Landscape structure affects dispersal in the greater white-toothed shrew: inference between genetic and simulated ecological distances

Animal dispersal in a fragmented landscape depends on the complex interaction between landscape structure and animal behavior. To better understand how individuals disperse, it is important to explicitly represent the properties of organisms and the landscape in which they move. A common approach to modelling dispersal includes representing the landscape as a grid of equal sized cells and then simulating individual movement as a correlated random walk. This approach uses a priori scale of resolution, which limits the representation of all landscape features and how different dispersal abilities are modelled. We develop a vector-based landscape model coupled with an object-oriented model for animal dispersal. In this spatially explicit dispersal model, landscape features are defined based on their geographic and thematic properties and dispersal is modelled through consideration of an organism's behavior, movement rules and searching strategies (such as visual cues). We present the model's underlying concepts, its ability to adequately represent landscape features and provide simulation of dispersal according to different dispersal abilities. We demonstrate the potential of the model by simulating two virtual species in a real Swiss landscape. This illustrates the model's ability to simulate complex dispersal processes and provides information about dispersal such as colonization probability and spatial distribution of the organism's path

Brain metastasis: opportunity for drug development?

PURPOSE OF REVIEW: Brain metastases are a common clinical problem, and only limited treatment options exist. We review recent advances in medical brain metastasis research with a focus on the most common tumor types associated with secondary brain colonization: melanoma, breast cancer and lung cancer. We speculate on opportunities for drug development in patients with brain metastases, both as a treatment of established disease and as an adjuvant and prophylactic strategy. RECENT FINDINGS: BRAF inhibitors and the immunomodulatory anticytotoxic T-lymphocyte-associated antigen 4 antibody ipilimumab have shown clinically meaningful activity in melanoma patients with brain metastases. In breast cancer, current studies on drug treatment of brain metastases are mainly focusing on human epidermal growth factor receptor 2 targeting agents such as lapatinib. Emerging data seem to implicate a potential role of targeted agents including antiangiogenic compounds, pazopanib, and epithelial growth factor receptor inhibitors for prevention of brain metastasis formation in breast cancer or nonsmall cell lung cancer. SUMMARY: Novel drugs are beginning to enter clinical practice for selected patients with brain metastases. The promising findings from recent studies may fuel more research on brain metastases and their optimal drug treatment.

Geometric morphometric analyses provide evidence for the adaptive character of the Tanganyikan cichlid fish radiations.

The cichlids of East Africa are renowned as one of the most spectacular examples of adaptive radiation. They provide a unique opportunity to investigate the relationships between ecology, morphological diversity, and phylogeny in producing such remarkable diversity. Nevertheless, the parameters of the adaptive radiations of these fish have not been satisfactorily quantified yet. Lake Tanganyika possesses all of the major lineages of East African cichlid fish, so by using geometric morphometrics and comparative analyses of ecology and morphology, in an explicitly phylogenetic context, we quantify the role of ecology in driving adaptive speciation. We used geometric morphometric methods to describe the body shape of over 1000 specimens of East African cichlid fish, with a focus on the Lake Tanganyika species assemblage, which is composed of more than 200 endemic species. The main differences in shape concern the length of the whole body and the relative sizes of the head and caudal peduncle. We investigated the influence of phylogeny on similarity of shape using both distance-based and variance partitioning methods, finding that phylogenetic inertia exerts little influence on overall body shape. Therefore, we quantified the relative effect of major ecological traits on shape using phylogenetic generalized least squares and disparity analyses. These analyses conclude that body shape is most strongly predicted by feeding preferences (i.e., trophic niches) and the water depths at which species occur. Furthermore, the morphological disparity within tribes indicates that even though the morphological diversification associated with explosive speciation has happened in only a few tribes of the Tanganyikan assemblage, the potential to evolve diverse morphologies exists in all tribes. Quantitative data support the existence of extensive parallelism in several independent adaptive radiations in Lake Tanganyika. Notably, Tanganyikan mouthbrooders belonging to the C-lineage and the substrate spawning Lamprologini have evolved a multitude of different shapes from elongated and Lamprologus-like hypothetical ancestors. Together, these data demonstrate strong support for the adaptive character of East African cichlid radiations.

