ophélie ronce - evolution de la dispersion
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Evolution de la dispersion
Ophélie RonceInstitut des Sciences de l’Evolution de Montpellier
Dispersion et changements d’aire de répartition Réponse aux changements climatiques
Midgley et al. 2006Leucospermum rodolentum
Dispersion nulle
Dispersion limitée
Dispersion illimitée
Evolution rapide
Espèces en expansion
Thomas et al. 2001
Conocephalus discolor
Metrioptera roeselii
Quelles prédictions pour l’évolution de la dispersion? Identifier pressions sélection Choix méthodologiques Tests expérimentaux des prédictions
qualitatives Comment aller plus loin?
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Simulations spatialement explicites
Travis et Dytham 1999
Lattice de 10 000 sous-populations
Dispersion vers cellules adjacentes
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Approches analytiques: quels ingrédients
essentiels de l’espace conserver?
Modèle en îles
1-c
d1-d
local
global
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Approches analytiques: quels ingrédients
essentiels de l’espace conserver?
Modèle en « stepping-stone »
di di+
1dx, y
Rousset et Gandon 2002
Modèle de 2 sous-populations
McPeek et Holt 1992
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Approches analytiques: quels ingrédients
essentiels de l’espace conserver?
Modèle de réseau aléatoire
Le Galliard et al. 2005
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Approches analytiques: quels ingrédients
essentiels de l’espace conserver?
Modèle hiérarchique
1-dw -db
dw
db
Ravigné et al. 2007
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Mesurer la sélection sur la dispersion
zAllèle M: taux de dispersion
Allèle m: taux de dispersion
Valeur sélective des porteurs de m quand en compétition avec porteurs de M
*z z z
( * )w z z
0
( * )w z z
>0 : allèle à plus forte dispersion que z favorisé
<0: allèle à plus faible dispersion que z favorisé
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? Calcul de la valeur sélective
Valeur sélective= nombre de descendants survivants
( ) (1 ) (1 )philo dispw z f z w fz c w
Taux de dispersion de l’individu focal
Probabilité de survie dans le site natal
Probabilité de survie ailleurs
Comment modéliser l’évolution de la dispersion?
Effets sélectifs directs et indirects
( *)(1 ) (1 *) *(1 )philo disp
philo disp
w ww zw c w z z c
Différence de survie entre philopatriques et
dispersants
Effets indirects de la dispersion du génotype sur
ces survies
0 1
0 1
philo philo philow w wz z
z z
Taux de dispersion moyen dans site natal
Taux de dispersion moyen dans les autres sites
Le génotype d’un individu prédit-il le phénotype de
ses voisins?
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Une expérience chez Trillium grandiflorum
Kalisz et al. 1999
Marquage radioactif des graines
+ marquage couleur des familles
Elaiosome Auto-incompatible
Aggrégation diminuée
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Evitement des fortes densités
Dispersion passive
Habitat hétérogène mais stable
Habitat variable dans le temps
Génotype dispersant
désavantagé
Génotype dispersant avantagé
Hastings 1983
McPeek et Holt 1992
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Dispersion et extinctions catastrophiques
taux de dispersion ESS=
taux d’extinction des sites
si
coût de la dispersion très grand,
grande taille de population
saturation immédiate
Levin et al. 84
Comins et al. 82
Olivieri et al. 95
Van Valen 1971
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Plasticité de la dispersion
Habitat hétérogène mais stable
McPeek et Holt 1992
Habitat instable
Poethke et Hovestadt 2002Dispersion >> Dispersion
Nombre de migrants égal
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Des données complexes
Lacerta vivipara
Côte et Clobert 2007
La densité affecte aussi la personnalité des dispersants!
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition?
0
0.20.4
0.60.8
1
Bef ore
dispersal
Af ter
dispersalFra
ctio
n of
sib
s in
nea
r-
neig
hbor
s
1991 1992
Plus faible apparentement entre voisins
Kalisz et al. 1999
Compétition entre apparentés
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Compétition entre apparentés
Hamilton et May 1977
dess=1/(1+c)
1-c
La dispersion comme un acte
altruiste?
Min 50% de dispersion
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Compétition entre apparentés: généralisation
Frank 1986
Gandon et Rousset 1999
2ess
R cd
R c
0 1
11
Q QR
Q
Tirer deux individus avec gènes identiques dans le
même site
Dans des sites différents
N individus par site
Dépend de la dispersion!
