The organization of complex societies requires constant information to flow between individuals. Because of their elaborated social structures and principally because of the division of labor, social insects depend on the efficacy of their information web in order to adapt the colony activity to its needs. Although many studies focused on understanding the regulation of the foraging activity, little is known about the intranidal food distribution and stock management regulation. The aim of this thesis is to quantify and describe the dynamics of the food flow and its regulation in an ant colony. A medical imagery technique, scintigraphy, was adapted to follow the propagation of radio-labeled nutrients inside the nest. This technique allowed spatiotemporal dynamics quantification of the food flow and led to the enunciation of simple yet robust regulation rules that are at work during the colony feeding process.<p>The dynamics of the harvest is regulated by the coupling of a positive and negative feedbacks. The harvest acts as both: negative and positive feedbacks. Entering food-loads trigger foragers to exploit the newly discovered food source through the well-known recruitment process. At the same time, the harvest proportionally reduces the entering food flow until the complete stop of the foraging activity when the colony reaches satiety. Surprisingly, the positive feedback (that is the recruitment) is not responsible for a faster entering food flow and is not influenced by the colony needs while the exploring activity is. The spatial dynamics of the food exchange network revealed stable patterns and fine tuning regulation of the feeding process. Spatial analysis of the food distribution showed that sucrose is heterogeneously stored among individuals and also heterogeneously consumed. We observed a regular spatial structure leading to centralization of the stocks: heavy loaded individuals being at the center of the cluster and weakly loaded individuals at its periphery.<p>The spatiotemporal quantification of the food flow allowed describing and understanding the flexibility of the colony to adapt its working force according to its nutritional requirements.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Selon la théorie de la sélection de la parentèle, les individus peuvent transmettre des copies de leurs gènes à la génération suivante sans accéder eux-mêmes à la reproduction, mais en aidant des apparentés à augmenter leur propre succès reproductif. Ce concept reste aujourd'hui l'explication la plus probable pour justifier l'évolution de l’altruisme de reproduction dans le règne animal. Les coefficients de corrélations génétiques entre les membres d’un groupe ont une importance capitale, puisqu'ils influencent directement les bénéfices génétiques indirects associés au comportement altruiste. Trois principaux facteurs sont cependant connus pour influencer profondément l'architecture des sociétés: (i) le nombre de reines présentes dans un nid (polygynie), (ii) le nombre d'accouplements des reines (polyandrie), et (iii) l’accouplement entre apparentés (consanguinité).<p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Ce travail est dédié à l'étude du comportement agrégatif chez la fourmi Lasius niger afin de caractériser le phénomène au niveau collectif, par l'étude de la dynamique et de la structure agrégative, et au niveau des mécanismes sous-tendant le phénomène par l’analyse des comportements individuels des fourmis. Nous avons montré expérimentalement et vérifié par la modélisation que l’agrégation est essentiellement liée à un phénomène amplificateur :plus l’agrégat est de grande taille, plus les fourmis y restent longtemps. Nos résultats indiquent que le niveau d’agrégation et la structure formée sont dépendants de plusieurs facteurs comme la densité et la surface disponible :une évolution de la structure agrégative des nourrices est observée, passant d’un grand agrégat stable pour les petites densité-surface à plusieurs agrégats à hiérarchie de taille moins marquée pour les grandes densité-surface. L’agrégation est aussi influencée par la caste éthologique des fourmis, les nourrices s’agrégeant en un agrégat stable de grande taille, les fourrageuses en quelques petits agrégats instables. Cette différence s’explique par une probabilité plus faible des fourrageuses à rester dans l’agrégat. Dans les groupes mixtes, les fourmis gardent les caractères propres à leur caste, ne semblant pas influencées par la caste de l’individu rencontré. Enfin, l’agrégation diffère quantitativement mais non qualitativement selon l’espèce utilisée :nos études sur Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra et M. ruginodis montrent une grande variété de réponses, en nombre et en taille d’agrégats, qui est aussi fonction de la caste de fourmis utilisée. Une constance, cependant, apparaît dans nos résultats :les nourrices paraissent mieux s’agréger que les