Reliability of methods used for the risk assessment of mixture of micropollutants in aquatic enviromments : from theoretical concepts to field observations

Ces dernières années, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques des micropolluants organiques pour les espèces de nos lacs et rivières. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, alors que les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange. Or les effets de ces cocktails ne sont pas négligeables. Cette thèse de doctorat s'est ainsi intéressée aux modèles permettant de prédire le risque environnemental de ces cocktails pour le milieu aquatique. Le principal objectif a été d'évaluer le risque écologique des mélanges de substances chimiques mesurées dans le Léman, mais aussi d'apporter un regard critique sur les méthodologies utilisées afin de proposer certaines adaptations pour une meilleure estimation du risque. Dans la première partie de ce travail, le risque des mélanges de pesticides et médicaments pour le Rhône et pour le Léman a été établi en utilisant des approches envisagées notamment dans la législation européenne. Il s'agit d'approches de « screening », c'est-à-dire permettant une évaluation générale du risque des mélanges. Une telle approche permet de mettre en évidence les substances les plus problématiques, c'est-à-dire contribuant le plus à la toxicité du mélange. Dans notre cas, il s'agit essentiellement de 4 pesticides. L'étude met également en évidence que toutes les substances, même en trace infime, contribuent à l'effet du mélange. Cette constatation a des implications en terme de gestion de l'environnement. En effet, ceci implique qu'il faut réduire toutes les sources de polluants, et pas seulement les plus problématiques. Mais l'approche proposée présente également un biais important au niveau conceptuel, ce qui rend son utilisation discutable, en dehors d'un screening, et nécessiterait une adaptation au niveau des facteurs de sécurité employés. Dans une deuxième partie, l'étude s'est portée sur l'utilisation des modèles de mélanges dans le calcul de risque environnemental. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés espèce par espèce, et non pour une évaluation sur l'écosystème en entier. Leur utilisation devrait donc passer par un calcul par espèce, ce qui est rarement fait dû au manque de données écotoxicologiques à disposition. Le but a été donc de comparer, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon une méthode rigoureuse, espèce par espèce, avec celui effectué classiquement où les modèles sont appliqués sur l'ensemble de la communauté sans tenir compte des variations inter-espèces. Les résultats sont dans la majorité des cas similaires, ce qui valide l'approche utilisée traditionnellement. En revanche, ce travail a permis de déterminer certains cas où l'application classique peut conduire à une sous- ou sur-estimation du risque. Enfin, une dernière partie de cette thèse s'est intéressée à l'influence que les cocktails de micropolluants ont pu avoir sur les communautés in situ. Pour ce faire, une approche en deux temps a été adoptée. Tout d'abord la toxicité de quatorze herbicides détectés dans le Léman a été déterminée. Sur la période étudiée, de 2004 à 2009, cette toxicité due aux herbicides a diminué, passant de 4% d'espèces affectées à moins de 1%. Ensuite, la question était de savoir si cette diminution de toxicité avait un impact sur le développement de certaines espèces au sein de la communauté des algues. Pour ce faire, l'utilisation statistique a permis d'isoler d'autres facteurs pouvant avoir une influence sur la flore, comme la température de l'eau ou la présence de phosphates, et ainsi de constater quelles espèces se sont révélées avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps. Fait intéressant, une partie d'entre-elles avait déjà montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. En conclusion, ce travail montre qu'il existe des modèles robustes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques, et qu'ils peuvent être utilisés pour expliquer le rôle des substances dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application. - Depuis plusieurs années, les risques que posent les micropolluants organiques pour le milieu aquatique préoccupent grandement les scientifiques ainsi que notre société. En effet, de nombreuses recherches ont mis en évidence les effets toxiques que peuvent avoir ces substances chimiques sur les espèces de nos lacs et rivières, quand elles se retrouvent exposées à des concentrations aiguës ou chroniques. Cependant, la plupart de ces études se sont focalisées sur la toxicité des substances individuelles, c'est à dire considérées séparément. Actuellement, il en est de même dans les procédures de régulation européennes, concernant la partie évaluation du risque pour l'environnement d'une substance. Or, les organismes sont exposés tous les jours à des milliers de substances en mélange, et les effets de ces "cocktails" ne sont pas négligeables. L'évaluation du risque écologique que pose ces mélanges de substances doit donc être abordé par de la manière la plus appropriée et la plus fiable possible. Dans la première partie de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux méthodes actuellement envisagées à être intégrées dans les législations européennes pour l'évaluation du risque des mélanges pour le milieu aquatique. Ces méthodes sont basées sur le modèle d'addition des concentrations, avec l'utilisation des valeurs de concentrations des substances estimées sans effet dans le milieu (PNEC), ou à partir des valeurs des concentrations d'effet (CE50) sur certaines espèces d'un niveau trophique avec la prise en compte de facteurs de sécurité. Nous avons appliqué ces méthodes à deux cas spécifiques, le lac Léman et le Rhône situés en