Academic literature on the topic 'Oiseaux – Longévité'

Nous présentons un cadre de réflexion général se basant sur la démographie des populations d’oiseaux marins afin d’identifier des leviers de gestion pertinents pour leur conservation. Après avoir rappelé l’influence des traits d’histoire de vie sur la démographie, nous avons synthétisé les paramètres démographiques connus pour 27 des 28 espèces d’oiseaux marins nicheurs en France. Toutes ces espèces ont une importante longévité (10 à plus de 50 ans) due à une survie adulte élevée (attendue > 0,90), une maturité sexuelle différée (deux à neuf ans), et une fécondité faible à moyenne (un à trois œufs). Le taux de croisssance de ces populations est environ 10 fois plus influencé par le taux de survie adulte que par des changements dans les paramètres reproducteurs, bien que les espèces les plus fécondes puissent compenser en partie une faible survie adulte. C’est ce que nous démontrons en modélisant la dynamique de population de deux espèces aux traits d’histoire de vie contrastés. Modifier la trajectoire des populations par des actions de gestion améliorant la fécondité localement n’est possible que si le succès reproducteur est déjà faible et si l’amélioration est forte. Finalement, la conservation des oiseaux marins nicheurs français devrait reposer essentiellement sur des actions favorisant la survie adulte. Cependant, les risques de mortalité identifiés sont globalement liés aux captures accidentelles, aux collision avec les éoliennes et à l’appauvrissement de la ressource, largement hors du cadre d’action des gestionnaires locaux. Des mesures coordonnées au niveau régional, national et international améliorant la survie des espèces s’imposent.

Il existe dans le règne animal une diversité incroyable de durées de vie allant de quelques jours pour les petits vers gastrotriches à plusieurs centaines d’années pour certains bivalves ou tortues terrestres. Cette étonnante diversité a depuis longtemps questionné les chercheurs en biologie. L’intérêt croissant pour le phénomène de vieillissement, notamment dû à l’augmentation de l’espérance de vie chez l’Homme, a conduit les chercheurs à essayer de comprendre les processus qui déterminent les patrons de longévité et de vieillissement. D’une part, les études biomédicales et biogérontologiques ont contribué à décrire nombres de mécanismes physiologiques et cellulaires à l’origine du vieillissement. Parmi ces mécanismes, le stress oxydant a été identifié comme jouant un rôle majeur, à travers l’accumulation au cours de la vie des dégâts générés par la production de radicaux libres lors d’activités métaboliques aérobies. D’autre part, le développement de théories évolutives du vieillissement a contribué à comprendre l’origine ultime du vieillissement et l’évolution de la diversité des traits d’histoire de vie. Cependant, ces approches, bien que complémentaires, sont longtemps restées imperméables et les travaux intégrant les mécanismes physiologiques tels que le stress oxydant dans une perspective évolutive n’ont connu que de récents développements. Dans cette thèse, nous avons étudié comment des mécanismes tels que le stress oxydant et ses coûts associés lors d’évènements comme la reproduction ou la réponse immunitaire pouvaient jouer un rôle dans l’évolution des patrons de vieillissement chez les oiseaux et les mammifères (i) en étudiant le rôle des antioxydants comme ressources clés dans les compromis adaptatifs entre reproduction et survie en fonction de l’âge, (ii) en étudiant les conséquences à long terme de l’environnement périnatal, (iii) en étudiant le lien entre réponse inflammatoire et patrons de vieillissement et de longévité contrastée entre oiseaux et mammifères, (iv) en s’intéressant plus particulièrement aux mécanismes de régulation immunitaire, soulignant leur rôle crucial pour la fitness des hôtes, et notamment tard dans la vie. Nos résultats soulignent l’importance des contraintes physiologiques liées à la limitation en ressources clés (antioxydants) ou aux dégâts engendrés lors d’activités coûteuses et destructrices et sur les patrons de vieillissements à l’échelle intra et inter-spécifique
There is an incredible diversity of lifespan in the animal kingdom ranging from a few days for small gastrotrichs worms to several hundred of years for some bivalves or tortoises. This amazing diversity has long questioned biology researchers. The growing interest in the phenomenon of aging, mainly due to the increase in life expectancy in humans, has questioned researchers on processes that determine patterns of longevity and ageing. On the one hand, biomedical and biogerontological studies helped describe numerous cellular and physiological mechanisms related to aging. Among these mechanisms, oxidative stress has been identified as playing a major role, through life-time accumulation of damage generated by production of metabolic free radicals. On the other hand, the development of evolutionary theories of aging has contributed to understanding ultimate origins of ageing and of the