PROCESSUS D`EVALUATION DES PROJETS DE THESE

Année 2016-2017 - Demande d’allocation doctorale
ED Santé, Sciences Biologiques et Chimie du Vivant (SSBCV) n°549
1. Informations administratives :
Nom de l’encadrant responsable de la thèse : David Giron
Unité : Institut de Recherche sur la Biologie de l’Insecte (IRBI)
Equipe : Ecologie Chimique et Evolution des Insectes Sociaux (ECEIS)
Email de l’encadrant : [email protected]
Co-encadrant éventuel : Joël Meunier
2. Titre de la thèse : Les juvéniles procurent-ils des soins à leurs parents ? Le cas du
forficule européen
3. Résumé :
Alors que la vie de famille est un phénomène fréquent dans la nature, les raisons pour
lesquelles les parents restent avec des juvéniles mobiles et potentiellement indépendants sont
encore peu claires (Royle et al. 2012). Pour expliquer ce phénomène, il est souvent suggéré
que les parents tirent des bénéfices indirects de ces interactions prolongées, car elles
permettent l’expression des soins parentaux et donc l’amélioration du développement et/ou de
la survie de leurs juvéniles (Klug and Bonsall 2014). Pourtant, de récentes études montrent
que ces bénéfices sont restreints chez de nombreuses espèces animales et donc que les soins
parentaux ne peuvent à eux seuls expliquer le maintien des parents avec leurs descendants.
Parmi ces espèces se trouve le forficule européen Forficula auricularia, un insecte chez qui la
mère s’occupe des juvéniles pendant plusieurs semaines et où les juvéniles sont mobiles et
capables de fourrager indépendamment dès leur émergence (Lamb 1976; Meunier et al.
2012). Nos travaux montrent que chez cette espèce, la présence d’une mère apporte des
bénéfices mais aussi - et de façon surprenante - des coûts très importants aux juvéniles
(Kölliker 2007; Koch and Meunier 2014; Kramer et al. 2015; Thesing et al. 2015), notamment
lorsque les conditions environnementales deviennent défavorables (Kramer et al. under
review; Meunier and Kölliker 2012). De plus, interagir avec les juvéniles peut être coûteux
pour les mères de forficule, car l’expression des soins maternels est connu pour réduire la
capacité de ces dernières à investir rapidement dans une ponte future (Mas and Kölliker
2011). L’ensemble de ces coûts directs et indirects pour les mères de forficule soulèvent donc
la question : pourquoi restent-elles avec leurs descendants ?
L’objectif de ce projet de thèse est de tester une nouvelle hypothèse pour expliquer ce
phénomène : les juvéniles procurent-ils des soins à leurs mères ? Ce projet utilisera le
forficule européen comme modèle biologique et reposera principalement sur des approches
d’écologie comportementale, d’éco-immunologie et d’écologie chimique. Sa première partie
visera à étudier les potentiels bénéfices nutritionnels des soins envers les parents. En
particulier, nous testerons (1) si les juvéniles transfèrent de la nourriture à leur mère et quels
en sont les bénéfices, (2) quels sont les comportements et signaux chimiques qui permettent et
accompagnent ce transfert et (3) quelles conditions favorisent ces échanges. La deuxième
partie du projet s’intéressera aux potentiels bénéfices immunitaires de ces soins en testant (4)
si les juvéniles expriment des soins spécifiques lorsque leur mère est infectée et/ou exposée à
des pathogènes (un phénomène appelé immunité sociale ; Meunier 2015) et en étudiant (5) le
rôle des interactions mère-juvéniles dans le système immunitaire de la mère. Dans leur
ensemble, les résultats de ce projet devraient permettre de démontrer que les parents de
forficule ont des intérêts directs à rester avec leur juvéniles. Plus généralement, ils pourraient
suggérer que ces bénéfices sont communs dans la nature et donc qu’ils constituent un moteur
central, bien que jusqu’ici oublié, de l’émergence et du maintien de la vie de famille chez les
animaux.
