The adaptive function of melanin-based coloration in the tawny owl (Strix aluco) ; the proximate role of the melanocortin system

Colour polymorphism is common in wild population. One of the main questioning of evolutionary biologists is to understand how different colour variants could have evolved and be maintained in fluctuating environments, a selective process that forces individuals to constantly adapt their strategies in order to survive. This issue is particularly true for traits that are genetically inherited. Natural selection erodes genotypes with lowest fitness (less adapted), reducing in turn global genetic variation within population. In this context, the study of the evolution and maintenance of melanin- based coloration is relevant since inter-individual variation in the deposition of these pigments is common in animal and plant kingdoms and is under strong genetic control. In this thesis, I focus on the specific case of the tawny owl (Strix aluco), a species displaying continuous variation in reddish pheomelanin-based coloration. Interestingly, empirical studies highlighted covariations between melanin-based coloration and important behavioural, physiological and life history traits. Recently, a genetic model pointed out the melanocortin system and their pleiotropic effects as a potential regulator of these covariations. Accordingly, this PhD thesis further investigates colour-specific behavioural, physiological, or life history strategies, while examining the proximate mechanisms underlying these reaction norms. We found that differently coloured tawny owls differently resolve fundamental trade-off between offspring number and quality (Chapter 1), light melanic individuals producing many low- quality offspring and dark, melanic ones producing few high-quality offspring. These reproductive strategies are likely to induce alternative physiological constraints. Indeed, we demonstrated that light melanic individuals produced higher levels of reactive oxygen species (ROS, Chapter 2), but also expressed higher levels of antioxidant (GSH, Chapters 2 & 3). Interestingly, we showed that light melanic breeding females could modulate their POMC prohormone levels according to the environmental conditions, while dark reddish ones produced constant levels of this prohormone {Chapter 4). Finally, we highlighted colour-specific patterns of prohormone convertase 1 (PCI) gene expression (Chapter 5), an enzyme responsible for POMC prohormone processing to ACTH and a- MSH, for instance. Altogether, these results provide strong evidence of colour-specific strategies, light and melanic tawny owls better coping with stressful and relaxed environments, respectively. Variation in melanin-based coloration is likely to be maintained by the heterogeneity of our study area and strong environmental stochasticity within and between years, these process favouring differently coloured tawny owls at different periods of time. From a proximate point of view, this PhD thesis supports the hypothesis that covariations between phenotypic traits and melanin-based coloration stems from the melanocortin system, especially the fundamental role of POMC gene expression and its processing to melanocortin peptides. - Le polymorphisme de couleur est une variation phénotypique très fréquente dans la nature. En biologie évolutive, une des problématiques clés est donc de comprendre comment différent morphes de couleur peuvent être apparus et maintenus au cours du temps dans des environnements aussi variables que les nôtres, surtout que ces fluctuations forcent ces morphes à s'adapter constamment pour assurer leur survie. Cette thématique est particulièrement réelle lorsque les variations phénotypiques sont héréditaires et donc sous forte influence génétique. La sélection naturelle a en effet le pouvoir d'éroder rapidement la variation génétique en éliminant les génotypes mal adaptés. Dans ce sens, l'étude de l'évolution, et de la maintenance de la coloration mélanique est donc tout à fait pertinente car la variation de coloration entre individus est très répandue à travers les règnes animal et végétal et sous forte influence génétique. Dans cette thèse, je me suis concentré sur le cas spécifique de la chouette hulotte (Strix aluco), une espèce présentant une variation continue dans la déposition de pigments pheomélaniques roux. De précédentes études ont déjà montré que cette variation de coloration était associée avec des variations de traits comportementaux, physiologiques ou d'histoire de vie. Récemment, une étude a souligné l'importance du système des mélanocortines et de leurs effets pléiotropes dans la régulation de ces covariations. En conséquence, cette thèse de doctoral a pour but d'étudier un peu plus les stratégies comportementales, physiologiques ou d'histoire de vie spécifiques à chaque morphe de couleur, tout en examinant un peu plus les mécanismes proximaux potentiellement à la base de ces normes de réactions. Nous constatons tout d'abord que les morphes de couleurs étaient associés à différentes stratégies dans la résolution de compromis telle que la production de beaucoup de jeunes ou des jeunes de qualité (Chapitre 1). Les morphes gris (dit peu mélaniques) ont tendance à produire beaucoup de jeunes mains de moindre qualité, alors que les morphes roux (dit fortement mélaniques) produisent moins de jeunes mais de meilleure qualité. Ces stratégies sont susceptibles alors d'induire certaines contraintes physiologiques. Par exemple, nous montrons que les morphes gris produisent plus de dérivés réactifs de l'oxygène (ROS, Chapitre 2), mais aussi plus d'antioxydants (GSH, Chapitres 2 & 3). Nous montrons ensuite que les femelles grises ont une plus grande capacité à moduler leur niveau de POMC prohormone dans le sang en fonction des conditions environnementales, alors que les femelles rousses gardent un niveau constant (Chapitre 4). Finalement, nous démontrons que les patterns d'expression du gène codant pour la prohormone convertase 1 varient chez des jeunes issus de parents gris ou roux (Chapitre 5). Ceci est particulièrement intéressant car cette enzyme permet de scinder la POMC prohormone en plusieurs peptides importants tels que l'ACTH ou l'a-MSH. En conclusion, ces résultats démontrent qu'il y a bel et bien des stratégies évolutives différentes entre les morphes de couleurs, les chouettes hulottes grises et rousses étant respectivement plus adaptés à des environnements stressants ou favorables. L'hétérogénéité de notre zone d'étude et la stochasticité environnementale qui caractérise ses habitats pourraient donc agir comme une source de sélection temporelle, laquelle favoriserait les différents morphes de couleurs à diverses périodes. D'un point de vue plus proximale maintenant, cette thèse de doctorat soutient l'hypothèse que les covariations observées entre la coloration mélanique et des traits phénotypiques importants sont modulées par les effets pléiotropes du système des mélanocortines, et met en avant le rôle prépondérant que pourrait jouer l'expression du gène POMC et sa post traduction en mélanocortines.