Suisse, et discuté les résultats de ces applications. Ces premières étapes d'évaluation ont montré que le risque des mélanges pour ces cas d'étude atteint rapidement une valeur au dessus d'un seuil critique. Cette valeur atteinte est généralement due à deux ou trois substances principales. Les procédures proposées permettent donc d'identifier les substances les plus problématiques pour lesquelles des mesures de gestion, telles que la réduction de leur entrée dans le milieu aquatique, devraient être envisagées. Cependant, nous avons également constaté que le niveau de risque associé à ces mélanges de substances n'est pas négligeable, même sans tenir compte de ces substances principales. En effet, l'accumulation des substances, même en traces infimes, atteint un seuil critique, ce qui devient plus difficile en terme de gestion du risque. En outre, nous avons souligné un manque de fiabilité dans ces procédures, qui peuvent conduire à des résultats contradictoires en terme de risque. Ceci est lié à l'incompatibilité des facteurs de sécurité utilisés dans les différentes méthodes. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons étudié la fiabilité de méthodes plus avancées dans la prédiction de l'effet des mélanges pour les communautés évoluant dans le système aquatique. Ces méthodes reposent sur le modèle d'addition des concentrations (CA) ou d'addition des réponses (RA) appliqués sur les courbes de distribution de la sensibilité des espèces (SSD) aux substances. En effet, les modèles de mélanges ont été développés et validés pour être appliqués espèce par espèce, et non pas sur plusieurs espèces agrégées simultanément dans les courbes SSD. Nous avons ainsi proposé une procédure plus rigoureuse, pour l'évaluation du risque d'un mélange, qui serait d'appliquer d'abord les modèles CA ou RA à chaque espèce séparément, et, dans une deuxième étape, combiner les résultats afin d'établir une courbe SSD du mélange. Malheureusement, cette méthode n'est pas applicable dans la plupart des cas, car elle nécessite trop de données généralement indisponibles. Par conséquent, nous avons comparé, avec des valeurs générées aléatoirement, le calcul de risque effectué selon cette méthode plus rigoureuse, avec celle effectuée traditionnellement, afin de caractériser la robustesse de cette approche qui consiste à appliquer les modèles de mélange sur les courbes SSD. Nos résultats ont montré que l'utilisation de CA directement sur les SSDs peut conduire à une sous-estimation de la concentration du mélange affectant 5 % ou 50% des espèces, en particulier lorsque les substances présentent un grand écart- type dans leur distribution de la sensibilité des espèces. L'application du modèle RA peut quant à lui conduire à une sur- ou sous-estimations, principalement en fonction de la pente des courbes dose- réponse de chaque espèce composant les SSDs. La sous-estimation avec RA devient potentiellement importante lorsque le rapport entre la EC50 et la EC10 de la courbe dose-réponse des espèces est plus petit que 100. Toutefois, la plupart des substances, selon des cas réels, présentent des données d' écotoxicité qui font que le risque du mélange calculé par la méthode des modèles appliqués directement sur les SSDs reste cohérent et surestimerait plutôt légèrement le risque. Ces résultats valident ainsi l'approche utilisée traditionnellement. Néanmoins, il faut garder à l'esprit cette source d'erreur lorsqu'on procède à une évaluation du risque d'un mélange avec cette méthode traditionnelle, en particulier quand les SSD présentent une distribution des données en dehors des limites déterminées dans cette étude. Enfin, dans la dernière partie de cette thèse, nous avons confronté des prédictions de l'effet de mélange avec des changements biologiques observés dans l'environnement. Dans cette étude, nous avons utilisé des données venant d'un suivi à long terme d'un grand lac européen, le lac Léman, ce qui offrait la possibilité d'évaluer dans quelle mesure la prédiction de la toxicité des mélanges d'herbicide expliquait les changements dans la composition de la communauté phytoplanctonique. Ceci à côté d'autres paramètres classiques de limnologie tels que les nutriments. Pour atteindre cet objectif, nous avons déterminé la toxicité des mélanges sur plusieurs années de 14 herbicides régulièrement détectés dans le lac, en utilisant les modèles CA et RA avec les courbes de distribution de la sensibilité des espèces. Un gradient temporel de toxicité décroissant a pu être constaté de 2004 à 2009. Une analyse de redondance et de redondance partielle, a montré que ce gradient explique une partie significative de la variation de la composition de la communauté phytoplanctonique, même après avoir enlevé l'effet de toutes les autres co-variables. De plus, certaines espèces révélées pour avoir été influencées, positivement ou négativement, par la diminution de la toxicité dans le lac au fil du temps, ont montré des comportements similaires dans des études en mésocosmes. On peut en conclure que la toxicité du mélange herbicide est l'un des paramètres clés pour expliquer les changements de phytoplancton dans le lac Léman. En conclusion, il existe diverses méthodes pour prédire le risque des mélanges de micropolluants sur les espèces aquatiques et celui-ci peut jouer un rôle dans le fonctionnement des écosystèmes. Toutefois, ces modèles ont bien sûr des limites et des hypothèses sous-jacentes qu'il est important de considérer lors de leur application, avant d'utiliser leurs résultats pour la gestion des risques environnementaux. - For several years now, the scientists as well as the society is concerned by the aquatic risk organic micropollutants may pose. Indeed, several researches have shown the toxic effects these substances may induce on organisms living in our lakes or rivers, especially when they are exposed to acute or chronic concentrations. However, most of the studies focused on the toxicity of single compounds, i.e. considered individually. The same also goes in the current European regulations concerning the risk assessment procedures for the environment of these substances. But aquatic organisms are typically exposed every day simultaneously to thousands of organic compounds. The toxic effects resulting of these "cocktails" cannot be neglected. The ecological risk assessment of mixtures of such compounds has therefore to be addressed by scientists in the most reliable and appropriate way. In the first part of this thesis, the procedures currently envisioned for the aquatic mixture risk assessment in European legislations are described. These methodologies are based on the mixture model of concentration addition and the use of the predicted no effect concentrations (PNEC) or effect concentrations (EC50) with assessment factors. These principal approaches were applied to two specific case studies, Lake Geneva and the River Rhône in Switzerland, including a discussion of the outcomes of such applications. These first level assessments showed that the mixture risks for these studied cases exceeded rapidly the critical value. This exceeding is generally due to two or three main substances. The proposed procedures allow therefore the identification of the most problematic substances for which management measures, such as a reduction of the entrance to the aquatic environment, should be envisioned. However, it was also showed that the risk levels associated with mixtures of compounds are not negligible, even without considering these main substances. Indeed, it is the sum of the substances that is problematic, which is more challenging in term of risk management. Moreover, a lack of reliability in the procedures was highlighted, which can lead to contradictory results in terms of risk. This result is linked to the inconsistency in the assessment factors applied in the different methods. In the second part of the thesis, the reliability of the more advanced procedures to predict the mixture effect to communities in the aquatic system were investigated. These established methodologies combine the model of concentration addition (CA) or response addition (RA) with species sensitivity distribution curves (SSD). Indeed, the mixture effect predictions were shown to be consistent only when the mixture models are applied on a single species, and not on several species simultaneously aggregated to SSDs. Hence, A more stringent procedure for mixture risk assessment is proposed, that would be to apply first the CA or RA models to each species separately and, in a second step, to combine the results to build an SSD for a mixture. Unfortunately, this methodology is not applicable in most cases, because it requires large data sets usually not available. Therefore, the differences between the two methodologies were studied with datasets created artificially to characterize the robustness of the traditional approach applying models on species sensitivity distribution. The results showed that the use of CA on SSD directly might lead to underestimations of the mixture concentration affecting 5% or 50% of species, especially when substances present a large standard deviation of the distribution from the sensitivity of the species. The application of RA can lead to over- or underestimates, depending mainly on the slope of the dose-response curves of the individual species. The potential underestimation with RA becomes important when the ratio between the EC50 and the EC10 for the dose-response curve of the species composing the SSD are smaller than 100. However, considering common real cases of ecotoxicity data for substances, the mixture risk calculated by the methodology applying mixture models directly on SSDs remains consistent and would rather slightly overestimate the risk. These results can be used as a theoretical validation of the currently applied methodology. Nevertheless, when assessing the risk of mixtures, one has to keep in mind this source of error with this classical methodology, especially when SSDs present a distribution of the data outside the range determined in this study Finally, in the last part of this thesis, we confronted the mixture effect predictions with biological changes observed in the environment. In this study, long-term monitoring of a European great lake, Lake Geneva, provides the opportunity to assess to what extent the predicted toxicity of herbicide mixtures explains the changes in the composition of the phytoplankton community next to other classical limnology parameters such as nutrients. To reach this goal, the gradient of the mixture toxicity of 14 herbicides regularly detected in the lake was calculated, using concentration addition and response addition models. A decreasing temporal gradient of toxicity was observed from 2004 to 2009. Redundancy analysis and partial redundancy analysis showed that this gradient explains a significant portion of the variation in phytoplankton community composition, even when having removed the effect of all other co-variables. Moreover, some species that were revealed to be influenced positively or negatively, by the decrease of toxicity in the lake over time, showed similar behaviors in mesocosms studies. It could be concluded that the herbicide mixture toxicity is one of the key parameters to explain phytoplankton changes in Lake Geneva. To conclude, different methods exist to predict the risk of mixture in the ecosystems. But their reliability varies depending on the underlying hypotheses. One should therefore carefully consider these hypotheses, as well as the limits of the approaches, before using the results for environmental risk management

