Evolution de la dispersion Ophélie Ronce Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier
Dispersion et changements d’aire de répartition <ul><li>Réponse aux changements climatiques </li></ul>Midgley et al. 2006 ...
Evolution rapide <ul><li>Espèces en expansion </li></ul>Thomas et al. 2001  Conocephalus discolor  Metrioptera roeselii
Quelles prédictions pour l’évolution de la dispersion? <ul><li>Identifier pressions sélection </li></ul><ul><li>Choix méth...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Simulations spatialement explicites </li></ul>Travis et Dytham 199...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace co...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace co...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace co...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace co...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Mesurer la sélection sur la dispersion </li></ul>Allèle M: taux de...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Calcul de la valeur sélective </li></ul>Valeur sélective= nombre d...
Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Effets sélectifs directs et indirects </li></ul>Différence de surv...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Une expérience chez  Trillium grandiflorum   </li></ul>Kali...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Evitement des fortes densités </li></ul>Dispersion passive ...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Dispersion et extinctions catastrophiques </li></ul>taux de...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Plasticité de la dispersion </li></ul>Habitat hétérogène ma...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Des données complexes </li></ul>Lacerta vivipara Côte et Cl...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés </li></ul>Plus faible apparent...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés </li></ul>Hamilton et May 1977...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés: généralisation </li></ul>Fran...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition au sein des fratries </li></ul>Kisdi 2006 ESS: ...
La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition parent-enfant </li></ul>Lacerta vivipara Ronce ...
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Wolff 1992 </li></ul>Suppression expérimentale des parent...
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Hétérosis: données </li></ul>Willi et Fischer 2005 Croise...
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Hétérosis: prédictions </li></ul>Glémin et al. 2003 Fixat...
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Evitement de la compétition entre apparentés et hétérosis...
La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Evitement de la compétition entre apparentés et hétérosis...
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Evolution expérimentale </li></ul>wt :: gfp (mIs10) ...
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations aléatoires </li></ul>van Valen 1971 Lev...
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations aléatoires </li></ul>Venable and Brown ...
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations prédictibles </li></ul>Olivieri et al. ...
La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Relation complexe entre dispersion et extinctions </...
La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Détérioration de l’environnement </li></ul>Social Adaptation locale Schmitt et Ga...
La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Evolution du coût de la dispersion </li></ul>Locus modificateur de dispersion Loc...
La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Evolution du coût de la dispersion </li></ul>r=0.1 r=0.4 Forte dispersion, pas d’...
Evolution des distances de dispersion <ul><li>Comment ces pressions de sélection changent-elles avec la distance? </li></u...
Evolution des distances de dispersion <ul><li>Quelques modèles </li></ul>cost Dispersal distribution distance Fat-tailed N...
Que nous ont appris les études sur l’évolution de la dispersion? <ul><li>Dérive, structuration et mesures de la sélection ...
Comment aller plus loin? <ul><li>Prédictions quantitatives? </li></ul><ul><li>Plasticité et ontogénie de la dispersion </l...
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Ophélie Ronce - Evolution de la dispersion

  1. 1. Evolution de la dispersion Ophélie Ronce Institut des Sciences de l’Evolution de Montpellier
  2. 2. Dispersion et changements d’aire de répartition <ul><li>Réponse aux changements climatiques </li></ul>Midgley et al. 2006 Leucospermum rodolentum Dispersion nulle Dispersion limitée Dispersion illimitée
  3. 3. Evolution rapide <ul><li>Espèces en expansion </li></ul>Thomas et al. 2001 Conocephalus discolor Metrioptera roeselii
  4. 4. Quelles prédictions pour l’évolution de la dispersion? <ul><li>Identifier pressions sélection </li></ul><ul><li>Choix méthodologiques </li></ul><ul><li>Tests expérimentaux des prédictions qualitatives </li></ul><ul><li>Comment aller plus loin? </li></ul>
  5. 5. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Simulations spatialement explicites </li></ul>Travis et Dytham 1999 Lattice de 10 000 sous-populations Dispersion vers cellules adjacentes
  6. 6. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace conserver? </li></ul>Modèle en îles local global 1-c d 1-d
  7. 7. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace conserver? </li></ul>Modèle en « stepping-stone » d i d i+1 d x, y Rousset et Gandon 2002 Modèle de 2 sous-populations McPeek et Holt 1992
  8. 8. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace conserver? </li></ul>Modèle de réseau aléatoire Le Galliard et al. 2005
  9. 9. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Approches analytiques: quels ingrédients essentiels de l’espace conserver? </li></ul>Modèle hiérarchique 1-d w -d b Ravigné et al. 2007 d w d b
  10. 10. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Mesurer la sélection sur la dispersion </li></ul>Allèle M: taux de dispersion Allèle m: taux de dispersion Valeur sélective des porteurs de m quand en compétition avec porteurs de M >0 : allèle à plus forte dispersion que z favorisé <0: allèle à plus faible dispersion que z favorisé
  11. 11. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Calcul de la valeur sélective </li></ul>Valeur sélective= nombre de descendants survivants Taux de dispersion de l’individu focal Probabilité de survie dans le site natal Probabilité de survie ailleurs
  12. 12. Comment modéliser l’évolution de la dispersion? <ul><li>Effets sélectifs directs et indirects </li></ul>Différence de survie entre philopatriques et dispersants Effets indirects de la dispersion du génotype sur ces survies 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?