diversity of life history traits. However, these approaches, although complementary, have long remained separated and works that integrate physiological mechanisms such as oxidative stress in an evolutionary perspective have known only recent developments. In this thesis, we studied how mechanisms such as oxidative stress and its associated costs produced during reproduction or immune response could play a role in the evolution of patterns of ageing in birds and mammals by (i) studying the role of antioxidants as key resources involved in adaptive trade-offs between reproduction and survival through age, (ii) studying the long-term effects of the early environment, (iii) studying the relationship between inflammatory response and contrasted patterns of ageing and longevity between birds and mammals, (iv) focusing particularly on immune regulatory mechanisms, emphasizing their crucial role in fitness of hosts, especially late in life. Overall, our results highlight the importance of physiological constraints in terms of key resources limitation (i.e. antioxidants) or damage caused during costly and destructive activities and on intra-and inter-specific patterns of ageing

L'origine et l'évolution du génome mitochondrial sont fascinantes par de nombreux aspects. Aujourd'hui, ce génome représente moins de 1% de l'ensemble de l'ADN de la majorité des animaux mais il héberge quelques uns des gènes les plus essentiels aux fonctions métaboliques. L'hypermutabilité mitochondriale est, chez les animaux, l'une de ses caractéristiques les plus singulières. L'étude du déterminisme du taux de mutation mitochondrial est le premier objectif de cette thèse. Par une approche phylogénétique précise, nous avons obtenu le taux de mutation de plus d'un millier d'esp`eces d'oiseaux et de mammifères. Nous avons révélé une gamme de variation très importante entre espèces, cette variation allant jusqu'à couvrir deux ordres de grandeur chez les mammifères. Grâce à une étude intra-classe et par la comparaison entre les oiseaux et les mammifères, nous avons montré que cette variation pouvait ˆetre en lien avec la longévité des organismes à travers une sélection pour une réduction du taux de mutation mitochondrial chez les espèces longévives. La deuxième partie de cette thèse concerne l'action de la sélection naturelle et de la dérive génétique sur l'évolution de l'ADN mitochondrial (ADNmt). Prenant comme point de départ les récentes preuves de sélection positive dans l'évolution de l'ADNmt (notamment chez les invertébrés), nous détectons, a contrario, essentiellement les traces de la sélection purificatrice chez les oiseaux et les mammifères. De manière plus surprenante, nous avons montré que la taille des populations n'est apparemment pas liée au niveau de polymorphisme mitochondrial des espèces, mais influencé, en revanche, l'efficacité de la sélection, mesurée au travers de la quantité de mutations faiblement délétères qui se fixent au cours de la divergence. Nous proposons qu'une forte stochasticité temporelle de la taille des populations pourrait expliquer ce résultat. L'ensemble de ces résultats participent à la compréhension de l'évolution d'un génome singulier, et a également des implications sur les utilisateurs, particulièrement nombreux, de l'ADN mitochondrial en temps que marqueur moléculaire
The origin and evolution of mitochondrial genome is fascinating. Currently, it makes up less than 1% of the whole organism genome, but contains some of the most important genes. A particularly intriguing feature of the animal mitochondrial genome is its hypermutability. The first goal of this work is to progress in our understanding of the determinism of mitochondrial DNA (mtDNA) substitution rate variations by distinguishing between two classical hypotheses of evolutionary biology –the generation time hypothesis and the metabolic rate hypothesis– and an other hypothesis that comes from biomedecine, namely the longevity hypothesis. Using a phylogenetic approach, we obtained lineage-specific mitochondrial mutation rates across more than one thousand bird and mammalian species. This analysis reveals an unexpectedly high level of mitochondrial mutation rate variation between lineages. The bird/mammal comparison and a within-class analysis suggest that this variation could be linked to species longevity through a (direct or indirect) selective pressure reducing the mitochondrial mutation rate in long-lived species. In the second part of this work, we address the impact of natural selection and genetic drift on mtDNA. Recent evidence of positive selection acting on mtDNA (mostly in invertebrates) was used as a starting point. We showed that, contrary to invertebrates species, bird and mammal mtDNA evolution is mainly under purifying selection. Surprisingly, even in the absence of positive selection, population size variations have no effect on mtDNA genetic diversity, but influence the rate of non-synonymous substitutions. This result could be explained by strong stochasticity of population sizes. All these results contribute to increase our understanding of an unusually evolving genome, and also have implications for the numerous users of mtDNA as a tool to reconstruct population and species history

