bee Apis mellifera to chronic field-realistic concentrations of lead in food and demonstrated that consumption of this trace element impaired bee cognition and morphological development. Honey bees exposed to the highest of these low concentrations had reduced olfactory learning performances. These honey bees also developed smaller heads, which may have constrained their cognitive functions as we show a general relationship between head size and learning performance. Our results demonstrate that lead pollutants, even at trace levels, can have dramatic effects on honey bee cognitive abilities, potentially altering key colony functions and the pollination service.

Published
2021

43. Process-based climate model development harnessing machine learning: III. The Representation of Cumulus Geometry and their 3D Radiative Effects

Author

Daniel Williamson, Frédéric Hourdin, Victoria Volodina, Richard Fournier, Stéphane Blanco, Fleur Couvreux, Najda Villefranque, Robin J. Hogan, Jacques Gautrais, Centre national de recherches météorologiques (CNRM), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Groupe de Recherche Energétique, Plasmas et Hors Equilibre (LAPLACE-GREPHE), LAboratoire PLasma et Conversion d'Energie (LAPLACE), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF), Laboratoire de Météorologie Dynamique (UMR 8539) (LMD), Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-École polytechnique (X)-École des Ponts ParisTech (ENPC)-Sorbonne Université (SU)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Département des Géosciences - ENS Paris, École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS-PSL), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), The Alan Turing Institute, University of Exeter, Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Météo France-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), École normale supérieure - Paris (ENS Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-École normale supérieure - Paris (ENS Paris), The Alan Turing Institute, London, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Gautrais, Jacques

Subjects
Physical geography, 010504 meteorology & atmospheric sciences, Meteorology, Computer science, Process (engineering), Calibration (statistics), radiation parameterization, Weather and climate, GC1-1581, [INFO] Computer Science [cs], [SDU.STU.ME]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Meteorology, Oceanography, 01 natural sciences, process‐oriented model tuning, 010104 statistics & probability, [SDU.STU.CL] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Development (topology), Radiative transfer, Environmental Chemistry, [INFO]Computer Science [cs], 0101 mathematics, Representation (mathematics), Large‐Eddy Simulations, Physics::Atmospheric and Oceanic Physics, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 0105 earth and related environmental sciences, [SDU.OCEAN]Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Global and Planetary Change, [SDU.STU.ME] Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Meteorology, [SDU.OCEAN] Sciences of the Universe [physics]/Ocean, Atmosphere, Monte Carlo methods, GB3-5030, machine learning, 13. Climate action, [SDU.STU.CL]Sciences of the Universe [physics]/Earth Sciences/Climatology, Key (cryptography), General Earth and Planetary Sciences, Climate model
Abstract

Process‐scale development, evaluation, and calibration of physically based parameterizations of clouds and radiation are powerful levers for improving weather and climate models. In a series of papers, we propose a strategy for process‐based calibration of climate models that uses machine learning techniques. It relies on systematic comparisons of single‐column versions of climate models with explicit simulations of boundary‐layer dynamics and clouds (Large‐Eddy Simulations [LES]). This paper focuses on the calibration of cloud geometry parameters (vertical overlap, horizontal heterogeneity, and cloud size) that appear in the parameterization of radiation. The solar component of a radiative transfer (RT) scheme that includes a parameterization for 3D radiative effects of clouds (SPARTACUS) is run in offline single‐column mode on an ensemble of input cloud profiles synthesized from LES outputs. The space of cloud geometry parameter values is efficiently explored by sampling a large number of parameter sets (configurations) from which radiative metrics are computed using fast surrogate models that emulate the SPARTACUS solver. The sampled configurations are evaluated by comparing these radiative metrics to reference values provided by a 3D RT Monte Carlo model. The best calibrated configurations yield better predictions of TOA and surface fluxes than the one that uses parameter values computed from the 3D cloud fields: The root‐mean‐square errors averaged over cumulus cloud fields and solar angles are reduced from ∼10 Wm−2 with LES‐derived parameters to ∼5 Wm−2 with adjusted parameters. However, the calibration of cloud geometry fails to reduce the errors on absorption, which remain around 2–4 Wm−2.

