Station d’Écologie Théorique et Expérimentale

Evolutionary Ecology Group (EVOL)

Nos Projets de Recherche

Adaptation dans un monde dynamique

Nous avons récemment découvert que la sélection sur des nombreux caractères n’est pas toujours stable ou consistent dans l’espace ou le temps, contrairement aux hypothèses des modèles d’évolution classique. Les mêmes traits peuvent être influencés par la sélection d'un certain nombre d'origines différentes (environnementale, sociale) qui peuvent varier selon les saisons (hiver ou printemps), l'espace et le temps, et dépendent du contexte social dans lequel elles sont utilisées. L'instabilité de la sélection pourrait aider à résoudre un certain nombre de paradoxes que nous n'avons pas encore bien résolu. Par exemple, la sélection devrait éroder la variation génétique dans les traits, mais une instabilité dans la sélection pourrait préserver la variation des traits, modifier la trajectoire de l'évolution et favoriser la plasticité qui sont toutes importantes pour comprendre comment les traits changent dans un paysage modifié. Nous avons mis en place un projet à grande échelle sur la variation spatio-temporelle de la sélection sur les stratégies d’histoire de vie (taille du groupe, stratégies de reproduction, soins parentale et succès reproductrice) chez des oiseaux nicheurs et non reproducteurs, sur des gradients écologiques prononcés (gradient altitudinal: 400-1600m ; rural vs centre urbains) et nous étudions les comportements sociaux en hiver et les comportements de reproduction des mésanges bleues et charbonnières. Ce travail utilise des approches observationnelle et expérimentales pour comprendre comment différentes pressions de sélection influencent l'évolution des traits et l'adaptation en mesurant les coûts et les avantages des stratégies de cycle de vie, des comportements et des signaux sociaux dans différents contextes. Grâce à cette approche, nous espérons mieux comprendre le processus d’adaptation dans des mondes dynamiques.

Chercheur : A. Chaine

Doctorant : L. Lejeune

Collaborateurs : A. Russell (U. Exeter, UK) ; C. Bonneaud (U. Exeter, UK) ; P. Heeb (U.P.S. Toulouse)

Financement : ANR-NetSelect

 

Evolution du processus cognitif

Les processus cognitifs permettent aux individus de collecter des informations provenant de leur environnement, de les stocker et de les traiter, et de les utiliser pour apporter des réponses appropriées aux variations sociales et écologiques de leurs environnements. En tant que telle, la cognition devrait avoir des impacts importants sur le succès reproducteur et devrait elle-même être sujette à la sélection, mais nous ne comprenons toujours pas comment la sélection agit sur la cognition dans les populations naturelles. La variation des capacités cognitives interindividuelle est commune et nous devrions pouvoir mesurer la sélection et l'évolution des capacités cognitives dans des environnements contrastés si nous sélectionnons des capacités cognitives appropriées à l'écologie de l'espèce concernée. Nous étudions la sélection de capacités cognitives spécifiques (apprentissage, flexibilité, mémoire, inhibition) dans des environnements contrastés (haute et basse altitude), en portant une attention particulière aux facteurs écologiques qui induise la variation de la cognition et en relation avec des comportements spécifiques importants pour la survie et succès reproductrice (socialité, recherche de nourriture, soins parentaux, compétence sociale). Des expériences qui mesurent de la variation cognitive entre individus sont menées dans les volières expérimentales de Moulis et en milieu naturelle grâce à un dispositif de test automatisé que nous avons élaboré et construit (OpenFeeder) utilisant la technologie RFID pour effectuer des tests et enregistrer les réponses d’oiseaux en liberté dans leur habitat naturel. Allant un peu plus loin dans ce travail, nous avons commencé à examiner comment la variation individuelle des capacités cognitives se traduit par une variation de la structure du cerveau en utilisant une IRM petit animal à Moulis. Egalement, nous avons commencé à examiner les bases génétiques de la variation interindividuelle de la performance cognitive en utilisant des scans- génétiques à haut débit et des méthodes d'association pangénomiques. Dans l’ensemble, nous espérons améliorer considérablement notre compréhension de la manière dont la sélection agit sur les capacités cognitives dans la nature et les raisons pour lesquelles ces capacités produit des avantages dans des contextes écologiques spécifiques.