  13. 13. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Une expérience chez Trillium grandiflorum </li></ul>Kalisz et al. 1999 Marquage radioactif des graines + marquage couleur des familles Elaiosome Auto-incompatible Aggrégation diminuée
  14. 14. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Evitement des fortes densités </li></ul>Dispersion passive Génotype dispersant désavantagé Génotype dispersant avantagé Hastings 1983 McPeek et Holt 1992 Habitat hétérogène mais stable Habitat variable dans le temps
  15. 15. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Dispersion et extinctions catastrophiques </li></ul>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
  16. 16. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Plasticité de la dispersion </li></ul>Habitat hétérogène mais stable McPeek et Holt 1992 Habitat instable Poethke et Hovestadt 2002 Dispersion >> Dispersion Nombre de migrants égal
  17. 17. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Des données complexes </li></ul>Lacerta vivipara Côte et Clobert 2007 La densité affecte aussi la personnalité des dispersants!
  18. 18. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés </li></ul>Plus faible apparentement entre voisins Kalisz et al. 1999
  19. 19. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés </li></ul>Hamilton et May 1977 d ess =1/(1+c) 1-c La dispersion comme un acte altruiste? Min 50% de dispersion
  20. 20. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition entre apparentés: généralisation </li></ul>Frank 1986 Gandon et Rousset 1999 Tirer deux individus avec gènes identiques dans le même site Dans des sites différents N individus par site Dépend de la dispersion!
  21. 21. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition au sein des fratries </li></ul>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
  22. 22. La dispersion permet-elle d’échapper à la compétition? <ul><li>Compétition parent-enfant </li></ul>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 Female survival (%)
  23. 23. La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Wolff 1992 </li></ul>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?
  24. 24. La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Hétérosis: données </li></ul>Willi et Fischer 2005 Croisements interpopulations meilleurs pour petites populations
  25. 25. La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Hétérosis: prédictions </li></ul>Glémin et al. 2003 Fixation de différentes mutations délétères récessives dans différents sites Si nombre de migrants faible!
  26. 26. La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Evitement de la compétition entre apparentés et hétérosis </li></ul>hétérosis Gandon 1999 Perrin et Goudet 2001 Fort hétérosis et forte compétition entre apparentés attendues dans petites populations isolées Interactions complexes + + -
  27. 27. La dispersion permet-elle d’échapper à la consanguinité? <ul><li>Evitement de la compétition entre apparentés et hétérosis </li></ul>Roze et Rousset 2005 Locus modificateur de dispersion Locus de viabilité MM Mm mm AA 1 Aa 1-hs aa 1-s r Taux génomique de mutation délétère
  28. 28. La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Evolution expérimentale </li></ul>wt :: gfp (mIs10) V - Glowing fluorescent protein expressed in pharyngeal myosin. rol-1 (e91) II - Adults are left-handed rollers. Friedenberg 2003 C. elegans
  29. 29. La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations aléatoires </li></ul>van Valen 1971 Levin et al. 1984 Olivieri et al 1995 La dispersion comme une stratégie d'évitement des fortes densités
  30. 30. La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations aléatoires </li></ul>Venable and Brown 1988 La dispersion comme une stratégie de bet-hedging
  31. 31. La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Fluctuations prédictibles </li></ul>Olivieri et al. 1995 Dispersion comme une stratégie d'évitement des habitats détériorés
  32. 32. La dispersion est-elle une adaptation aux habitats éphémères? <ul><li>Relation complexe entre dispersion et extinctions </li></ul>Ronce et al. 2000 D*
  33. 33. La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Détérioration de l’environnement </li></ul>Social Adaptation locale Schmitt et Gamble 1990 Impatiens capensis Xénophobie chez rats-taupes
  34. 34. La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Evolution du coût de la dispersion </li></ul>Locus modificateur de dispersion Locus d’adaptation locale r A 1 1-s B 1-s 1 M m Billiard et Lenormand 2005 Adaptation locale dispersion Compétition entre apparentés + - - -
  35. 35. La dispersion est-elle coûteuse? <ul><li>Evolution du coût de la dispersion </li></ul>r=0.1 r=0.4 Forte dispersion, pas d’adaptation locale Faible dispersion, adaptation locale Billiard et Lenormand 2005
  36. 36. Evolution des distances de dispersion <ul><li>Comment ces pressions de sélection changent-elles avec la distance? </li></ul>Natal site Dispersal distance Parent-offspring competition Kin competition, inbreeding Crowding Poor habitat quality Increasing colonizing ability Increasing cost
  37. 37. Evolution des distances de dispersion <ul><li>Quelques modèles </li></ul>cost Dispersal distribution distance Fat-tailed N=10, n=10 Rousset et Gandon 2002
  38. 38. Que nous ont appris les études sur l’évolution de la dispersion? <ul><li>Dérive, structuration et mesures de la sélection </li></ul><ul><li>Corrélations et associations génétiques </li></ul><ul><li>Boucles de rétroaction démo-génétiques </li></ul><ul><li>Comportements sociaux, régimes de reproduction et traits d’histoire de vie </li></ul><ul><li>Pressions de sélection multiples </li></ul>
  39. 39. Comment aller plus loin? <ul><li>Prédictions quantitatives? </li></ul><ul><li>Plasticité et ontogénie de la dispersion </li></ul><ul><li>Distances de dispersion </li></ul><ul><li>Tests expérimentaux </li></ul>

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