Le glucose est central dans le métabolisme, mais il affecte également le vieillissement en favorisant la glycation non enzymatique et la formation de produits finaux de glycation avancée (AGE). Cette thèse étudie le glucose et la glycation chez les oiseaux, qui montrent une longévité ajustée à la masse plus élevée par rapport aux mammifères malgré des niveaux de glucose sanguin plus élevés, à travers de: (i) une étude mettant en relation ces traits avec la diète et les traits d'histoire de vie le long de l'arbre des oiseaux, (ii) une évaluation de leur lien avec le fitness dans une population sauvage et (iii) une expérience en captivité explorant leur effets adverses sur des marqueurs de sénescence. Nous avons montré (i) une plus grande résistance à la glycation chez les espèces à niveaux plus élevé en glucose, (ii) effets du glucose sur la survie et les résultats reproductifs, et (iii) que la supplémentation chronique en glucose réduit la survie, augmentant la glycation et les AGEs
Glucose is central to metabolism, but it also affects ageing by promoting non-enzymatic glycation and the formation of advanced glycation end products (AGE). This thesis studies glucose and glycation in birds, which show a higher mass-adjusted longevity compared to mammals despite higher blood glucose levels, through: (i) a study relating these traits to diet and life history traits along the bird tree, (ii) an assessment of their link to fitness in a wild population and (iii) a experiment in captivity exploring their adverse effects on markers of senescence. We showed (i) greater resistance to glycation in species with higher glucose levels, (ii) effects of glucose on survival and reproductive outcome, and (iii) that chronic glucose supplementation reduces survival, increasing glycation and AGE

Le compromis entre la reproduction en cours et les chances de survivre et de se reproduire ultérieurement est un élément clef des études sur l’évolution des traits d’histoire de vie. Ce travail de doctorat relatif au Manchot royal (Aptenodytes patagonicus) a pour but de tester l’existence d’un coût de la reproduction et de déterminer si cet oiseau longévif se comporte comme un ‘parent prudent’ face à la variabilité environnementale. Les stratégies individuelles varient cependant au sein d’une population, cette diversité étant liée à la qualité hétérogène des individus, mais aussi à l’hétérogénéité spatiale et/ou temporelle des conditions environnementales. Cette étude se base sur le suivi d’oiseaux non-bagués, à partir d’un nouveau système d’identification automatique, ANTAVIA. Les fortes probabilités de survie des individus reproducteurs en succès et reproducteurs tardifs supportent l’hypothèse d’une hétérogénéité de la qualité individuelle. Les individus de meilleure qualité seraient capables de faire face à des mauvaises conditions environnementales sans mettre en péril leur survie, mais prendraient occasionnellement une année sabbatique afin d’optimiser leur valeur reproductive résiduelle (stratégie du ‘parent prudent’). Nous avons démontré que tenter une reproduction tardive pour ces individus n’est pas plus coûteux en termes de survie que de ne pas se reproduire. Les adultes de meilleure qualité (en termes de valeur sélective) ne s'installent pas dans les zones centrales de la colonie considérées comme potentiellement meilleures. La qualité d’un habitat ne se limiterait donc pas aux risques de prédation et d’atteinte parasitaire. Le comportement agonistique des congénères pourrait être un facteur déterminant. Les composantes fondamentales de la valeur sélective (survie et succès reproducteur) de cette espèce sont liées à des processus océanographiques distincts. Les conditions environnementales (indice de la disponibilité alimentaire) autour de Crozet affectent le succès reproducteur en cours, alors que celles rencontrées au niveau de la zone marginale des glaces ont un impact sur la survie adulte, visible deux ans après une anomalie de températures. Enfin, cette étude montre un effet de l’âge sur la survie, celle-ci étant particulièrement faible et variable (effet cohorte) lors du premier hiver en mer. Ceci soutient l’hypothèse de l’hétérogénéité individuelle qui postule que les individus de mauvaise qualité vont disparaître de la population plus tôt que ceux de meilleure qualité. La diminution des taux de recapture et de survie entre 4 et 5 ans semble être liée aux coûts de la première tentative de reproduction. La masse au départ en mer affecte la survie, un surpoids constituant un handicap. Enfin, les caractères sexuels secondaires indiquent le niveau de maturité des individus. Ce travail de doctorat nous a permis d’évaluer les compromis adaptatifs qui ont contribué à l'émergence de stratégies d’histoire de vie chez cet oiseau marin longévif
