Abstract :
[en] The global reduction in effective pollination capacity—driven by seasonal colony losses, environmental stressors, and growing agricultural demand—has underscored the urgent need for sustainable conservation strategies. This thesis presents an innovative approach: the cryopreservation of drone semen as a tool to preserve genetic diversity, support selective breeding programs, and ensure long-term apicultural resilience.
As a preparatory step, this work investigated methods for raising drones of known age under Belgian field conditions. Three marking and rearing strategies were tested across multiple seasons, focusing on survival, semen yield, and age traceability. Despite several technical adjustments (cage design, feeding, worker-to-drone ratios), survival remained low and semen volumes insufficient for age-based quality comparisons. Nevertheless, this phase provided key insights into the biological and logistical constraints of controlled drone production.
The core objectives of the thesis were to identify objective, reproducible markers of sperm quality, and to evaluate a slow-freezing protocol for Apis mellifera semen cryopreservation. Advanced cellular techniques—epifluorescence microscopy and flow cytometry—were employed, offering new applications in this field.
The results showed that dyes like Calcein Violet and DRAQ7 were effective for evaluating cell viability, whereas others (e.g., Propidium Iodide, Annexin V) proved unsuitable.
The slow-freezing protocol preserved membrane integrity more effectively than vitrification. Critically, queens inseminated with frozen-thawed semen produced viable and fertile female offspring—marking the first such report in Belgium—and confirming the biological functionality of cryopreserved drone semen. Notably, these inseminations were performed without antibiotics, suggesting that microbiota-friendly protocols may be viable and worth further exploration.
This thesis provides essential and original contributions to a developing research field. It shows that cryopreservation is a practical and valuable tool for conserving genetic resources, improving breeding, and securing pollination services—critical pillars for the future of sustainable apiculture and food security.
[fr] La diminution globale de la capacité de pollinisation, liée aux pertes saisonnières de colonies, aux pressions environnementales et à la demande agricole croissante, rend indispensable la mise en place de stratégies durables de conservation. Dans ce contexte, cette thèse propose une approche innovante centrée sur la cryoconservation de la semence de faux-bourdons, dans le but de préserver la diversité génétique, d'améliorer les programmes de sélection et de soutenir la pérennité de l'apiculture.
Un travail préliminaire a d'abord été consacré à l'élevage de faux-bourdons d’âge connu. Trois méthodes de marquage et de gestion ont été testées en conditions apicoles belges, avec pour objectif d’optimiser la survie, le rendement séminal et la traçabilité de l’âge. Malgré plusieurs ajustements techniques (cages, nourrissement, rapports ouvrières/mâles), les résultats ont été mitigés : la survie des mâles est restée faible et les quantités de semence obtenues insuffisantes pour conduire des essais comparatifs selon l’âge. Néanmoins, cette phase a permis d’identifier des pistes concrètes d'amélioration et de mieux comprendre les contraintes biologiques liées à l’élevage contrôlé de drones.
L’objectif principal de ce travail est double : identifier des marqueurs objectifs de qualité spermatique et évaluer un protocole de congélation lente pour une cryoconservation efficace. L’étude s’appuie sur des outils de biologie cellulaire avancés, notamment la microscopie à épifluorescence et la cytométrie en flux, rarement utilisés à ce jour dans ce domaine.
Les résultats montrent que certains colorants fluorescents (comme Calcein Violet et DRAQ7) permettent une évaluation fine de la viabilité cellulaire, tandis que d’autres (Iodure de Propidium, Annexin V) se révèlent moins adaptés au sperme d’abeille.
Le protocole de congélation lente testé démontre une meilleure préservation de l’intégrité membranaire que la vitrification. Des reines inséminées avec des semences congelées ont produit une descendance femelle viable et fertile (une première en Belgique), confirmant la faisabilité de la cryobanque apicole. Notamment, ces inséminations ont été réalisées sans ajout d’antibiotiques, ouvrant la voie à des approches plus respectueuses du microbiote et de la santé des reines.
Cette thèse démontre que la mise en place de cryobanques apicoles est techniquement réalisable et pertinente pour la conservation et la sélection génétique. Elle contribue directement à la durabilité de la filière apicole et à la sécurité alimentaire mondiale.