Published
2021

44. Honey bees cannot sense harmful concentrations of metal pollutants in food

Author

Mathieu Lihoreau, Lorelei Lecouvreur, Oceane Boidard, Gregoire Mery, Coline Monchanin, Jean-Marc Devaud, Arnaud Elger, Gaël Le Roux, Andrew B. Barron, Jérôme Silvestre, David Baqué, Maria Gabriela de Brito Sanchez, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Macquarie University, Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), ANR-16-CE02-0002,POLLINET,Structure et efficacité des réseaux de pollinisation dans des environnements changeants(2016), ANR-18-CE37-0021,APITASTE,Perception et Modulation Gustative dans un Cerveau Miniaturisé(2018), ANR-19-CE37-0024,3DNaviBee,How do bees solve navigational challenges in 3D?(2019), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Sucrose, Taste, Environmental Engineering, Health, Toxicology and Mutagenesis, Food consumption, 010501 environmental sciences, Biology, 01 natural sciences, Arsenic, Toxicology, 03 medical and health sciences, Honey Bees, Pollinator, Animals, Environmental Chemistry, Volume concentration, 030304 developmental biology, 0105 earth and related environmental sciences, Pollutant, 0303 health sciences, digestive, oral, and skin physiology, fungi, Public Health, Environmental and Occupational Health, General Medicine, General Chemistry, Bees, Metal pollution, Pollution, Zinc, Food resources, Lead, 13. Climate action, [SDE]Environmental Sciences, Environmental Pollutants
Abstract

Whether animals can actively avoid food contaminated with harmful compounds through taste is key to understand their ecotoxicological risks. Here, we investigated the ability of honey bees to perceive and avoid food resources contaminated with common metal pollutants known to impair their cognition at low concentrations (lead, zinc and arsenic). In behavioural assays, bees did not discriminate food contaminated with field-realistic concentrations of these metals. Bees only reduced their food consumption and displayed aversive behaviours at very high, unrealistic concentrations of lead and zinc that they perceived through their antennae and proboscis. Electrophysiological analyses confirmed that high concentrations of the three metals in sucrose solution induced a reduced neural response to sucrose in their antennae. Our results thus show that honey bees can avoid metal pollutants in their food, but only at very high concentrations above regulatory levels. Their inability to detect lower, yet harmful, concentrations in a field-realistic range suggests that metal pollution is a major threat for pollinators.

Published
2022

45. Diffusion of information and collective decision-making

Author

Gascuel, Hadrien-Matthieu, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Université Paul Sabatier - Toulouse III, Richard Bon, Fernando Peruani, and STAR, ABES

Subjects
Ovis aries, [SDV.SA]Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, Self-organized criticality, Information wave, Processus de choix, Vitesse d'Hamilton, Décision collective, Collective behavior, Vague d'information, Modèle Susceptible-Infecté-Résistant, Feedback, Criticalité auto-organisée, Effet Trafalgar, Internal behavioral states, Criticalité, Initiation of a displacement, Réaction diffusion, Voisinage, Synchronicité, Reaction-diffusion, Choice process, Rétroaction, Équations aux dérivées partielles, Selfish herd, Criticality, [SDV.SA] Life Sciences [q-bio]/Agricultural sciences, Collective decision-making, [SDV.MHEP] Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology, Initiation d'un déplacement, Neighborhood, Hamilton's speed, Probabilistic model, Comportements collectifs, Susceptible-Infected-Resistant model, Synchronicity, Percolation dynamique, Collective displacement, Partial differential equations, Trafalgar effect, Modèle probabiliste, Dynamic percolation, Cohesion, Déplacements collectifs, États comportementaux internes, Troupeau égoïste, [SDV.MHEP]Life Sciences [q-bio]/Human health and pathology, Cohésion
Abstract

