Melanin-based coloration in juvenile kestrels (Falco tinnunculus) covaries with anti-predatory personality traits

Recent studies have shown that melanin-based coloration is associated with the ability to cope with stressful environments, potentially explaining why coloration covaries with anti-predator behaviours, boldness and docility. To investigate whether these relationships are consistent across species, we performed a study in the European kestrel (Falco tinnunculus). Similar to our results found previously in the barn owl (Tyto alba), nestling kestrels displaying a larger sub-terminal black tail band stayed on their back longer (tonic immobility test) and breathed at a lower rate than individuals with a smaller black band when handled. However, in contrast to barn owls, nestling kestrels with a larger black tail band were more aggressive and more agitated. Our results strengthen the hypothesis that melanin coloration is related to stress response and in turn to the reaction to predators, a very important personality trait (i.e. boldness).

The costs of parasitism and anti-parasitic defense in the common vole

Résumé : Les relations entre un parasite et son hôte sont avant tout marquées par le coût pour l'hôte que représente la ponction de ressources au profit du parasite et ses conséquences sur les traits d'histoires de vie de l'hôte. Pour contenir la réduction de leur valeur reproductive, les hôtes ont acquis au cours de l'évolution des mécanismes soit de lutte contre les parasites, soit de réallocations des ressources. Curieusement les effets des ectoparasites sur la biologie de mammifères ont été peu étudiés. Dans une première expérience à long terme, nous avons examiné sous un angle intégratif si les puces Nosopsyllus fasciatus affectent certains paramètres physiologiques des campagnols des champs Microtus arvalis. Nous avons également testé si les puces peuvent réduire la longévité et si oui, si ce pourrait être dû à une accélération de la sénescence. Ensuite nous avons testé si la simple activation répétée du système immunitaire comme lors d'une infestation chronique pouvait aussi réduire la longévité. Dans une dernière expérience, nous avons d'abord testé si l'infestation par des puces de jeunes campagnols au stade néonatal (21 jours) pouvait modifier leur développement et leur phénotype adulte. Puis nous avons testé si la modification du phénotype adulte est une réponse prédite et potentiellement adaptative pour minimiser les effets des puces à l'âge adulte. Nos résultats montrent que l'infestation par des puces réduit la croissance subadulte, induit une forte anémie et une immunodépression, et augmente le métabolisme de repos. De plus les puces réduisent la longévité et la taille des testicules, réduisant fortement le succès reproducteur potentiel des individus parasités. La taille finale, c'est-à-dire le développement pré-adulte, détermine en grande part la longévité. La réduction de longévité ne devrait pas être due à l'investissement au profit du système immunitaire car l'activation chronique seule du système immunitaire ne réduit pas la longévité. L'infestation néonatale retarde légèrement le développement mais surtout modifie l'hématocrite et réduit les performances locomotrices des campagnols plus de 3 mois après l'infestation. Les effets immédiats du parasitisme sur la physiologie semblent bien supérieurs comparés aux effets à long terme. Nous n'avons pas d'éléments permettant d'affirmer que le parasitisme néonatal prépare les campagnols à faire face aux puces à l'âge adulte. Au contraire, le parasitisme néonatal interagit sur le parasitisme adulte pour augmenter le métabolisme de repos. Cette thèse offre une vision intégrative des mécanismes par lesquels les puces peuvent affecter la valeur reproductive de leurs hôtes. De façon générale, ces résultats 35 montrent l'importance des puces comme force de sélection chez les campagnols. Il est indispensable de prendre en compte les ectoparasites dans l'étude de l'écologie et des dynamiques de populations chez les mammifères. Summary : The relationship between a parasite and its host is fundamentally marked by the costs for host of the withdrawals of resources by parasite and the subsequent reduction in host life-history traits. Hosts have evolved a number of strategies to reduce these costs, either by fighting against the parasite directly or by reallocating resources to reduce costs on lifetime reproductive value. The effects of ectoparasites on burrowing mammals have been scarcely studied. In a first long-term experiment, we examined how fleas Nosopsyllus fasciatus affect physiological levels of the common vole, Microtus arvalis. We also examined whether fleas reduce longevity and if so, if it is due to an early senescence pattern. Then we tested if experimental activation of the immune system by repeated injections of an antigen could result in a shorter longevity. In the last experiment, we tested if short-lasting neonatal parasitism can have long-term effects on phenotype, and if these effects could induce a predictive response to reduce damages when parasitized at the adult stage. We found that parasitism by flea reduced subadult growth, induced anaemia and immunodepression, and increased energy consumption even when resting. Moreover fleas reduce longevity and testes size associated to splenomegaly, suggesting an overall reduction in fitness but we did not find any pattern of accelerated senescence explaining the early death of parasitized voles compared to non-parasitzed. The cost of mounting an immune response throughout life does not impair longevity, suggesting that it is the cost of parasitism that limits the longevity and not the immune investment. Neonatal infestation by fleas has long-term effects on physiology and reduces motor activity more than 3 months after infestation. The modification of physiology due to long-term effects seems weak compared to the immediate effects of adult infestation. We found no evidence that neonatal parasitism prepares voles to mount a predictive adaptive response in order to reduce effects of fleas on fitness components. On the contrary, neonatal parasitism seems to worsen the effect of adult parasitism. This thesis offers an integrative view of mechanisms by which fleas affect their host at the individual level. Overall, our results demonstrate the importance of fleas as a selective force in voles. These results highlight the importance of ectoparasitism in ecology of micromarnrnals and suggest a role in the dynamic of host populations.