Chercheur : A. Chaine

Chercheurs Post-doc : M. Cauchoix ; V. VanMeir

Collaborateurs : J. Morand-Ferron (U Ottawa, Canada) ; T. Serre (Brown Univ, USA) ; M. Verhoye (Antwerp Univ, Belgique) ; A. Charmantier (CEFE-CNRS, Montpellier) ; P. Heeb (U.P.S. Toulouse)

Financement : HFSP-WildCog; ANR-SoCo

Signaux Sociaux

Les interactions sociales sont souvent étroitement liées au succès ou fitness (survie et reproduction) et ont donc un impact important sur l'adaptation et la dynamique de la population. Les individus des groupes sociaux ont souvent des intérêts divergents malgré le besoin d'interaction et de coopération et l'information sociale et les signaux sociaux jouent un rôle essentiel dans la médiation de ces interactions. Notre intérêt dans ce domaine porte principalement sur la manière dont les signaux sociaux évoluent, en accordant une attention particulière au rôle que l'environnement local et le contexte social jouent dans ce processus. Par exemple, en quoi les variations de structure sociale (structure de réseau ou contexte social) ou d’écologie (espace, temps) favorisent-elles l’utilisation de certains signaux sociaux par rapport aux autres et quelles sont les implications de cette variation pour les dynamiques évolutives à long terme. Une grande partie de ces travaux ont été consacrés à la communication visuelle et vocale chez les oiseaux (bruants noir et blanc, bruant á couronne dorée, mésanges charbonnières, Zostérops blancs gris de l'île de la Réunion) mais également à d'autres organismes (lézards, mammifères, par exemple). Notre objectif est de mieux comprendre comment la sélection agit sur les signaux sociaux, comment l'environnement - social et écologique - influence ces systèmes et comment cette sélection contribue à la diversité des systèmes de communication au sein des espèces et entre celles-ci.

Chercheur : A. Chaine

Doctorant : M. Mould

Collaborateurs : B. Lyon (UC Santa Cruz, USA) ; D. Shizuka (UN-Lincoln, USA) ; C. Thébaud (UPS Toulouse) ; B. Sinervo (UC Santa Cruz, USA) ; D. Miles (Ohio U., USA)

Financement : ANR-NetSelect ; National Geographic ; NSF-CAREER

Evolution de la Coopération

La coopération - et en particulier l'altruisme - est souvent instable, car les tricheurs prends le dessus puisse qu’ils bénéficient des interactions coopératives sans en payer les coûts. Une attention considérable a été accordée à la compréhension des conditions qui stabilisent la coopération et de la manière dont les coopérants protègent contre la triche. Notre travail dans ce domaine vise à comprendre non seulement les comportements qui stabilisent contre les tricheurs, tels que la reconnaissance, mais également sur la manière dont l’environnement local et le choix du voisinage peuvent stabiliser la coopération dans une variété d’organismes allant des ciliés aux vertébrés. En outre, l'altruisme - une version extrême de la coopération dans laquelle le donneur a un succès reproducteur réduit - pose d'autres problèmes, car tout gène associé devrait être contre-sélectionné. Nous avons commencé à examiner les bases génétiques de l'altruisme chez divers organismes (lézards, humains) pour comprendre si un tel comportement a des bases génétiques et si oui, comment des génotypes d’altruistes pourraient être maintenus dans la population.

Chercheurs : A. Chaine ; J. Clobert ; S. Jacob

Technicien : M. Huet

Chercheur Post-doc : G. Barragan-Jason

Collaborateurs : A. Russell (U. Exeter, UK) ; C. Bonneaud (U. Exeter, UK) ; B. Sinervo (UC Santa Cruz ; USA)

Financement : TULIP-New Frontiers

Variabilité des traits phénotypiques et implications
pour la dynamique Eco-évolutionnaire

Je m’intéresse à comprendre quels sont les déterminants de la variabilité des traits phénotypiques et leurs implications dans les dynamiques éco-évolutives. Je focalise en particulier sur des traits impliqués dans les processus de communication, coopération, dispersion et interactions entre hôtes et microbiote. Suivant la question, j’utilise diverses espèces des microorganismes aux vertébrés, afin d’effectuer une recherche empirique et théorique en milieux naturels ou systèmes expérimentaux. Plus spécifiquement, mon projet principal vise à comprendre l’évolution et les conséquences de variabilité de plasticité de la dispersion. Les organismes peuvent bénéficier du fait de s’installer dans certains habitats qui maximisent leur valeur sélective, une forme de plasticité de la dispersion appelée choix d’habitat. La théorie prédit que ce choix d’habitat peut modifier en profondeur les conséquences de la dispersion pour les dynamiques écologiques et évolutives en comparaison du scénario souvent considéré de dispersion aléatoire. Pourtant, notre connaissance empirique des déterminants de l’évolution du choix d’habitat et ses conséquences pour les dynamiques écologiques et évolutives reste rudimentaire. Je vise à identifier les conditions environnementales qui favorisent l’évolution du choix d’habitat, et à quantifier ses conséquences pour les dynamiques des populations et l’adaptation. Pour cela, j’utilise une approche expérimentale dans des microcosmes connectés d’un cilié à dispersion active. Ce système expérimental offre une opportunité excellente de valider ou rejeter des prédictions issues de modèles théoriques sur de multiples générations, et donc de fournir de nouvelles connaissances quant aux déterminants et conséquences de la plasticité de la dispersion