fourrageuses. Ces résultats sont discutés en fonction de leur valeur adaptative pour la colonie et d’un lien possible avec la distribution spatiale des individus à l’intérieur du nid./This work is dedicated to the study of the aggregative behaviour in the ant Lasius niger in order to characterize the phenomenon at the collective level by a study of the dynamic and the collective structure, and at the individual level to understand the mechanisms underlying the phenomenon. We demonstrated experimentally and verified by a model that aggregation is essentially due to an amplificatory phenomenon: the greater the ant numbers in a cluster, the greater the time spent by an ant inside this cluster. Our results indicate that the aggregation level and the form of the collective structure depend on different factors such as the density and the surface: for brood-tenders, an evolution of the aggregative structure is observed shifting from a large stable aggregate for low density-surface to several smaller clusters with a less pronounced hierarchical size for the greater density-surface. Aggregation is also influenced by the ethological caste of the ant: the brood-tenders aggregate in a big stable cluster and the foragers in some unstable clusters. This difference is explained by a smaller probability of foragers to stay inside the cluster. In mixed groups, ants keep their own characteristics, not appearing to be influenced by the caste of the individual encountered. Finally, aggregation is influenced by the ant species: our studies on Crematogaster scutellaris, Atta sexdens-rubropilosa, Solenopsis invicta, Pheidole pallidula, Linepithema humile, Myrmica rubra and M. ruginodis show us a large variety of responses, in the number and the size of the clusters, which is also a function of the caste of ants which is used. A constant result, nevertheless, appears in our results: brood-tenders seem to aggregate better than foragers. These results are discussed in term of their adaptive value for the colony and a possible link with the spatial distribution of ants inside the nest. / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Abstract not available

Lantana camara L. (Verbenaceae) remains a highly invasive and ecologically damaging weed in South Africa, despite some 50 years of biological control efforts. Lack of success has been ascribed to varietal differences, climate and predation of agents but these have not been tested. In this study, the effects of ant predation were tested on populations of three biological control agents for L. camara. Colonies of two species, Crematogaster sp. 1 and 2 were investigated. Crematogaster sp. 1 colonies were offered no choice between immature stages of the agents Hypena laceratalis Walker (Lepidoptera: Noctuidae), Falconia intermedia Distant (Hemiptera: Miridae) or Teleonemia scrupulosa Stål (Hemiptera: Tingidae) on lantana shoots. Density-dependent predation on F. intermedia and T. scrupulosa nymphs on lantana shoots was tested using Crematogaster sp. 2 colonies. In choice experiments Crematogaster sp. 2 colonies were offered F. intermedia or T. scrupulosa nymphs on potted lantana plants. Preliminary food trials confirmed that colonies foraged for protein, thereby validating results of no-choice experiments. Crematogaster sp.1 foragers removed 50% of F. intermedia nymphs, followed by 45% of H. laceratalis larvae and only 9% of T. scrupulosa nymphs. Foragers recruited most actively to H. laceratalis larvae and significantly more H. laceratalis biomass was removed than either F. intermedia or T. scrupulosa. A trade-off existed in prey size selection because larger larvae provided considerably more biomass but required forager cooperation and a longer time to subdue than did smaller prey. This increases both forager energy expense and mortality risk by other predators. This study showed that all Crematogaster sp. 1 colonies removed small (≤10mm) H. laceratalis larvae more frequently than larvae larger than 10mm. Thus, of these biological control agents, predators probably prefer small H. laceratalis larvae. Significantly more F. intermedia than T. scrupulosa nymphs were removed by Crematogaster sp. 1, while Crematogaster sp. 2 colonies removed comparable numbers of both agent species. Falconia intermedia nymphs' fast movement triggered a predatory response by these ant species. In contrast, the relatively immobile behaviour of T. scrupulosa nymphs was identified as a highly effective predator avoidance strategy. Since T. scrupulosa nymphs are unable to escape predators by moving, they appear to depend on the presence of alternative prey attracting predator attention. At high agent and/or forager density, T. scrupulosa nymphs attempted escape, but foragers identified them as prey once they moved and caught them. Predation on F. intermedia was also density dependent in that at high nymph and/or forager densities, escape routes were congested