Personality and melanin-based colouration traits in barn owls, tawny owl and kestrels

Individuals need to adapt to their local environment in order to survive. When selection pressures differ in local populations, polymorphism can evolve. Colour polymorphism is one of the most obvious polymorphisms since it is readily observable. Different sources of colouration exist, but melanin-based colouration is one of the most common in birds. The melanocortin system produces this colouration and because the melanocortin system has pleiotropic effects on behavioural and physiological traits, it is a good candidate to be an underlying mechanism to explain the maintenance of colour polymorphism. In this thesis I studied three different raptors which all display melanin-based colouration; barn owls (Tyto alba), tawny owls (Strix aluco) and Eurasian kestrels (Falco tinnunculus). The main question was if there was a relationship between melanin-based colouration and individual behavioural differences. The underlying hypothesis is that colour could be a signal of certain adaptive traits. Our goal was to find evolutionary explanations for the persistence of colour polymorphism. I found that nestling kestrels and barn owls differ in anti-predatory behaviour, with respect to their melanic colouration (chapters 1 and 2). Darker individuals show less reaction to human handling, but in kestrels aggression and colouration are related in opposite ways than in barn owls. More reddish barn owls travel greater distances in natal dispersal and this behaviour is repeatable between parents and same sex offspring (chapter 3). Dark reddish tawny owls defend their nests more intensely against intruders and appear to suffer less from nest predation (chapter 4). Finally I show that polymorphism in the Melanocortin 1 receptor gene (MC1R), which is strongly correlated with reddish colouration in the barn owl, is related to natal dispersal distance, providing a first indication for a genetic basis of the relation between this behaviour and colouration (chapter 5). My results demonstrate a clear link between melanin-based colouration and animal personality traits. I demonstrated this relation in three different species, which shows there is most likely a general underlying mechanism responsible. Different predation pressures might have shaped the reactions to predation, but also differences in sex-related colouration. Male-like and female-like colouration might signal more or less aggressive behaviour. Fluctuating environmental conditions might cause different individual strategies to produce equal reproductive success. The melanocortin system with its pleiotropic effects might be an underlying mechanism, as suggested by the results from the genetic polymorphism, the similar results found in these three species and by the similar relations reported in other species. This thesis demonstrates that colouration and individual differences are correlated and it provides the first glimpse of an underlying system. We can now conduct a more directed search for underlying mechanisms and evolutionary explanations with the use of quantitative genetic methods.

