Division of labor in anti-parasite defense strategies in ant colonies

par Claudia Missoh

Thèse de doctorat en Ecologie et évolution biologique

Sous la direction de Sylvia Cremer et de Claudie Doums.

Soutenue le 17-12-2014

à Paris 6 en cotutelle avec l'Universität Regensburg , dans le cadre de École doctorale Sciences de la nature et de l'Homme - Évolution et écologie (Paris) , en partenariat avec Institut d'écologie et des sciences de l'environnement de Paris (laboratoire) .

Le jury était composé de Mark Brown, Yannick Moret, Raphaël Boulay, Martine Maibeche-Coisné.

  • Titre traduit

    La division du travail dans les défenses immunitaires chez les fourmis


  • Résumé

    La division du travail est une caractéristique clé chez les insectes sociaux et contribue à leur succès écologique. En ce qui concerne les tâches sanitaires, la division du travail au sein d’une colonie peut permettre de réduire la transmission des maladies, de libérer certaines ouvrières pour d’autres tâches, permettant de diminuer les couts associés à l’exécution des tâches sanitaires (sur le plan comportementale et physiologique). Les facteurs externes et internes aux individus déterminant leur participation aux tâches sanitaires ne sont pas bien connus. La plupart des études portent sur l’importance des différences génétiques entre ouvrières. Dans les deux premières études, j’ai examiné le rôle de l’expérience des individus (par exposition répétée à des déchets sanitaires ou à l’exécution d’une tâche) sur la mise en place de différences interindividuelles dans l’exécution d’une tâche sanitaire comportementale. L’exposition à un parasite est une menace fréquente au sein de colonies d’insectes sociaux. En utilisant la fourmi clonale Platythyrea punctata, j’ai voulu savoir si une exposition répétée des individus à des larves portant une faible quantité de conidiospores du champignon Metarhizium robertsii affectait la performance des soins sanitaires portés au couvain. J’ai trouvé que la durée de nettoyage des larves était plus élevée chez des fourmis entrainées, aux larves exposées ou non exposées au champignon, que chez des fourmis inexpérimentées. Un temps de nettoyage plus élevé améliorait l’élimination des conidiospores. Ainsi les fourmis entrainées pourraient être plus efficaces pour éliminer les conidiospores lors d’une attaque parasitaire de la colonie. La décomposition des cadavres représente un risque sanitaire dans les colonies d’insectes sociaux, nécessitant une gestion de cadavres. Dans la deuxième étude, j’ai étudié la possibilité d’une division du travail dans la gestion des cadavres (c'est-à-dire le nettoyage et le transport) chez les ouvrières de la fourmi polygyne et polymorphe Cataglyphis velox. J’ai plus spécifiquement testé si la propensité d’accomplir ces tâches était en rapport avec une récente expérience individuelle ou avec la taille des ouvrières. Nos observations ont montré que la majorité des individus de la colonie n’effectuait que rarement des tâches de gestion de cadavres même si quelques individus pouvaient être impliqués plus fréquemment, au moins sur un laps de temps cours, dans l’exécution de ces tâches. Les résultats suggèrent une faible division du travail dans le nettoyage et le transport des cadavres et une faible modulation de ces tâches par l’exposition répétée des ouvrières à des cadavres.


  • Résumé

    Division of labor is a key characteristic of social insects and contributes to their ecological success. Especially in disease defense, the intra-colony partitioning of sanitary work can reduce disease transmission, keep nestmates available for other tasks and reduce costs associated with sanitary task performance (i.e. at the behavioral and physiological level). Factors internal and external to the individual affecting sanitary task allocation are not well known and most studies investigated genetic differences between workers performing behavioral sanitary work. In the first two studies I addressed whether individual experience (through repeated exposure to a sanitary hazard or performance of the task) can generate interindividual differences in the performance of behavioral sanitary tasks. Repeated parasite exposure is a common threat in colonies of social insects, posing selection pressures on colony members to respond with improved disease-defense performance. In the clonal ant Platythyrea punctata, I tested whether experience gained by repeated tending of low-level fungus-exposed (Metarhizium robertsii) larvae alters the performance of sanitary brood care. I found that ants trained both with sham- and fungus-treated larvae groomed the brood longer than naive ants. Increased grooming of fungus-treated larvae resulted in more effective fungal removal, thus making trained ants better caretakers under parasite attack of the colony. Decomposing cadavers pose a sanitary risk to social insect colonies, necessitating cadaver management. In the second study I investigated whether cadaver management (i.e. cadaver grooming and transports) is divided among workers and task allocation affected by recent individual experience or worker size in the polymorphic and polygynous ant Cataglyphis velox. Many individuals performed cadaver management infrequently and few individuals dominated task performance. Our results suggested low division of labor for cadaver grooming and transport and a reduced modulation of these behaviors by recurrent exposure to nestmate cadavers.


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