Em última análise, a resposta aceita acima está correta.

A ajuda do @RandomSeed me fez pensar na direção certa. Basicamente, os planos de otimização criados em 5.6 são significativamente diferentes daqueles em 5.5, então você provavelmente terá que refazer sua consulta, assim como eu fiz.

Acabei não usando o FORCE INDEX , mas, em vez disso, removi partes da consulta até determinar o que estava fazendo com que o 5.6 perdesse o índice. Então eu reformulei a lógica do aplicativo para lidar com isso.