and nymphs were more easily caught. Survival of F. intermedia and T. scrupulosa nymphs in particular was low on ant-accessed shrubs in choice experiments and high on ant-excluded shrubs. It is likely that ants significantly depress F. intermedia populations in the field since besides predation, ant foragers probably interrupt F. intermedia feeding and ovipositioning. The combination of parasitism and predation on early instar larvae may explain why H. laceratalis occurs across lantana's range in South Africa but populations remain low. It is unlikely that T. scrupulosa nymphs are habitually preyed on by ant species unless they attract attention by being mobile. Although biological control of L. camara is influenced by climate and physiological defence mechanisms, this study has shown that predation by two ant species severely impacts leaf-feeding agents for L. camara. Thus, it is recommended that future selection of additional agents to control lantana should exclude leaf-feeding .

La vie en société offre de nombreux avantages, mais comporte toutefois certains risques comme celui de la prolifération des pathogènes. Cette susceptibilité accrue s'explique notamment par la densité élevée des individus au sein des colonies, la proximité génétique et la fréquence des interactions sociales. Au sein du nid, les cadavres peuvent être porteurs de pathogènes :ils représentent un risque important pour la survie de la colonie entière et doivent donc en être écartés en permanence. L’objectif général de cette thèse est d’améliorer la compréhension des mécanismes individuels et collectifs qui régissent le rejet de ces cadavres à l’extérieur de la colonie chez la fourmi rouge, Myrmica rubra. <p><p>Tout d’abord, nous avons mis en évidence l’importance du rejet des déchets pour la survie des fourmis (Chapitre 1). Le rejet des cadavres, même exempts de pathogènes, permet d’augmenter légèrement la survie des ouvrières. La nécrophorèse prend toute son importance lorsque la colonie est exposée à des cadavres infectés par le champignon Metarrhizium anisopliae. Une limitation du rejet de ces cadavres porteurs de pathogènes entraîne une mortalité des ouvrières relativement importante (jusqu’à 30% après 50 jours) tandis que celle des larves reste très limitée. Nous avons également cherché à identifier les composés chimiques susceptibles de déclencher le rejet des cadavres par leurs congénères (Chapitre 2). Les cadavres fraîchement tués n’étaient pas rejetés rapidement. Par contre, des cadavres vieux de 1 à 6 jours étaient presque toujours éloignés du nid. Sur ces corps « âgés » de 1 à 6 jours, on constate l’apparition de deux composés :les acides oléique et linoléique. L’adjonction sur des cadavres frais d’acide oléique et/ou d’acide linoléique en quantités équivalentes à celles trouvées sur un cadavre de plus de 24h en provoque le rejet par les ouvrières. Nous avons ensuite étudié les facteurs susceptibles d’influencer le lieu de dépôt des cadavres à l’extérieur du nid (Chapitre 3). Les cadavres ne sont pas entassés dans un endroit particulier, mais dispersés autour du nid, relativement loin de l’entrée de celui-ci. De plus, le marquage passif des zones explorées par les ouvrières -qui sont un indice de fréquentation de cette zone par la colonie- n’influence pas la décision des ouvrières d’y déposer le cadavre. Lors du transport des corps, nous avons étudié quels sont les moyens utilisés par les fourmis pour leur orientation (Chapitre 4). Aucune clé chimique n’intervient dans l’orientation des fourmis transporteuses mais celles-ci utilisent leur mémoire spatiale en retournant préférentiellement dans la direction déjà visitée. Enfin, nous avons testé s’il existe une spécialisation à court ou moyen terme des ouvrières dans le transport de cadavres (Chapitre 5). Nous avons pu montrer que les fourmis transporteuses de corps peuvent se spécialiser lors de transports successifs à court terme (de l’ordre d’une heure). Par contre, aucune spécialisation dans les activités de nécrophorèse n’a pu être mise en évidence à moyen terme (de l’ordre de quelques semaines). Les fourmis transporteuses de cadavres sont le plus souvent des ouvrières actives à l’extérieur du nid qui n’ont que peu de contacts avec leurs congénères au sein du nid ou avec les stades particulièrement sensibles aux pathogènes tels que les larves.<p><p>L’ensemble des comportements liés au rejet et au transport des cadavres s’inscrivent dans les stratégies prophylactiques et hygiéniques de la colonie. Nous discuterons des liens entre le rejet des cadavres et l’ensemble des comportements appartenant à l’immunité sociale, qui permettent de limiter la prévalence et la propagation des pathogènes chez les insectes sociaux.