Accès à la reproduction chez Silene dioica : une espèce dioïque entomophile

Accessing partners in a dioecious insect-pollinated species : the case of Silene dioica

• Auteur / Autrice : Estelle Barbot
• Direction : Mathilde Dufaÿ
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Biologie de l'environnement, des organismes, des populations, écologie
• Date : Soutenance le 12/04/2021
• Etablissement(s) : Université de Lille (2018-2021)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la matière, du rayonnement et de l'environnement (Villeneuve d'Ascq, Nord)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Evolution, Ecologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paléo) - Évolution- Écologie et Paléontologie (Evo-Eco-Paleo) - UMR 8198 / Evo-Eco-Paléo
• Jury : Président / Présidente : Joël Cuguen
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Isabelle De Cauwer, Sylvie Oddou Muratorio, Jacqui Shykoff
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Patrice David, Joëlle Ronfort

Mots clés

Mots clés contrôlés

Dimorphisme sexuel chez les plantes

Sélection sexuelle chez les plantes

Pollinisation par les insectes

Mots clés libres

Silène dioïque – Reproduction

Succès reproducteur

Traits floraux

Sexual selection

Pollinators

Floral traits

Mating success

Sexual dimorphism

Résumé

L’accès à la reproduction chez les plantes zoogames est conditionné par les pollinisateurs, qui assurentles transferts de pollen entre individus. En ce sens, les traits floraux liés à l’attraction des pollinisateurs et/ou quioptimisent le prélèvement ou le dépôt de pollen par les pollinisateurs devraient être sous sélection sexuelle. Cettecomposante de la sélection naturelle agit en effet sur les traits qui affectent l’accès aux partenaires sexuels et/ou auxgamètes du sexe opposé. En raison de l’anisogamie, la théorie prédit que le succès reproducteur acquis via la fonctionmâle devrait dépendre plus fortement de l’accès aux partenaires que le succès reproducteur acquis via la fonctionfemelle, résultant en des patrons de sélection différents entre fonctions sexuelles. Cependant, rares sont les étudesportant sur les plantes (i) qui ont estimé la sélection sur les traits floraux chez les deux sexes ou fonctions sexuelles, ou(ii) qui se sont intéressées explicitement à la sélection sexuelle en termes de diversité de partenaires reproducteurs. Cetravail de thèse vise ainsi principalement à comprendre les patrons de sélection sur les traits floraux chez une espècedioïque entomophile, Silene dioica, à l’aide de diverses méthodes expérimentales. En introduction, les études portantsur la sélection sexuelle chez les animaux sont confrontées à celles portant sur la sélection sur les traits floraux, afinde tenter de définir un cadre conceptuel dans lequel étudier la sélection sexuelle chez les plantes zoogames. Dansle premier chapitre, les approches classiquement utilisées pour étudier la sélection sexuelle chez les animaux sontassociées à celles classiquement utilisées pour étudier la sélection médiée par les pollinisateurs, afin d’identifier lestraits sous sélection sexe-spécifique. Le second chapitre se focalise sur deux traits floraux probablement importantspour l’attraction des pollinisateurs, le nombre de fleurs et l’émission d’odeur, exacerbés à l’aide de manipulationsphénotypiques. Cette méthode permet ainsi de dissocier la sélection de fécondité de la sélection liée à l’attractiondes pollinisateurs, deux composantes de la sélection naturelle agissant potentiellement sur les traits floraux. Parailleurs, les pressions de sélection exercées sur les traits floraux par les pollinisateurs diurnes versus nocturnes sontcaractérisées, via une manipulation de l’accès des plantes aux deux cohortes de pollinisateurs. Dans le troisièmechapitre, les effets du contexte démographique et écologique en termes d’accès au pollen sont caractérisés in natura,par le biais de la charge pollinique. En conclusion, les résultats de ces chapitres sont abordés en synergie afin decomprendre comment les patrons de sélection sexe-spécifiques sur les traits floraux s’accordent avec la théorie etcomment ils dépendent du contexte spatio-temporel. Il ressort de l’ensemble de ces résultats que les traits florauxfemelles sont principalement sous sélection de fécondité, tandis que la sélection sur les traits floraux mâles sembleêtre davantage liée au moins partiellement à l’attraction des pollinisateurs. Par ailleurs, les mâles sont plus limitésdans leur succès reproducteur par la diversité des partenaires reproducteurs, comparés aux femelles, ce qui semblese manifester par une forte sélection sexuelle sur la phénologie de floraison pour augmenter l’accès aux femelles.En perspective, les implications de l’approche utilisée dans la caractérisation des patrons de sélection sexuelle sontdiscutées.

In insect-pollinated plant species, mating success is conditioned by pollinators, which ensure pollentransfer. Floral traits that play a role in pollinator attraction and/or traits that optimize pollen export or depositionby pollinators are expected to be under sexual selection. Indeed, this component of natural selection acts on traitsthat impact mate and/or gamete acquisition. Because of anisogamy, the theory predicts that reproductive successacquired via the male function should depend more strongly on access to partners than reproductive success acquiredvia the female function, resulting in different selection patterns between sexual functions. However, in angiosperms,few studies (i) have estimated selection on floral traits in both sexes or in both sexual functions, and (ii) have explicitlyaddressed sexual selection in terms of sexual partner’s diversity. The aim of this thesis is to understand selectionpatterns on floral traits in a dioecious insect-pollinated species, Silene dioica, using various experimental methods.In the introduction section, studies on sexual selection in animals are confronted with those focusing on selection onfloral traits, in order to define a conceptual framework for sexual selection studies on insect-pollinated plant species.In the first chapter, approaches that are classically used when studying sexual selection in animals are combinedwith those classically used when characterizing pollinator-mediated selection on floral traits, in order to identifytraits undergoing sexual selection. The second chapter focuses on two floral traits implicated in pollinator attraction,flower number and odor emission. Both traits were independently exacerbated using phenotypic manipulations.This method allowed us to dissociate the effect of fertility selection from pollinator-mediated selection, as both canact jointly on floral traits. Furthermore, selection pressures exerted on floral traits by diurnal versus nocturnalpollinators are characterized using an exclusion treatment. In the third chapter, the effects of demographic andecological context in terms of pollen availability for females are characterized in natura, by estimating pollen load. Inconclusion, results of these chapters are discussed all together in order to understand how sexual selection patternson floral traits agree with the theory and how it depends on spatio-temporal variations. Our results indicate thatfemale floral traits are mainly under fecundity selection, while selection on male floral traits seems to be furtherassociated to pollinator attraction. Moreover, males are more limited in their reproductive success by sexual partner’sdiversity, compared to females. This is emphasized by strong sexual selection on flowering phenology to increaseaccess to females. In perspective, the methodological implications of estimating sexual selection patterns are discussed.