Gregarity is one of the most common phenomena of the living and in turn produces some of the most impressive phenomenons observable in the world. In several animal species, complex structures emerge, whereas they seem a priori inaccessible at an individual scale, such as the spectacular forms taken by schools of sardines or starlings. Numerous researches are dedicated to the study of collective movements and seek to understand how local interactions allow the emergence of complex functioning and structures of groups. The simple movement of a group requires coordination and rapid information transfer to meet environmental constraints and thus maintain the integrity of the group. Many mechanisms are proposed in the literature to account for the rules of interactions that allow such phenomena. Very often, social forces are used and the models that use them have proven their robustness in the reproduction of these phenomena. However, at the conceptual level, assimilating social interactions to forces has many limitations, particularly when taking into account intermittent behaviours. In this thesis, I investigate the contribution of an alternative hypothesis based on probabilistic transitions between behavioural states. We first deepened an experimental study carried out in the team to shed light on the constitution of the influential neighbourhood, a necessary prerequisite for the formation of interactions. In particular, we were able to account for the possibility that interactions depend on distance. In a second step, we propose an individual-based model, modeling the transition dynamics between a state of rest and collective departure, in one and then in two dimensions. We have quantified the propagation of information, the departure of an individual, whose very particular nature allows him to retroact on its own propagation. We have thus revealed a very diverse phenomenology dependent on the speed of movement of individuals, which is a parameter of the system. We have also been able to highlight criticality properties that are highly affected by fluctuations, linked to the stochasticity of transitions. In addition, we have built a system of partial differential equations to support the simulations performed. This system allows us on one hand to demonstrate mathematically properties and phenomenons produced by the simulations, but also to draw a conceptual parallel with reaction-diffusion equations of the Fisher-Kolmogorov-Petrovskii-Piskunov type. Finally, we have demonstrated in a last study that our model was capable of preserving the integrity of the group despite the absence of an explicit force of attraction. This allowed us both to define what the cohesion of a group was, and to quantify some of these characteristics. We have finally succeeded in giving a minimal model that allows the preservation of group cohesion., La grégarité compte parmi les phénomènes les plus communs du vivant et produit à son tour des phénoménologies parmi les plus impressionnantes observables dans le monde. Chez plusieurs espèces animales, des structures complexes émergent, alors qu'elles semblent à priori inaccessibles à l'échelle individuelle comme les formes spectaculaires prises par les bancs de sardines ou les étourneaux. De nombreux travaux sont dédiés à l'étude des déplacements collectifs et cherchent à comprendre comment des interactions locales permettent l'émergence de fonctionnements et structures complexes des groupements. La simple mise en mouvement d'un groupe nécessite coordination et transfert d'information rapide pour répondre aux contraintes environnementales et ainsi conserver l'intégrité du groupe. De nombreux mécanismes sont proposés dans la littérature pour rendre compte des règles d'interactions qui permettent de tels phénomènes. Bien souvent, ce sont des forces sociales qui sont utilisées et les modèles qui les utilisent ont prouvé leur robustesse dans la reproduction de ces phénomènes. Il me semble cependant qu'au niveau conceptuel, assimiler des interactions sociales à des forces présente de nombreuses limites notamment dans la prise en compte de comportements intermittents. J'ai dans ce travail de thèse investigué l'apport d'une hypothèse alternative basée sur des transitions probabilistes entre des états comportementaux. Nous avons dans un premier temps approfondi une étude expérimentale réalisée dans l'équipe permettant de mettre en lumière la constitution du voisinage influent, prérequis nécessaire à la formation d'interactions. Nous avons notamment pu rendre compte de la possibilité que les interactions dépendent de la distance. Dans un deuxième temps, nous avons construit un modèle individu-centré, modélisant la dynamique de transition entre stationnarité et départ collectif, en une puis deux dimensions. Nous avons quantifié la propagation d'une information, le départ d'un individu, dont la nature très particulière lui permet de rétroagir sur sa propre propagation. Nous avons ainsi révélé une phénoménologie très diverse, dépendante de la vitesse de déplacement des individus qui est un paramètre du système. Nous avons également pu mettre en lumière des propriétés de criticalité très affectées par les fluctuations liées à la stochasticité des transitions. Par ailleurs, nous avons construit un système d'équations aux dérivées partielles en support des simulations réalisées. Ce système a permis d'une part, de démontrer mathématiquement des propriétés et phénoménologies produites par les simulations, mais aussi de faire un parallèle conceptuel avec des équations de réaction-diffusion de type Fisher-Kolmogorov-Petrovskii-Piskunov. Enfin nous avons démontré dans une dernière étude que notre modèle était capable de conserver l'intégrité du groupe en dépit de l'absence d'une force explicite d'attraction. Cela nous a permis à la fois de définir ce qu'était la cohésion d'un groupe, et de quantifier une partie de ces caractéristiques. Nous avons finalement réussi à donner un modèle minimal qui permet la conservation de la cohésion du groupe.