The inhibition of MAPK potentiates the anti-angiogenic efficacy of mTOR inhibitors

Malgré les nombreux progrès effectués dans la compréhension du cancer, cette maladie reste encore souvent incurable.¦Récemment, il a été démontré qu'afin de progresser un cancer doit développer de nouveaux vaisseaux sanguins lors d'un processus appelé angiogenèse tumorale. Il a aussi été démontré que l'inhibition de ce processus réduisait la croissance tumorale et de ce fait représente une importante cible thérapeutique contre le cancer.¦Les mécanismes impliqués dans l'angiogenèse tumorale ont été partiellement caractérisés et impliquent la prolifération, la survie et la migration des cellules endothéliales, cellules qui forment la paroi des vaisseaux sanguins. Quelques molécules régulant ces fonctions endothéliales ont été identifiées. Parmi celle-ci, une protéine intracellulaire appelée mTOR joue un rôle important dans l'angiogenèse tumorale. En effet, l'inhibition de mTOR par des molécules telle que la rapamycine, réduit l'angiogenèse dans de nombreux modèles expérimentaux ainsi que dans les tumeurs de patients traités par ces inhibiteurs.¦Notre étude montre toutefois que l'inhibition de mTOR dans les cellules endothéliales induit l'activation d'autres molécules comme la MAPK qui favorise la prolifération et la survie endothéliale et de ce fait réduit la capacité anti-angiogénique des inhibiteurs de mTOR. De plus, nous avons montré que le traitement de cellules endothéliales par des inhibiteurs de mTOR en combinaison avec des inhibiteurs de MAPK diminuait la prolifération, la survie et la migration endothéliales de manière additive comparée à une inhibition de mTOR ou de MAPK seule. Nous avons obtenu des résultats similaires dans un modèle d'angiogenèse in vitro. Finalement, nos résultats ont été confirmés in vivo dans un modèle de xénogreffe tumorale chez la souris immuno-compromise. Un traitement combiné d'inhibiteurs de mTOR et de MAPK produisait un effet anti-angiogénique supérieur à un traitement d'inhibiteur de mTOR ou de MAPK seul chez les souris immuno-compromises porteuses de tumeurs sous-cutanées.¦En résumé, nos résultats montrent que l'inhibition de mTOR dans les cellules endothéliales induit l'activation de MAPK qui compromet l'efficacité anti-angiogénique des inhibiteurs de mTOR. Ils démontrent également que la combinaison d'inhibiteurs de mTOR et de MAPK induit une efficacité anti-angiogénique supérieure à une inhibition de mTOR ou de MAPK seule. Nous proposons ainsi que l'utilisation de protocoles thérapeutiques qui bloquent à la fois mTOR et MAPK représente une approche prometteuse pour bloquer l'angiogenèse tumorale et donc la progression tumorale et mérite d'être évaluée chez les patients souffrant de cancers.

Predictive value of anti-neutrophil cygtoplasmic antibodies (ANCA) in small vessel vasculitis

