plasticité phénotypique

Question 1

Définition de la plasticité phénotypique

Answer 1

• La capacité d’un génotype à produire différents phénotypes dans différents environnements.

Question 2

Sur quel terme sont ces changements dans la plasticité?

Answer 2

• Souvent ils sont sur un moyen à long terme. À court terme on a besoin d’un moyen pour que les organismes s’adaptent rapidement par la plasticité phénotypique.

Question 3

Qu’est-ce que la norme de réaction?

Answer 3

• C’est l’ensemble des phénotypes que L’on peut retrouver à travers l’environnement. Elle est reliée à la distribution de phénotype selon la norme de réaction. Elle représente l’ensemble des phénotypes à travers les environnements. C’est le lien entre le génotype et l’environnement qu’on exprime sur les génotypes.

Question 4

Première description scientifique de la plasticité phénotypique

Answer 4

• Woltereck en 1909 a décrit la variation de la forme de la tête de Daphnia en réponse à la présence d’un prédateur. En absence de préfation, on avait une absence du chapeau, mais avec les prédateurs on en avait.

Question 5

Plasticité phénotypique – daphnies

Answer 5

• On a refait l’expérience plus tard dans un endroit contrôlé où on avait absence de prédation et on a vérifié la taille de la tête et la longeur corporelle. En absence de prédation, il y avait une absence de cône, mais en présence il y avait une augmentation de la taille de la tête qui était proportionnelle avec la taille corporelle. Pour diminuer la pression de prédation sur les individus. Les daphnies étant des clônes, avec cette étude on avait le lien entre le génotype et la pression de l’environnement pour modifier le génotype.

Question 6

Quelle est le premier principe fondamental de la plasticité

Answer 6

• La plasticité est un trait en elle-même, contrôlée génétiquement et qui peut évoluer potentiellement de façon indépendante des autres aspects du phénotype.
• R = H2S : il va évoluer de manière pratiquement indépendante des autres aspects du phénotype ou di trait qui exprime la plasticité. On pourrait évaluer la réponse à la sélection de la plasticité elle-même s’il y a une base héritable de la plasticité et si la sélection agit sur la plasticité.

Question 7

Quelle est le deuxième principe fondamental de la plasticité

Answer 7

• La plasticité n’est pas une propriété d’un génotype entier. Il doit être étudié dans une gamme d’environnements spécifiques à un trait donné.
• Un génotype peut être plastique pour un trait en réponse à un ensemble de conditions environnementales, mais pas nécessairement face à un autre ensemble de conditions. Si on change l’individu d’environnements, on n’aura pas nécessairement la même gamme de plasticité qui va être exprimée
• Sinon, le trait peut être plastique pour certains traits mais pas pour d’Autres dans les mêmes conditions. Ce ne sont pas tout les traits qui ont la même capacité de plasticité. On a une capacité d’ajustement en fonction des conditions environnementales. Donc, le trait 1 qui est plastique en fonction de l’environnement alors que le 2 est plus canalisé donc se développe plus constant indépendant de l’environnement.

Question 8

Comparaison des normes de réactions – description étude

Answer 8

• Pour faire cette comparaison on va regarder pour un génotype donné en fonction d’une certaine quantité de fluctuation de l’environnement s’il y a une fluctuation du phénotype qui est plus importante qu’un autre génotype. En gros, est-ce qu’un génotype donné est plus plastique montre une capacité d’ajustement en fonction du changement dans l’environnement. Ceci permet d’établir le degré de plasticité des génotypes.
• Exemple : On a une plante qui a une capacité de croissance plus importante selon la disponibilité en nutriments. Ici on a le génotype 1 qui est plus plastique que 2 qui est lui plus canalisé.

