Relations entre le patron d'exploration, la reproduction et le niveau de cortisol fécal chez le tamia rayé (Tamias striatus)

Les organismes montrent des variations de cycle de vie, de comportement et de physiologie. L'écologie évolutive cherche à les expliquer en investiguant les conséquences de ces variations pour l'écologie et l'aptitude phénotypique des animaux. Ainsi, certaines populations comportent des individus ayant un cycle de vie plus rapide que d'autres, caractérisé par une reproduction plus précoce, une fécondité plus élevée mais également une longévité plus faible. Une hypothèse récente, l'hypothèse du train de vie, prédit que ces différences de cycle de vie seraient associées à des différences de comportement constantes entre les individus lorsque ces traits sont impliqués dans les compromis évolutifs. Selon cette hypothèse, les individus investissant plus dans les comportements exploratoires devraient ainsi atteindre leur succès reproducteur maximum plus tard dans leur vie. Ceci peut provenir, d'une part, du fait que le train de vie des individus détermine leur personnalité; ou d'autre part, que la personnalité d'un individu détermine comment il complétera son cycle de vie. Il est possible de gagner certains indices sur les relations entre les traits comportementaux et biodémographiques à travers l'analyse des mécanismes de régulation qui leur sont commun, comme les gluco-corticoïdes (GC). Le but général de cette thèse de doctorat est de mieux comprendre les différences de patron d'exploration en testant l'hypothèse du train de vie. Selon cette hypothèse, les individus investissant le plus dans l'exploration de leur environnement devraient montrer un succès reproducteur maximal plus tardif et mobiliser plus de GC pour protéger leur survie face aux perturbations environnementales. J'analyse ainsi les relations entre le patron d'exploration exprimé par les individus dans un environnement nouveau, leur patron de reproduction au cours de leur vie, et le niveau de cortisol (le GC principal chez les mammifères) dans une population naturelle de tamias rayés (Tamias striatus) située au sud du Québec dans les monts Sutton. Je valide dans un premier temps une méthode permettant le suivi du niveau de cortisol de manière non-invasive. Je documente ensuite les relations entre le patron d'exploration des individus, leur docilité lors de manipulations sur le terrain et leur propension à être capturés dans les pièges. Je détermine la relation entre le patron d'exploration des individus et leur réactivité physiologique aux perturbations environnementales. Je documente ensuite le patron de reproduction des individus tout au long de leur vie et analyse sa relation avec leur patron d'exploration. Enfin, j'analyse le niveau de cortisol des individus en nature. Les individus ont été suivis sur 25 hectares de forêt décidue mature. Chaque été de 2005 à 2010 les individus ont été suivis par piégeage, observations focales et télémétrie. Les jeunes ont été capturés à l'émergence du terrier maternel, et assignés à leur père le plus probable à l'aide de marqueurs microsatellites. Les individus ont été soumis à des tests d'arène, quantifiant la réponse comportementale à un environnement nouveau. Durant ce test, certains individus expriment un patron d'exploration superficiel, caractérisé par une exploration importante en début de test mais une diminution tout aussi importante de l'exploration au court des secondes suivantes. À l'autre extrême, d'autres individus expriment un patron d'exploration plus méticuleux, avec un niveau d'exploration modéré mais constant au cours de la durée du test. Les animaux ont également été soumis à des tests de docilité, lors desquels nous avons relevé le nombre de secondes passées par l'animal à se débattre durant une minute lors des manipulations. Lors des captures en 2009, des échantillons fécaux ont été prélevés dans les trappes. La concentration de métabolites issus du cortisol a ensuite été analysée par ELISA compétitive en utilisant un anticorps polyclonal. La réactivité du système sympathique des individus a été quantifiée par l'analyse du rythme cardiaque lors d'un test de restriction. Les individus de la population d'étude montrant un patron d'exploration plus superficiel dans l'arène sont moins dociles. Ces individus sont également capturés plus fréquemment (mâles) ou plus loin de leur terrier (femelles). Les individus exprimant un patron d'exploration superficiel dans l'arène démontrent une réactivité du système sympathique plus importante, mais une variabilité plus faible de leur niveau de cortisol, suggérant qu'ils protègent ainsi leur survie de manière moins importante. En accord avec les prédictions, les individus plus superficiels dans leur exploration atteignent également leur succès reproducteur maximal plus tôt au cours de leur vie reproductive. Les variations d'abondance de nourriture d'une année à l'autre, à travers leurs effets sur l'âge à la première reproduction des individus contribuent à favoriser un meilleur succès reproducteur à vie des explorateurs superficiels parmi les individus nés durant les années de forte abondance de nourriture. À l'inverse, les explorateurs méticuleux ont un succès reproducteur plus élevé parmi les individus nés durant les années de faible abondance de nourriture. Les femelles ayant un patron d'exploration plus superficiel démontrent une variabilité plus faible de leur niveau de cortisol. Les femelles amenant un plus grand nombre de jeunes au sevrage ont également une variabilité en cortisol plus faible au cours de l'été. Ces résultats sont en accord avec l'hypothèse du train de vie et démontrent que le patron d'exploration exprimé par les animaux est associé à leur patron de reproduction en fonction de l'âge. De plus ils suggèrent que les fluctuations d'abondance des ressources d'une année à l'autre sont susceptibles de générer des pressions de sélection oscillantes qui pourraient maintenir la variabilité du patron d'exploration observée dans cette population. L'analyse du patron de cortisol des individus suggère enfin que le patron de reproduction et le patron d'exploration sont susceptibles de s'influencer l'un l'autre. Ces résultats contribuent à la compréhension des différences de personnalité par des résultats empiriques sur les relations entre les traits de personnalité, la physiologie et la biodémographie des individus. De telles études sont encore rares. Des analyses futures, détaillant d'une part la nature des coûts et des bénéfices associés au patron d'exploration des individus, et d'autre part investiguant les sources de variation contribuant à la variabilité du patron d'exploration observées dans cette population permettront de compléter les résultats présentés dans cette thèse.\ud _____________________________________________________________________________