Ecological and historical drivers of diversification in the fly genus Chiastocheta Pokorny.

Coevolution is among the main forces shaping the biodiversity on Earth. In Eurasia, one of the best-known plant-insect interactions showing highly coevolved features involves the fly genus Chiastocheta and its host-plant Trollius. Although this system has been widely studied from an ecological point of view, the phylogenetic relationships and biogeographic history of the flies have remained little investigated. In this integrative study, we aim to test the monophyly of the five Chiastocheta eco-morphological groups, defined by Pellmyr in 1992, by inferring a mitochondrial phylogeny. We further apply a new approach to assess the effect of (i) different molecular substitution rates and (ii) phylogenetic uncertainty on the inference of the spatio-temporal evolution of the group. From a taxonomic point of view, we demonstrate that only two of Pellmyr's groups (rotundiventris and dentifera) are phylogenetically supported, the other species appearing para- or polyphyletic. We also identify the position of C. lophota, which was not included in previous surveys. From a spatio-temporal perspective, we show that the genus arose during the Pliocene in Europe. Our results also indicate that at least four large-scale dispersal events are required to explain the current distribution of Chiastocheta. Moreover, each dispersal to or from Asia is associated with a host-shift and seems to correspond to an increase in speciation rates. Finally, we highlight the correlation between diversification and climatic fluctuations, which indicate that the cycles of global cooling over the last million years had an influence on the radiation of the group.

Eusociality and cooperation.

The evolution of eusociality, here defined as the emergence of societies with reproductive division of labour and cooperative brood care, was first seen as a challenge to Darwin's theory of evolution by natural selection. Why should individuals permanently forgo direct reproduction to help other individuals to reproduce? Kin selection, the indirect transmission of genes through relatives, is the key process explaining the evolution of permanently nonreproductive helpers. However, in some taxa helpers delay reproduction until a breeding opportunity becomes available. Overall, eusociality evolved when ecological conditions promote stable associations of related individuals that benefit from jointly exploiting and defending common resources. High levels of cooperation and robust mechanisms of division of labour are found in many animal societies. However, conflicts among individuals are still frequent when group members that are not genetically identical compete over reproduction or resource allocation.

Characterising avian haemosporidian communities : ecological factors, parasite persistence and co-infection