An evaluation of how animals optimize their lifetime reproductive success is a crucial step for defining their life history strategy. We investigated the trade-off between current reproductive effort, and future survival and breeding attempts to test the hypothesis that reproductive costs and individual heterogeneity in quality occur in a population of king penguins (Aptenodytes patagonicus) individually marked with transponders. Our study shows that individuals adopt different strategies to maximize their fitness according to their individual quality, but also in relation to their breeding history. High quality individuals might be able to buffer the impact of environmental stochasticity on reproductive success without jeopardizing their own survival. Therefore, in terms of survival, a late breeding attempt might not be more costly than no breeding attempt for king penguins. Nevertheless, birds might occasionally take reproductive sabbaticals to optimize their residual reproductive value as suggested by the prudent parent hypothesis. In king penguins, high quality individuals do not seem to monopolize central areas of the colony that are presumed to be of high quality (lower predation, flooding, and tick-infestation risk). Conversely, our study highlights the importance of intra-specific aggressiveness for breeding site selection and for seabird colony structuring. Moreover, we found that indices of both large- and local-scale oceanic conditions might provide different information on the influence of the environment on life history traits in an apex predator. While breeding success was found to be negatively influenced by the global SOI (Southern Oscillation Index) and the SST (Sea Surface Temperature) around Crozet, adult king penguin survival was more strongly related to warm SSTs at the marginal ice zone (MIZ) with a 2 year lag. Our study also found that fledglings had the lowest survival probability during the first year at sea, suggesting that individuals of lower quality may disappear from cohorts during this stressful time. High variability in survival between cohorts during this first winter at sea supports the cohort effect hypothesis. The majority of king penguins start to breed at 4-5 years of age and a decrease in survival and recapture between the fourth and fifth winter at sea may be related to the first breeding attempt. We found that pre-fledging body mass influences post-fledging survival and suggest that high body mass may be a handicap for birds when leaving the colony for their first voyage to sea. Finally, age difference in coloured ornament characteristics might signal breeding or social status and thus reduce the rate of agonistic interactions between juveniles and adults. This doctoral thesis allowed us to evaluate some adaptive trade-offs between fitness components defining the life-history strategies of a long-lived seabird

Jusqu’à aujourd’hui, les traits démographiques du début de vie ont été peu étudiés relativement aux traits adultes chez une grande majorité d’espèces animales. Les jeunes individus sont généralement plus difficiles à étudier en milieu naturel du fait de leur taille plus petite, de leur comportement plus mobile et des forts taux de mortalité qu’ils subissent. Cependant, la bonne compréhension des processus démographiques requiert la prise en compte de l’ensemble des stades de vie. Le manque de connaissance concernant les plus jeunes individus est particulièrement préjudiciable pour les espèces longévives. En effet chez ces espèces, les individus immatures représentent une partie importante de la valeur reproductive totale et ont ainsi une forte influence sur l’ensemble de la dynamique de la population. Ainsi, ces lacunes affectent notre capacité à effectuer des projections démographiques réalistes dans un contexte de changements globaux et plus généralement limitent notre compréhension de l’évolution des traits d’histoire de vie. Afin de pallier à ce manque, cette thèse porte sur l’étude des traits d’histoire de vie en début de vie chez une espèce d’oiseau marin : l’albatros hurleur Diomedea exulans. Chez cette espèce particulièrement longévive, la période d’immaturité peut durer une dizaine d’années. En se basant sur un suivi individuel à long terme et des analyses de type capture-marquage-recapture, nous avons estimé la survie en début de vie ainsi que l’accès à la première reproduction en fonction de l’âge et du sexe. Nous avons également étudié les effets potentiels de facteurs extrinsèques (climat, pêcherie) et intrinsèques (densité dépendance, âge parental) sur ces paramètres. De nombreuses relations entre les taux vitaux de ces jeunes individus et leur environnement ont été décrites. Sur un plan plus théorique, nous avons également pu tester différentes prédictions comme la canalisation des traits d’histoire de vie ou l’existence de différentes stratégies d’histoire de vie au sein d’une même population. Au cours de ce travail, une attention particulière a été portée aux variations des traits démographiques à l’échelle individuelle. Notre étude montre que les taux vitaux d’individus de même âge et de même sexe peuvent être très variables. Nous avons pu associer les traits démographiques en début de vie aux performances futures au stade adulte et révéler certaines causes de ces variations interindividuelles