Chercheurs : S. Jacob

Doctorants : Estelle Laurent (co-supervisé par Nicolas Schtickzelle, UCLouvain) ; Mathieu Brevet (co-supervisé par Jean Clobert, SETE Moulis)

ECTOPYR

L’accélération actuelle du changement climatique affecte de façon particulièrement marquée la chaîne Pyrénéenne, processus auquel les territoires frontaliers doivent impérativement s’adapter. ECTOPYR propose, par une approche originale et ambitieuse, de tirer profit de la répartition transfrontalière de huit ectothermes pyrénéens pour les utiliser comme bio-indicateur des effets du changement climatique, de la rivière de plaine aux pierriers d’altitude. ECTOPYR génèrera des cartes de répartitions, nourries de données climatiques, topographiques et biologiques afin de rapidement (1) évaluer la réponse des bio-indicateurs de milieux vis-à-vis du changement climatique, (2) décrire la variabilité naturelle du climat sur le temps long à l'échelle des territoires pyrénéens et (3) générer des outils prédictifs, à partir de la modélisation, des effets des changements climatiques sur les bio-indicateurs. Ces avancées fourniront un outil décisionnel, donc une aide au développement durable de la montagne, ainsi qu’une connaissance approfondie des écosystèmes pyrénéens. ECTOPYR bénéficiera aux acteurs intermédiaires, décisionnaires locaux, communautés scientifiques et public transfrontalier dans son ensemble. ECTOPYR se veut être une étape à l’avènement du développement territorial durable dans la Chaîne des Pyrénées, tout en favorisant la perception de la zone transfrontalière par les citoyens et acteurs intermédiaires comme un espace unique à l’effet frontière diminue.

Chercheurs : Fabien Aubret (CI), Jean Clobert, Simon Blanchet, Hervé Philippe, Christine Perrin (MNHN)

Ingénieurs : Olivier Calvez, Olivier Guillaume

Chercheurs Post-Docs : Audrey Trochet, Romain Bertrand, Andreaz Dupoué, Rebeca Martin Garcia

Doctorants : Jérémie Souchet, Marine Deluen

Collaborations : CRARC (Spain), BOMOSA (Andorra), Nature en Occitanie.

PODARCIS

Le changement climatique pousse de nombreuses espèces à migrer le long du gradient altitudinal des paysages montagneux. Bien que les effets des variations de température sur l'expansion des parcours soient bien établis, les effets de l'hypoxie liée à l'altitude sur la capacité des organismes à coloniser et à s'adapter à des altitudes plus élevées pendant le réchauffement n'ont, à notre connaissance, pas suscité d'intérêt scientifique. En particulier, les effets à court, moyen et long termes des hypoxies aiguës et chroniques sur la dynamique de croissance, de survie, de biologie de la reproduction et de colonisation des animaux atteignant des refuges de plus haute altitude restent inconnus. PODARCIS générera ces connaissances via une étude détaillée des réponses physiologiques à l'hypoxie sur un gradient altitudinal chez une espèce en expansion, le lézard des murailles Podarcis muralis. PODARCIS (1) évaluera l'acclimatation multivariée réponses des embryons et des lézards adultes de basse à haute altitude à l'aide d'expériences de jardin commun et de transplantation réciproque (pour évaluer l'efficacité des réponses plastiques afin de permettre la colonisation et de détecter les changements du degré de plasticité sur le gradient altitudinal) et (2) de prévoir la dynamique de la colonisation en intégrant des données sur la plasticité physiologique, la capacité de reproduction et la dispersion. Pris ensemble, ce projet combinera des données empiriques difficiles à obtenir avec approches de modélisation théoriques pour fournir des informations précieuses sur les processus écologiques et évolutifs qui déterminent la réponse d’une espèce au changement climatique. PODARCIS nécessite une approche multidisciplinaire, tirant parti des domaines de la physiologie, de la génétique quantitative, de la théorie de l'évolution et de la modélisation informatique.

Chercheurs : Fabien Aubret (Co-I), Eric Gangloff

Doctorant : Damian Lettoof (Australie)

Collaborateurs : Bill Bateman (Australie), Monique Gagnon (Australie), Ruchira Somaweera (Australie)

CNRS

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