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La stratégie de reproduction est l’un des principaux facteurs responsables du maintien de l’eusocialité et du succès écologique des fourmis. Chez les fourmis monogynes, la fondation solitaire induit de forts degrés d’apparentement entre les membres de la colonie, ce qui garantit la fitness indirecte des ouvrières. Par ailleurs, la territorialité assure le maintien de l’intégrité de la colonie. Par contre, chez les fourmis polygynes, l’ouverture sociale est plus importante, les reines ont perdu la capacité à fonder de manière indépendante et la présence de plusieurs lignées maternelle peut faire chuter les degrés d’apparentement, ce qui à terme, pourrait pousser les membres de la colonie au népotisme. Crematogaster pygmaea est une fourmi hautement polygyne dont la biologie la rapproche paradoxalement des fourmis monogynes. Dès lors, elle représente un modèle intéressant pour tester ces différentes prédictions, qui dans un cadre plus large, contribuent à une meilleure compréhension de l’évolution et de la maintenance de la coopération des reines chez les fourmis.<p>A l’aide de confrontations en milieu naturel, nous avons montré que C. pygmaea est clairement une espèce multicoloniale. Les confrontations traditionnelles en boîte de Pétri se sont avérées insuffisantes pour déterminer le degré d’ouverture des colonies de C. pygmaea. Le profil d’hydrocarbures cuticulaires des ouvrières est simple mais présente quelques alcanes branchés et quelques alcènes qui pourraient suffire au codage de l’odeur coloniale. Les colonies de C. pygmaea sont formées de plusieurs calies qui s’échangent des ouvrières. Ces échanges contribueraient à l’homogénéité et à l’intégrité génétique et chimique des colonies au sein des populations. <p>Contrairement à ce qui est observé chez d’autres fourmis, la forte polygynie de C. pygmaea n’est pas associée à l’incapacité d’une fondation solitaire. En effet, le dimorphisme reines-ouvrières est très marqué, l’haplométrose et la pléométrose sont possibles en laboratoire et des essaimages et tentatives de fondations solitaires ont été observés dans la nature. La dissémination des colonies par essaimage pourrait avoir lieu sur de courtes distances, comme le suggère la corrélation positive entre les distances génétique et géographique qui séparent les colonies. <p>Les reines sont capables de suivre des pistes, ce qui pourrait favoriser leur pénétration dans une colonie existante. Néanmoins, les ouvrières sont capables de reconnaître une reine étrangère et les degrés d’apparentements au sein des colonies sont élevés. Les analyses génétiques ont montré que les colonies forment des unités familiales dont les reines sont recrutées au sein d’une même génération. Ces reines sont à l’origine des ouvrières présentes dans la colonie. Chez les colonies pérennes, la présence d’un bottleneck royal pendant la saison sèche, associée à des accouplements intranidaux, devraient atténuer l’érosion des degrés d’apparentement liée au chevauchement entre les générations. Par ailleurs, nos résultats montrent aussi que les ouvrières peuvent produire des mâles fertiles. Le maintien de forts degrés d’apparentement et la présence de worker policing devraient garantir la fitness indirecte des ouvrières. <p>Enfin, nous montrons dans cette étude que les profils cuticulaires des individus pondeurs et non pondeurs diffèrent par la présence de quatre alcènes. L’accouplement ne modifie par le profil cuticulaire. Le profil des reines matures, très attractives vis-à-vis des ouvrières, est paradoxalement plus proche des individus non pondeurs. Néanmoins, le pentacosene présent uniquement chez les individus fertiles, pourrait être interprété comme un signal de fertilité par les ouvrières.<p>Dans cette étude, nous montrons que C. pygmaea bien que hautement polygyne possède plusieurs caractéristiques typiques des espèces monogynes. Sa stratégie de reproduction différenciée (la philopatrie des sexués et les essaimages) permet vraisemblablement à la fois la production massive d’ouvrières lors de la dilatation des colonies à la saison des pluies et la colonisation de territoires plus éloignés. La flexibilité de la gynie et de la polydomie de C. pygmaea contribueraient à une meilleure adaptation des colonies face aux saisons marquées du Nordeste brésilien/<p><p>Reproductive strategy is one of the main factors explaining eusociality and the ecological success of ants. In monogynous ants, independent foundation lead to high levels of relatedness between workers, ensuring their indiret fitness. Territoriality helps to maintain the social cohesion of the colony. In polygynous ants, nestmate recognition is generally less efficient, queens have lost the capability of solitary foundation and several maternal lineages lead to lower degrees of relatedness. Although highly polygynous, Crematogaster Pygmaea seems to share several biological traits with monogynous ants. These characteristics make this species a particularly interesting model to test several of the assumptions proposed to explain the origin and maintenance of polygyny in ants.