Question 9

Comparaison des normes de réactions – les différents cas

Answer 9

• Trois génotypes en fonction de la gamme environnementales et les phénotypes qu’ils correspondent. On voit les trois génotypes et comment ils évoluent. On peut voir qu’il y a de la variation dans la moyenne du trait exprimé avec le génotype 1 qui ets toujours plus élevé que le 2 et 3. On n’a pas de plasticité parce que les génotypes ont les mêmes valeurs pour un trait qui est phénotypiquement indépendant de l’environnement. On n’a aussi pas de variation dans la plasticité, puisque pour toutes les normes de réactions ont a des droites parallèles. Les 3 expriment la même quantité de variation. On n’aura pas de variation dans la population et au niveau individuel.
• Trois génotypes où on ne retrouve pas de variation dans la moyenne des génotypes puisque on a le même phénotype exprimé à travers les environnements. Pour la plasticité, on a un ajustement des génotypes en fonction de l’environnement ce qui fait qu’on retrouve des valeurs différentes dans les environnements. On n’a non plus pas de variation puisque tout les génotypes expriment exactement le même changement phénotypique en fonction des changement dans l’environnement.
• Pour le génotype 1 on a une moyenne pour le trait qui est plus importante que le trait 3 et on possède pour les traits des moyennes différentes selon les génotypes. Pour la plasticité, on a une moyenne de changement dans le phénotype en fonction de l’environnement donné. Pour la variation, on a pas tout les génotypes qui expriment la même plasticité (G1 est plus plastique que la 2 et la 3). La variation et la présence de plasticité sera différentes inter individus et entre les génotypes dans l’expression de la plasticité.
• Variance = centre de la droite
• Présence de plasticité populationnelle parce qu’on n’a pas la même plasticité moyenne
• Variation dans plasticité : différence dans la plasticité

Question 10

Comparaison des normes de réaction permet d’indiquer ?

Answer 10

• La capacité tampon ou plastique
• On compare les normes de réactions et on a remarqué qu’on n’exprime pas toujours les mêmes choses. Selon le type de changement produit, on peut voir que la plasticité peut être adaptative (important pour les individus d’être capable d’exprimer le trait de manière plus importante si la condition environnementale le permet) Si on est dans une situation où il y a dégradation de l’environnement, il est parfois mieux pour l’individus de maintenir le phénotype et tamponner le changement dans l’environnement au lieu d’exprimer le phénotype mal adaptatif pour le génotype.

Question 11

Normes de réaction – capacité tampon

Answer 11

• Une augmentation du stress environnement peut être favorable à défavorable. On peut voir que le trait 1 possède la capacité tampo ce qui lui permet de ne pas changer son trait indépendemment des conditions environnementales en maintenant les conditions du trait relié au fitness. Le trait 2 a une plasticité dite mal adaptative parce que l’expression du trait va diminuer en fonction de la détérioration de l’environnement. On n’est pas capable de tamponner les effets de l’environnement donc ce n’est pas adaptatif parce qu’on a des changements qui ne vont pas vers l’amélioration du fitness.

Question 12

Normes de réaction – plastique

Answer 12

• En y on a la corrélation au fitness et en x le changement de l’environnement allant de défavorable à favorable. Ici le génotype 1 capable de s’ajuster en fonction de L’environnement et ce de manière fortement positive ce qui devrait bénéficier l’expression d’un trait qui est surexprimé par rapport à la croissance ou la reproduction comparé au génotype 2 qui n’a pas la capacité tampon d’augmenter son trait de manière autant importante. On est adaptatif quand le phénotype va suivre les conditions de l’environnement et dans de meilleur conditions on va avoir un ajustement pour en bénéficier.

