Academic literature on the topic 'Plantes myrmécophiles'

Certaines plantes tropicales, dites myrmecophytes, ont etabli un mutualisme symbiotique avec des fourmis. Elles nourrissent les fourmis, et les logent dans des organes creux appeles domaties, en echange d'une protection contre les phytophages. Centree sur l'etude du genre leonardoxa, qui comprend des myrmecophytes, cette these a pour objectif de montrer quels processus peuvent expliquer l'origine et l'evolution du mutualisme et des caracteres mutualistes chez les myrmecophytes. Trois caracteres ont ete etudies : (1) les domaties caulinaires : une analyse comparative a montre que le caractere tige epaisse etait une preadaptation a l'apparition de domaties dans certains genres. Une analyse ontogenetique de la relation tige-feuille a montre l'importance de la selection dans la mise en place precoce des domaties chez certaines myrmecophytes. (2) le prostoma, petite zone que les fourmis creusent pour entrer dans la domatie : dans un systeme myrmecophytique, nous avons montre une coevolution de la forme du prostoma avec celle des fourmis mutualistes. (3) les composes volatils emis par les feuilles de la plante : leur role dans la communication plante-fourmis et dans le fonctionnement du mutualisme a ete demontre par une approche experimentale. Une etude phylogenetique du genre leonardoxa a permis de replacer les processus de pre-adaptation, de coevolution et de specialisation dans le contexte de l'histoire evolutive du mutualisme chez leonardoxa. Des evenements d'introgression entre des populations geographiquement proches de differents taxa ont ete mis en evidence. Le genre leonardoxa apparait ainsi comme un excellent modele pour etudier la diversification des interactions plantes - insectes dans un contexte d'echanges genetiques, frequent chez les plantes, mais rarement pris en compte dans l'etude des phenomenes de coevolution ou de specialisation.

La lutte pour le plus grand bénéfice à moindre coût est supposée transformer tout organisme mutualiste en tricheur. Or l'ubiquité et la diversité des mutualismes contredisent ces prédictions théoriques, suggérant l'existence de mécanismes favorisant la stabilité de ces relations. Nous avons étudié l'association spécifique et obligatoire entre la plante Hirtella physophora et les fourmis Allomerus decemarticulatus. Par des approches mêlant écologie de terrain et biologie moléculaire, nous avons mis en évidence un conflit qui se manifeste via le comportement de castration parasitaire des fourmis. Ce conflit est maintenu sous contrôle par des mécanismes de sanctions et de fidélité au partenaire. Le résultat de leur mise en œuvre est modulé par des interactions avec d'autres organismes, eux aussi impliqués dans l'association. Notre étude met en lumière l'importance de l'appréhension des différentes dimensions écologiques, spatiales et temporelles dans la compréhension de la trajectoire évolutive d'un système d'interactions<br>The struggle to attain more for less is supposed to transform every mutualist into a cheater. However, mutualisms are ubiquitous and of major importance in ecosystems, suggesting the existence of mechanisms enhancing the maintenance of such relationships. We focused on the obligatory specific association between the plant Hirtella physophora (Chrysobalanaceae) and the ants Allomerus decemarticulatus (Myrmicineae). By combining field ecology and molecular biology, we highlighted a conflict that results in the parasitic castration behaviour of ants. This conflict is controlled thanks to sanctions and partner fidelity feedback. The outcome of these mechanism is affected by interactions with other organisms that are involved in the relationship. This study highlights the importance of investigating the ecological, spatial and temporal dimensions in order to understand the evolutionary fate of a mutualistic relationship

En théorie, les dérives vers l'exploitation indirectionnelle sont fréquemment possibles dans les mutualismes, du fait d'anciens mutualistes évoluant vers le parasitisme ou d'organismes extérieurs s'immisçant dans les associations. Paradoxalement, les mutualismes sont partout. Comment perdurent-ils face à ces pressions déstabilisatrices ? Nous avons exploré cette question chez le myrmécophyte guyanais Hirtella physophora et son associé quasiment exclusif, la fourmi Allomerus decemarticulatus. Premièrement, les divers effets exercés l'un sur l'autre par les deux partenaires ont été examinés. Pour la plante, les fourmis constituent une défense indirecte optimale contre les phytophages, essentiellement comme sous-produit de leur activité de fourragement. Pour les fourmis, la plante offre des poches foliaires et du nectar, ainsi que des conditions facilitant l'exploitation