Stratégies de reproduction et de dispersion chez deux termites humivores de Guyane, Embiratermes neotenicus et Silvestritermes minutus (Termitidae, Syntermitinae)

Reproductive and dispersive strategies in two soil-feeding termites, Embiratermes neotenicus and Silvestritermes minutus (Termitidae, Syntermitinae)

• Auteur / Autrice : Romain Fougeyrollas
• Direction : David Sillam-Dussès, Virginie Roy
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences et Techniques de l'Environnement
• Date : Soutenance le 16/12/2016
• Etablissement(s) : Paris Est
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences, Ingénierie et Environnement (Champs-sur-Marne, Seine-et-Marne ; 2010-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut d’écologie et des sciences de l’environnement de Paris (1997-....)
• Jury : Président / Présidente : Dominique Fresneau
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : David Sillam-Dussès, Virginie Roy, Robert Hanus
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Anne-Geneviève Bagnères-Urbany, Claudie Doums

Mots clés

Mots clés contrôlés

Reproduction (biologie)

Satellites (génétique)

Guyane

Termites

Mots clés libres

Termites humivores

Termitidae

Stratégie de reproduction

Dispersion

Microsatellites

Soil-Feeding termites

Termitidae

Reproductive strategy

Dispersion

Microsatellites

Résumé

Chez les insectes sociaux, les reproductrices doivent faire face à un dilemme entre coûts et bénéfices de la reproduction asexuée et sexuée. Récemment, il a été montré que les reines termites pouvaient résoudre ce dilemme en optant pour l’utilisation alternée de la reproduction asexuée et sexuée, en produisant des femelles secondaires néoténiques par parthénogenèse, et les ouvriers, soldats et futurs essaimants par reproduction sexuée. Cette stratégie, appelée AQS pour « Asexual Queen Succession », a été décrite chez trois termites souterrains xylophages de la famille des Rhinotermitidae. Deux espèces humivores appartenant à la famille des Termitidae et particulièrement abondantes en forêt néotropicale, Embiratermes neotenicus et Silvestritermes minutus (Syntermitinae), semblaient être des nouvelles candidates pour cette stratégie, car elles présentaient des nids menées par de nombreuses femelles néoténiques. Pour confirmer cette hypothèse et déterminer l’origine génétique de ces femelles, des castes stériles et des futurs essaimants, nous avons développé une banque de microsatellites spécifiques pour E. neotenicus et S. minutus, et génotypé une dizaine de colonies du site de Petit Saut en Guyane, pour chaque espèce. Nous avons confirmé que les castes stériles et les imagos étai ent issus pour la très grande majorité de reproduction sexuée, alors que les femelles néoténiques étaient issues de parthénogenèse avec fusion centrale, un mécanisme différent de celui décrit chez les Rhinotermitidae. La reconstruction détaillée du cycle de vie de S. minutus nous a permis de conclure que l’AQS, au-delà des bénéfices communs à toutes les espèces i.e. la succession de plusieurs générations de reproductrices sans dilution de la participation génétique de la reine fondatrice, l’augmentation du potentiel reproductif de la colonie et la prévention de la consanguinité chez les castes stériles et les imagos, permettait à cette espèce d’investir dans un seul évènement massif d’essaimage pendant un cycle de vie très court. D’autre part, nous avons réalisé une analyse de structuration génétique des colonies et des populations d’E. neotenicus et de S. minutus dans le but de comprendre les conséquences de la dispersion, des modalités d’appariement et de la participation des différents reproducteurs sur la consanguinité des colonies et la potentialité de colonisation de ces espèces. Pour environ 40 colonies de chaque espèce, nous avons montré que les reproducteurs fondateurs étaient très majoritairement non apparentés, et une absence de viscosité à une échelle locale (1 à 11 km), suggérant une dispersion importante des essaimants. De plus, seule une très faible structuration génétique a pu être détectée sur l’ensemble du site d’échantillonnage, indiquant des flux de gènes peu contraints

In social insects, reproductive females have to face a dilemma between costs and advantages of asexual and sexual reproduction. Recently, termite queens were shown to be able to solve this dilemma by using alternatively asexual and sexual reproduction, with the production of secondary neotenic females by parthenogenesis, and workers, soldiers and future alate reproductives by sexual reproduction. This strategy, called AQS for Asexual Queen Succession, was described in three subterranean xylophagous termites of the Rhinotermitidae family. Two soil-feeding species belonging to the Termitidae family, and particularly abundant in Neotropical forest, Embiratermes neotenicus and Silvestritermes minutus (Syntermitinae), seemed to be new candidates for this strategy since they showed colonies headed by numerous neotenic females. In order to confirm this hypothesis and determine the genetic origin of these females, of sterile castes and future imagoes, we developed specific microsatellite libraries for E. neotenicus and S. minutus, and genotyped about ten colonies for each species, on the site of Petit Saut in French Guiana. We confirmed that sterile castes and imagoes were mostly produced by sexual reproduction, while neotenic females were produced by parthenogenesis with central fusion, a mechanism different from that described in Rhinotermitidae species. The detailed reconstruction of S. minutus life cycle allowed us to conclude that AQS, in addition to advantages common to all species i.e. succession of queen generations with undiluted genetic input of the foundress, multiplication of reproductive potential of the colony and prevention of inbreeding in sterile castes and dispersers, would allow this species to optimize a single dispersal event within a very short life cycle. Otherwise, we realized an analysis of colony and population genetic structuration of both species in order to understand consequences of dispersion, mating strategies and parental allocation on inbreeding and colonization abilities of both species. For about 40 colonies of each species, we showed that most of founding reproductives were not related, and absence of genetic viscosity at a local scale (1 to 11 km) suggesting long dispersal flights of alates. Furthermore, only a weak genetic structuration was detected, indicating unfettered gene flows on the sampling site