<p><p>In the field, our results reveal that workers of this species are clearly aggressive towards non-nestmates. Populations of C. pygmaea are therefore multicolonial. Traditional Petri dish confrontations were insufficient to determine colonies’ degree of openness. Despite a simple cuticular hydrocarbon profile, alkenes and branched alkanes could be sufficient to support the colonial odor. Colonies of C. pygmaea consist of thousands of workers exchanged between different calies. Genetic and chemical data show that these exchanges contribute to the homogeneity and integrity of the colonies within populations.<p><p>Queen-worker dimorphism is pronounced in C. pygmaea and, in the laboratory, young mated queens are able to initiate a new colony by claustral foundation (in haplometrosis and pleometrosis). In the field, nuptial flights were noted at the beginning of the rain season and several young mated queens were observed digging the wet soil actively, confirming that solitary foundation is likely in this species. Swarming may occur over short distances, as suggested by the positive correlation between genetic and geographic distances among colonies.<p>Queens are able to follow chemical trails. Therefore, they could enter in established colonies. Nevertheless, since (i) workers are able to discriminate and kill foreign queens and (ii) relatedness is strong within colonies, adoption of foreign queens is probably rare. Genetic analysis rather suggest that colonies form family units in which the queens are recruited within a single generation and produce the workers of this generation. <p>Our results also show that workers are able to produce fertile males in the absence of queens. Despite this ability to reproduce, reproductive altruism in workers is probably maintain by high degree of relatedness between colony members and worker policing behaviours.<p><p>Our data show that cuticular lipid of non-fertile individuals (workers and winged virgin queens) differ from those of fertile ones by the presence of four alkenes. Mating does not alter the cuticular profile. Surprisingly, the cuticular lipid profile of mature queens is more similar to those of infertile individuals than to those of young egg-laying queens, although mature laying queens are twice as attractive as young laying queens. However, the relative proportion of one alkene (pentacosene) is clearly higher in mature queens than in their non-laying nestmates. It is therefore suggested that alkenes, and more particularly pentacosene, could be involved in fertility signalling but that queen attractiveness to workers could be released by other, non-cuticular compounds. <p><p>The biological traits of C. pygmaea have been interpreted in terms of adaptation to its environment characterized by sharply contrasting seasons. It is suggested that high number of related queens and polydomy ensure a rapid expansion of the colonies during the rainy season, allowing this species to exploit available resources with efficiency.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Regulation of reproduction is one central feature of social life. In particular, only a few individuals are in charge of producing offspring in eusocial species. This division of the reproductive labour is mainly mediated by pheromones emitted by the queens in social insects. These queen pheromones may signal the presence of a fertile queen so that workers react accordingly by taking care of her and not reproducing. <p><p>Here I investigated two aspects of the reproduction of two polygynous ant species. The first one, Linepithema humile, is a unicolonial, highly polygynous and invasive species. It has been the focus of numerous studies about queen pheromones; in particular, it has been reported that queen cuticular hydrocarbons (CHC) profile is related to queen fertility. The other one, Tapinoma erraticum, is a multi-colonial, weakly polygynous and native species. Workers can lay haploid eggs in the absence of the queens which is impossible for Linepithema workers.<p><p>The major part of my thesis dealt with the queen fertility signalling issue. In the first two chapters I demonstrate the link between queen fertility and queen pheromone output. I first study a queen releaser pheromone, the queen retrieval behaviour. This behaviour is performed by the workers who lay a chemical trail toward a queen located outside the nest. I successfully show this behaviour to be related to queen fertility, and not mating status, in L. humile and T. erraticum since only fertile queens (mated or not) induce such recruitment. I then highlight the role of queen fertility in the prevention of worker reproduction in T. erraticum. Again, mated fertile queens and unmated fertile queens are both able to induce such primer effect. In a third chapter I report that CHC profiles may discriminate female castes (workers, queens, virgin queens, and virgin egg-laying queens) in T. erraticum. Finally, chapter 4 summarizes my attempts to prove that CHC may be involved in queen retrieval or queen attraction. None of the various bioassays tested allows me to demonstrate the putative role of CHC as queen pheromone.