Sex-specific ageing in the wild – AGEX

Le projet AGEX repose sur deux approches complémentaires. Tout d’abord, une approche intra-spécifique basée sur les suivis longitudinaux de deux populations de chevreuil vivant dans des conditions environnementales très contrastées. Ces populations sont étudiées de façons intensives et l’âge exact des individus est connu pour la grande majorité d’entre eux. Les individus sont capturés de nombreuses fois entre leur naissance et leur mort et au cours de ces captures, diverses mesures et prélèvements sont effectués. Ceci permet ainsi de quantifier les variations d’une multitude de paramètres biologiques au cours du temps. Le second volet du projet repose quant à lui sur une approche interspécifique. L’étude des différences de sénescence entre mâles et femelles est ici abordée à travers de nombreuses espèces de mammifères via une approche comparative prenant en compte les relations phylogénétiques liant les différentes espèces entre elles. Ces analyses sont pour la plupart réalisée à partir d’une base de données démographiques, Malddaba (Mammalian Demographic Database), constituée au cours du projet AGEX.

Il a tout d’abord été mis en évidence la complexité de la sénescence du système immunitaire chez un mammifère sauvage, le chevreuil. Les marqueurs de l’immunité innée ne diminuent pas avec l’âge alors que les individus âgés expriment quant à eux beaucoup plus de marqueurs de l’inflammation. Contrairement aux marqueurs de l’immunité innée, les marqueurs de l’immunité adaptative déclinent avec l’âge des individus. Au cours de nos travaux, il est également apparu de façon très nette que les variations âge-spécifiques de la concentration de diverses cellules impliquées dans la réponse immunitaire variait entre les deux populations de chevreuil, mais pas entre les mâles et les femelles. Ces résultats montrent donc qu’en milieu naturel, la qualité de la réponse immunitaire est non seulement impactée par l'âge mais aussi par les conditions environnementales. En parallèle, nous avons également documenté, au cours d’une autre étude, le rôle de l’environnement sur la sénescence de masse. Celle-ci est en effet plus précoce lorsque les conditions environnementales sont plus rudes. Nous avons noté que de façon totalement identique à la sénescence de survie (ou sénescence actuarielle), la sénescence de masse commence plus tôt chez les mâles que chez les femelles. Cependant, les relations de causes à effets entre ces deux types de sénescence restent à quantifier. Enfin cette étude a révélé de manière très frappante que les individus ayant connu une croissance rapide souffrent d’une sénescence de masse plus intense à des âges avancés. Ce résultat vient enrichir et conforté le rôle prédominant joué par les compromis entre traits d’histoire de vie sur l’évolution de la sénescence. Enfin l’influence des conditions environnementales a également été mise en évidence sur la dynamique d’érosion des télomères dans les deux populations de chevreuil au cours du projet. Contrairement à nos prédictions, cette érosion est plus prononcée dans le milieu riche que dans le milieu pauvre.

Une des perspectives principales du projet est la création d’une base de données (Malddaba : MAmmaLian Demographic DAtaBAse) contenant des données de survie et reproduction âge-spécifique pour (à ce jour) près de 200 espèces de mammifères. Cette base de données constituera une ressource de premier plan pour le développement d’analyses comparatives nécessitant l’utilisation de données démographiques fines et sera donc utile à un grand nombre de chercheurs que ce soit dans le domaine de l’écologie, de la démographie, de la biologie évolutive ou bien encore de la biogérontologie. A terme, cette base de données inclura également d’autres données phénotypiques âge-spécifiques (comme par exemple la masse corporelle) et sera étendue à d’autres groupes taxonomiques (vertébrés comme invertébrés).

Le projet AGEX a donné lieu à plusieurs communications scientifiques. Ces publications ont comme modèle d’étude principal le chevreuil. Chez cette espèce, nous mettons notamment en avant un effet de l’environnement sur les variations âges-spécifiques de divers marqueurs du système immunitaire (Cheynel et al. 2017 Sci rep.), sur la sénescence de masse (Douhard et al. 2017 Oikos) ainsi que sur la taille relative des télomères (Wilbourn et al. 2017 Biol. Lett.). Au cours de ce projet, nous avons également mis en évidence la faible différence de sénescence actuarielle (sénescence de survie) entre mâles et femelles de deux espèces de varis (Varecia rubra, Varecia Variegata) (Tidière et al. 2017 Am. J. Prim). Enfin, nous avons proposé de nouveaux axes de recherche au travers de plusieurs articles de synthèses (Lemaître & Gaillard 2017 Biol. Rev., Gaillard & Lemaître 2017 Evolution, Marais et al. 2018 Biol. Sex. Diff.).

The process of ageing corresponds to the progressive deterioration of the biological functions of an organism, which lead to the decline in reproductive and/or survival probabilities with increasing age. In most animal species, including humans, patterns of reproductive and survival (also named ‘actuarial’) senescence show striking differences between males and females. In mammals, females typically outlive males. For example, in the French population, women live 7 years longer than men and this so-called ‘gender gap’ attains 12 years in several European countries. So far, the vast majority of studies that have tried to decipher why and how males and females differ in senescence patterns focused on classic laboratory models. In AGEX, we aim to study the origins of sex-differences in patterns of both reproductive and actuarial senescence with an evolutionary biology perspective, using free-ranging populations of vertebrates and a combination of both intra- and interspecific analyses.
For a long time, senescence was considered to be almost absent in natural conditions. However, compelling evidence has now revealed that ageing in the wild is the rule rather than the exception. In free-ranging mammalian populations, males show an earlier and/or a steeper rate of actuarial senescence than females. In addition, males and females also differ in reproductive senescence patterns, with females cessing reproductive activity much earlier than males. Evolutionary theories of ageing have proposed several hypotheses to explain the evolution of senescence and number of them are relevant to explain why males and females senesce differently. For instance, it has been suggested that growth and reproductive effort might be more costly in males than in females and that environmental conditions might exacerbate sex-differences in senescence intensity. These hypotheses will be first tested at the intraspecific level using two free-ranging populations of roe deer (Capreolus capreolus) intensively monitored since the mid 70’s. In this species, males display a more intense actuarial senescence than females. In a second step, we will test the same hypotheses across vertebrate species by using unique and exceptional databases of demographic parameters, which include sex- and age-specific data on about 150 mammalian species.
Another salient objective of AGEX is to investigate the putative physiological factors linking growth trajectories, reproductive effort and environmental conditions experienced during early life with the intensity of demographic (i.e. both reproductive and actuarial) senescence, using roe deer as a model. Among the underlying physiological factors mediating covariation between life history traits, the process of immunosenescence (i.e. the decline in immune performance with increasing age) might play an important role. Reliable evidence of immunosenescence in wild animals is recent and remains scarce due to the difficulty of collecting longitudinal data on physiological traits over the life course of an individual. However, in the two focal roe deer populations, a high number of blood samples in both sexes are already available, which emphasize the strong feasibility of AGEX. In addition, we will also test whether the level of oxidative stress and the dynamic of telomere shortening constitute potential factors linking allocation strategy between early and late life. Due to its strong transdisciplinary and integrative features, AGEX will bring original results that will be of strong interest for several research areas, principally evolutionary biology of ageing and biogerontology.