Références : Klug H, Bonsall MB (2014) Ecol Evol 4:2330–2351 // Koch LK, Meunier J (2014) BMC Evol Biol
14:125 // Kölliker M (2007) Behav Ecol Sociobiol 61:1489–1497 // Kramer J, Körner M, Diehl JMC, Meunier J
(Under Review) // Kramer J, Thesing J, Meunier J (2015) J Evol Biol 28:1299–1308 // Lamb RJ (1976) Can J
Entomol 108:609–619. // Mas F, Kölliker M (2011) Biol Lett 7:352–354 // Meunier J (2015) Philos Trans R Soc
London B: Biol Sci 370:20140102 // Meunier J, Kölliker M (2012) Biol Lett 8:547–550 // Meunier J, Wong
JWY, Gómez Y, et al (2012) Evol Ecol 26:669–682 // Royle NJ, Smiseth PT, Kölliker M (2012), Oxford Uni.
Oxford University Press, Oxford // Thesing J, Kramer J, Koch LK, Meunier J (2015) Proc R Soc B Biol Sci
282:20151617 // Wilson EO (1971) Belknap Press of Harvard University Press, Harvard
4. Résumé en anglais :
Do offspring care for their parents? Shedding light on a surprisingly overlooked
evolutionary driver of family life in insects
Although family life is a ubiquitous phenomenon in nature, it is still unclear as to why parents
remain with their newborn juveniles (Royle et al. 2012). A long-standing assumption to
explain this phenomenon has been that the expression of parental care provides indirect
benefits to the parents, mostly by enhancing the development and survival of their juveniles
(Klug and Bonsall 2014). However, recent studies revealed that these benefits are limited in
many family-living species, so that parental care is unlikely to solely explain the maintenance
of parent-offspring interactions in nature. One of these species is the European earwig
Forficula auricularia, an insect in which mothers provide care to their offspring for several
weeks and in which juveniles are mobile and quickly capable to forage by themselves (Lamb
1976; Meunier et al. 2012). Our works revealed that in earwigs, maternal presence does not
only provide benefits, but also - and more surprisingly - costs to their juveniles (Kölliker
2007; Koch and Meunier 2014; Kramer et al. 2015; Thesing et al. 2015), particularly under
harsh environmental conditions (Kramer et al. under review; Meunier and Kölliker 2012).
Moreover, mother-offspring interactions can be costly for earwig mothers, as the expression
of maternal care has been shown to delay their investment into future reproduction (Mas and
Kölliker 2011). Overall, these results reveal that family life possibly comes with important
direct and indirect costs for the mothers, raising the question as to why they actively remain
with their newborn juveniles?
The main goal of this project is to test a novel hypothesis to explain this phenomenon: do
offspring care for their parents? The present project will use the European earwig as a
model system and mainly involve methods of the behavioral ecology, immune-ecology and
chemical ecology. In the first part of this project, we will study the nutritional benefits of
juvenile care by (1) testing whether juveniles provision their mothers with food and what are
the associated benefits, (2) determining the behaviors and chemical signatures mediating this
transfer and (3) studying the conditions favoring and/or inhibiting these transfers. In the
second part of this project, we will investigate the immune benefits of offspring care by (5)
testing whether juveniles express specific forms of care towards mothers that are infected
and/or exposed to pathogens (a phenomenon called social immunity, Meunier 2015) and (7)
investigating how parent-offspring interactions shape maternal investment into immune
system. Overall, the results of this project should reveal that parents can obtain direct benefits
from interacting with their juveniles in earwigs. More generally, these results will suggest that
these benefits could be taxonomically widespread and thus serve as a central, though
overlooked, parameter in the emergence and maintenance of family life for parents.
References: Klug H, Bonsall MB (2014) Ecol Evol 4:2330–2351 // Koch LK, Meunier J (2014) BMC Evol Biol
14:125 // Kölliker M (2007) Behav Ecol Sociobiol 61:1489–1497 // Kramer J, Körner M, Diehl JMC, Meunier J
(Under Review) // Kramer J, Thesing J, Meunier J (2015) J Evol Biol 28:1299–1308 // Lamb RJ (1976) Can J
Entomol 108:609–619. // Mas F, Kölliker M (2011) Biol Lett 7:352–354 // Meunier J (2015) Philos Trans R Soc
London B: Biol Sci 370:20140102 // Meunier J, Kölliker M (2012) Biol Lett 8:547–550 // Meunier J, Wong
JWY, Gómez Y, et al (2012) Evol Ecol 26:669–682 // Royle NJ, Smiseth PT, Kölliker M (2012), Oxford Uni.
Oxford University Press, Oxford // Thesing J, Kramer J, Koch LK, Meunier J (2015) Proc R Soc B Biol Sci
282:20151617 // Wilson EO (1971) Belknap Press of Harvard University Press, Harvard.