Additive effects of ectoparasites over reproductive attempts in the long-lived Alpine swift

1. Parasitism is a non-negligible cost of reproduction in wild organisms, and hosts are selected to partition resources optimally between current and future reproduction. While parents can compensate for the cost of parasitism by increasing their current reproductive investment, such change in resource allocation is expected to carry-over costs on future reproduction. 2. Life history theory predicts that because long-lived organisms have a high residual reproductive value, they should be more reluctant to increase parental effort in response to parasites. Also, when rearing successive infested broods, the cost of parasitism can cumulate over the years and hence be exacerbated by past infestations. 3. We tested these two predictions in the alpine swift Apus melba, a long-lived colonial bird that is infested intensely by the nest-based blood sucking louse-fly Crataerina melbae. For this purpose, we manipulated ectoparasite load over 3 consecutive years and measured reproductive parameters in successive breeding attempts of adults assigned randomly to 'parasitized' and 'deparasitized' treatments. 4. In current reproduction, fathers of experimentally parasitized broods produced a similar number of offspring as fathers from the deparasitized treatment, but the rearing period was prolonged by 4 days. Fathers that were assigned to the parasitized treatment in year x produced significantly fewer fledglings the following year x + 1 than those of the deparasitized treatment. The number of young produced by fathers in year x + 1 was correlated negatively with the number of days they cared for their brood in the previous year x. We also found a significant interaction between treatments performed over 2 successive years, with fathers of parasitized broods suffering a larger fitness loss if in the past they had already cared for a parasitized brood rather than for a deparasitized one. Similar effects of parasitism, although partly non-significant (0.05 < P-values > 0.10), were found in mothers. 5. Altogether, our results show that parasites can modify resource allocation between current and future reproduction in long-lived hosts, and that the cost of parasitism can cumulate over the years. It emphasizes the fact that effects of parasites can depend on past infestations and become apparent in future reproduction only.

