Évolution des Propriétés Darwiniennes Collectives

Evolution of Collective-level Darwinian Properties

• Auteur / Autrice : Guilhem Doulcier
• Direction : Paul Rainey, Silvia de Monte
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Ecologie, évolution et biologie environnementale
• Date : Soutenance le 02/12/2019
• Etablissement(s) : Paris Sciences et Lettres (ComUE)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Frontières de l'innovation en recherche et éducation (Paris ; 2006-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Chimie, Biologie, Innovation (Paris) - Chimie Biologie Innovation / CBI
• Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Ecole supérieure de physique et de chimie industrielles de la Ville de Paris (1882-....)
• Jury : Président / Présidente : Hélène Morlon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Paul Rainey, Silvia de Monte, Hélène Morlon, Joachim Krug, Sylvain Gandon, Guillaume Martin
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Joachim Krug, Sylvain Gandon

Mots clés

Mots clés libres

Populations Darwiniennes

Génétique des population

Modélisation

Transition Évolutives

Écologie

Dynamique Adaptative

Ecology

Evolutionary transitions

Modeling

Population genetics

Darwinian populations

Adaptive dynamics

Résumé

Le vivant présente une structure emboîtée où des entités élémentaires sont intégrées dans des collectifs de plus haut niveau (gènes dans chromosomes, organelles dans cellules, cellules dans organismes, organismes dans groupes eusociaux). Tous ces niveaux sont sujet à l'évolution par sélection naturelle. En effet, les entités constitutives de chaque niveau d'organisation sont Darwiniennes, c'est-à-dire qu'elles sont distinctes, qu'elles varient de l'une à l'autre, qu'elles se reproduisent et qu'elles donnent naissance à une progéniture qui ressemble à ses parents. L'émergence d'un nouveau niveau d'organisation est unphénomène relativement rare dans l'histoire du vivant. Elle nécessite l'évolution de novo de propriétés spécifiques à ce niveau d'organisation qui lui permettent de participer directement à un processus d'évolution par sélection naturelle. Dans ce manuscrit,j'explore à l'aide de modèles mathématiques l'idée que ces propriétés Darwiniennes peuvent être imposée de manière exogène parl’environnement (on parle d'échafaudage écologique). Je montre comment la sélection naturelle peut partir de ses propriétésexogènes et permettre l'évolution de traits endogènes qui constituent le fondement de la reproduction et de l'hérédité auniveau des collectifs.

Life has a nested structure where lower level entities are embedded in higher level collectives (genes in chromosomes, organelles in cells, cells in organisms, organisms in eusocial groups). All levels are subject to evolution by natural selection. This arises from the fact that at each level the focal entities are Darwinian, that is, they are discrete and vary one to another, they replicate and give rise to offspring that resemble parental types. The emergence of a new level of organisation is a relatively rare event in the history of life, and requires the de novo evolution of level-specific properties that allow the new level of organisation to participate directly in the process of evolution by natural selection. In this manuscript I explore, using mathematical models, the idea that Darwinian properties can be exogenously imposed (scaffolded) by the environment. I show how natural selection can build upon those scaffolded properties to promote the emergence of endogenous traits underpinning collective-level reproduction and heredity.