Résumé Valeur prédictive des anticorps dirigés contre le cytoplasme des neutrophiles (ANCA) dans les vasculites des vaisseaux de petit calibre But du travail : Les vasculites sont des pathologies le plus souvent sévères et parfois létales ; elles nécessitent une reconnaissance et un traitement précoces. Il est donc utile de pouvoir disposer de marqueurs diagnostiques, et éventuellement de marqueurs qui puissent prédire l'activité de la maladie. Les « antineutrophil cytoplasm antibodies » (ANCA) constituent une famille d'autoanticorps dirigés contre des antigènes du cytoplasme des neutrophiles, cellules clés du processus inflammatoire au cours des vasculites. De nombreuses études ont tenté de préciser l'utilité des ANCA dans le diagnostic et le suivi des vasculites avec des résultats contradictoires. Le but de ce travail a été de passer en revue l'évolution clinique des patients suivis dans notre service pour une vasculite à ANCA et évaluer la valeur prédictive des ANCA comme marqueur de récidive. Méthode: Les dossiers médicaux de 36 patients, suivis à notre consultation ambulatoire d'immunologie et allergie du CHUV pour une vasculite à ANCA entre janvier 1990 et décembre 2001, ont été analysés de manière rétrospective afin d'établir une base de données. Les données démographiques, le type de vasculite (granulomatose de Wegener ou polyangéite microscopique) et ses caractéristiques (organes touchés), les traitements reçus, les dosages des ANCA (par immunofluorescence et par ELISA avec détermination des anti-PR3 et/ou anti-MPO), et l'évolution clinique (récidive/rémission) ont été considérés. La valeur pronostique des ANCA dans notre population a été calculée utilisant les valeurs prédictives positive et négative, la likelihood et les odds ratios. La valeur statistique a été examinée par les tests Chi-square test ou Fisher's exact test (valeur significative définie comme p <0.05) à l'aide du programme GraphPad Instat software version 3, San Diego, CA. Résultats : Vingt-trois patients atteints d'une maladie de Wegener et treize d'une polyangéite microscopique ont été suivis pour une durée médiane de cinq ans (entre 1 mois et 16 ans). La plupart des patients ont été traités avec des corticostéroïdes associés à du cyclophosphamide. Une rémission a été obtenue chez 21 patients (91 %) atteints d'une maladie de Wegener, mais 74% ont présenté par la suite une récidive. Tous les patients atteints d'une polyangéite microscopique sont entrés en rémission et 33% ont par la suite récidivé. Une élévation persistante (définie comme supérieure à 6 mois) des ANCA ne s'est pas révélée associée à un risque statistiquement significatif de récidive (p=0.14). En revanche, une élévation soudaine du taux des ANCA s'est démontrée prédictive d'une récidive (table 3). Conclusion : Durant le suivi de certaines vasculites, comme la granulomatose de Wegener et la polyangéite microscopique une élévation des ANCA doit faire redouter une exacerbation de la maladie et, par conséquent, justifie une surveillance accrue.

On the number of independent cultural traits carried by individuals and populations.

In species subject to individual and social learning, each individual is likely to express a certain number of different cultural traits acquired during its lifetime. If the process of trait innovation and transmission reaches a steady state in the population, the number of different cultural traits carried by an individual converges to some stationary distribution. We call this the trait-number distribution. In this paper, we derive the trait-number distributions for both individuals and populations when cultural traits are independent of each other. Our results suggest that as the number of cultural traits becomes large, the trait-number distributions approach Poisson distributions so that their means characterize cultural diversity in the population. We then analyse how the mean trait number varies at both the individual and population levels as a function of various demographic features, such as population size and subdivision, and social learning rules, such as conformism and anti-conformism. Diversity at the individual and population levels, as well as at the level of cultural homogeneity within groups, depends critically on the details of population demography and the individual and social learning rules.

Melanic color-dependent anti-predator behavior strategies in barn owl nestlings

The arms race between predators and prey has led to morphological and behavioral adaptations. Different antipredator strategies can coexist within a population if each strategy is the result of a trade-off with competing demands. Antipredator behavior can be associated with morphological traits, like color patterns, either because in the context of sexual selection, coloration signals the ability to avoid predators or because coloration is a naturally selected trait useful in avoiding predators. Because in the barn owl (Tyto alba), heritable eumelanic plumage coloration is associated with the glucocorticoid-dependent response to stress, we tested whether antipredator behavior is also related to this trait. Compared with small-spotted nestlings, individuals displaying larger black spots hissed more intensely in the presence of humans, feigned death longer, had a lower breathing rate under stress, and were more docile when handled. Cross-fostering experiments showed that the covariation between the spot size and the duration of feigning death was inherited from the biological mother, whereas covariation between spot size and docility was inherited from the biological father. Our results confirm that melanin-based coloration is associated with suites of behavioral traits, which are under both genetic and environmental influence. Coloration can thus evolve as a direct or indirect response to predation, but it can also be a signal of antipredator strategies to potential mates.