<p><p>In a second part, I was interested in the consequences of sex determination in T. erraticum. Chapter 5 presents the flow cytometry methodology (FC) which allowed me to score the number of sperm cells from spermathecae of several ant species, and to demonstrate that polygynous species (such as L. humile and T. erraticum) store less sperm than monogynous ones. FCM also allows determining the ploidy of sperm and adult somatic cells and chapter 6 which presents a large survey on the ploidy level within the species T. erraticum. This species displays diploid males that may produce diploid sperm which in turn can father a viable triploid female progeny. I report differences in the frequency of triploidy among female castes, the proportion of triploid workers being more important than triploid virgin queens whereas I never observed triploid mated fertile queens. Such results greatly suggest a putative regulatory mechanism involved in the rearing of triploid females. In the last chapter I investigated two populations that differ in the occurrence of triploid workers. I report these populations to vary in the number of queens and workers per nest.<p>/La régulation de la reproduction est un aspect essentiel de la vie sociale. En particulier, chez les espèces eusociales, seuls quelques individus sont impliqués dans la production de la descendance. Dans les sociétés d’insectes, une telle division du travail reproducteur est principalement assurée par l’émission de phéromones par les reines. Ces phéromones royales renseignent les membres de la colonie sur la présence d’une reine fertile, de telle sorte que les ouvrières réagissent en s’occupant d’elle et en s’abstenant de se reproduire. <p>Au cours de ce travail, je me suis intéressé à deux aspects de la reproduction au sein de deux espèces de fourmis polygynes. La première espèce, Linepithema humile, est invasive, unicoloniale et hautement polygyne dans les régions à climat méditerranéen. Elle a fait l’objet de nombreuses études portant notamment sur les phéromones royales. En particulier, il a été montré que le profil d’hydrocarbures cuticulaires (HCC) des reines est corrélé à leur fertilité. La seconde espèce, Tapinoma erraticum, est une espèce indigène, multi-coloniale et faiblement polygyne. Ses ouvrières sont capables de pondre des œufs mâles en absence de reines, ce dont sont incapables les ouvrières de Linepithema. <p>Je me suis principalement intéressé à la question de la signalisation de la fertilité des reines. Dans les deux premiers chapitres, je démontre le lien existant entre la fertilité des reines et la production de phéromone royale. J’ai d’abord étudié une phéromone incitatrice (releaser) qui provoque un recrutement royal. Ce comportement collectif très caractéristique correspond à la mise en place d’une piste chimique en direction d’une reine découverte par les ouvrières en dehors du nid. Je montre que ce comportement est lié à la fertilité de la reine chez les espèces L. humile et T. erraticum car seules les reines fertiles (fécondées ou non) sont capables de d’induire le recrutement royal. Je mets ensuite en évidence le rôle de la fertilité des reines dans la régulation de la reproduction des ouvrières de T. erraticum. A nouveau, les reines fécondées fertiles et les reines vierges fertiles sont toutes deux capables d’induire un même effet déclencheur (primer), en l’occurrence, l’inhibition de la reproduction des ouvrières. Dans un troisième chapitre, je montre que les profils d’hydrocarbures (HCC) permettent de distinguer sans ambiguïté les différentes castes femelles (ouvrières, reines fertiles, reines vierges et reines vierges pondeuses) chez T. erraticum. Enfin, le chapitre 4 résume mes tentatives pour démontrer le rôle des HCC dans les phénomènes de recrutement royal ou d’attractivité des reines. Aucun des bio-essais réalisés ne me permet de démontrer l’implication des HCC dans la phéromone royale. <p>Dans une seconde partie, je me suis intéressé aux conséquences du déterminisme du sexe chez T. erraticum. Le chapitre 5 présente cytométrie de flux (CF), une méthode qui me permet de compter les spermatozoïdes stockés dans les spermathèques de quelques espèces de fourmis et de montrer que les reines des espèces polygynes (telles que L. humile et T. erraticum) stockent moins de sperme que les espèces monogynes. La CF permet aussi de déterminer le niveau de ploïdie des cellules spermatiques ou somatiques chez l’adulte. Je me sers de cette application dans le chapitre 6 afin d’étudier le niveau de ploïdie au sein de l’espèce T. erraticum. Je montre que, dans les populations étudiées, il existe des mâles diploïdes et que ces mâles peuvent produire du sperme diploïde fertile, capable d’engendrer