Les parasites jouent un rôle clef dans l'évolution des comportements et des traits d'histoire de vie de leurs hôtes. Le parasitisme s'avère parfois dévastateur à l'échelle de population d'hôtes, et peut également altérer certains traits associés à la valeur sélective d'un individu infecté, tels que son succès reproducteur ou encore son taux de mortalité. La coévolution hôte/parasite, qui représente l'une des forces sélectives les plus puissantes dans l'évolution des organismes, peut également conduire les partenaires de l'association parasitaire à s'adapter localement à des environnements hétérogènes. Cette thèse porte sur l'étude de parasites aviaires, du genre Plasmodium, Haemopro- teus et Leucocytozoon (Haemosporidae), naturellement associés à différentes populations de mésanges charbonnières (Parus major) et d'hirondelles des fenêtres (Delichon ur- bicum). Dans un premier temps, nous avons cherché à déterminer comment se distribuent ces parasites au sein de différentes populations hôtes et si ces communautés de parasites sont structurées. Par la suite, la principale question à laquelle nous voulions répondre était de savoir comment ces parasites, et notamment après coexistence de plusieurs lignées génétiques d'Haemosporidae au sein dun même-individu (i.e. co-infection), affectent la physiologie et le succès de reproducteur des hôtes. Nos résultats suggèrent que la distribution des Haemosporidae est principalement gouvernée par la présence d'insectes vecteurs et que la persistance de l'infection chez les hôtes varie en fonction du genre d'Haemosporidae (Chapitre 1-2). Par ailleurs, nous avons trouvé que des lignées de parasite génétiquement distinctes peuvent avoir des effets contrastés sur leurs hôtes. Par exemple, les hôtes exhibent des différences de parasitémie marquées en fonction des lignées de parasites responsable de l'infection. De plus, le succès reproducteur ainsi que la charge parasitaire des mésanges infectées par Plasmodium ou Haemoproteus n'étaient pas affecté par l'infection simultanée avec Leucocytozoon (Chapitre 2-3). Dans le Chapitre 4, j'ai examiné la capacité immunitaire de mésanges charbonnières infectées par des hémosporidies. Les résultats n'ont pas été concluant, et je suggère fortement une réévaluation de ceux-ci dans de futures études. Les mésanges charbonnières ne semblent pas signaler leur statut infectieux par la coloration de leur plumage (Chapitre 5); toutefois, la coloration noire des plumes reflète l'état de stress oxydatif des mésanges, qui dépend lui-même de l'infection parasitaire. La coloration verte pourrait également indiquer la qualité des soins paxentaux délivrés par les mésanges adultes femelles à leurs petits, comme le suggère la corrélation que nous avons observée entre la masse des jeunes d'une nichée et la coloration de leur mère. Les hirondelles capturées en Algérie souffrent plus de l'infection que celles échantillon¬nées en Europe (Chapitre 6). Les similitudes observées entre les communautés de par¬asites affectant les populations européennes et celles des populations nord-africaines suggèrent que la transmission des parasites a lieu lors de la migration vers le sud. A l'instar de nos observations sur les mésanges dans les chapitres 2 et 3, les hirondelles co-infectées ne montrent pas d'altérations de leur condition physique. Cette thèse démontre qu'il existe, au sein des populations de mésanges charbonnières, des interactions antagonistes entre, d'une part, les parasites et leurs hôtes et d'autre part, entre différent parasites. Le résultat de ces interactions antagonistes varie en fonction des espèces et de la zone géographique considérée. Nous avons démontré que les interactions ne suivent pas toujours la théorie, puisque la coevolution qui, en suivant le concept de la virulence, devrait augmenter la charge parasitaire et diminuer la condition physique des hôtes, ne montre pourtant pas d'impact négatif sur les populations de mésanges. Nous pouvons maintenant concentrer nos efforts à la caractérisation des interactions antagonistes. De plus, grâce aux avancées des méthodes moléculaires, nous pouvons suivre et étudier en détails comment ces interactions se manifestent et quels sont leurs effets sur la condition physique des hôtes. - Parasites are key in shaping various behavioural and life-history traits of their hosts. The influence of parasitism on host populations varies from slight to devastating and might influence such parameters as mortality rates or reproductive success. Host-parasite coevolution is one of the most powerful selective forces in evolution and can lead to local adaptation of parasites and hosts in spatially structured environments. In this thesis, I studied haemosporidian parasites in different populations of great tits (Parus major) and house martins (Delichon urbicum). Firstly, I wanted to determine how parasites are distributed and if parasite communities are structured. The main question I wanted to address hereafter was how parasites, and specifically infection with multiple genera of parasites (i.e. co-infection) influenced host physiology and reproductive success. I found that parasite distribution is environmentally driven and could therefore be closely linked to vector prevalence; and that the stability of parasite infection over time is genus-dependent (Chapter 1 - 2). I further found that different haemosporidian lineages might interact differently with their hosts as parasitaemia was strongly lineage-specific and that the presence of Leucocytozoon parasites showed no correlation to Plasmodium or Haemoproteus parasitaemia, nor to great tit reproductive success (Chapter 2-3). In Chapter 4 I examined immune capacity of haemosporidian-infected great tits. The results proved inconclusive, and I strongly suggest re-evaluation hereof in future work. Great tits do not appear to signal parasite infection through plumage colouration (Chapter 5); however, infection did have a link to oxidative stress resistance which is strongly signalled through the black breast stripe, with darker males being more resistant and darker females less resistant. Females might incur different costs associated with darker stripes. This would allow reversal of signaling function. Green colouration could also serve as a cue for female provisioning quality as indicated by the strong correlation between colouration and chick body mass. Breeding house martins caught in Algeria suffer greater haemosporidian infection than European populations (Chapter 6). Similar parasite communities in European and North-African populations suggest transmission of parasites may occur during southward migration. Similarly to what was observed in great tits in Chapter 2 and 3, no relationship was found between parasite co-infection and Swiss house martin body condition. This thesis demonstrates that host-parasite and inter-parasite antagonistic interac¬tions exist in great tit populations. How these interactions play out is species dependent and varies geographically. I have demonstrated that interactions do not always follow the theory, as co-infection - which under the concept of virulence should increase parasitaemia and decrease body condition - showed no negative impact on great tit populations. We can now concentrate our efforts on characterising these antagonistic interactions, and with the advance in molecular methods, track and investigate how these interactions play out and what the effect on host fitness is.