Activité, exploration et leur relation avec l'utilisation de l'espace par les individus dans une population sauvage de tamias rayés (tamias striatus)

L'approche du comportement basée sur les coûts et les bénéfices montre que les systèmes polygynes peuvent favoriser une plus grande mobilité des mâles et des comportements de recherche de partenaires sexuels. Ce mémoire est une étude écologique tentant de préciser le lien entre la personnalité des individus et leur comportement de reproduction. Pour ce faire, nous avons étudié une population de tamias rayés (Tamias striatus) au Québec. Chez le tamia rayé, les mâles font des rondes d'inspection pour maximiser leurs chances de féconder les femelles. Il est très probable que les mâles soient face à un compromis entre le nombre de femelles visitées et l'effort investi sur chacune d'elle. Nous avons mesuré la personnalité des individus par des tests d'arène, mesurant le comportement des individus dans un environnement nouveau. Pendant ces tests, les individus peuvent montrer des patrons temporels d'activité et d'exploration différents. Si les individus montrent des patrons temporels différents, le score global d'activité et d'exploration des individus est susceptible d'être biaisé par la durée du test. Notre premier objectif est de montrer comment, en utilisant des modèles généralisés mixtes, il est possible de prendre en compte des différences de patron temporel durant les tests d'arènes. Nous avons utilisé des modèles généralisés mixtes analysant le temps passé actif durant les tests d'arènes afin de prendre en compte des facteurs environnementaux et d'estimer la constance du niveau global et du patron temporel d'activité et d'exploration des tamias dans l'arène. Les individus ont montré des patrons temporels d'activité et d'exploration différents, suggérant un gradient de proactivité dans la population. Nos estimations de reproductibilité sont similaires à celles rapportées par d'autres études. Nos résultats montrent que les études utilisant le test d'arène devraient prendre en compte le patron temporel de la réponse des individus, pour permettre une meilleure compréhension des traits de personnalité. Dans le second chapitre, nous déterminons comment les différences d'activité et d'exploration entre les tamias mâles affectent leur utilisation de l'espace pendant la reproduction (reflétant le comportement de recherche de partenaires sexuels). Nos objectifs sont (1) de comparer les patrons d'utilisation de l'espace par les mâles et les femelles pendant la reproduction et en absence de reproduction, et (2) de déterminer si l'espace supplémentaire utilisé par les mâles pendant la reproduction est relié à leur niveau d'activité et d'exploration. Nous avons réalisé des sessions de capture durant deux étés consécutifs (un été comportant une saison de reproduction et un été sans reproduction). Nous avons calculé le domaine vital et un indice de la surface visitée exceptionnellement par les mâles par la méthode des polygones minimums convexes. Nos résultats montrent que les mâles ont utilisé une surface plus importante durant l'année avec reproduction comparée à l'année sans reproduction estivale. Les femelles n'ont pas montré de différences entre les deux années. La surface utilisée par les individus était limitée par la proportion de mâles avoisinants. L'activité et l'exploration étaient reliés différemment à la surface utilisée selon les années. La surface visitée exceptionnellement n'était pas affectée par le niveau d'activité et d'exploration. Pour\ud les femelles, cette surface était plus importante en absence de reproduction, suggérant ainsi\ud qu'elles limitent leurs déplacements durant la gestation et l'allaitement. La personnalité peut\ud affecter des aspects de la reproduction, ceci devrait faire l'objet d'études plus approfondies. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Personnalité, Reproduction, Tamias striatus, Activité

Individual and Group Performance Suffers from Social Niche Disruption.

