Résultat de la recherche
Consequences of the different social roles in a cooperatively breeding society : insights from oxidative stress
De grandes différences dans l'expression des comportements coopératifs existent entre et au sein d´individus chez les espèces pratiquant la reproduction coopérative, où des aides reportent leur dispersion du groupe natal, renoncent à se reproduire et augmentent le succès reproducteur des parents. Comprendre ces différences a été un objectif majeur pour les écologistes évolutionnistes, et la théorie de la sélection de parentèle et de la valeur sélective inclusive ont apporté un éclairage important sur cette question. Des recherches importantes ont montré les rôles prépondérants des bénéfices de succès reproducteur indirects et du degré d'apparentement entre individus dans l'expression des comportements coopératifs. Cependant, peu d'études ont examiné les coûts directs encourus par les individus coopérants, alors même que ces coûts constituent la troisième composante de la sélection de parentèle. Le stress oxydant pourrait représenter un important coût à court terme des comportements coopératifs énergétiquement exigeants, car le stress oxydant peut entraîner une diminution de la fécondité et de la survie, diminuant ainsi la valeur sélective des individus. Dans cette thèse, j'étudie les coûts d'oxydation à court terme des comportements coopératifs chez un rongeur pratiquant la reproduction coopérative, le rat-taupe de Damaraland (Fukomys damarensis). J'ai tout d'abord développé une nouvelle méthode, sensible et sélective, pour permettre la quantification des dommages d'oxydation aux lipides (malondialdéhyde - MDA, Chapitre 2). J'ai ensuite expérimentalement manipulé les contributions coopératives chez des rats-taupes de Damaraland en captivité (Chapitre 3) et fournis la première preuve que l'augmentation des contributions coopératives induit un stress oxydant chez les mâles et les femelles. Bien que cela n'aboutisse pas à l'accumulation de dégâts d'oxydation dans les globules rouges (un tissu somatique), de tels dégâts sont visibles dans la lignée germinale des aides mâles (éjaculats), suggérant que ces mâles privilégient la protection antioxydant des tissus germinaux. Ces résultats suggèrent un compromis évolutif entre survie et reproduction, et suggère que les aides mâles peuvent subir des coûts en termes de valeur sélective en raison d'une diminution de fécondité causée par l'augmentation de leurs contributions coopératives. Enfin, j'ai testé la possibilité que les hormones glucocorticoïdes (GC) puissent réguler le lien entre les contributions coopératives et leurs coûts d'oxydation (Chapitre 4), en raison des effets des GC sur la régulation positive des comportements coopératifs, chez les rats-taupes de Damaraland, comme chez d'autres espèces pratiquant la reproduction coopérative. Chez les aides femelles, j'ai démontré que l'augmentation des niveaux de GC n'affecte pas le stress oxydant dans les érythrocytes, mais conduit à l'accumulation de dommages d'oxydation dans le plasma. Bien que le traitement aie conduit à l'augmentions concomitante des niveaux de GC, des contributions coopératives et du stress oxydant, les différentes relations entre ces variables suggèrent que les coûts d'oxydation induits par des niveaux élevés de GC et par des contributions coopératives accrues peuvent affecter indépendamment la valeur sélective des individus. En résumé, mes résultats suggèrent que, chez les espèces pratiquant la reproduction coopérative, les contributions coopératives et les mécanismes physiologiques responsables de leur régulation induisent des coûts d'oxydation à court terme susceptibles de s'accumuler et d'avoir un impact sur la valeur sélective inclusive des individus. Large differences in cooperative contributions are evident, both within and between individuals of cooperatively breeding species, where helpers forfeit their own reproduction and aid the breeders in raising their young. Understanding this variation has been a major goal for evolutionary ecologists and inclusive fitness theory has stimulated such investigation. Significant research has focused on the effects of differences in indirect fitness benefits and in relatedness between cooperating individuals, on the expression of cooperative behaviours. Yet, fewer studies have focused on the differences in direct fitness costs incurred by cooperative behaviours, the third relevant component of inclusive fitness theory. Oxidative stress represents a prominent candidate mechanism for underlying short-term costs of energetically demanding cooperative behaviours and may lead to decreased fecundity and survival, thereby affecting an individual’s direct fitness. In this thesis, I investigate the short-term oxidative costs of cooperative behaviours in a cooperatively breeding rodent, the Damaraland mole-rat (Fukomys damarensis). I started by developing a new, sensitive, and selective method, to allow the quantification of oxidative damage to lipids (malondialdehyde – MDA; Chapter 2) in further work of this thesis. I then experimentally manipulated cooperative contributions in captive Damaraland mole-rats (Chapter 3) and provided the first evidence that increases in cooperative contributions induce oxidative stress in males and females. Although this did not result in the accumulation of oxidative damage in a somatic tissue (erythrocytes), it did so in the germline of male helpers (ejaculates), suggesting that these males favour the protection of somatic over germline tissues against oxidative stress. These results are indicative of a trade-off between survival and reproduction, and helpers may experience fitness costs through decreased fecundity upon increased cooperative contributions. Lastly, I tested the possibility that glucocorticoid hormones (GCs) mediate a link between cooperative contributions and their oxidative costs (Chapter 4), due to GCs effects on the upregulation of cooperative behaviours in Damaraland mole-rats and other cooperative breeders. Using female helpers, I revealed that increased GC levels did not affect oxidative stress in erythrocytes but led to the accumulation of oxidative damage in the plasma. Although the treatment increased GC levels, cooperative contributions and oxidative stress, the different relationships between these variables suggest that the oxidative costs induced by elevated GC levels and by increased cooperative contributions may independently affect individuals’ direct fitness. In sum, my results suggest that cooperative contributions and the physiological mechanisms responsible for their regulation induce short-term oxidative costs, prone to accumulate and impact inclusive fitness in cooperatively breeding species.