Mating does not influence reproductive investment, in a viviparous lizard.

Mating is crucial for females that reproduce exclusively sexually and should influence their investment into reproduction. Although reproductive adjustments in response to mate quality have been tested in a wide range of species, the effect of exposure to males and mating per se has seldom been studied. Compensatory mechanisms against the absence of mating may evolve more frequently in viviparous females, which pay higher direct costs of reproduction, due to gestation, than oviparous females. To test the existence of such mechanisms in a viviparous species, we experimentally manipulated the mating opportunity of viviparous female lizard, Lacerta (Zootoca) vivipara. We assessed the effect of mating on ovulation, postpartum body condition and parturition date, as well as on changes in locomotor performances and body temperatures during the breeding cycle. Female lizards ovulated spontaneously and mating had no influence on litter size, locomotor impairment or on selected body temperature. However, offspring production induced a more pronounced locomotor impairment and physical burden than the production of undeveloped eggs. Postpartum body condition and parturition dates were not different among females. This result suggests that gestation length is not determined by an embryonic signal. In the common lizard, viviparity is not associated with facultative ovulation and a control of litter size after ovulation, in response to the absence of mating.

The ecological significance of arbuscular mycorrhizal fungal effects on clonal reproduction in plants

The population ecology of clonal plants depends on the number and distribution of ramets formed during growth. Variation in clonal reproduction has previously been explained by variation in effects of abiotic resource heterogeneity and by plant genotypic variation. Different co-occurring species of the mutualistic arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) have been shown to differentially alter growth traits of Prunella vulgaris which we hypothesize would lead to changes in clonal reproduction. Two experiments were carried out to test whether different co-occurring mycorrhizal fungi significantly influence clonal reproduction of P. vulgaris whether this effect also occurs when P. vulgaris is growing in an artificial plant community and how the effects compare with plant genotype effects on clonal growth of P. vulgaris. In the first experiment the number of ramets of P. vulgaris growing in a plant community of simulated calcareous grassland was significantly affected by inoculation with different mycorrhizal fungi. The number of ramets produced by P. vulgaris differed by a factor of up to 1.8 with different mycorrhizal fungi. The fungal effects on the number of new ramets were independent of their effects on the biomass of P. vulgaris. In a second experiment 17 different genotypes of P. vulgaris were inoculated with different mycorrhizal fungi. There were significant main effects of genotypes and mycorrhizal fungi on clonal reproduction of P. vulgaris. The effect of different mycorrhizal fungi contributed more than the effect of plant genotype to variation in size and ramet production. However mean stolon length and spacer length which determine the spatial arrangement of ramets were only significantly affected by plant genotype. There were no mycorrhizal fungal X plant genotype interactions on clonal growth of P. vulgaris indicating that there is no obvious evidence that selection pressures would favor further coevolution between P. vulgaris and mycorrhizal fungal species. In natural communities plants can be colonized by several different AMF at the same time. The effect of the mixed AMF treatment on the growth and clonal reproduction of P. vulgaris could not be predicted from the responses of the plants to the single AMF To what extent however the patterns of colonization by different AMF differ among plants in a natural community is unknown. Since the effects of AMF on growth and clonal reproduction occur on a population of P. vulgaris in a microcosm plant community and because the effects are also as great as those caused by plant genotypic variation we conclude that the effects are strong enough to potentially affect population size and variation of clonal plants in communities.

Ecological-economic optimization of biodiversity conservation under climate change

Substantial investment in climate change research has led to dire predictions of the impacts and risks to biodiversity. The Intergovernmental Panel on Climate Change fourth assessment report(1) cites 28,586 studies demonstrating significant biological changes in terrestrial systems(2). Already high extinction rates, driven primarily by habitat loss, are predicted to increase under climate change(3-6). Yet there is little specific advice or precedent in the literature to guide climate adaptation investment for conserving biodiversity within realistic economic constraints(7). Here we present a systematic ecological and economic analysis of a climate adaptation problem in one of the world's most species-rich and threatened ecosystems: the South African fynbos. We discover a counterintuitive optimal investment strategy that switches twice between options as the available adaptation budget increases. We demonstrate that optimal investment is nonlinearly dependent on available resources, making the choice of how much to invest as important as determining where to invest and what actions to take. Our study emphasizes the importance of a sound analytical framework for prioritizing adaptation investments(4). Integrating ecological predictions in an economic decision framework will help support complex choices between adaptation options under severe uncertainty. Our prioritization method can be applied at any scale to minimize species loss and to evaluate the robustness of decisions to uncertainty about key assumptions.