Shorter time since inflammatory bowel disease diagnosis in children is associated with lower mental health in parents.

AIM: This study assessed the mental health of parents of children with inflammatory bowel disease (IBD), compared their mental health with age-matched and gender-matched references and examined parental and child predictors for mental health problems. METHODS: A total of 125 mothers and 106 fathers of 125 children with active and inactive IBD from the Swiss IBD multicentre cohort study were included. Parental mental health was assessed by the Symptom Checklist 27 and child behaviour problems by the Strengths and Difficulties Questionnaire. Child medical data were extracted from hospital records. RESULTS: While the mothers reported lower mental health, the fathers' mental health was similar, or even better, than in age-matched and gender-matched community controls. In both parents, shorter time since the child's diagnosis was associated with poorer mental health. In addition, the presence of their own IBD diagnosis and child behaviour problems predicted maternal mental health problems. CONCLUSIONS: Parents of children with IBD may need professional support when their child is diagnosed, to mitigate distress. This, in turn, may help the child to adjust better to IBD. Particular attention should be paid to mothers who have their own IBD diagnosis and whose children display behaviour problems.

Opportunity for sexual selection and effective population size in the lek-breeding European treefrog (Hyla arborea).

Sexual selection in lek-breeding species might drastically lower male effective population size, with potentially important consequences for evolutionary and conservation biology. Using field-monitoring and parental-assignment methods, we analyzed sex-specific variances in breeding success in a population of European treefrogs, to (1) help understanding the dynamics of genetic variance at sex-specific loci, and (2) better quantify the risk posed by genetic drift in this species locally endangered by habitat fragmentation. The variance in male mating success turned out to be markedly lower than values obtained from other amphibian species with polygamous mating systems. The ratio of effective breeding size to census breeding size was only slightly lower in males (0.44) than in females (0.57), in line with the patterns of genetic diversity previously reported from H. arborea sex chromosomes. Combining our results with data on age at maturity and adult survival, we show that the negative effect of the mating system is furthermore compensated by the effect of delayed maturity, so that the estimated instantaneous effective size broadly corresponded to census breeding size. We conclude that the lek-breeding system of treefrogs impacts only weakly the patterns of genetic diversity on sex-linked genes and the ability of natural populations to resist genetic drift.

Parents living with HIV in a high-income country: do patients need specific support?

The number of HIV-infected persons with children and caregiving duties is likely to increase. From this statement, the present study was designed to establish how HIV infected caregivers organise their parenting routines and to determine their support needs. A further aim was to ascertain caregivers' perception of conspicuous behaviours displayed by their children. Finally, it sought to determine the extent to which the caregivers' assessment of their parenting activity is influenced by the required support and their children's perceived conspicuous behaviours. The study design was observational and cross-sectional. Sampling was based on the 7 HIV Outpatient Clinics associated with the national population-based Swiss HIV Cohort Study. It focused on persons living with HIV who are responsible for raising children below the age of 18. A total of 520 caregivers were approached and 261 participated. An anonymous, standardised, self-administered questionnaire was used for data collection. The data were analysed using descriptive statistical procedures and backward elimination multiple regression analysis. The 261 respondents cared for 406 children and adolescents under 18 years of age; the median age was 10 years. The caregivers' material resources were low. 70% had a net family income in a range below the median of Swiss net family income and 30% were dependent on welfare assistance. 73% were undergoing treatment with 86% reporting no physical impairments. The proportion of single caregivers was 34%. 92% of the children were living with their HIV infected caregivers. 80% of the children attended an institution such as a school or kindergarten during the day. 89% of the caregivers had access to social networks providing support. Nevertheless, caregivers required additional support in performing their parenting duties and indicated a need for assistance on the material level, in connection with legal problems and with participation in the labour market. 46% of the caregivers had observed one or more conspicuous behaviours displayed by their children, which indicates a challenging situation. However, most of these caregivers assessed their parenting activity very favourably. Backward elimination multiple regression analysis indicated that a smaller number of support needs, younger age of the eldest child and fewer physical impairments on the part of the caregiver enhance the caregivers' assessment of their parenting activity. Physicians should speak to caregivers living with HIV about their parenting responsibilities and provide the necessary scope for this subject in their consultation sessions. Physicians are in a position to draw their patients' attention to the services available to them.