Published
2021

46. Adaptive behavior and learning in slime moulds: the role of oscillations

Author

Boussard, Aurèle, Fessel, Adrian, Oettmeier, Christina, Briard, Léa, Dobereiner, Hans-Gunther, Dussutour, Audrey, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Universität Bremen, and Dussutour, Audrey

Subjects
[SDV] Life Sciences [q-bio], Cognition, Oscillations, Cognition < BIOLOGY Keywords: Physarum polycephalum, Slime mould, Synchronisation, [SDV]Life Sciences [q-bio], Biophysics < BIOLOGY, Learning, Subject: Behaviour < BIOLOGY, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS
Abstract

International audience

Published
2021

47. Self-organized biotectonics of termite nests

Author

Alexander Heyde, Guy Theraulaz, Lijie Guo, Lakshminarayanan Mahadevan, Christian Jost, Department of Organismic and Evolutionary Biology [Cambridge] (OEB), Harvard University [Cambridge], Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, and Theraulaz, Guy

Subjects
0106 biological sciences, 0301 basic medicine, [INFO.INFO-CC]Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], Theoretical computer science, ecophysiology, [SDV.NEU.PC] Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Psychology and behavior, morphogenesis, collective animal behavior, Isoptera, 010603 evolutionary biology, 01 natural sciences, Stigmergy, Nesting Behavior, 03 medical and health sciences, [NLIN.NLIN-AO] Nonlinear Sciences [physics]/Adaptation and Self-Organizing Systems [nlin.AO], Nest, termite nests, Animals, Architecture, [NLIN.NLIN-AO]Nonlinear Sciences [physics]/Adaptation and Self-Organizing Systems [nlin.AO], stigmergy, Multidisciplinary, [SDV.NEU.PC]Life Sciences [q-bio]/Neurons and Cognition [q-bio.NC]/Psychology and behavior, Models, Theoretical, Tree traversal, 030104 developmental biology, Physical Sciences, [INFO.INFO-CC] Computer Science [cs]/Computational Complexity [cs.CC], Collective animal behavior, Tomography, X-Ray Computed
Abstract

International audience; The termite nest is one of the architectural wonders of the living world, built by the collective action of workers in a colony. Each nest has several characteristic structural motifs that allow for efficient ventilation, cooling, and traversal. We use tomography to quantify the nest architecture of the African termite Apicotermes lamani , consisting of regularly spaced floors connected by scattered linear and helicoidal ramps. To understand how these elaborate structures are built and arranged, we formulate a minimal model for the spatiotemporal evolution of three hydrodynamic fields—mud, termites, and pheromones—linking environmental physics to collective building behavior using simple local rules based on experimental observations. We find that floors and ramps emerge as solutions of the governing equations, with statistics consistent with observations of A. lamani nests. Our study demonstrates how a local self-reinforcing biotectonic scheme is capable of generating an architecture that is simultaneously adaptable and functional, and likely to be relevant for a range of other animal-built structures.

Published
2021

48. 3-(4-Carboxybenzoyl)quinoline-2-carboxaldehyde labeling for direct analysis of amino acids in plasma is not suitable for simultaneous quantification of tryptophan, tyrosine, valine, and isoleucine by CE/fluorescence

