Biotic challenges for extremophiles : reproductive interference and parasite specialization in Artemia

par Eva J.P. Lievens

Thèse de doctorat en Sciences de l'évolution et de la biodiversité

Sous la direction de Thomas Lenormand et de Yannis Michalakis.

Le président du jury était Thierry Rigaud.

Le jury était composé de Thomas Lenormand, Yannis Michalakis, Thierry Rigaud, Ellen Decaestecker, Meghan Duffy, Alison Duncan.

Les rapporteurs étaient Ellen Decaestecker, Meghan Duffy.


  • Résumé

    Les défis posés par des facteurs biotiques – les interactions avec des compétiteurs, des parasites, etc. – jouent un rôle important dans l’évolution des populations, mais sont souvent difficiles à étudier. Dans cette étude, nous avons utilisé le système biologique Artemia dans les salins d’Aigues-Mortes, France, pour étudier le caractère et l’évolution de plusieurs interactions interspécifiques. Le système est particulièrement bien adapté à cette recherche : il est simple, contenant deux espèces d’Artemia, trois parasites fortement prévalents (un helminthe et deux microsporidies), et des microbiota variés ; et beaucoup des interactions du système ont été nouvellement établies, car une des espèces d’Artemia est invasive. Nous avons étudié deux types d’interactions. Premièrement, la présence et l’évolution de l’interférence reproductive entre les espèces native et invasive d’Artemia. Nous avons trouvé que l’espèce invasive, qui est sexuée, subit une interférence sévère en allocation des sexes en présence de l’espèce native et asexuée, mais pas d’interférence en gardiennage de partenaire. Deuxièmement, l’évolution de la spécialisation de deux parasites microsporidiennes qui infectent les espèces d’Artemia. En nous basant sur des données de terrain, des infections expérimentales, et de l’évolution expérimentale, nous avons investigué l’état, les causes, et les conséquences de la spécialisation des microsporidies. Les résultats démontrent que les microsporidies sont spécialisées dans l’utilisation d’une des espèces d’hôte, même si elles sont capables de compléter leur cycle de vie dans chacun des deux hôtes. Cette spécialisation paraît être imposée par les outils précis nécessaires à l’exploitation de chaque hôte ; dans les hôtes non-spécialistes, ils provoquaient de l’exploitation sous-optimale, de la virulence maladaptative, et de l’immunopathologie. En général, ces études suggèrent que les facteurs biotiques imposent des pressions de sélection fortes sur Artemia, auxquelles elles ne peuvent pas toujours répondre facilement. L’importance des facteurs biotiques dans un système qui est autrement dominé par des conditions abiotiques extrêmes souligne l’importance des interactions interspécifiques dans l’évolution.

  • Titre traduit

    Des défis biotiques pour des extrêmophiles : l'interférence reproductive et la spécialisation parasitaire chez Artemia


  • Résumé

    The challenges posed by biotic factors – interactions with competitors, parasites, etc. – play a large role in the evolution of populations, but are generally difficult to study. In this work, we used the Artemia system in the hypersaline salterns of Aigues-Mortes, France, to study the character and evolution of several interspecific interactions. The system is eminently suited to such studies: it is simple, containing two Artemia species, three highly prevalent parasites (one helminth and two microsporidians), and various microbiota; and many of its interactions are newly-established, because one of the Artemia species is invasive. We studied two types of interactions. First, the presence and evolution of reproductive interference between the native and invasive Artemia species. We found that the invasive Artemia species, which is sexual, undergoes severe interference in sex allocation when in the presence of the native, asexual Artemia, but no interference in mate guarding. Second, the evolution of parasite specialization in two microsporidian parasites infecting the Artemia species. Using field data, experimental infections, and experimental evolution, we investigated the state, causes, and consequences of specialization in the microsporidians. Results consistently indicated that the microsporidians are specialized for one host species, despite being able to complete their life cycle in either host. This specialization appears to be imposed by the precise toolkits needed to exploit each host species; in the non-specialized hosts, these triggered suboptimal exploitation, maladaptive virulence, and immunopathology. Overall, these studies suggest that the biotic factors acting on Artemia impose strong selection pressures, to which they cannot always respond easily. The importance of biotic factors in a system which is otherwise dominated by extreme abiotic conditions underlines the importance of species interactions in shaping evolution.


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