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Compétition au sein des fratries
Kisdi 2006
ESS: un nombre fixe de
descendants philopatriques
Nombreux apparentés: forte
dispersion
Peu d’apparentés:
faible dispersion
Variation de la compétition entre apparentés entre sites: nombre de frères et soeurs
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? Compétition parent-enfant
010203040506070
%
disp
erse
d 2 3 4 >4
Maternal age
Female survival (%)
Lacerta vivipara
Ronce et al. 1998
Variation de la compétition entre apparentés entre sites: Age de la mère
ESS: Taux de dispersion diminue
avec la survie maternelle
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? Wolff 1992
Suppression expérimentale des parents d’un sexe
Dispersion des enfants du sexe opposé retardée
Peromyscus leucopus
Nombreux cas de dispersion biaisée en faveur d’un sexe
Evitement des croisements consanguins ou compétition sexe-spécifique?
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? Hétérosis: données
Willi et Fischer 2005
Croisements interpopulations meilleurs pour petites populations
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? Hétérosis: prédictions
Glémin et al. 2003
Fixation de différentes mutations délétères
récessives dans différents sites
Si nombre de migrants faible!
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? Evitement de la compétition entre apparentés
et hétérosis
hétérosis
Gandon 1999
Perrin et Goudet 2001
Fort hétérosis et forte compétition entre
apparentés attendues dans petites populations isolées
Interactions complexes
+ +-
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? Evitement de la compétition entre apparentés
et hétérosisRoze et Rousset 2005
Locus modificateur de
dispersion Locus de viabilité
MMMmmm
AA 1Aa 1-hsaa 1-s
r
Taux génomique de mutation délétère
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? Evolution expérimentale
wt::gfp(mIs10) V - Glowing fluorescent protein expressed in pharyngeal myosin.
rol-1(e91) II - Adults are left-handed rollers.
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0 3 6 9 12 15
Day
Fre
quen
cy o
f th
e be
tter
dis
pers
er Single patch
Two patches, no extinction
Frequent random extinction
Friedenberg 2003
C. elegans
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? Fluctuations aléatoires
van Valen 1971
Levin et al. 1984
Olivieri et al 1995 La dispersion comme une stratégie d'évitement des fortes densités
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? Fluctuations aléatoires
Venable and Brown 1988La dispersion comme une
stratégie de bet-hedging
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? Fluctuations prédictibles
Olivieri et al. 1995 Dispersion comme une stratégie
d'évitement des habitats détériorés
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? Relation complexe entre dispersion et
extinctionsRonce et al. 2000
D*
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1
Fréquence des extinctions, e
La dispersion est-elle coûteuse?
Détérioration de l’environnement
Social
Adaptation locale
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 5 10 15
Distance (m)
Mea
n fi
tnes
s
outbred inbred
Schmitt et Gamble 1990Impatiens capensis
Xénophobie chez rats-taupes
La dispersion est-elle coûteuse?
Evolution du coût de la dispersion
Locus modificateur de
dispersion
Locus d’adaptation
locale
rA 1 1-sB 1-s 1
Mm
Billiard et Lenormand 2005
Adaptation localedispersionCompétition entre apparentés
+ -
--
La dispersion est-elle coûteuse?
Evolution du coût de la dispersion
r=0.1
r=0.4
Forte dispersion, pas d’adaptation locale
Faible dispersion, adaptation locale
Billiard et Lenormand 2005
Evolution des distances de dispersion
Comment ces pressions de sélection changent-elles avec la distance?
Natal site Dispersal distance
Parent-offspring competition
Kin competition, inbreedingCrowding
Poor habitat quality
Increasing colonizing ability
Increasing cost
Evolution des distances de dispersion
Quelques modèles
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6 mean 2.26 2 11.76
2 1.86
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6 mean 1.45 2 3.8
2 0.36cost
Dis
pers
al dis
trib
uti
on
distance
Fat-tailed
N=10, n=10
Rousset et Gandon 2002
Que nous ont appris les études sur l’évolution de la dispersion? Dérive, structuration et mesures de la
sélection Corrélations et associations génétiques Boucles de rétroaction démo-génétiques Comportements sociaux, régimes de
reproduction et traits d’histoire de vie Pressions de sélection multiples
Comment aller plus loin?
Prédictions quantitatives? Plasticité et ontogénie de la dispersion Distances de dispersion Tests expérimentaux