Barn Owl (Tyto alba) breeding biology in relation to breeding season climate

Winter weather has a strong influence on Barn Owl (Tyto alba) breeding biology. Here, we analyzed the impacts of weather conditions on reproductive performance during the breeding season using data collected over 22 years in a Swiss Barn Owl population. Variations in rain and temperature during the breeding season played an important role in within-year variation in Barn Owl reproduction. An increase in rainfall during the period from 4 to 2 weeks preceding egg laying had a positive effect on clutch size. In contrast, fledgling body mass was negatively influenced by rainfall during the 24 h preceding the measurements. Finally, ambient temperature during the rearing period was positively associated with brood size at fledging. In conclusion, weather conditions during the breeding season place constraints on Barn Owl reproduction.

Parents - child role reversal in trilogue play: case studies of trajectories from pregnancy to toddlerhood

Role reversal, whereby a child attempts to meet her parent's adult needs for parenting, intimacy, or companionship, has been identified as a risk factor for developmental disturbances. It has been defined from diverse perspectives as a child attachment strategy, a parent - toddler relational disturbance, and a boundary disturbance between parents and child. The recently discovered infant's triangular capacity, namely the sharing of her attention and affects with both parents, allows one to analyse the infant's contribution to early family dynamics. Role reversal was detected in 4 out of 45 father - mother - infant interactions observed in trilogue play from pregnancy to toddlerhood. The developmental trajectories towards role reversal are explored by means of case analyses. Results are compared with cases of problematic triangulation encountered in the same sample. In role reversal, family interactions are rigidly organized around a "two against one" coalition, whereby the normative hierarchy between parents and child is reversed. The child's triangular capacity is overactivated, controlling the tension between her parents by provocation - animation strategies

Les enfants de parents souffrant de psychose

Les enfants de parents souffrant de psychose nous interrogent dans nos pratiques et soulèvent d'importantes questions quant à notre devoir d'intervention. Entre le respect du droit à l'autonomie de ces parents et le devoir d'assistance à ces enfants, nous sommes souvent empruntés. Ils ne sont pas nécessairement malades mais ils ont, en revanche, un risque élevé de développer une pathologie psychiatrique. La psychose est susceptible d'affecter la fonction parentale et d'avoir une incidence sur le développement de l'enfant. Nous envisageons ici de quelle manière la psychose d'un des parents est susceptible d'affecter les différentes étapes du développement de l'enfant. Les études scientifiques retrouvent des particularités dans le développement de ces enfants et identifient des facteurs de risques génétiques et environnementaux. Il existe également des facteurs protecteurs qui tempèrent le déterminisme pathogénique que nous pourrions craindre pour ces enfants. Les connaissances issues de nombreuses études longitudinales mettent en lumière des facteurs de risques peu spécifiques qui doivent, cependant, nous inciter à offrir un soutien, voire des soins à ces enfants et à leurs parents, dans une perspective préventive articulant au mieux les intérêts de l'enfant et de ses parents à travers une étroite collaboration entre psychiatres d'adultes et pédopsychiatres.

