Animals have evolved strategies to optimally balance costs and benefits of inbreeding. In social species, these adaptations can have a considerable impact on the structure, the organization, and the functioning of groups. Here, we consider how selection for inbreeding avoidance fashions the social behavior of arthropods, a phylum exhibiting an unparalleled richness of social lifestyles. We first examine life histories and parental investment patterns determining whether individuals should actively avoid or prefer inbreeding. Next, we illustrate the diversity of inbreeding avoidance mechanisms in arthropods, from the dispersal of individuals to the rejection of kin during mate choice and the production of unisexual broods by females. Then, we address the particular case of haplodiploid insects. Finally, we discuss how inbreeding may drive and shape the evolution of arthropods societies along two theoretical pathways.
Titre de la review
Consanguinité et évolution chez les arthropodes sociaux
Consanguinité et évolution chez les arthropodes sociaux
Résumé de la review
La consanguinité augmente l'homozygotie et diminue la diversité génétique ce qui, par exemple, empêche certaines espèces de s’adapter aux changements rapides de l’environnement. Les cas de consanguinité extrême sont rares dans la nature et certains taxons, tels que les arthropodes, ont mis en place des mécanismes d’évitements.
Le premier est le mécanisme de dispersion, qui consiste à s’éloigner dès la naissance de ses frères et sœurs, ou bien d’avoir une large éclosion de mâles et femelles issus de différents nids. Ce mécanisme, observé chez de nombreux hyménoptères, diminue le risque de rencontre entre individus frères et sœurs. Chez les abeilles, les mâles ont tendance à se disperser, tandis que chez les coléoptères vivant dans le bois, les vastes galeries empêchent la rencontre entre individus frères et sœurs.
Le deuxième mécanisme est la reconnaissance sociale, qui consiste à reconnaître les composants de la cuticule des insectes. Par exemple, chez les hyménoptères sociaux, les odeurs et les composants sont partagés entre les colonies, donnant des mélanges différents et spécifiques pour des individus issus d’un même nid.
Le troisième mécanisme est la polyandrie, qui désigne le fait que la femelle s’accouplera avec plusieurs mâles. Dans la nature, Gryllus bimaculatus (un criquet) femelle empêche la consanguinité en fertilisant leurs œufs avec le sperme de mâle non-apparentés. Les femelles imposent également leur choix en acceptant moins de spermes des mâles apparentés à elle. Chez Locusta migratoria (un criquet), le taux d’éclosion des œufs avec le sperme d’un mâle apparenté est diminué comparé à un mâle non-apparenté.
Enfin, la monogénie est un mécanisme très important pour éviter la consanguinité chez les arthropodes. Chez les moucherons, le chromosome de maintenance (Cm), prévient de l’élimination du chromosome X durant embryogenèse. Les individus femelles avec le chromosome de maintenance auront un caryotype femelle et donneront une descendance de femelles. Les femelles avec une perte du chromosome de maintenance, auront un caryotype mâle et donneront une descendance composée de mâles. Il sera donc impossible pour les descendants, issue d'une même femelle, de s'accoupler entre eux ; évitant ainsi le phénomène de consanguinité.
Enfin, il existe un mécanisme propre aux espèces haplodiploïdes. Ces espèces comprennent les abeilles et les bourdons principalement, et engendrent une descendance composée de mâle avec un seul exemplaire du chromosome de la femelle fécondée, tandis que les femelles seront le fruit de la rencontre entre l'ovule et le spermatozoïde et possèderont deux chromosomes. Ces espèces souffrent moins de consanguinité ce qui indique un coût plus élevée de la consanguinité. En effet, le mécanisme de purge allélique peut avoir des conséquences désastreuses chez les individus consanguins, ayant un impact sur la fécondité, la survie hivernale. Deuxièmement il a été montré que la consanguinité engendre une descendance de mâles stériles ou non viables. Chez les fourmis et les abeilles, les mâles diploïdes sont tués par les ouvrières. Chez les bourdons ces mâles diploïdes sont élevés jusqu’à l’âge adulte pouvant engendrer une population stérile après l’accouplement avec une femelle diploïde, conduisant la population vers un vortex d’extinction.
La consanguinité augmente l'homozygotie et diminue la diversité génétique ce qui, par exemple, empêche certaines espèces de s’adapter aux changements rapides de l’environnement. Les cas de consanguinité extrême sont rares dans la nature et certains taxons, tels que les arthropodes, ont mis en place des mécanismes d’évitements.
Le premier est le mécanisme de dispersion, qui consiste à s’éloigner dès la naissance de ses frères et sœurs, ou bien d’avoir une large éclosion de mâles et femelles issus de différents nids. Ce mécanisme, observé chez de nombreux hyménoptères, diminue le risque de rencontre entre individus frères et sœurs. Chez les abeilles, les mâles ont tendance à se disperser, tandis que chez les coléoptères vivant dans le bois, les vastes galeries empêchent la rencontre entre individus frères et sœurs.
Le deuxième mécanisme est la reconnaissance sociale, qui consiste à reconnaître les composants de la cuticule des insectes. Par exemple, chez les hyménoptères sociaux, les odeurs et les composants sont partagés entre les colonies, donnant des mélanges différents et spécifiques pour des individus issus d’un même nid.
Le troisième mécanisme est la polyandrie, qui désigne le fait que la femelle s’accouplera avec plusieurs mâles. Dans la nature, Gryllus bimaculatus (un criquet) femelle empêche la consanguinité en fertilisant leurs œufs avec le sperme de mâle non-apparentés. Les femelles imposent également leur choix en acceptant moins de spermes des mâles apparentés à elle. Chez Locusta migratoria (un criquet), le taux d’éclosion des œufs avec le sperme d’un mâle apparenté est diminué comparé à un mâle non-apparenté.
