Dynamique de la coévolution: le cas des symbioses plantes-fourmis – CoSy

Notre projet de recherche analyse les différentes issues de la coévolution dans les symbioses plantes-fourmis afin d'améliorer notre compréhension de la dynamique évolutive des interactions interspécifiques. Les interactions plantes-fourmis ont un rôle majeur dans le fonctionnement des écosystèmes tropicaux ce qui en fait d'autant plus des modèles d'intérêt général. L'évolution des relations symbiotiques oscille entre mutualisme et parasitisme. Le projet a pour but de caractériser les mécanismes qui sous-tendent cette variation. Nous prendrons comme modèles deux systèmes plantes-fourmis des forêts tropicales d'Afrique centrale: les sous-espèces de Leonardoxa africana et leurs fourmis associées, et les plantes du genre Barteria avec une attention particulière pour B. fistulosa et sa fourmi hôte Tetraponera aethiops. Dans ces systèmes, les plantes fournissent aux fourmis sites de nidification (tiges renflées creuses appelées domaties) et nourriture (nectaires extrafloraux). De leur côté, les fourmis protègent la plante des herbivores. Le projet a quatre objectifs. Le premier objectif est de caractériser le compromis entre conflit et coopération dans les symbioses plantes-fourmis. Les bénéfices réciproques des deux partenaires ont été intensément étudiés, mais pas les coûts et les conflits qui en résultent. Dans ces symbioses à transmission horizontale, des conflits sont attendus lorsque les partenaires s'engagent respectivement dans leur propre reproduction. Nous chercherons des indices de ces conflits dans la variation des traits myrmécophiles de la plante en fonction du stade de la plante et de la colonie (reproductrice vs pré-reproductrice). Les variations du comportement protecteur de la fourmi seront aussi étudiées. Le second objectif est de comprendre comment les contraintes imposées par la plante affectent l'évolution sociale des fourmis. Les adaptations des plantes au maintien des colonies de fourmis ont été relativement bien étudiées, mais pas l'impact de la symbiose sur la vie sociale des fourmis. Les domaties de Leonardoxa sont très compartimentées, chaque entre-noeud constituant une loge séparée, tandis que chez Barteria, la domatie s'étend sur toute la longueur de chaque rameau. De telles différences dans le degré de compartimentation des sites de nidification, imposées par la plante, devraient influer sur l'organisation de la colonie, la gestion du couvain et le contrôle de la reine sur la sex-ratio. Une analyse comparative, incluant d'autres symbioses plantes-fourmis apparues indépendamment au cours de l'évolution, permettra de tester nos hypothèses. Un troisième objectif est d'étudier l'écologie chimique des symbioses plantes-fourmis. Conflit et coopération passent souvent par la médiation de signaux chimiques. Les fourmis et les plantes utilisent une interface chimique pour interagir avec leur environnement. Elles étaient donc prédisposées pour engager des relations intimes. Nous identifierons les signaux de communication entre les plantes et les fourmis et nous testerons des hypothèses spécifiques sur leur origine évolutive. Nous étudierons aussi comment les caractéristiques de la plante façonnent l'écologie chimique des fourmis. Le quatrième objectif est d'intégrer les données précédentes dans une analyse phylogéographique. Dans le contexte de la théorie de la coévolution en mosaïque, la balance entre conflit et coopération sera comparée entre front de colonisation et centre de l'aire de distribution, l'hypothèse étant que les symbioses ont une tendance mutualiste plus forte dans les populations stabilisées. La structure génétique des populations influence fortement l'adaptation locale et est donc utile pour interpréter les variations observées dans l'issue de la coévolution. L'information de la phylogéographie devrait faire émerger des patterns généraux de coévolution. Le projet impliquera des méthodologies variées. Des protocoles d'écologie comportementale seront appliqués dans les deux premières parties. No