Evolution du vieillissement lorsque l'environnement varie dans le temps et dans l'espace

par Olivier Cotto

Thèse de doctorat en Evolution, Ecologie, Ressources génétiques, Paléontologie

Sous la direction de Ophélie Ronce.

Le président du jury était Patrice David.

Le jury était composé de Richard Gomulkiewicz, Jean Clobert.

Les rapporteurs étaient David Claessen, Daniel Promislow.


  • Résumé

    Cette thèse s'inscrit dans le vaste domaine des recherches sur l'évolution des traits d'histoire de vie. Les traits d'histoire de vie sont directement impliqués dans la reproduction et la survie, et donc dans la valeur sélective, des organismes. L'intérêt pour les traits d'histoire de vie est motivé par l'immense diversité de ces traits dans le monde vivant. En particulier, il existe une grande diversité de patrons de vieillissement dans la nature. Cette thèse traite de l'évolution du vieillissement dans les populations naturelles. Comme pour la plupart des traits d'histoire de vie, les recherches théoriques sur l'évolution du vieillissement ont été menées dans le contexte d'une unique population, stable, et vivant dans un environnement constant. L'objectif de cette thèse est de prédire comment évolue le vieillissement lorsque les populations sont structurées dans l'espace et lorsque l'environnement varie dans le temps et l'espace. Mon approche a été essentiellement théorique, mais j'ai pu explorer certaines questions avec des données récoltées dans des populations naturelles. En introduction, je présente les éléments nécessaires à prendre à compte lorsqu'on s'intéresse à l'évolution des traits d'histoire de vie dans les populations structurées en âge. Je fais le constat que ces populations sont soumises à des variations environnementales et structurées dans l'espace. Dans la première partie, je montre que les variations de l'environnement, dans le temps et dans l'espace, peuvent affecter les patrons de sénescence. J'utilise des méthodes de génétique quantitative où je fais l'hypothèse que les mutations ont un effet spécifique à l'environnement et à l'âge. Dans la deuxième partie, je m'intéresse aux conséquences des dynamiques d'extinction-recolonisation sur la stratégie de partage des ressources entre la survie et la reproduction des individus en fonction de leur âge. Je montre en particulier que la dispersion est une source de variabilité pour cette stratégie et examine comment dispersants et non-dispersants diffèrent pour leur traits d'histoire de vie dans 3 jeux de données. De façon générale, mes résultats montrent que la prise en compte des conditions écologiques et environnementales complexes où vivent les organismes permet de mieux comprendre la diversité des patrons de vieillissement dans la nature. En dernier lieu, je fais un court bilan de cette thèse puis donne des perspectives possibles à mes recherches et de façon plus générale aux recherches sur l'évolution du vieillissement.

  • Titre traduit

    Evolution of aging when the environment varies in space and time


  • Résumé

    This thesis belongs to the wide field of life history evolution. Life history traits are directly involved in reproduction and survival. The interest for life-history evolution arises because organisms have evolved so many different ways of combining these traits to affect fitness. In particular, there is an important diversity of aging patterns in the wild. Aging is defined as the variation of life-history traits, such as survival or fecundity, with age. Senescence describes more precisely the idea that survival or fecundity decline with age. This synthesis deals with the question of aging in natural populations. Like most life-history traits, the evolution of aging has often been studied in the context of a single undisturbed population in a constant environment. My thesis aims at investigating how relaxing this assumption affects the evolution aging. I investigated this question mostly theoretically, but I used data from the field to investigate related questions. In introduction, I first go through evolutionary characteristics of age-structured populations. I also make the observation that age-structured populations are structured in space and live in a varying environment. In the first part, I investigate how environmental variability in space and time influences aging through the key results of Hamilton (1966) that the strength of selection declines with age. I used a quantitative genetics framework where I assumed that mutations that affect survival or fecundity have an age and environment specific effect. In the second part, I examine the role of metapopulation dynamics on the evolution of aging. I used an adaptive dynamics framework where mutations affect how a resource is shared between reproduction and survival at a given age. I show how the optimal age-specific reproductive effort is different in a metapopulation and in a single population. I then investigate how dispersal can be a source of heterogeneity in optimal age-specific reproductive effort. In this part, I went further in testing my predictions (and more generally exploring aging patterns) with data. As a general result, this thesis shows that including environmental and ecological heterogeneities helps understanding variation in aging in the wild. I finally discuss my main findings and give some perspectives to this work.


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