Short- and long-term effects of litter size manipulation in a small wild-derived rodent.

Iteroparous organisms maximize their overall fitness by optimizing their reproductive effort over multiple reproductive events. Hence, changes in reproductive effort are expected to have both short- and long-term consequences on parents and their offspring. In laboratory rodents, manipulation of reproductive efforts during lactation has however revealed few short-term reproductive adjustments, suggesting that female laboratory rodents express maximal rather than optimal levels of reproductive investment as observed in semelparous organisms. Using a litter size manipulation (LSM) experiment in a small wild-derived rodent (the common vole; Microtus arvalis), we show that females altered their reproductive efforts in response to LSM, with females having higher metabolic rates and showing alternative body mass dynamics when rearing an enlarged rather than reduced litter. Those differences in female reproductive effort were nonetheless insufficient to fully match their pups' energy demand, pups being lighter at weaning in enlarged litters. Interestingly, female reproductive effort changes had long-term consequences, with females that had previously reared an enlarged litter being lighter at the birth of their subsequent litter and producing lower quality pups. We discuss the significance of using wild-derived animals in studies of reproductive effort optimization.

Practical considerations for conducting ecotoxicity test methods with manufactured nanomaterials: what have we learnt so far?

This review paper reports the consensus of a technical workshop hosted by the European network, NanoImpactNet (NIN). The workshop aimed to review the collective experience of working at the bench with manufactured nanomaterials (MNMs), and to recommend modifications to existing experimental methods and OECD protocols. Current procedures for cleaning glassware are appropriate for most MNMs, although interference with electrodes may occur. Maintaining exposure is more difficult with MNMs compared to conventional chemicals. A metal salt control is recommended for experiments with metallic MNMs that may release free metal ions. Dispersing agents should be avoided, but if they must be used, then natural or synthetic dispersing agents are possible, and dispersion controls essential. Time constraints and technology gaps indicate that full characterisation of test media during ecotoxicity tests is currently not practical. Details of electron microscopy, dark-field microscopy, a range of spectroscopic methods (EDX, XRD, XANES, EXAFS), light scattering techniques (DLS, SLS) and chromatography are discussed. The development of user-friendly software to predict particle behaviour in test media according to DLVO theory is in progress, and simple optical methods are available to estimate the settling behaviour of suspensions during experiments. However, for soil matrices such simple approaches may not be applicable. Alternatively, a Critical Body Residue approach may be taken in which body concentrations in organisms are related to effects, and toxicity thresholds derived. For microbial assays, the cell wall is a formidable barrier to MNMs and end points that rely on the test substance penetrating the cell may be insensitive. Instead assays based on the cell envelope should be developed for MNMs. In algal growth tests, the abiotic factors that promote particle aggregation in the media (e.g. ionic strength) are also important in providing nutrients, and manipulation of the media to control the dispersion may also inhibit growth. Controls to quantify shading effects, and precise details of lighting regimes, shaking or mixing should be reported in algal tests. Photosynthesis may be more sensitive than traditional growth end points for algae and plants. Tests with invertebrates should consider non-chemical toxicity from particle adherence to the organisms. The use of semi-static exposure methods with fish can reduce the logistical issues of waste water disposal and facilitate aspects of animal husbandry relevant to MMNs. There are concerns that the existing bioaccumulation tests are conceptually flawed for MNMs and that new test(s) are required. In vitro testing strategies, as exemplified by genotoxicity assays, can be modified for MNMs, but the risk of false negatives in some assays is highlighted. In conclusion, most protocols will require some modifications and recommendations are made to aid the researcher at the bench. [Authors]

Evolutionary and ecological significance of non-shivering thermogenesis in the common vole

