Variations intra-saisonnières de l'environnement social : de la sélection sexuelle intra-spécifique à l'isolement pré-accouplement

Within-season variations in the social environment : from intra-specific sexual selection to pre-mating isolation

• Auteur / Autrice : Léa Daupagne
• Direction : Cédric Tentelier, Émilien Lasne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physio biologie
• Date : Soutenance le 10/10/2023
• 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 : Elisabet Forsgren
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Cédric Tentelier, Émilien Lasne

Mots clés

Mots clés contrôlés

Compétition (zoologie)

Lamproie de rivière

Sélection sexuelle chez les animaux

Mots clés libres

Sélection sexuelle

Environment social

Lamproies

Choix de partenaire

Compétition

Sexual selection

Social environment

Lampreys

Mate choice

Competition

Résumé

Les variations spatiales et temporelles de l'environnement social sont supposées moduler le schéma des interactions inter-sexuelles au sein des populations par le biais de changements dans le sex-ratio opérationnel et dans la composition phénotypique. Les recherches explorant la manière dont l'environnement social joue un rôle clé dans la variation de la sélection sexuelle comparent généralement des populations isolées dans l'espace ou des mêmes populations entre des saisons de reproduction successives. Cependant, des changementsdémographiques peuvent survenir au sein même d'une saison de reproduction et ainsi modifier la sélection à plus petite échelle. De plus, les études se concentrent principalement sur des populations monospécifiques avec des histoires de vie similaires, ce qui limite la généralisation du rôle de la complexité de l'environnement sur la sélection sexuelle. Dans ce contexte, cette thèse visait à approfondir notre compréhension de trois questions majeures (1) comment les changements du contexte social au cours d'une saison de reproductioninfluencent-ils la sélection sexuelle ? (2) comment les différents niveaux de synchronie reproductive entre et parmi les sexes affectent-ils la sélection sexuelle ? et (3) le processus intraspécifique de sélection sexuelle peut-il conduire à un isolement sexuel interspécifique chez les espèces sympatriques dont les événements de reproduction sont synchronisés ? Pour ce faire, j'ai utilisé les lamproies comme modèle biologique, car elles constituent un système hautement polygynandre dans lequel la durée de l'activité d'accouplement individuelle est courte par rapport à la durée de la saison de reproduction. En développant un modèle qui décompose l'effet des traits individuels sur les deux processus menant au succès de l'accouplement (c'est-à-dire le nombre de tentatives d'accouplement et la probabilité d'accouplement réussi), j'ai d'abord montré que l'avantage conféré par la taille corporelle dépend de l'environnement compétitif auquel les individus sont confrontés pendant la saison de reproduction, et de leur timing d'activité (1). Par le biais d'une étude expérimentale et d'un modèle à base d'agents, j'ai ensuite mis en évidence que le degré de synchronie entre et parmi les sexes modifie la force et la direction de la sélection sexuelle, induisant une réponse adaptative potentielle dans le timing reproductif des individus (2). Enfin, je montre que la prise en compte de la complexité de l'environnement social, par exemple en incorporant l'effet des congénères ayant des histoires de vie distinctes, peut expliquer l'émergence de stratégies d'accouplement alternatives par la sélection sexuelle, telles que le sneaking chez les lamproies, et mettre en lumière le mécanisme potentiel de la spéciation sympatrique (3). Dans l'ensemble, cette thèse illustre le rôle que la variation de la structure compétitive peut jouer sur la manière dont la sélection sexuelle opère à la fois au sein des populations et entre elles, et préconise que la complexité et la dynamique de l'environnement social soient plus souvent prises en compte dans l'étude des dynamiques des systèmes d'appariement.

Spatial and temporal variations in the social environment are predicted to modulate the pattern of inter-sexual interactions within populations through changes in the operational sex ratio and in phenotypic composition. Research exploring how the social environment plays a key role in shaping variation in sexual selection usually compares spatially isolated populations or same populations between breeding seasons. However, small changes in demographics can happen during a breeding season and may also alter selection. Moreover, studies mostly focus on single-species populations with similar life histories, limiting generalization of the role of environmental complexity on sexual selection. Driven by this context, this thesis aims to further our understanding of three broad questions (1) how do changes in social context throughout a breeding season influence sexual selection? (2) how do different levels of reproductive synchrony between and among sexes affect sexual selection? and (3) can the intra-specific process of sexual selection lead to interspecific sexual isolation in sympatric species with synchronized breeding events? To achieve this, I used lampreys as a biological model, as they constitute a highly polygynandrous system in which duration of individual mating activity is short relative to the length of the breeding season. By developing a model that decomposes the effect of individual traits on the two processes leading to mating success (i.e. number of mating attempts, probability of successful mating), I first showed that the advantage conferred by body size depends on the competitive environment faced by individuals during a breeding season, and their timing of activity (1). Trough an experiment study and an Agent-Based-Model, we then highlighted that the degree of synchrony between and among sexes modifies the strength and direction of sexual selection, inducing potential adaptative response in individuals reproductive timing (2). Finally, I show that considering the complexity of the social environment, e.g. by incorporating the effect of conspecifics with distinct life history, may explain the emergence of alternative mating strategies through sexual selection such as sneaking in lampreys and shed light on the potential mechanism behind sympatric speciation (3). Overall, this thesis illustrates the role that variation in competitive structure may play on how sexual selection operates both within and between populations and advocates that the complexity and the dynamics of the social environment should be more often considered when studying mating system dynamics.