Enfin, la monogénie est un mécanisme très important pour éviter la consanguinité chez les arthropodes. Chez les moucherons, le chromosome de maintenance (Cm), prévient de l’élimination du chromosome X durant embryogenèse. Les individus femelles avec le chromosome de maintenance auront un caryotype femelle et donneront une descendance de femelles. Les femelles avec une perte du chromosome de maintenance, auront un caryotype mâle et donneront une descendance composée de mâles. Il sera donc impossible pour les descendants, issue d'une même femelle, de s'accoupler entre eux ; évitant ainsi le phénomène de consanguinité.
Enfin, il existe un mécanisme propre aux espèces haplodiploïdes. Ces espèces comprennent les abeilles et les bourdons principalement, et engendrent une descendance composée de mâle avec un seul exemplaire du chromosome de la femelle fécondée, tandis que les femelles seront le fruit de la rencontre entre l'ovule et le spermatozoïde et possèderont deux chromosomes. Ces espèces souffrent moins de consanguinité ce qui indique un coût plus élevée de la consanguinité. En effet, le mécanisme de purge allélique peut avoir des conséquences désastreuses chez les individus consanguins, ayant un impact sur la fécondité, la survie hivernale. Deuxièmement il a été montré que la consanguinité engendre une descendance de mâles stériles ou non viables. Chez les fourmis et les abeilles, les mâles diploïdes sont tués par les ouvrières. Chez les bourdons ces mâles diploïdes sont élevés jusqu’à l’âge adulte pouvant engendrer une population stérile après l’accouplement avec une femelle diploïde, conduisant la population vers un vortex d’extinction.
Rigueur de la review
La revue est rigoureuse et nous montre différents mécanismes d'échappement à la consanguinité chez les arthropodes. Les exemples sont bien présentés et sont très variés, nous présentant différents phénomènes d'évitements chez plusieurs espèces d'arthropodes, principalement terrestres. La revue est facile à lire, mais quelques termes sont difficiles à comprendre si on n'a pas les connaissances nécessaires en entomologie, comme le terme d'espèces haplodiploïdes. La principale limite de cette revue est de ne s'intéresser qu'aux arthropodes terrestres et bien connus comme les abeilles et les fourmis. Il aurait été intéressant d'élargir les mécanismes d'évitements chez des arthropodes aquatiques par exemple ou bien chez d'autres espèces sociales comme les termites.
La revue est rigoureuse et nous montre différents mécanismes d'échappement à la consanguinité chez les arthropodes. Les exemples sont bien présentés et sont très variés, nous présentant différents phénomènes d'évitements chez plusieurs espèces d'arthropodes, principalement terrestres. La revue est facile à lire, mais quelques termes sont difficiles à comprendre si on n'a pas les connaissances nécessaires en entomologie, comme le terme d'espèces haplodiploïdes. La principale limite de cette revue est de ne s'intéresser qu'aux arthropodes terrestres et bien connus comme les abeilles et les fourmis. Il aurait été intéressant d'élargir les mécanismes d'évitements chez des arthropodes aquatiques par exemple ou bien chez d'autres espèces sociales comme les termites.
Ce que cette review apporte au débat
La revue nous montre que les phénomènes de consanguinités existent chez les arthropodes, et pas seulement chez les êtres humains ou bien les animaux et les végétaux. En nous exposant ces mécanismes d'évitements à la consanguinité, variés et très efficaces, les auteurs nous démontrent que la consanguinité chez les arthropodes peut avoir des effets néfastes à long ou moyen terme dans une populations et que la mise en place de solutions évolutives a permis à ces espèces de vivre en communauté. En effet, ce mode vie commun à beaucoup d'espèces (abeilles, guêpes, fourmis…) augmente le risque d'accouplement et de rencontre entre individus de même parenté. Néanmoins il est spécifié dans la revue que certaines espèces d'arthropodes possèdent une certaine tolérance à la consanguinité, en purgeant les allèles délétères par exemple, comme c'est le cas de la plupart des araignées semi-sociales, dont leurs générations peuvent s'étendre sur plusieurs années avec ou sans phénomène de consanguinité.
La revue nous montre que les phénomènes de consanguinités existent chez les arthropodes, et pas seulement chez les êtres humains ou bien les animaux et les végétaux. En nous exposant ces mécanismes d'évitements à la consanguinité, variés et très efficaces, les auteurs nous démontrent que la consanguinité chez les arthropodes peut avoir des effets néfastes à long ou moyen terme dans une populations et que la mise en place de solutions évolutives a permis à ces espèces de vivre en communauté. En effet, ce mode vie commun à beaucoup d'espèces (abeilles, guêpes, fourmis…) augmente le risque d'accouplement et de rencontre entre individus de même parenté. Néanmoins il est spécifié dans la revue que certaines espèces d'arthropodes possèdent une certaine tolérance à la consanguinité, en purgeant les allèles délétères par exemple, comme c'est le cas de la plupart des araignées semi-sociales, dont leurs générations peuvent s'étendre sur plusieurs années avec ou sans phénomène de consanguinité.
Figure
Diagramme de représentation des différents mécanismes d'évitements de la reproduction consanguine chez les espèces d'arthropodes vivant en société.
Source : Inbreeding and the evolution of sociality in arthropods, Seyed Mohammad Tabadkani et al (2012).
Diagramme de représentation des différents mécanismes d'évitements de la reproduction consanguine chez les espèces d'arthropodes vivant en société.
Source : Inbreeding and the evolution of sociality in arthropods, Seyed Mohammad Tabadkani et al (2012).
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