d'un territoire exclusif. Le fonctionnement global de ce mutualisme correspond donc à la pseudoréciprocité, situation limitant la possibilité de conflits entre partenaires. De plus, contrairement à d'autres espèces congénériques, A. Decemarticulatus ne castre pas systématiquement son hôte en réponse à l'espace de nidification limitant. Par ailleurs, nous avons étudié la phase de rencontre des partenaires pour savoir ce qui empêchait l'intrusion d'exploiteurs externes. Les rôles potentiels de la compétition interspécifique, des filtres sélectifs et de la reconnaissance de la plante-hôte par les reines ont été testés. Le dernier mécanisme, jusqu'ici rarement démontré, est prépondérant et pourrait contribuer à la structuration d'une communauté compartimentée favorisant le maintien d'associations spécifiques<br>In theory, shifts to unidirectional exploitation are often possible in mutualisms as former mutualits evolve towards parasitism or because external organisms interfere with established associations. Paradoxically, mutualisms are everywhere. How can they persist in the face of these destabilizing pressures? We explored this question in the Guianian myrmecophyte Hirtella physophora and its almost exclusive inhabitant, the ant Allomerus decemarticulatus. First, we examined all the effects that the partners have on each other. For the plant, the ants represent an optimal, indirect defence against herbivores, mainly as a by-product of their foraging activity. For the ants, the plant offers shelter and some nectar, and also conditions favouring their use of an exclusive territory. Thus the global functioning of this mutualism corresponds to the concept of pseudoreciprocity, a situation limiting the possibilities of conflict between partners. Moreover, contrary to other congeneric species, A. Decemarticulatus does not systematically castrate its host in response to the nesting space limitation. Besides, we studied the encounter of the partners to determine what prevents the presence of intruders. We experimentally tested the role interspecific competition, selective filters and host recognition by the queens could have. The last mechanism, rarely demonstrated, proved to be prominent and could contribute to the structuring of a compartmentalized community that favours the perpetuation of very specific associations

Ce travail porte sur la dispersion des graines par les fourmis et se divise en deux parties :l’une expérimentale (Chapitres 1, 2 & 3) et l’autre synthétique (Chapitres 4 & 5). L’approche expérimentale a consisté en une exploration en conditions de laboratoire des comportements des fourmis à deux étapes du processus de myrmécochorie: à la source de graines et dans le nid. Des graines des plantes myrmécochores Viola odorata et Chelidonium majus ont été présentées aux fourmis Lasius niger et Myrmica rubra. Chaque étape de la séquence myrmécochorique a généré une variabilité des comportements propre à chacun des quatre couples fourmis-graines. <p>L’élaiosome n’attire pas les fourmis à distance. Les fourmis suivent toujours la même séquence de comportements :antennation, manipulation et prise des graines. Le nombre d’antennations et de manipulations avant la prise de graines peut être considéré comme un indicateur de l’« hésitation » des fourmis à prendre les graines. L’espèce à tendance carnivore Myrmica rubra a été plus rapide et efficace dans la prise de graines que l’espèce éleveuse de pucerons Lasius niger. Parallèlement, les fourmis ont moins antenné, moins manipulé et plus pris de graines de Chelidonium majus, ce qui montre un intérêt particulier pour cette espèce. Un jour après l’expérience, toutes les graines des deux espèces se trouvaient dans les déchets à l’extérieur du nid, avec au moins la moitié des élaiosomes consommés (Chapitre 1).<p>Lors du passage des graines à l’intérieur du nid, les fourmis Myrmica rubra ont également montré une capacité à traiter les graines rapidement, en montrant une dynamique d’arrachage de l’élaiosome et de rejet des graines hors du nid plus rapide. Le taux d’arrachage de l’élaiosome a été influencé par l’espèce de graine, plus important pour les graines de Chelidonium majus. Nous avons montré qu’une proportion variable de graines rapportées au nid (moins de la moitié) étaient déposées directement au contact des larves, les autres étant traitées ailleurs par les ouvrières ou laissées temporairement à l’abandon dans le nid. Par ailleurs, les dynamiques de rejet des items hors du nid ont curieusement été peu influencées par l’espèce de graine. Pour une graine, le fait de ne plus avoir d’élaiosome diminue le nombre moyen d’ouvrières qui la contacte simultanément. Parallèlement, même si la réponse n’est pas de type « tout ou rien », l’absence d’élaiosome accroit aussi la probabilité qu’une graine a d’être rejetée. (Chapitre 2).