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The role of age-structure and genetic constraints in host-parasite coevolution

2017, Hamley, Jonathan

Les bactéries, les virus et les micro-parasites peuvent exercer une forte sélection sur leurs hôtes en raison de leurs effets négatifs sur leur valeur sélective. De la même façon, les caractéristiques de l’hôte sont des facteurs déterminants de la transmission de maladies infectieuses et par conséquent de l’évolution des parasites. Il s’ensuit une évolution réciproque chez l’hôte et chez le parasite comme chaque espèce tend à maximiser sa valeur sélective en fonction de l’interaction écologique. Au centre de la dynamique coévolutive de l’hôte et du parasite il y a des contraintes génétiquement déterminées entre les composants de la valeur évolutive qui vont déterminer le cours de l’évolution de chaque espèce. Ainsi, en déterminant les compromis évolutifs impliqués dans l’interaction et la façon dont ils influencent son résultat, cela nous permet de comprendre la dynamique coévolutive de l’hôte et du parasite. Ainsi, la détermination des compromis évolutifs impliqués dans l’interaction et de la façon dont ils influencent son résultat, sont des étapes importantes dans la formulation d’une théorie coévolutive entre hôte et parasites.
Ce travail de thèse s’articule autour de deux axes: une investigation théorique de la coévolution hôte-parasite (répartie dans 3 chapitres) et un test expérimental des coûts de la défense de l’hôte contre une infection parasitaire (décrit dans le dernier chapitre). Le premier axe commence par un examen théorique de l’évolution du parasite dans un modèle prenant en compte la sénescence de l’hôte puis est suivi par une investigation de la manière dont l’évolution de la sénescence dépend de l’infection parasitaire. Il s’achève par la prédiction de la coévolution entre la virulence du parasite et la senescence de l’hôte. Ensuite, les données expérimentales sont présentées et démontrent comment les coûts de la tolérance aux infections parasitaires sont influencés par l’environnement et le genre, utilisant le moustique Aedes aegypti et le parasite microsporidie Vavria culicis.
Abstract Bacteria, viruses and other microparasites can exert strong selection on hosts due to their detrimental effects on fitness. Similarly, host traits are important determinants of the transmission of infectious diseases and consequently parasite evolution. It follows that there is reciprocal evolution in the host and parasite, as each species attempts to maximize its fitness given the ecological interaction. At the centre of the coevolutionary dynamics of the host and parasite there are genetically determined constraints between components of fitness, which determine the course of evolution for each species. Therefore, determining what trade-offs are involved in the interaction and accounting for them are important steps in formulating a coevolutionary theory of hosts and parasites.
This thesis has two distinct foci, a theoretical investigation of host-parasite coevolution (distributed over three chapters) and an experimental test of the costs of host defence against parasite infection (contained within one chapter). The first begins with an examination of parasite evolution in a model accounting for host senescence and is followed by an investigation of how the evolution of senescence depends on parasite infection. We conclude by predicting the coevolution of virulence and host senescence. We then present experimental data regarding how the costs of tolerance to parasite infection are influenced by the environment and sex, using the Aedes aegypti mosquito and the microsporidian parasite Vavria culicis.