To date, early life demographic traits have been poorly studied compare to adult traits in the vast majority of animal species. Young individuals are usually more difficult to study due to their small size, their mobile behavior and the high mortality rate that characterizes their life stage. However, the full understanding of the demographic processes requires the integration of all life stages. This lack of knowledge toward early-life stages is particularly detrimental for long lived species. Indeed for these species, the immature component represents a substantial part of the total reproductive value, having a high influence on the whole population dynamics. Hence, such limitations affect the accuracy of population projections in the context of global change and more generally our understanding of life history trait evolution. In order to fill in this gap, this PhD project focuses on early life demographic traits in a seabird species : the wandering albatross Diomedea exulans. In this very long-lived species, the immature period lasts around 10 years. Based on long-term individual monitoring and capture-recapture analyses, we estimated early-life survival and the access to reproduction according to age and sex. We also investigates the respective effects of extrinsic (e.g. climate, fisheries) and intrinsic factors (e.g. density dependence, parental effects) on these parameters. Many relationships between early-life vital rates and environmental variables have been described. From a theoretical perspective, we tested several predictions such as the canalization of life-history traits and the existence of different life-history strategies within a population. In this work, special attention was paid to demographic variations at the individual scale. Our study showed that vital rates of individuals of the same age and sex could be very different. We have linked early-life demographic traits with subsequent adult performances and identified some causes of these individual variations

Peu de données sont actuellement disponibles sur les effets de l'âge sur les performances physiologiques et comportementales des animaux sauvages. Compte tenu de sa nature multifactorielle, il est délicat d'explorer les corrélats physiologiques et comportementaux de la sénescence en conditions naturelles sans mener une approche multidisciplinaire. Le but de cette thèse est de mettre en oeuvre une telle approche pour analyser simultanément les effets de l'âge sur la physiologie, les comportements de recherche alimentaire et le succès reproducteur chez deux oiseaux marins longévifs, le Grand Albatros Diomedea exulans (2-48 ans) et le Pétrel des Neiges Pagodroma nivea (7-46 ans). Nous avons conduit des études transversales pour décrire les patrons de variation avec l'âge du comportement de recherche alimentaire, de la performance de reproduction et de nombreux marqueurs phénotypiques associés au vieillissement chez l'Homme ou les animaux de laboratoire, tels que l'immunité, le stress oxydant, les défenses antioxydantes, les taux basaux de d'hormones, la réponse hormonale au stress et la réponse cardiaque au stress. Chez le Grand Albatros, nous avons détecté un effet de l'âge sur le comportement de recherche alimentaire, la réponse au stress et le succès reproducteur, mais pas sur les marqueurs basaux de l'immunité, du stress oxydant ou des taux hormonaux. Les vieux Albatros mâles montrent une ségrégation avec l'âge dans les aires de pêche, sont moins actifs à la surface de l'eau, parcourent de plus grandes distances, et reviennent de mer avec des taux relatifs d'hormone de stress élevés. En revanche, aucun effet de l'âge été détecté sur la physiologie ou le comportement des femelles, suggérant que les patrons de variations avec l'âge sont propres à chaque sexe, comme chez l'Homme ou les animaux de laboratoire. En outre, l'examen des albatros non reproducteurs suggère que c'est en situation de contrainte que les patrons de variation avec l'âge des traits physiologiques s'expriment. Chez le Pétrel des neiges, aucun effet de l'âge n'a été détecté sur la réponse immunitaire humorale, sur l'augmentation des taux d'hormone de stress pendant la réponse immunitaire, sur la croissance ou la réponse au stress des poussins, suggérant qu'il est difficile de mettre en évidence des corrélats physiologiques de la sénescence chez cette espèce longévive. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que (i) les niveaux de maintenance somatique restent élevés jusque dans la fin de vie, contrairement aux espèces peu longévives, ce qui va dans le sens de la Théorie du Soma Jetable ; (ii) les traits phénotypiques associés aux comportements alimentaires pourraient être des facteurs proximaux du vieillissement en conditions naturelles ; (iii) le sexe est un paramètre majeur de la détermination des patrons de variation avec l'âge en conditions naturelles.