La production endogène à long terme de chaleur, même au repos, est une adaptation que l'on retrouve chez les animaux à sang chaud (les oiseaux et les mammifères). Cette production de chaleur a comme but le maintien d'une température constante du corps indépendamment de la température extérieure. A cette fin, les mammifères ont développé une forme de tissu spécialisé nommé tissu adipeux brun (BAT). Ce tissu est responsable de la conversion de nourriture en chaleur, procédé appelé thermogenèse sans frisson (NST = non-shivering thermogenesis). Durant ce procédé la uncoupling protein 1 (UCP1) convertit, au sein des mitochondries, la nourriture en chaleur au lieu de produire de l'ATP, molécule utilisée comme énergie cellulaire. On suppose que cette inefficacité de la conversion de la nourriture en ATP dans le BAT influence l'homéostasie de l'énergie, l'allocation des ressources ainsi que la régulation de processus gourmant en énergie comme la croissance et la reproduction. Afin de maintenir une température du corps constante, les mammifères doivent ajuster leur NST en fonction de la température ambiante. La NST devrait être donc plus importante que la croissance et la reproduction durant l'hiver que lors l'été/à haute altitude qu'à basse altitude. En effet, plusieurs études ont déjà démontré la dépendance de la NST aux divers paramètres environnementaux. Par contre, l'héritabilité de la NST ainsi que sa relation avec d'autres traits de caractère, ne sont que très peu connus, ceci malgré l'importance d'une telle information afin de pouvoir comprendre son potentiel évolutif. L'étude de l'importance évolutive et écologique sur la NST chez les campagnols des champs (Microtus arvalis) fut donc le but cette thèse de doctorat. Grâce aux informations collectées sur 4 générations de campagnols (chapitre 1), une dépendance saisonnière et journalière de la NST a été démontrée: elle augmente lors des périodes froides et diminue lors de la lactation. On a démontré que bien qu'étant plastique, la variation de la NST a une composante génétique significative. Elle est corrélée avec le taux d'activité métabolique au repos indiquant des contraintes intrinsèques. A l'aide d'une expérience de jardin commune, on a pu démontrer dans le chapitre 2 que les campagnols habitant en altitude ont une capacité génétique de thermogenèse sans frisson plus haute que celles de basse altitude. Ils produisent des portées plus petites et leur descendance grandit moins vite, surtout à partir du 10ème jour ce qui coïncide avec le début de la production de chaleur endogène. En choisissant artificiellement des campagnols avec une NST faible ou grande, on a pu démontrer une relation entre la NST et la développement de la masse corporelle. Les campagnols avec une haute NST grandissent plus lentement et sont plus légères à l'âge adulte que celles ayant une basse NST. A l'aide d'un croisement interligne entre les campagnols sélectionnés (avec basse et haute NST), on a pu montrer dans le chapitre 3 des effets « parent-of-origin >> du développement massique de la descendance, indiquant une empreinte génétique parentale. Cela veut dire que l'expression d'un allele dépend de l'origine parentale. De plus, des effets « parent-of-origin » des taux de base de norépinephrine et d'irisine ont pu être trouvés. Ces hormones sont connues pour influencer non seulement la TSF mais aussi d'autres caractéristiques. Ces influences ouvrent la voie à de nouvelles études sur la relation entre la TSF et l'histoire de vie. Dans le chapitre 4 on a démontré des effets à long terme de l'allocation des ressources en manipulant la taille des portées qui ont abouti à des différences dans l'investissement dans la reproduction et de la croissance de la descendance à la fois dans le cas de la reproduction manipulé et aussi dans le non - manipulée entre les femelles avec portées agrandies et réduites. Ensemble, ces résultats mettent en évidence le rôle central de la NST dans l'allocation des ressources sur la base d'un compromis entre le maintien et la croissance et ainsi transforme l'histoire de vie des mammifères. Ces études montrent comment les mammifères peuvent répondre rapidement à court et à long terme (c'est-à-dire par des réponses génétiques ou plastiques) à un changement rapide du climat. On montre aussi qu'il y a probablement une corrélation entre l'histoire de vie et des changements du comportement. Finalement mes résultats ont montré un lien étroit entre la NST et la croissance et les dimensions du corps. Ces résultats indiquent que le tissu adipeux brun et la NST pourraient être une cible thérapeutique intéressante pour traiter l'obésité.