une descendance femelle triploïde. Je note des différences dans la fréquence des femelles triploïdes :la proportion d’ouvrières triploïdes est significativement plus importante que celle des reines vierges triploïdes. De plus, je n’ai jamais observé la présence de reines fécondées fertiles triploïdes. De tels résultats suggèrent fortement la présence d’un phénomène de régulation au cours de l’élevage du couvain triploïde. Dans le dernier chapitre, j’ai étudié deux populations de T. erraticum qui diffèrent au niveau de la proportion d’ouvrières triploïdes. Ces populations présentent des différences significatives dans le nombre de reines et d’ouvrières par nid. <p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La construction du nid chez les fourmis génère des structures assumant de nombreuses fonctions, qui sont en grande partie dépendantes de l’architecture produite. L’omniprésence de ces fonctionnalités contraste avec la forte diversité intra et inter-spécifique de la morphologie du nid.<p>Ce travail a pour objectifs de déterminer d’une part la morphogenèse du nid durant son excavation par les fourmis (Chapitre 3), et d’autre part de quantifier l’impact de la taille du groupe (Chapitre 3) et de la qualité de l’environnement (qualité du matériau, gravité; Chapitres 4 & 5) sur cette séquence. Pour répondre à ces questions, nous avons utilisé un dispositif de creusement en deux dimensions (2D) afin de suivre la dynamique d’excavation et l’évolution de la morphologie du nid au cours du temps.<p>Nous avons tout d’abord mis en évidence (Chapitre 3) un changement brutal de la morphologie du nid au cours de sa croissance. Durant une première période d’excavation homogène, le nid est constitué d’une seule cavité de forme circulaire et au contour régulier. Par la suite, le pourtour de la cavité devient plus irrégulier, l’apparition de ‘‘bourgeons’’ lui donnant une apparence plus plissée. Enfin, la cavité centrale cesse de croître lorsque des ramifications se déploient depuis certains des ‘‘bourgeons’’. Nous avons qualifié de transitions morphologiques ces brusques changements de forme, dont la fréquence d’apparition augmente avec la taille de la population.<p>Notre analyse et le recours à la simulation semblent indiquer que ce phénomène soit basé non pas sur un changement de comportement des ouvrières excavatrices mais sur la densité d’activité au front de creusement. Lorsque celle-ci est importante, des phénomènes d’encombrement se manifestent et le nid est excavé de manière homogène. À l’inverse, lorsque l’encombrement diminue les ouvrières peuvent focaliser leur travail et excavent des galeries. Un modèle analytique (Chapitre 6) a permis d’étudier les conditions d’apparition de cette transition morphologique.<p>Nos autres résultats indiquent que le matériau de construction influence très fortement la morphogenèse du nid (Chapitre 4) :les nids excavés dans un milieu cohésif sont plus fréquemment ramifiés et la transition morphologique apparaît à des surfaces de nid plus petites que dans un milieu granulaire. Il semblerait qu’à nouveau, il n’y ait aucune variation comportementale impliquée, mais que l’environnement joue un rôle de ‘‘médiateur’’ des interactions entre les fourmis: le milieu change le temps d’extraction et donc la probabilité individuelle d’excavation, cette variation est exacerbée par les mécanismes d’amplification à l’œuvre, modifiant alors sensiblement la dynamique collective de creusement et la structure du nid.<p>Enfin, une série d’expériences (Chapitre 5) nous a permis de déterminer l’influence de la gravité sur la morphogenèse. Il apparait que la gravité sert de gabarit à la construction, puisque les nids excavés dans un dispositif à l’orientation verticale sont tous dirigés vers le bas. Aussi, si le nid prend directement une forme de long puit vertical sans jamais présenter de chambre, le mécanisme de transition morphologique reste visible, sous forme de bifurcation des galeries à leur extrémités. Ce phénomène de tip-splitting semble aussi apparaître sous la contrainte de la densité d’ouvrières excavant au fond des galeries.<p>Notre travail a donc mis en évidence un phénomène de transition morphologique capable de produire les modules de base de tout nid - chambres et galeries -, et qui semble découler non pas de modifications comportementales, mais de la seule interaction de l’amplification de l’activité et de l’encombrement au front d’excavation. Ce phénomène ubiquiste propose une explication à la grande variété de structures observées sur le terrain, en lien notamment avec la diversité et l’hétérogénéité des milieux, et la dynamique des colonies. Enfin, les similitudes de la transition morphologique avec les instabilités de croissance observées dans de nombreux systèmes biologiques et physico-chimique invitent à considérer ces derniers phénomènes à la lumière de nos résultats. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished