Co-évolution des traits et du génome sous l'effet de la sélection sexuelle : la démo-génétique rencontre l'écologie comportementale.

Coevolution between mating behaviours and genetic architecture under sexual selection

• Auteur / Autrice : Louise Chevalier
• Direction : Jacques Labonne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physiologie et biologie des organismes - populations - interactions
• Date : Soutenance le 14/01/2021
• Etablissement(s) : Pau
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale sciences exactes et leurs applications (Pau, Pyrénées Atlantiques ; 1995-)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecologie Comportementale et Biologie des Populations de Poissons / ECOBIOP
• Jury : Président / Présidente : Emmanuel Desouhant
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Emmanuel Desouhant, Erik I. Svensson, Claire Doutrelant
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Erik I. Svensson

Mots clés

Mots clés contrôlés

Variabilité génétique

Orientation sexuelle

Sélection sexuelle chez les animaux

Mots clés libres

Démogénétique,

Écologie comportementale

Architecture génétique

Sélection sexuelle

Préférence sexuelle

Systèmes d’accouplement

Demogenetics

Behavioral ecology

Genetic architecture

Sexual selection

Mate preference

Mating systems

Résumé

La sélection sexuelle constitue l’un des principaux mécanismes d’évolution et de biodiversité. Elle résulte d’un accès différentiel à la reproduction, ce qui controle la transmission des gènes à la génération suivante. La selection sexuelle à des conséquencessur le maintien de la diversité génétique, et sur la vitesse d’évolution des populations naturelles, agissant en synergie ou en antagonisme avec la sélection naturelle. Les comportements reproducteurs (choix du partenaire, compétition intrasexuelle) et les caractéristiques du système d’accouplement (processusd’appariement, sex-ratio, disponibilité des partenaires) vont influencer la force et la direction de la sélection sexuelle. Les interactions entre les individus étant centrales. La reproduction sexuelle est ainsi un processus très dépendant du contexte,car l’environnement social est généralement très variable, or l’issue de la reproduction représente un élément clés pour prédire la direction de l’évolution. D’autre part, les traits et comportements peuvent avoir des architectures génétiquescomplexes, influençant leur expression et leur transmission. La variance génétique et la covariance entre les traits dans les populations peuvent jouer un rôle crucial dans la détermination des trajectoires et des équilibres évolutifs. Le nombrede loci, leur localisation sur les autosomes et les chromosomes sexuels ainsi que leur degré de liaison génétique et de pléiotropie déterminent la combinaison et la variance des valeurs de traits transmises à la descendance via recombinaison. En outre, cette architecture génétique, peut elle-même évoluer par le biais de la selection sexuelle.L’évolution des comportements d’accouplement et l’évolution de l’architecture génétique ont depuis longtemps été abordées par des approches de modélisation séparées et divergentes. Plus récemment, l’importance particulière de l’intéraction entre les changements génétiques, les comportements et la démographie pour comprendre lasélection sexuelle, a été mise en évidence. Ma thèse démontre et quantifie la coévolution entre l’architecture génétique etl’évolution des traits et des comportements dans un cadre de sélection sexuelle, en tenant compte de ses processus comportementaux complexes. Le modèle intégratif que je propose permet de représenter les différentes composantes de la sélection sexuelle afin de mieux comprendre les mécanismes évolutifs à l’oeuvre. Ce travail exploratoire est nécessaire pour le développement ultérieure de modèles appliqués au populations naturelles, et peut permettre de fournir des prédictions théoriques dans des domaines où la plupart des connaissances proviennent de la recherche empirique (concernant par exemple les bases génétiques des traits sous sélection sexuelle).

Sexual selection is one of the main drivers of evolution and biodiversity. It results from differential access to reproduction and controls the transmission of genes to the next generation. It has thus rippling consequences on the maintenance of genetic diversity and the speed of evolution in populations, acting either in synergy or in antagonism with natural selection. Mating behaviours (mate choice, intra-sexual competition) and mating systems characteristics (pairing processes, sex-ratio, mate availability) affect the strength and direction of sexual selection. Interactions between individuals being of main importance. Sexual reproduction is inherently a highly context-dependent process, because social environment is usually very variable, making of mating outcome a pivotal element to predict the direction of evolution.On the other hand, traits and behaviours may have complex genetic architectures, influencing their expression and their transmission. Genetic variance and covariance between traits in populations can play a crucial role in determining the evolutionary trajectory and equilibrium. Loci’s number and location, on either autosomes or sex chromosomes, as well as levels of genetic linkage and pleiotropy among them determine the combination and variance of traits values that are transmitted to offspring through recombination. Yet, genetic architecture itself can also evolve through sexual selection. However, evolution of mating behaviours and of genetic architecture have long been addressed by separate and diverging modelling approaches.More recently, the significance of feedback loops between genetic changes, behaviours, and demography in shaping sexual selection has been highlighted. During my PhD, I demonstrated and quantified the coevolution of genetic architecture and traits and behaviours evolution under sexual selection, accounting for its complex behavioral processes. The integrative framework I propose allow to represent together the several components of sexual selection and to better understand the evolutionary mechanisms at work. This form of exploratory work is needed to later develop predictive models applied on wild populations and to provide some theoretical predictions in fields where most of the knowledgeoriginates from empirical research (genetic basis of traits under sexual selection for instance).