Impact d'une école de l'asthme sur la consommation en soins et la qualité de vie des enfants de 4 à 12 ans et de leurs parents

L'article a été réalisé en collaboration avec Marie-Elise Verga, infirmière de recherche au DMCP, il a été publié dans les Archives de Pédiatrie, une revue française d'importance pour la profession en novembre 2013. L'impact factor de la revue est de 0.36. Ce travail est centré sur l'évaluation de l'impact d'une école de l'asthme chez l'enfant. L'asthme est la maladie chronique la plus fréquente chez l'enfant, sa prévalence est en augmentation dans le monde depuis plusieurs années. Son impact sur la vie des enfants atteints et de leur famille est important en termes d'absentéisme et de limitation dans les activités de la vie quotidienne. Selon différentes études, la connaissance de la maladie serait un pilier pour l'amélioration de son contrôle. Associée à des compétences personnelles et une médication optimale, elle diminuerait les absences scolaires, la survenue des crises et augmenterait la compliance au traitement. L'Ecole de l'Asthme de l'Hôpital de l'Enfance à Lausanne a été mise en place dans ce but, afin d'offrir, par une équipe pluridisciplinaire, des séances d'éducation thérapeutique tant aux enfants qu'à leur famille. Notre étude exploratoire a pour but d'évaluer l'effet de l'Ecole de l'Asthme sur la consommation en soins et la qualité de vie des enfants de 4 à 12 ans et de leurs parents. 27 enfants ont été inclus durant une année. La qualité de vie a été évaluée chez les enfants et leurs parents au moyen du Paediatric Asthma Quality of Life Questionnaire à l'inclusion et 6 mois plus tard. La consommation en soins a été évaluée sur une période d'un an avant et après l'Ecole de l'asthme par un questionnaire envoyé aux pédiatres. Il s'agit de la première étude de ce genre en Suisse et il y en a très peu à l'étranger. Elle démontre clairement une diminution de la consommation en soins que ce soit les rendez- vous chez le pédiatre, les consultations aux urgences et les hospitalisations. Une amélioration de la qualité de vie retrouvée tant chez les enfants que leurs parents a aussi été observée lors de notre étude. En donnant aux enfants et à leur famille des moyens de mieux gérer la maladie à domicile, l'Ecole de l'Asthme contribue à un meilleur contrôle de cette maladie. Ces premières conclusions valident l'importance d'évaluer cette prise en charge par des études prospectives randomisées. Il existe plusieurs perspectives à développer dans le prolongement de cette étude par exemple inclure des patients non francophones, sachant que les migrants représentent une part importante des consultations en urgences et que leur maladie asthmatique est souvent mal contrôlée. Il faudrait affiner les résultats en comparant nos résultats à ceux d'un groupe contrôle ou d'un groupe avec un enseignement individualisé. Un suivi sur 5 ans permettrait de voir l'impact à long terme. Le côté financier devrait être évalué afin de vérifier la diminution des coûts supposée en rapport à la diminution de la consommation en soins.

Tels parents, tels enfants? L'utilisation de données de seconde main dans l'étude des influences politiques parentales en Suisse

''Like Parents, Like Children?'' Using Secondary Data in the Study of Parental Political Influence in Switzerland: This text is devoted to the intergenerational transmission of left-right ideological orientation. Using data from the Swiss Household Panel (www.swisspanel.ch), collected both directly and through intermediaries, it raises the question of the validity of second-hand information, which is discussed on several points. The article also shows that there is a strong long-term coherence between the ideological orientation of parents and their children. It also highlights the fact that the link is not the same for boys as for girls, and it varies between generations. Finally, it shows that strong upward social mobility, compared to the original environment, facilitates emancipation from parental ideology, social inertia being greater for downward and horizontal mobility. Ce texte est consacré à la transmission intergénérationnelle de l'orientation idéologique gauche-droite. Utilisant des données du Panel Suisse de Ménages (www.swisspanel.ch), collectées tant directement que par personnes interposées, il pose la question de la validité des informations de seconde main, qui est étudiée sur plusieurs points. L'article montre en outre qu'il existe à long terme une forte cohérence entre l'orientation idéologique des parents et de leurs enfants. Il met aussi en évidence que ce lien n'est pas la même auprès des garçons qu'auprès des filles, et qu'il varie entre les générations. Finalement, il montre qu'une forte ascension sociale par rapport au milieu d'origine facilite l'émancipation des orientations idéologiques parentales, l'inertie étant plus forte pour les trajectoires descendantes et horizontales.