Dynamique éco-évolutive du dimorphisme sexuel // eco-evolutionary dynamics of sexual dimorphism

Topic description

Le dimorphisme sexuel peut être défini comme la différentiation phénotypique entre mâles et femelles pour un trait, ou ensemble de traits. On considère en général que ce dimorphisme évolue sous l'effet d'une sélection antagoniste favorisant des phénotypes différents chez les mâles et les femelles et peut être fortement limité par des corrélations génétiques positives entre sexes. Toutefois d'autres facteurs pourraient fortement contribuer à expliquer la variation dans le dimorphisme sexuel.

Tout d'abord la théorie prédit que les covariances génétiques peuvent ralentir la réponse à la sélection mais ne l'empêchent pas totalement, de sorte que les corrélations génétiques les plus élevées ne sont pas nécessairement associées à des dimorphismes sexuels plus faibles (Puixeu & Kayward ). Par ailleurs, une approche multivariée incluant plusieurs traits génétiquement corrélés peut révéler une variance génétique pour le dimorphisme sexuel plus élevée qu'attendue en étudiant uniquement la corrélation génétique entre sexes pour le même trait (Videlier & Sztepanacz ). En outre, la variation des conditions environnementales est susceptible de causer des fluctuations dans la force, voire même la direction de la sélection antagoniste. Les contraintes à l'adaptation jouant un rôle plus important en environnement variable, y compris pour l'évolution du dimorphisme sexuel (Connallon et al ), une telle variation temporelle de la sélection antagoniste pourrait moduler l'association entre corrélation génétique intersexe et dimorphisme sexuel. Enfin, il a été récemment démontré théoriquement qu'un dimorphisme sexuel peut évoluer même en l'absence de sélection antagoniste, sous l'action de la dérive ou l'existence de variance génétique antagoniste (Puixeu & Kayward, Videlier & Sztepanacz ).

Chez les passereaux, le dimorphisme chromatique est un des aspects les plus remarquable du dimorphisme sexuel. L'hypothèse a longtemps été faite que ce dimorphisme résultait uniquement d'une plus forte sélection sexuelle sur les mâles et de la sélection naturelle chez les femelles. Toutefois, la sélection sexuelle peut être identique et forte chez les deux sexes et le dimorphisme sexuel ne concerne pas que la couleur, mais aussi d'autres traits moins frappants, tels que la taille corporelle, ou le comportement. Les corrélations entre ces traits pourraient avoir un impact sur l'évolution du dimorphisme de chacun d'entre eux.

Nous travaillerons avec la mésange bleue, qui montre un faible dimorphisme sexuel chromatique, considéré provenir d'une sélection sexuelle chez les deux sexes et d'une corrélation génétique forte entre traits. Nous évaluerons si l'intégration de différents traits (morphologie, couleur et comportement) altère notre estimation du potentiel évolutif du dimorphisme par rapport à une approche univariée. Un faible potentiel évolutif du dimorphisme confirmerait l'hypothèse que les deux sexes sont en partie similaires du fait de contraintes évolutives.

Afin de mieux comprendre la dynamique évolutive du dimorphisme sexuel, nous évaluerons la fluctuation de la sélection antagoniste, mais aussi de la sélection corrélative entre sexes, dans laquelle le succès reproducteur des couples dépend de la similarité de leurs phénotypes, un type de sélection qui devrait façonner les covariances entre sexes et les trajectoires évolutives du dimorphisme sexuel.
Ces résultats empiriques seront combinés à une modélisation théorique pour comprendre comment les fluctuations de la sélection antagoniste affectent l'évolution du dimorphisme sexuel, et comment la sélection pour l'appariement préférentiel façonne les covariances génétiques entre sexes et l'évolution du dimorphisme sexuel, même en l'absence de sélection antagoniste.
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Sexual dimorphism can be defined as the phenotypic differentiation between males and females for a given trait or set of traits. It is generally considered that this dimorphism evolves under the effect of antagonistic selection favoring different phenotypes in males and females and can be strongly limited by positive genetic correlations between the sexes. However, other factors may strongly contribute to explaining variation in sexual dimorphism.
First, theory predicts that genetic covariances can slow the response to selection but do not completely prevent it, so that the highest genetic correlations are not necessarily associated with weaker sexual dimorphism (Puixeu & Kayward ). Furthermore, a multivariate approach including several genetically correlated traits may reveal greater genetic variance for sexual dimorphism than expected when studying only the intersexual genetic correlation for the same trait (Videlier & Sztepanacz ). Additionally, variation in environmental conditions is likely to cause fluctuations in the strength, or even the direction, of antagonistic selection. Since constraints on adaptation play a more significant role in variable environments, including for the evolution of sexual dimorphism (Connallon et al. ), such temporal variation in antagonistic selection could modulate the association between intersexual genetic correlation and sexual dimorphism. Finally, it has recently been theoretically demonstrated that sexual dimorphism can evolve even in the absence of antagonistic selection, due to the action of genetic drift or the existence of antagonistic genetic variance (Puixeu & Kayward, Videlier & Sztepanacz ).
In passerines, chromatic dimorphism is one of the most remarkable aspects of sexual dimorphism. The long-standing hypothesis has been that this dimorphism results solely from stronger sexual selection on males and natural selection on females. However, sexual selection can be equally strong in both sexes, and sexual dimorphism is not limited to color but also includes less conspicuous traits such as body size or behavior. The correlations between these traits could impact the evolution of each trait's dimorphism.
We will work with the blue tit, which exhibits weak chromatic sexual dimorphism, thought to arise from sexual selection in both sexes and strong genetic correlations between traits. We will assess whether integrating different traits (morphology, color, and behavior) alters our estimate of the evolutionary potential of dimorphism compared to a univariate approach. A low evolutionary potential for dimorphism would support the hypothesis that the two sexes are partly similar due to evolutionary constraints.
To better understand the evolutionary dynamics of sexual dimorphism, we will evaluate fluctuations in antagonistic selection, as well as correlational selection between the sexes, where the reproductive success of pairs depends on the similarity of their phenotypes. This type of selection should shape intersexual covariances and the evolutionary trajectories of sexual dimorphism. These empirical results will be combined with theoretical modeling to understand how fluctuations in antagonistic selection affect the evolution of sexual dimorphism, and how selection for assortative mating shapes intersexual genetic covariances and the evolution of sexual dimorphism, even in the absence of antagonistic selection.
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Début de la thèse : 01/10/
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