<p>Nous avons isolé expérimentalement le paramètre de dessiccation des graines afin mesurer son influence sur le taux de prises. La dessiccation progressive des graines réduit les taux de prises par les fourmis Myrmica rubra. La réhydratation des mêmes graines leur permet de retrouver une attractivité et donc une valeur fonctionnelle prolongée. Les graines de Viola odorata perdent presque toute attractivité après 4 jours de dessiccation et leur réhydratation ne rétabli que faiblement leur attractivité. A l’inverse, les graines de Chelidonium majus gardent un tiers de leur attractivité après un mois de dessiccation et leur réhydratation restaure presque entièrement leur attractivité (Chapitre 3).<p>La synthèse bibliographique a permis de dresser un aperçu des principales caractéristiques des fourmis dispersatrices de graines myrmécochores. Certains traits « généralistes » rendent les rencontres entre fourmis et graines très probables :leur ubiquité et diversité taxonomique, leur régime alimentaire omnivore, et leur fourragement « diffus » et opportuniste. Les fourmis possèdent des traits qui les rendent uniques par rapport aux autres insectes :le fourragement au sol, la capacité à transporter de la nourriture, ainsi que la nidification. Certains traits des fourmis ont une influence considérable sur la dispersion des graines :leur taille, les préférences de régime alimentaire, la phénologie, la capacité d’apprentissage et la fréquence de déménagement des nids. Nous développons également l’hypothèse que la rapidité et l’efficacité du traitement des graines par les fourmis seraient une conséquence d’un comportement hygiénique des fourmis à tendance carnivore, habituées à gérer des proies périssables (Chapitre 4).<p>Nous avons dressé pour la première fois une liste des espèces de plantes myrmécochores et potentiellement myrmécochores des régions d’Europe tempérée (260 spp.). Nous montrons que ces dernières sont majoritairement herbacées, et ont tendance à fleurir plus précocement que les autres espèces. La proportion de graines myrmécochores comprises entre 1 et 3 mm et entre 0,6 et 10 mg est plus importante que dans le reste de la flore (Chapitre 5).<p>/<p>This study concerns seed dispersal by ants and is divided in two parts: one experimental (chapters 1, 2 & 3), and one synthetic (chapters 4 & 5). <p>Experimental work consisted in a series of laboratory experiments, in which ant behaviour was studied at two stages of the dispersal process: at the seed source and inside the nest. Seeds of the myrmecochorous plants Viola odorata and Chelidonium majus were presented to two ant species: Lasius niger and Myrmica rubra. Each stage of the myrmecochory sequence generated a variability of behaviours for each of the four ant-seed pairs.<p>The elaiosomedo not attract seed at a distance. Ants followed always the same behavioural sequence: antennations, manipulations, and removal. The number of antennations and manipulations before removal can be considered as a measure of ants’ “hesitation” to remove seeds. The carnivorous species Myrmica rubra was faster and more efficient at taking seeds than the aphid-tending Lasius niger. At the same time, ants antennated and manipulated less Chelidonium majus seeds, which shows a particular interest for this seed species. One day after the experiment, all seeds of both species were located outside the nest in the refuse piles. At least half of their elaiosomes had been consumed (chapter 1). <p>Inside the nest, Myrmica rubra also showed a great ability to treat seeds quickly, i.e. quicker dynamics of elaiosome removal and seed rejection outside the nest. Elaiosome removal rates were influenced by seed species (higher for Chelidonium majus). We showed that a variable proportion of seeds (less than half) was directly deposited in contact with larvae. The rest of the seeds were handled elsewhere by workers, or left temporarily unattended in the nest. Dynamics of seed rejection outside the nest were curiously little influenced by the seed species. For a seed, to loose the elaiosome decreased the number of workers manipulating it. At the same time, even if the rejection response is not automatic, the absence of elaiosome increases the probability for a seed to be rejected (Chapter 2).