Author

Cédric Sarazin, Fabrice Collin, Varravaddheay Ong Meang, François Couderc, Hai Yen Ta, Bruno P. Guiard, Lucie Perquis, Interactions moléculaires et réactivité chimique et photochimique (IMRCP), Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Fédération de Recherche Fluides, Energie, Réacteurs, Matériaux et Transferts (FERMAT), Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées - Toulouse (INSA Toulouse), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), BIBAC - Chimie analytique et interactions biomolécules - matière molle biomimétique (BIBAC), Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Université de Toulouse (UT)-Institut National des Sciences Appliquées (INSA)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT), Laboratoire Sciences Analytiques, Bioanalytiques, et Miniaturisation (LSABM), Chimie-Biologie-Innovation (UMR 8231) (CBI), Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut de Chimie de Toulouse (ICT-FR 2599), Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut de Chimie du CNRS (INC)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD), Institut de Chimie du CNRS (INC)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Ecole Superieure de Physique et de Chimie Industrielles de la Ville de Paris (ESPCI Paris), Université Paris sciences et lettres (PSL)-Université Paris sciences et lettres (PSL), Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Resolution (mass spectrometry), Clinical Biochemistry, 02 engineering and technology, 01 natural sciences, Biochemistry, Analytical Chemistry, Capillary electrophoresis, chemistry.chemical_compound, Mice, Valine, [CHIM]Chemical Sciences, Animals, Amino Acids, Isoleucine, Derivatization, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, Biomolecules, Conductivity, Chromatography, Chemistry, 010401 analytical chemistry, Fluorescence, Tryptophan, 021001 nanoscience & nanotechnology, 0104 chemical sciences, Amino acid, Quinolines, Tyrosine, 0210 nano-technology, Quantitative analysis (chemistry)
Abstract

Capillary electrophoresis coupled to LED-induced fluorescence detection is a robust and sensitive technique used for amino acids (AA) analysis in biological media, after labeling with 3-(4-carboxybenzoyl)quinoline-2-carboxaldehyde (CBQCA). We wanted to quantitate in plasma tryptophan (Trp), tyrosine (Tyr), valine (Val), and isoleucine (Ile). Among the different labeled AA-CBQCA, Trp has the lowest fluorescence yield, which makes its detection and quantification very difficult in biological samples such as plasma. We tried to improve Trp analysis by CE/LED-induced fluorescence detection to its maximal sensitivity by using large volume sample stacking as a preconcentration step in our analytical protocol. At pH 9.5, this step caused a drop in resolution during the separation of the four AAs and it was therefore necessary to work at pH 10. We have found that Tyr, Val, Ile, and Trp are detected and well separated from the other AAs, but Trp cannot be quantified in plasma samples, mainly because of the low fluorescence yield of the Trp-CBQCA derivative. The recorded LOD is 0.18 μM for Trp-CBQCA in standard solution with a resolution between Trp and Tyr of 1.2, while the LOD is 6 μM in plasma with the same resolution. Trp, Tyr, Val, and Ile are, however, efficiently quantified when using a 3 M acetic acid electrolyte and CE associated with capacitively coupled contactless conductivity detection, which also has the advantage of not requiring derivatization or large volume sample stacking. This article demonstrates, for the CE user, that quantitative analysis of these four AA in mouse plasma can be performed by CE-fluorescence after CBQCA labeling, with the exception of Trp. It can be advantageously replaced by CE/capacitively coupled contactless conductivity detection, the only efficient one for Trp, Tyr, Val, and Ile quantification. In this case, the LOD for Trp is 2 μM. The four AAs are separated with resolution with neighbors above 1.5.

Published
2021

49. Long-Term Dietary Restriction Leads to Development of Alternative Fighting Strategies

Author

Grace Tang, Maria Paz Fernandez, Séverine Trannoy, Jeanne Legros, Jacques Gautrais, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)

Subjects
Cognitive Neuroscience, media_common.quotation_subject, Population, adaptation, social rank, Biology, Competition (biology), lcsh:RC321-571, fighting strategies, 03 medical and health sciences, Behavioral Neuroscience, 0302 clinical medicine, medicine, education, Set (psychology), Animal species, lcsh:Neurosciences. Biological psychiatry. Neuropsychiatry, ComputingMilieux_MISCELLANEOUS, 030304 developmental biology, media_common, 0303 health sciences, education.field_of_study, Aggression, aggression, dietary restriction, Brief Research Report, [SDV.BA.ZI]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, Drosophila melanogaster, Neuropsychology and Physiological Psychology, Dominance (ethology), medicine.symptom, Adaptation, 030217 neurology & neurosurgery, [SDV.EE.IEO]Life Sciences [q-bio]/Ecology, environment/Symbiosis, Demography, Social behavior
Abstract

