Quantifying the level of eusociality

The evolution of animal societies in which some individuals forego direct reproduction to help others to reproduce poses an evolutionary paradox. Societies where all individuals reproduce equally and societies where a single individual completely monopolizes reproduction represent the end points of a continuum of variance in the reproductive output among group members. This led Sherman et al. (1995) to propose that cooperative breeding and eusociality (a term originally applied only to insects) are not discrete phenomena. Rather they form a continuum whose main difference is the extent to which individuals forego their own reproductive opportunity to help other members of the group. Here we present a new index: the eusociality index. It quantifies the decrease in direct reproduction of group members as a resut of altruistic acts directed to other members of the group (i.e. a measure of the level of eusociality). The rationale for this index lies in the fundamental duality of the reproductive process, in which organisms supply two distinct elements: (i) genetic material (genes); and (ii) power (energy). In non-eusocial animals, all individuals transmit genes and power in the same ratio (notwithstanding individual variance in offspring size and parental investment). By contrast, amongst eusocial animals some individuals contribute proportionally more to gene transfer, and others more to energy, resulting in high interindividual variation in the ratio of gene to power transfer.

Population genomics of eusocial insects: the costs of a vertebrate-like effective population size

The evolution of reproductive division of labour and social life in social insects has lead to the emergence of several life-history traits and adaptations typical of larger organisms: social insect colonies can reach masses of several kilograms, they start reproducing only when they are several years old, and can live for decades. These features and the monopolization of reproduction by only one or few individuals in a colony should affect molecular evolution by reducing the effective population size. We tested this prediction by analysing genome-wide patterns of coding sequence polymorphism and divergence in eusocial vs. noneusocial insects based on newly generated RNA-seq data. We report very low amounts of genetic polymorphism and an elevated ratio of nonsynonymous to synonymous changes - a marker of the effective population size - in four distinct species of eusocial insects, which were more similar to vertebrates than to solitary insects regarding molecular evolutionary processes. Moreover, the ratio of nonsynonymous to synonymous substitutions was positively correlated with the level of social complexity across ant species. These results are fully consistent with the hypothesis of a reduced effective population size and an increased genetic load in eusocial insects, indicating that the evolution of social life has important consequences at both the genomic and population levels.

Division of labor in insect societies : genetic components and physiological regulation

The shift from solitary to social organisms constitutes one of the major transitions in evolution. The highest level of sociality is found in social insects (ants, termites and some species of bees and wasps). Division of labor is central to the organization of insect societies and is thought to be at the root of their ecological success. There are two main levels of division of labor in social insect colonies. The first relates to reproduction and involves the coexistence of queen and worker castes: while reproduction is usually monopolized by one or several queens, functionally sterile workers perform all the tasks to maintain the colony, such as nest building, foraging or brood care. The second level of division of labor, relating to such non-reproductive duties, is characterized by the performance of different tasks or roles by different groups of workers. This PhD aims to better understand the mechanisms underlying division of labor in insect societies, by investigating how genes and physiology influence caste determination and worker behavior in ants. In the first axis of this PhD, we studied the nature of genetic effects on division of labor. We used the Argentine ant Linepithema humile to conduct controlled crosses in the laboratory, which revealed the existence of non-additive genetic effects, such as parent-of-origin and genetic compatibility effects, on caste determination and worker behavior. In the second axis, we focused on the physiological regulation of division of labor. Using Pogonomyrmex seed- harvester ants, we performed experimental manipulation of hibernation, hormonal treatments, gene expression analyses and protein quantification to identify the physiological pathways regulating maternal effects on caste determination. Finally, comparing gene expression between nurses and foragers allowed us to reveal the association between vitellogenin and worker behavior in Pogonomyrmex ants. This PhD provides important insights into the role of genes and physiology in the regulation of division of labor in social insect colonies, helping to better understand the organization, evolution and ecological success of insect societies. - L'une des principales transitions évolutives est le passage de la vie solitaire à la vie sociale. La socialité atteint son paroxysme chez les insectes sociaux que sont les fourmis, les termites et certaines espèces d'abeilles et de guêpes. La division du travail est la clé de voûte de l'organisation de ces sociétés d'insectes et la raison principale de leur succès écologique. La division du travail s'effectue à deux niveaux dans les colonies d'insectes sociaux. Le premier niveau concerne la reproduction et implique la coexistence de deux castes : les reines et les ouvrières. Tandis que la reproduction est le plus souvent monopolisée par une ou plusieurs reines, les ouvrières stériles effectuent les tâches nécessaires au bon fonctionnement de la colonie, telles que la construction du nid, la recherche de nourriture ou le soin au couvain. Le second niveau de division du travail, qui concerne les tâches autres que la reproduction, implique la réalisation de différents travaux par différents groupes d'ouvrières. Le but de ce doctorat est de mieux comprendre les mécanismes sous-jacents de la division du travail dans les sociétés d'insectes en étudiant comment les gènes et la physiologie influencent la détermination de la caste et le comportement des ouvrières chez les fourmis. Dans le premier axe de ce doctorat, nous avons étudié la nature des influences génétiques sur la division du travail. Nous avons utilisé la fourmi d'Argentine, Linepithema humile, pour effectuer des croisements contrôlés en laboratoire. Cette méthode nous a permis de révéler l'existence d'influences génétiques non additives, telles que des influences dépendantes de l'origine parentale ou des effets de compatibilité génétique, sur la détermination de la caste et le comportement des ouvrières. Dans le second axe, nous nous sommes intéressés à la régulation physiologique de la division du travail. Nous avons utilisé des fourmis moissonneuses du genre Pogonomyrmex pour effectuer des hibernations artificieHes, des traitements hormonaux, des analyses d'expression de gènes et des mesures de vitellogénine, ce qui nous a permis d'identifier les mécanismes physiologiques régulant les effets maternels sur la détermination de la caste. Enfin, la comparaison d'expression de gènes entre nourrices et fourrageuses suggère un rôle de la vitellogénine dans la régulation du comportement des ouvrières chez les fourmis moissonneuses. En détaillant les influences des gènes et de la physiologie dans la régulation de la division du travail dans les colonies d'insectes sociaux, ce doctorat fournit d'importantes informations permettant de mieux comprendre l'organisation, l'évolution et le succès écologique des sociétés d'insectes.

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1880 (N24).

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1889.

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1891 (N50).

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1873.

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1881.

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1873-1875.

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1890 (N47).

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1882 (N27)- (N29).

Aide-mémoire d'artillerie navale : annexe au Mémorial de l'artillerie de la marine / Ministère de la marine et des colonies

1873-1875.