Coopération et compétition comme éléments moteurs de la transition évolutive de l’hermaphrodisme vers des sexes séparés chez les vers du genre Ophryotrocha

Cooperation and competition as drivers of the evolutionary transition from simultaneous hermaphroditism to separate sexes in Ophryotrocha worms

• Auteur / Autrice : Laura Picchi
• Direction : Maria Cristina Lorenzi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ethologie
• Date : Soutenance le 18/12/2018
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Galilée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'éthologie expérimentale et comparée (Villetaneuse, Seine-Saint-Denis)
• Partenaire(s) de recherche : Etablissement de préparation : Université Sorbonne Paris Nord (Bobigny, Villetaneuse, Seine-Saint-Denis ; 1970-....)
• Jury : Président / Présidente : Patrizia D’Ettorre
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Maria Cristina Lorenzi
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Philippe Jarne, Stuart A. West

Mots clés

Mots clés contrôlés

Évolution

Hermaphrodisme

Polychètes

Mots clés libres

Vers - Reproduction

Systèmes sexuels

Worms - Reproduction

Sexual systems

Résumé

Chez les animaux, l’hermaphrodisme et le gonochorisme sont tous deux apparus plusieurs fois de manière indépendante. Cependant, les voies évolutives impliquées dans la transition entre les systèmes sexuels sont en grande partie inconnues. L’objectif de cette thèse était donc d’étudier la transition évolutive de l’hermaphroditisme vers des sexes séparés chez les vers du genre Ophryotrocha, en s'intéressant en particulier à la manière dont la coopération et la compétition entre individus peuvent déterminer l’allocation de ressources reproductives chez les hermaphrodites, soit en favorisant l'évolution de sexes séparés ou en stabilisant l'hermaphrodisme. Nos résultats ont révélé que les vers hermaphrodites échangent réciproquement des œufs, une forme de coopération qui favorise une allocation des ressources sexuelles biaisée en faveur de la fonction femelle et qui stabilise ainsi l'hermaphrodisme. Toutefois, lorsque les hermaphrodites sont exposés à une forte compétition pour l'accouplement, ils transfèrent les ressources de la fonction femelle vers la fonction mâle, ce qui diminue la production d’œufs et les soins parentaux, mais augmente la motilité et l'agressivité. À des niveaux élevés de compétition pour l'accouplement, motilité et agression peuvent améliorer la recherche et la monopolisation du partenaire, favorisant ainsi la propagation des hermaphrodites biaisés en faveur de la fonction mâle, promouvant ainsi l'évolution de mâles purs et, ensuite, de femelles pures. Enfin, nous avons montré que les hermaphrodites prêts à s'accoupler en tant que mâles uniquement (sans œufs matures) préfèrent des partenaires hermaphrodites prêts à s'accoupler en tant que femelles, qui, en revanche, n'expriment aucune préférence. Globalement, ce travail montre que la coopération et la compétition sont tous deux des facteurs importants dans la répartition des sexes chez les hermaphrodites et suggère que des changements dans l’environnement social ont pu jouer un rôle central dans l’évolution des systèmes sexuels chez les vers du genre Ophryotrocha.

In animals, both simultaneous hermaphroditism and gonochorism originated independently several times. Yet the evolutionary pathways involved in the transition between sexual systems are largely unknown. The aim of this thesis is therefore to investigate the evolutionary transition from hermaphroditism to separate sexes in Ophryotrocha worms, focusing on how cooperation and competition between individuals shape hermaphrodite sex allocation, either promoting the evolution of separate sexes or stabilizing hermaphroditism. Our results revealed that hermaphroditic worms reciprocally exchange egg-clutches, a form of cooperation that favor a female-biased sex allocation and stabilizes hermaphroditism. However, when hermaphrodites are exposed to high level of mate competition, they reallocate resources from the female to the male function, decreasing egg production and parental care and increasing motility and aggression. Under high mate competition level, motility and aggression may improve mate searching and partner monopolization and may favor the spread of male-biased hermaphrodites, promoting the evolution of pure males and, later, pure females. Finally, we showed that hermaphrodites ready to mate as males only (without ripe eggs) prefer hermaphrodites ready to mate as females as partners, which, in contrast, do not express any preference. Overall, this work shows that both cooperation and competition are important factors in hermaphrodite sex allocation, and suggests that changes in the social environment may have played a central role in the evolution of sexual systems in Ophryotrocha worms.