Syndrome des anti-synthétases et tacrolimus: efficacité et tolérance, à propos de 2 cas

Introduction. - Le traitement de la polymyosite et de l'atteinte pulmonaireassociées au syndrome des anti-synthétases peut serévéler difficile. Le tacrolimus est proposé en cas d'échec aux autresimmunosuppresseurs. Néanmoins, contrairement aux patientsgreffés, son utilisation dans cette indication est mal codifiée. Nousrapportons les cas de 2 patients traités efficacement par tacrolimus.Cas Clinique. - Cas 1. Il s'agit d'un homme de 44 ans originaire deMadagascar, chez qui le diagnostic de syndrome des anti-synthétasesest posé devant l'association mains de mécanicien, polymyosite,manifestation de raynaud et présence d'anticorps anti Jo1fortement positifs à 281U (norme < 50U). Les différents traitementsproposés (prednisone 1 mg/kg, méthotrexate, azathioprine,rituximab et Immunoglobulines IV) ne permettent pas de contrôlerla situation avec un pic des CK à 24 000 U/l au décours des Ig IV.Une IRM réalisée alors retrouve une activité inflammatoire intensedes compartiments antérieurs et postérieurs des cuisses des 2 côtés.Finalement un traitement de tacrolimus est proposé en augmentationprogressive. L'efficacité du traitement est mesurée par l'évolutiondes CK qui passent en quelques mois de 24 000 U/l à 300 U/lsous une dose de 6 mg/j de tacrolimus et d'une amélioration parIRM spectaculaire. Malheureusement, suite à un épisode de déshydratation,le patient développe une insuffisance rénale aigüemodérée (créatinine à 124 _mol/l contre 89 auparavant) non réversibleaprès réhydratation. Pour stabiliser la fonction rénale le tacrolimusest baissé à 4 mg/jour au prix d'une réapparition des douleursmusculaires et d'une ré-ascension des CK à 1 000 U/l. Cas 2. Il s'agitd'une patiente de 61 ans chez qui le diagnostic de syndrome desanti-synthétases est posé devant l'association atteinte articulaire,mains de mécanicien, atteinte musculaire, pneumopathie interstitiellediffuse et forte positivité des Ac anti JO1 à 252 U. Une associationtacrolimus et prednisone est rapidement proposée en raison del'atteinte pulmonaire. Malheureusement la patiente développe uneinsuffisance rénale progressive sous 9 mg/j de tacrolimus et malgréune réponse favorable sur le plan pulmonaire, le traitement estinterrompu avec amélioration de la fonction rénale.Discussion. - Le tacrolimus est un traitement immunosuppresseuranalogue à la ciclosporine, avec une action 100 fois supérieure. Ilinhibe l'activation et la prolifération des cellules T et sa principaletoxicité est rénale. Traitement puissant, il a montré son efficacitédans les atteintes pulmonaires sévères liées à un syndrome desanti-synthétases1.2. Les pneumologues le connaissent bien et chezles patients greffés, la surveillance de l'efficacité et de la toxicité dutraitement se fait grâce à des mesures du taux résiduel. Néanmoinsdans le cadre du syndrome des anti-synthétases les mesures de surveillancesont moins bien codifiées. Même si l'efficacité du tacrolimussemble excellente dans les formes musculaires etpulmonaires sévères, nos 2 cas nous rendent attentifs sur l'importanced'une surveillance rapprochée de la fonction rénale.Conclusion. - Le tacrolimus est un puissant immunosuppresseur quipeut être proposé aux patients souffrant de manifestations sévèresd'un syndrome des anti-synthétases. Une dose standard n'existe paset il faut être attentif à sa toxicité rénale.