Les ressources étant en quantité limitée, la théorie des traits d’histoire de vie postule que la sélection naturelle favorise les mécanismes physiologiques qui optimisent leur allocation entre différentes activités en compétition. Ainsi, afin de maximiser leur valeur sélective, les espèces longévives doivent faire des compromis entre l’énergie allouée à la survie et à la reproduction. Le système immunitaire a notamment été identifié comme un coût potentiel de la reproduction. Nous avons examiné les effets de l’effort reproducteur sur les trois composantes du système immunitaire chez la femelle d’eider à duvet (Somateria mollissima) au cours de son jeûne d’incubation. Au cours du jeûne d’incubation, nous avons observé une diminution des deux composantes de l’immunité acquise alors que la réponse immunitaire innée n’est pas altérée. Les femelles d’eider semblent donc allouer préférentiellement leurs ressources à l’effort reproducteur au détriment de l’immunité acquise. Par contre, elles semblent préserver l’intégrité de leur immunité innée. Nous avons aussi déterminé les facteurs ultimes et proximaux sous-tendant le compromis observé entre l’effort reproducteur et l’immunocompétence. La corticostérone est supposée être le principal facteur proximal de l’immunosuppression. Cependant, nous avons montré que la corticostéronémie ne varie pas au cours du jeûne d’incubation, alors que l’expression de protéines de stress (HSP) augmente significativement. L’effet immunosuppresseur des hormones testées (corticostérone et triiodothyronine) semble imputable à leur effet négatif sur la masse corporelle. Ces résultats confortent l’existence d’un lien entre les réserves, notamment lipidiques, et le système immunitaire et sont par ailleurs en accord avec l’hypothèse d’allocation optimale des ressources. Néanmoins, nos résultats ne permettent pas d’exclure l’hypothèse d’évitement de pathologies auto-immunes
Available resources being limited, life-history theory predicts that natural selection favours the physiological mechanisms that ensure their optimal allocation between competing activities. Accordingly, to maximize their fitness, long-lived species face a trade-off between survival and reproduction. Immunity is hypothesized to share limited resources with other physiological functions and this may partly account for the fitness costs of reproduction. We examined the effects of reproductive effort on the three components of the immune system in female common eiders (Somateria mollissima) during their incubation fast. During incubation fast, we observed that both components of the acquired immunity decrease significantly while innate immunity does not vary. Hence, female eiders seem to reallocate their resources from the acquired immunity to reproductive effort, while the innate immunity does not seem to be affected. We determined both ultimate and proximate factors underlying the observed trade-off between reproductive effort and immunocompetence. Corticosterone has been suggested the main proximate factor for immunosuppression. However, we showed here that corticosteronemia does not vary during the incubation fast, while stress protein expression (HSP) increases significantly. The immunosuppressive effect of tested hormones (corticosterone and triiodothyronine) seems to be mediated by their negative effect on body mass. These results lend support to the proposed link between the immune system and body fat reserves and are also in agreement with the resource-limitation hypothesis. Nevertheless, our results do not exclude the autoimmune pathology avoidance hypothesis

La théorie des traits d’histoire de vie prédit que les oiseaux longévifs devraient favoriser leur propre survie lorsque les contraintes énergétiques deviennent trop importantes. Le reproduction chez les oiseaux marins est associée à une période de jeûne prolongé, caractérisée par trois phases métaboliques distinctes. Cette situation peut conduire à l’épuisement des réserves énergétiques et à l’abandon de la reproduction, un signal de réalimentation étant mis en place (PIII). Le but de cette thèse est d’examiner les mécanismes physiologiques sous-jacents à l’abandon du nid en précisant le rôle respectif de deux hormones impliquées dans le contrôle du comportement parental (corticostérone -CORT- et prolactine) chez un oiseau marin longévif, le manchot Adélie Pygoscelis adeliae. Pour ce faire, nous avons utilisé des approches corrélatives et expérimentales, chez des oiseaux sauvages en cours de reproduction et des oiseaux captifs en échec de reproduction. Nos résultats indiquent que la CORT agit de façon précoce dans le processus de désertion du nid et entraîne une diminution du niveau de prolactine. Il semble que la prolactine doit atteindre un niveau seuil bas pour finalement déclencher l’abandon du nid. Ainsi, l’effet de la CORT sur la prolactine apparaît comme un mécanisme crucial impliqué dans la décision d’interrompre un épisode reproducteur lorsque la survie de l’individu est menacée. Si l’atteinte de cet état hormonal (niveaux élevés de CORT et faibles de prolactine) entraîne l’abandon du nid, il semble cependant que la modification seule de l’une ou l’autre de ces hormones contrôlant le comportement parental ne soit pas suffisante pour déclencher l’abandon du nid