The social niche specialization hypothesis predicts that animal personalities emerge as a result of individuals occupying different social niches within a group. Here we track individual personality and performance and collective performance among groups of social spiders where we manipulated the familiarity of the group members. We show that individual personalities, as measured by consistent individual differences in boldness behavior, strengthen with increasing familiarity and that these personalities can be disrupted by a change in group membership. Changing group membership negatively impacted both individual and group performance. Individuals in less familiar groups lost weight, and these groups were less successful at performing vital collective tasks. These results provide a mechanism for the evolution of stable social groups by demonstrating that social niche reestablishment carries a steep cost for both individuals and groups. Social niche specialization may therefore provide a potential first step on the path toward more organized social systems

The role of habitat configuration in shaping animal population processes: a framework to generate quantitative predictions

By shaping where individuals move, habitat configuration can fundamentally structure animal populations. Yet, we currently lack a framework for generating quantitative predictions about the role of habitat configuration in modulating population outcomes. To address this gap, we propose a modelling framework inspired by studies using networks to characterize habitat connectivity. We first define animal habitat networks, explain how they can integrate information about the different configurational features of animal habitats, and highlight the need for a bottom–up generative model that can depict realistic variations in habitat potential connectivity. Second, we describe a model for simulating animal habitat networks (available in the R package AnimalHabitatNetwork), and demonstrate its ability to generate alternative habitat configurations based on empirical data, which forms the basis for exploring the consequences of alternative habitat structures. Finally, we lay out three key research questions and demonstrate how our framework can address them. By simulating the spread of a pathogen within a population, we show how transmission properties can be impacted by both local potential connectivity and landscape-level characteristics of habitats. Our study highlights the importance of considering the underlying habitat configuration in studies linking social structure with population-level outcomes

Anticipated effects of abiotic environmental change on intraspecific social interactions

Peer reviewedPublisher PD

Data from: There’s no place like home: the contribution of direct and extended phenotypes on the expression of spider aggressiveness

Architectural constructions allow animals to modify their environment in order to improve their reproductive success. Constructions also modulate the expression of individual behavior, ultimately affecting the presence and importance of animal personality within populations. The exact impact of constructions on personality is seldom investigated. We quantified experimentally the impact of web characteristics on individual foraging behavior in the Western black widow spider (Latrodectus hesperus). We assayed aggressiveness toward a prey cue, and boldness while individuals resided on their own web versus after being translocated onto webs built by con-specifics. We quantified the importance of individual differences in aggressiveness and boldness while accounting for differences in web characteristics. We tested for relationships between web building, aggressiveness, and boldness. Web characteristics affected spider aggressiveness and interacted with individual web-building behavior to explain up to a fifth of the variation in foraging aggression, but did not affect spider boldness. Even after accounting for web characteristics, individuals still exhibited important differences in aggressiveness. We detected no relationship between an individual’s aggressiveness behavioral type and the characteristics of the web it built. Surprisingly, web characteristics impacted aggressiveness differently from one individual to the next. Hence the effect of web characteristics on foraging behavior might depend on condition or past experience. Webs contributed mostly to the variation in aggressiveness within-individuals. Variation in web building behavior might affect the amount of consistent differences in foraging, mating, and anti-predator behavior among individuals and needs to be accounted for when quantifying individual variation in behavior in spiders

Data from: The contribution of developmental experience vs. condition to life history, trait variation, and individual differences

Developmental experience, for example food abundance during juvenile stages, is known to affect life history and behaviour. However, the life history and behavioural consequences of developmental experience have rarely been studied in concert. As a result it is still unclear whether developmental experience affects behaviour through changes in life history, or independently of it. The effect of developmental experience on life history and behaviour may also be masked or affected by individual condition during adulthood. Thus, it is critical to tease apart the effects of developmental experience and current individual condition on life history and behaviour. In this study we manipulated food abundance during development in the western black widow spider, Latrodectus hesperus, by rearing spiders on either a restricted or ad lib diet. We separated developmental from condition dependent effects by assaying adult foraging behaviour (tendency to attack prey and to stay on out of the refuge following an attack) and web structure multiple times under different levels of satiation following different developmental treatments. Spiders reared under food restriction matured slower and at a smaller size than spiders reared in ad lib conditions. Spiders reared on a restricted diet were more aggressive towards prey and built webs structured for prey capture while spiders reared on an ad lib diet were less aggressive and build safer webs. Developmental treatment affected which traits were plastic as adults: restricted spiders built safer webs when their adult condition increased, while ad-lib spiders reduced their aggression when their adult condition increased. The amount of individual variation in behaviour and web structure varied with developmental treatment. Spiders reared on a restricted diet exhibited consistent variation in all aspects of foraging behaviour and web structure, while spiders reared on an ad lib diet exhibited consistent individual variation in aggression and web weight only. Developmental experience affected the average life history, behaviour, and web structure of spiders, but also shaped the amount of phenotypic variation observed among individuals. Surprisingly, developmental experience also determined the particular way in which individuals plastically adjusted their behaviour and web structure to changes in adult condition