Case studies and mathematical models of ecological speciation. 1. Cichlids in a crater lake.

A recent study of a pair of sympatric species of cichlids in Lake Apoyo in Nicaragua is viewed as providing probably one of the most convincing examples of sympatric speciation to date. Here, we describe and study a stochastic, individual-based, explicit genetic model tailored for this cichlid system. Our results show that relatively rapid (<20,000 generations) colonization of a new ecological niche and (sympatric or parapatric) speciation via local adaptation and divergence in habitat and mating preferences are theoretically plausible if: (i) the number of loci underlying the traits controlling local adaptation, and habitat and mating preferences is small; (ii) the strength of selection for local adaptation is intermediate; (iii) the carrying capacity of the population is intermediate; and (iv) the effects of the loci influencing nonrandom mating are strong. We discuss patterns and timescales of ecological speciation identified by our model, and we highlight important parameters and features that need to be studied empirically to provide information that can be used to improve the biological realism and power of mathematical models of ecological speciation.

An horizon scan of biogeography

The opportunity to reflect broadly on the accomplishments, prospects, and reach of a field may present itself relatively infrequently. Each biennial meeting of the International Biogeography Society showcases ideas solicited and developed largely during the preceding year, by individuals or teams from across the breadth of the discipline. Here, we highlight challenges, developments, and opportunities in biogeography that were summarized at or emerge from that biennial synthesis. We note the realized and potential impact of rapid data accumulation in several fields, a Renaissance for inter-disciplinary research, the importance of recognizing the evolution-ecology continuum across spatial and temporal scales and at different taxonomic, phylogenetic and functional levels, and re-exploration of classical assumptions and hypotheses using new tools. However, advances are taxonomically and geographically biased, key theoretical frameworks await development of tools for handling, or strategies for simplifying, the biological complexity seen in empirical systems. Current threats to biodiversity require unprecedented integration of knowledge and development of predictive capacity which may enable biogeography to unite its descriptive and hypothetico-deductive arms and establish a greater role within and outside academia

Behavioural types and ecological effects in a natural population of the cooperative cichlid Neolamprologus pulcher

The ecological relevance of behavioural syndromes is little studied in cooperative breeding systems where it is assumed that the behavioural type might influence individual decisions on helping and dispersal (e.g. shy, nonaggressive and nonexplorative individuals remain philopatric and helpful, whereas bold, aggressive, explorative individuals compete for vacancies outside their group and disperse). We measured the behavioural type of 19 subordinates in the cooperatively breeding cichlid fish Neolamprologus pulcher in their natural environment by quantifying six behavioural traits up to four times ('trials') in three different contexts, by presenting them with a conspecific intruder, a predator or nothing inside a tube. We found only moderate within-context repeatability (intraclass correlation coefficients) of the focal individual's behaviour, except for attacking either the conspecific or the predator inside the tube. The focal individual's attack rate of the tube was also positively affected by its group size. Averaging traits per context removed the between-trial variation, and consequently the across-context repeatability was very high for all six traits, except for territory maintenance. Trait values depended significantly on the context, except for territory defence. Consequently, individuals could be classified into different behavioural types based on their reaction towards the tube, but surprisingly, and opposite to laboratory studies in this species, ranging propensity and territory maintenance were not included in this behavioural syndrome. We suggest that more studies are needed to compare standardized focal personality tests (e.g. exploration propensity) with actual behaviour observed in nature (e.g. ranging and dispersal).

La cohorte sepsis lausannoise: une opportunité de développer la recherche dans le Réseau latin de médecine intensive [Lausanne Cohort of septic patients as an opportunity to develop multidisciplinary research within the Swiss Latin Network of Intensive Care Medicine]

Despite recent medical progresses in patient support, the mortality of sepsis remains high. Recently, new supporting strategies were proposed to improve outcome. Whereas such strategies are currently considered as standard of care, their real impact on mortality, morbidity, length of stay, and hence, health care resources utilization has been only weakly evaluated so far. Obviously, there is a critical need for epidemiologic surveys of sepsis to better address these major issues. The Lausanne Cohort of septic patients aims at building a large clinical, biological and microbiological database that will be used as a multidisciplinary research platform to study the various pathogenic mechanisms of sepsis in collaboration with the various specialists. This could be an opportunity to strengthen the collaboration within the Swiss Latin network of Intensive Care Medicine.