In competition for food, mates and territory, most animal species display aggressive behavior through visual threats and/or physical attacks. Such naturally-complex social behaviors have been shaped by evolution. Environmental pressure, such as the one imposed by dietary regimes, forces animals to adapt to specific conditions and ultimately to develop alternative behavioral strategies. The quality of the food resource during contests influence animals' aggression levels. However, little is known regarding the effects of a long-term dietary restriction-based environmental pressure on the development of alternative fighting strategies. To address this, we employed two lines of the wild-type Drosophila melanogaster Canton-S (CS) which originated from the same population but raised under two distinct diets for years. One diet contained both proteins and sugar, while the second one was sugar-free. We set up male-male aggression assays using both CS lines and found differences in aggression levels and the fighting strategies employed to establish dominance relationships. CS males raised on a sugar-containing diet started fights with a physical attack and employed a high number of lunges for establishing dominance but displayed few wing threats throughout the fight. In contrast, the sugar-free-raised males favored wing threats as an initial aggressive demonstration and used fewer lunges to establish dominance, but displayed a higher number of wing threats. This study demonstrates that fruit flies that have been raised under different dietary conditions have adapted their patterns of aggressive behavior and developed distinct fighting strategies: one favoring physical attacks, while the other one favoring visual threats.

Published
2021

50. Chronic exposure to lead impairs honey bee learning

Author

Coline Monchanin, Amaury Blanc-Brude, Erwann Drujont, Mohammed Mustafa Negahi, Cristian Pasquaretta, Jérôme Silvestre, David Baqué, Arnaud Elger, Barron, Andrew B., Jean-Marc Devaud, Mathieu Lihoreau, Centre de Recherches sur la Cognition Animale - UMR5169 (CRCA), Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J), Université de Toulouse (UT)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (LEFE), Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université de Toulouse (UT)-Université de Toulouse (UT)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Macquarie University, Centre de Recherches sur la Cognition Animale (CRCA), Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut des sciences du cerveau de Toulouse. (ISCT), Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-CHU Toulouse [Toulouse]-Institut National de la Santé et de la Recherche Médicale (INSERM)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Laboratoire Ecologie Fonctionnelle et Environnement (ECOLAB), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut Ecologie et Environnement (INEE), Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Météo France-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS), Mathieu, Lihoreau, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre de Biologie Intégrative (CBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Toulouse Mind & Brain Institut (TMBI), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Toulouse - Jean Jaurès (UT2J)-Université Toulouse III - Paul Sabatier (UT3), Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées, Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Observatoire Midi-Pyrénées (OMP), and Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Université Fédérale Toulouse Midi-Pyrénées-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Institut de Recherche pour le Développement (IRD)-Institut national des sciences de l'Univers (INSU - CNRS)-Centre National d'Études Spatiales [Toulouse] (CNES)-Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Météo-France -Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)-Institut National Polytechnique (Toulouse) (Toulouse INP)

Subjects
[SDV.TOX.ECO] Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, fungi, food and beverages, [SCCO] Cognitive science, complex mixtures, heavy metal pollution, [SDV.BA.ZI]Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, [SCCO]Cognitive science, [SDV.BA.ZI] Life Sciences [q-bio]/Animal biology/Invertebrate Zoology, behavior and behavior mechanisms, reversal learning, PER conditioning, [SDV.TOX.ECO]Life Sciences [q-bio]/Toxicology/Ecotoxicology, Apis mellifera, morphometry
Abstract

Pollutants can have severe detrimental effects on insects, even at sublethal doses. Agrochemicals have been identified as important causes of pollinator declines, but the impacts of other anthropogenic compounds, such as metallic trace elements contaminating soils and waters, have received considerably less attention. Here, we exposed honey bee colonies to chronic field-realistic concentrations of lead in food and demonstrate that consumption of this single trace element impaired bee cognition and morphological development. Honey bees exposed to the highest lead concentration had reduced olfactory learning performances and developed smaller heads, which may have constrained their cognitive functions. Our results show that lead pollutants can have dramatic effects on honey bee health and may contribute to the widespread decline of pollinators.

Published
2021

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