<p>We isolated the desiccation parameter in order to measure its influence on seed removal rates. Progressive seed desiccation reduced Myrmica rubra removal rates. Rehydration of the same seeds restored their attractiveness, thereby prolonging their functional life. Viola odorata seeds lost almost all their attractiveness after 4 days of desiccation, and rehydration only restored a reduced part of their attractiveness. On the contrary, Chelidonium majus seeds kept one third of their attractiveness after one month of desiccation, and recovered almost all their attractiveness after rehydration (Chapter 3). <p>The bibliographic review allowed us to compile an outline of the main features of seed-disperser ants. Some generalist features highly increase the probability that ants encounter seeds: their ubiquity and taxonomic diversity, omnivorous diet and their opportunistic “diffuse” foraging. Among insects, ants have unique traits that make them broad dispsersers: ground foraging, the ability to transport items, and nesting behaviour. Some other traits have a great influence on the seed dispersal system: the ant body size, their diet preferences, the phenology of the colony, the learning, and the frequence of nest relocation. We also develop the hypothesis according to which, handling efficiency of ants is a byproduct of hygienic behaviour of carnivorous oriented species, since they are used to manage perishable preys (Chapter 4). <p>We compiled the first list of myrmecochorous and potentially myrmecochorous plants species of European temperate regions (260 spp.). We show that these plants are mainly herbaceous. They also tend to flower earlier than the whole flora. The proportions of myrmecochorous seeds having a size range between 1 and 3 mm, and a weight range between 0.6 and 10 mg are higher than in the rest of the flora (Chapter 5). <p><p><br>Doctorat en Sciences<br>info:eu-repo/semantics/nonPublished

La biosphère traverse une crise de biodiversité pour laquelle les milieux insulaires sont l’épicentre. Les invasions biologiques y constituent l’un des principaux facteurs de forçage, notamment du point de vue de l’altération des mutualismes, pour le fonctionnement et le maintien des écosystèmes. Durant notre travail en Nouvelle-Calédonie, nous nous sommes intéressés à un groupe clé de voute pour le fonctionnement des écosystèmes, les fourmis, et leur implication vis-à-vis de la dispersion de graines (myrmécochorie). Nous avons réalisé la première identification de plantes autochtones myrmécochores, avec une prépondérance des espèces sur substrats ultramafiques. Puis, nous avons testé la dispersion par les fourmis sur ces substrats. Après avoir caractérisé les communautés selon un gradient de perturbation anthropique, nous avons évalué la dispersion et la contribution des fourmis invasives à ce service par rapport aux fourmis natives. Ainsi, Solenopsis geminata semble capable d'une meilleure dispersion que les espèces natives. A contrario, Wasmannia auropunctata exclue les espèces natives sans assurer de dispersion efficace. Dans le contexte d’un régime de perturbations intense, nos travaux illustrent une communauté néo-assemblée de fourmis, dominée par des exotiques dont certaines pourraient assurer un relai de fonction pour la dynamique des maquis. Nos travaux illustrent la « contexte dépendance » des impacts d’espèces invasives en fonction du niveau de perturbation anthropique. Ils permettent de discuter la contribution possible de ces fourmis pour la restauration après perturbation sur substrats ultramafiques, voire de leur valorisation en ingénierie écologique<br>The biosphere is experiencing a biodiversity crisis, which for islands are the epicenter. Biological invasions are there, one of the main drivers, especially regarding the alteration of mutualistic relationships for the functioning and the maintenance of ecosystems. Thus, during our work in New Caledonia, we focused on a key group for ecosystem functions: ants, and their involvement in seed dispersal (myrmecochory). We carried out the first assessment of this mutualism in New Caledonia with the identification of indigenous myrmechorous plants, with a preponderance of species on ultramafic soils. Then, we evaluated the magnitude of seed dispersal by ants on these soils. After the characterisation of ant communities across an anthropic disturbance gradient, we evaluated seed dispersal capabilities of exotic ant compared to native ones. Solenopsis geminata appears to offer a more efficient seed dispersal than natives. On the other hand, Wasmannia auropunctata excludes native species without ensuring effective dispersal. In the context of an intense disturbance regime, our work illustrates a neo-assembled community of ants, dominated by exotic ones, some of which could provide a function relay with respect to maintaining the dynamic of maquis. Our work illustrates the “context dependency” of invasive species’ impacts as a function of anthropogenic disturbance’s level. It also discusses the possible contribution of these ants in a context of restoration after disturbance of habitats on ultramafic substrates, or even their use in ecological engineering program