The life-history theory predicts that long-lived birds should favour their own survival when breeding becomes too costly in terms of body maintenance. Reproduction in seabirds is associated with a long-term fasting period, characterized by three metabolic phases. This natural situation of fasting can lead to body reserves’ exhaustion and abandonment of current reproduction, a refeeding signal being triggered (PIII). The aim of this doctoral research is to examine the physiological mechanisms underlying the triggering of nest abandonment by specifying the respective role of two hormones involved in the control of parental behaviour (corticosterone -CORT- and prolactin) in a long-lived bird, the Adélie penguin Pygoscelis adeliae. To do so, we used correlative and experimental studies run on free-living incubating penguins and failed breeder birds (captive birds). We found that CORT is the first to be affected by prolonged energy constraints and induces a decrease in prolactin levels. It seems that this latter hormone have to reach a low threshold value to trigger nest abandonment. Thus, the effect of CORT on prolactin levels appears as a crucial mechanism involved in the decision to stop a breeding attempt when the individual’s survival is threatened. This hormonal state (high CORT levels and low prolactin concentration) triggers nest desertion but the change in concentration of only one of these two hormones which control the parental behaviour is not sufficient to stimulate abandonment

L’impact écologique et évolutif de la dispersion et de la consanguinité peut être exacerbé chez les espèces insulaires. Les albatros, en particulier, ont un mode de vie exceptionnel qui soulève plusieurs questions à cet égard. Dans cette thèse j’aborde certaines de ces questions. En introduction (chapitre 1), j’énonce des hypothèses spécifiques à l’espèce d’étude, l’Albatros hurleur (Diomedea exulans), en lien avec la dispersion, la dynamique des populations, et la génétique. Cependant, la découverte fortuite d’une diversité génétique très pauvre chez cette espèce a nécessité une redéfinition majeure des objectifs et hypothèses initiaux de la thèse. Donc, les patrons de diversité génétique chez deux espèces « sœurs », les Albatros hurleurs et d’Amsterdam (D. amsterdamensis), sont d’abord étudiés au chapitre 2. Des simulations supportent l’hypothèse voulant que ces deux espèces aient hérité leur faible diversité de leur ancêtre commun qui vivait il y a quelque 0,8 million d’années. Par conséquent, les albatros semblent défier l’opinion répandue voulant qu’une faible diversité génétique réduit nécessairement la viabilité d’une espèce. L’objectif du chapitre 3 était d’identifier explicitement le modèle de dynamique populationnelle correspondant le mieux à la réalité des Albatros hurleurs. Les populations de l’ensemble de l’aire de répartition s’avèrent très peu différenciées au plan génétique. Tous les génotypes forment un seul groupe homogène selon une analyse de groupement, suggérant que les colonies actuelles pourraient descendre d’une même population ancestrale qui avait une faible diversité génétique. À l’opposé, les données de relecture de bagues indiquent qu’environ un oiseau par cohorte a émigré de son île natale au cours des dernières décennies. De ce fait, les données génétiques ne reflètent pas les faibles taux de dispersion contemporains, vraisemblablement parce que les populations n’ont pas atteint l’équilibre migration–dérive. Un modèle de dynamique de métapopulation impliquant la colonisation récente de plusieurs îles semble compatible avec les bas niveaux de diversité et de structure génétiques, bien que d’autres facteurs ont sans doute contribué au façonnement du patron génétique. La diversité et la structure génétiques limitées soulèvent des questions à propos de la consanguinité et de ses effets. Dans le chapitre 4, les données probantes relatives à la consanguinité chez l’Albatros hurleur sont passées en revue. L’hypothèse que le succès reproducteur décroît avec l’accroissement de la similarité génétique des partenaires a aussi été testée en utilisant des données moléculaires et sur l’histoire reproductive des couples. Bien que l’analyse ne supporte pas cette hypothèse, on ne peut exclure la possibilité que ce résultat découle du manque de résolution des marqueurs étant donné la très faible diversité génétique des albatros. Quelques perspectives sur des aspects reliés à la consanguinité (p. ex. son évitement, la purge génétique), basées sur la littérature récente, sont également proposées. En somme, l’étude du cas « albatros » mène à plusieurs hypothèses stimulantes et démontre la complexité de mettre au jour la dynamique de la consanguinité chez les espèces longévives. Dans le chapitre 5, à défaut de pouvoir faire des analyses d’assignation populationnelle (en raison du manque de résolution génétique), le jeu de données sur les albatros, ainsi qu’un second jeu sur le Saumon Atlantique (Salmo salar), ont servi à explorer le comportement d’une méthode d’assignation appliquée de façon routinière en biologie. Les résultats démontrent que des aspects importants (estimation du taux d’erreur, détection de migrants) sont liés à la conformité des données empiriques aux prémisses des tests. Ils soulignent aussi l’importance de valider la procédure d’assignation à l’aide de simulations préliminaires. Cette contribution méthologique se veut en quelque sorte une réponse au manque d’uniformité dans l’application de ces méthodes. Pour conclure, je passe en revue l’ensemble des connaissances sur la dispersion des Albatros hurleurs et je propose une perspective sur les causes de la dispersion et de son évolution chez ces oiseaux. Cette thèse apporte un éclairage nouveau sur la signification et l’impact du monomorphisme génétique dans les populations naturelles, sur la dispersion et la dynamique populationnelle chez une espèce longévive, et propose une vision sur l’interaction entre ces facteurs et l’histoire de vie.
