L'évolution de l'oviparité à la viviparité chez les reptiles : approche éco-physiologique de l'équilibre des coûts et bénéfices chez une espèce à reproduction bimodale (Zootoca vivipara)

Evolution of viviparity in reptiles : ecophysiological approach of costs and benefits of reproduction in a reproductive bimodal species (Zootoca vivipara)

• Auteur / Autrice : Thomas Foucart
• Direction : Benoît Heulin, Olivier Lourdais
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie
• Date : Soutenance le 15/12/2015
• Etablissement(s) : Rennes 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Vie-Agro-Santé (Rennes)
• Partenaire(s) de recherche : PRES : Université européenne de Bretagne (2007-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes, Biodiversité, Evolution (Rennes ; 1996-....)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reproduction (biologie)

Lézard vivipare

Viviparité

Mots clés libres

Evolution

Viviparité

Reptile

Reproduction

Evolution

Viviparity

Reptile

Reproduction

Résumé

Dans son Historia Animalium en 343 av. J.C., Aristote proposait déjà deux critères qui continuent d’être les bases fondamentales de notre compréhension de la diversité des modes de reproduction : l’origine des nutriments des embryons (lécitotrophie vs. matrotrophie) et le mode de parition (oviparité vs. viviparité). Depuis plusieurs décennies la compréhension de la transition évolutive vers la viviparité a attiré un intérêt scientifique considérable. En effet les analyses phylogénétiques récentes reconnaissent une évolution indépendante de la viviparité dans plus de 150 lignées de vertébrés dont au moins 115 concernent uniquement le taxon des reptiles squamates actuels (lézards, serpents et amphisbènes). Les lignées présentant une transition évolutive de l’oviparité à la viviparité chez les squamates se retrouvent généralement associées aux climats froids, mais pas uniquement. Les explications proposées pour ce patron reposent sur le contrôle comportemental de la température de développement chez les femelles gestantes, offrant ainsi des températures plus favorables que celles des sites de ponte situés sous la surface du sol. Durant cette thèse doctorale nous avons étudié une espèce à reproduction bimodale (Zootoca vivipara) chez qui coexistent des populations ovipares et vivipares disjointes. Ce contexte nous a permis de comparer les modes reproducteurs en minimisant les biais phylogénétiques. Nous avons pu mettre en évidence et quantifier différents coûts « potentiels » de la reproduction (énergétique, contrainte volumique, phénotype des nouveau-nés) et certains bénéfices (phénologie et performance des nouveau-nés) associés à la régulation maternelle du développement. Nos résultats nous amènent à discuter des différentes pressions de sélection s’exerçant sur la durée de rétention des embryons, dont les directions seraient opposées et/ou dont l’intensité serait variable au cours du développement embryonnaire. Dans ce schéma, la viviparité ne devrait être favorisée que dans des contextes plus contraignants et où les bénéfices thermiques compensent les coûts de prolongation de la rétention. Ce contexte sélectif aurait abouti chez les squamates à l’existence de deux modalités reproductives avec entre elles une instabilité évolutive des états intermédiaires.

In his Historia Animalium in 343 B.C., Aristotle proposed two fundamental distinguishing criteria for reproductive diversity: the source of nutrients for embryonic development (lecitotrophy vs. matrotrophy) and partuition mode (oviparity vs. viviparity). Understanding the evolutionary transition to viviparity attracted considerable scientific interest over the past few decades. Phylogenetic analyses indicate that viviparity has originated independently in more than 150 vertebrate lineages, including in a minimum of 115 clades of extant squamate reptiles (lizards, snakes and amphisbaenians). Transitions from oviparity to viviparity in squamate reptiles seem closely related to cold climates, but not exclusively. Explanations for this pattern are based on the fact that pregnant females can behaviouraly thermoregulate and thus offer more suitable developmental temperatures than those available in nests under the soil surface. During this PhD thesis we studied a reproductively bi-modal species (Zootoca vivipara) in which non-overlapping oviparous and viviparous populations exist. This context allowed us to compare oviparous and viviparous reproductive modes while minimizing phylogenetic biases. We identified and quantified potential reproductive costs (energy, volume constraints, offspring phenotype) and also benefits (phenology and offspring performances) associated with maternal thermoregulation. Our results provide support for multiple selective pressures on embryo retention, with variable intensities and opposite directions depending on embryonic developmental stage. In this scheme, viviparity should be selected in constraining environments where thermal advantages exceed the costs of increased retention. This context may explain the dichotomy observed in squamate reproductive modes and the evolutionary instability of intermediate stages.