The ecological and evolutionary impact of dispersal and inbreeding may be exacerbated in insular species. Albatrosses, in particular, have an extreme way of life raising several questions in that regard. In this thesis, I address some of these questions. In the introduction (chapter 1), I enounce hypotheses that are specific to the study species, the wandering albatross (Diomedea exulans), in relation to dispersal, population dynamics, and genetics. However, the fortuitous discovery of a very poor genetic diversity in this species led to substantial modifications of the initial objectives and hypotheses of the thesis. Thus, the patterns of genetic diversity in two sister species, the wandering and Amsterdam (D. amsterdamensis) albatrosses, are studied in chapter 2. Simulations support the hypothesis that the two species inherited a poor genetic diversity from their common ancestor, some 0.8 million years ago. Albatrosses thus appear to challenge the widespread view about the negative consequences of genetic depletion on species survival. In chapter 3, the objective was to identify explicitly which model of population dynamics best applies to the wandering albatross. Populations exhibited little genetic differentiation across the species’ range. All genotypes grouped together in a cluster analysis, suggesting that current colonies have derived from one ancestral source that had a low genetic diversity. In contrast, band re-sighting data indicated that about one bird per cohort has dispersed among islands in the past decades. Therefore, low contemporary dispersal rates are not mirrored by genetic data, presumably because populations are not at migration–drift equilibrium. A metapopulation dynamics model involving the recent colonization of several islands seems consistent with the very low levels of both genetic diversity and structure within the wandering albatross. Yet, other factors likely contributed to shape current genetic patterns. The limited genetic diversity and structure raise questions about inbreeding and its effect. Thus, in chapter 4, evidence for inbreeding in the wandering albatross is reviewed. The hypothesis that reproductive success decreases with increasing genetic similarity between mates was also tested using molecular data and pair breeding histories. While the hypothesis was not supported, a lack of resolution from the markers cannot be ruled out given the very poor genetic diversity in albatrosses. Some perspectives about inbreeding-related aspects (e.g. inbreeding avoidance, purging) based on recent literature are also proposed. Overall, this wandering albatross case study leads to several stimulating hypotheses and shows how complex the understanding of inbreeding dynamics in a long-lived species may be. In chapter 5, failing to successfully apply population assignment methods (because of the lack of genetic resolution), data on Atlantic salmon (Salmo salar) were used in addition to the albatross dataset to explore the performance of an assignment method routinely used in biological investigations. Results show that critical aspects (error rate estimation, migrant detection) relate to how test assumptions are met by empirical data. They also stress the need to validate the assignment procedure with preliminary simulations. This methodological contribution is to some extent a response to the absence of uniformity in the way these methods are generally applied. To conclude, using empirical evidence on dispersal in wandering albatrosses, I suggest perspectives on the causes and the evolution of dispersal in these birds. This dissertation provides new insights about the significance and implications of genetic monomorphim in natural populations, about dispersal and population dynamics in a longlived seabird, and proposes a vision about the interaction between these factors and life history.

L'étude des mécanismes endocriniens est particulièrement intéressante du fait du rôle majeur des hormones dans la régulation des interactions entre la physiologie d'un organisme, son comportement, et les modifications de son environnement. Cette thèse s'est intéressée aux relations entre le statut hormonal, les performances de reproduction et le succès reproducteur d'un oiseau marin longévif, le manchot Adélie Pygoscelis adeliae, dans un contexte environnemental soumis à des changements. Le statut endocrinien de manchots mâles a été manipulé en utilisant des implants dégradables sous-cutanés diffusant l'hormone d'intérêt ou un inhibiteur de sa sécrétion. Les effets d'une modification des niveaux d'hormones sur l'investissement parental pendant l'incubation ont été mesurés à l'aide d'observations directes et d'oeufsfactices enregistrant les paramètres d'incubation. Les niveaux de corticostérone - hormone dite de stress, de prolactine - hormone des soins parentaux, et de testostérone - hormone liée aux comportements sexuels et à l'agressivité, ont été manipulés. Les effets d'une augmentation des niveaux de corticostérone sur les performances et le succès reproducteur pendant la période de l'élevage des poussins ont également été mesurés. Enfin, les conséquences d'une légère élévation des niveaux de corticostérone pendant l'ensemble de la saison de reproduction en termes de comportement et de succès reproducteur ont été examinées. Une augmentation des niveaux de corticostérone a globalement diminué les performances et le succès de reproduction. D'autre part, une modification des niveaux de prolactine ou de testostérone a affecté la durée etles paramètres d'incubation, suggérant une implication de ces deux hormones dans le contrôle de la phénologie de la reproduction. Les résultats présentés dans cette thèse mettent l'accent sur le fait que la relation entre statut endocrinien et performances de reproduction est dose, état et contexte dépendante. Nos résultats illustrent le rôle majeur des hormones étudiées dans la régulation de l'effort reproducteur, et soulignent également l'importance de considérer les interactions entre les organismes et leur environnement.