Question 13

Temps de développement et effets sur l’évaluation de la performance relative selon la plasticité

Answer 13

• Il est important de voir dans quel environnement on fait la comparaison et avec quels individus. Le temps de développement a un effet sur l’expression des traits plastiques par rapport à des individus plus fixes de traits donné et plus spécialiste pour l’environnement
• Dans l’exemple donné, dans l’environnement 1, si on regarde dans le début du développement de l’individu on voit que les individus spécialistes se sont déjà adaptés à l’environnement puisqu’ils ont un développement fixe et ils sont développés localement. Pour les généralistes, on voit qu’il y a aussi un développement des traits moyens pour tous les environnements. Pour les individus plastique, on voit qu’ils commencent avec des traits adaptés minimment pour l’environnement ce qui font qu’ils possèdent une performance moins importante que les autres individus. Au gré du temps, ils vont détecter les signaux de l’environnement et vont pouvoir s’adapter pour adapter les bons traits. Ils vont donc pouvoir dépasser la performance des individus plastiques sans dépasser les spécialistes.
• Pour l’environnement 2, si on prend les mêmes individus, on va voir que les plastiques vont commencer avec des traits plus faibles que les généralistes et spécialistes pour leur performance. Avec le temps, ils vont avoir une adaptation avec les signaux ce qui leurs permettra d’être supérieurs aux spécialistes et généralistes. Les spécialistes non adaptés à ces nouveaux environnements vont devenir moins performants que les généralistes qui sont adaptés à une panoplie d’environnement et de conditions.
• L’avantage à être plastique sous certaines conditions peut être moins marqué dans des environnements et leurs conditions. Il faut prendre en considération le temps de développement et voir si les conditions sont stables dans le temps. La performance relative du génotype plastique est variable selon le stade de développement et l’environnement.

Question 14

Environnement vs plasticité

Answer 14

• Il est important de considérer toutes les variables environnementales pertinentes et les potentielles interactions. Beaucoup trop de fois on regarde juste une variable pour évaluer l’ampleur de la plasticité
• Dans la recherche pour la sate de ponte des hirondelles, on a considéré plus d’une variable d’environnement ce qui a permis de montrer qu’il peut avoir des interactions entre les différentes variables sur l’expression de la plasticité. La date de ponte en fonction de la température était plus hâtive dès qu’il faisait plus chaud. On avait aussi un effet de densité sur l’ampleur de la plasticité qui était exprimé par les femelles. On a pu voir que indépendamment de la densité, les femelles pndent plus tôt quand il fait chaud, mais que quand on a une forte densité il y a un ajustement de la plasticité phénotypique moyenne ce qui fait que cet ajustement est plus important que quand on a une densité faible. La densité élevée représente pour cette espèce de meilleure qualité d’habitats. Les variables environnementales multiples permettent de montrer l’ampleur de la variance sur la plasticité.

Question 15

Plasticité vs adaptations locales

Answer 15

• La plasticité va jouer un rôle important pour les adaptations locales puisqu’on va souvent voir des effets importants des interactions entre l’ampleur de la sélection locale de migration par rapport aux différences produites entre els différentes populations. Selon la force de sélection dans les populations et selon la force et le type de sélection et selon l’ampleur et le type de migration (aléatoire ou non). Il allait avoir de la divergence produite entre les deux populations. La plasticité va aussi influencer cette différenciation et aussi influencer à quel point il peut avoir des adaptations locales. Sur cette figure, on représentait différents scénarios où il peut avoir des adaptations locales selon différents contextes et force de l’œuvre. L’étoile rouge représente l’optimum local des habitats, le noir pour les génotypes et le bleu pour les phénotypes.

Question 16

Sélection naturelle, dispersion et adaptations locales

Answer 16

• On commence avec deux populations à l’œuvre soit une population à génération 1 présente dans deux parcelles d’habitats. Dans les deux patchs on va avoir un environnement différent et la valeur de l’environnement qui est optimales sera différentes. Pour atteindre, les adaptations locales il faudra avoir une distribution concordante avec la présence de de l’étoile dans la parcelle.
• Pour le scénario 1, on a la sélection naturelle dans tous les patchs qui vont agir pour amener autant le génotypique que le phénotypique à l’optimum de la population. Si on a peu de dispersion entre les populations, la sélection va agir pour mener assez rapidement à des adaptations locales les populations puisqu’on n’a pas d’échanges et on n’a donc pas d’homogénéisation des gènes et phénotypes.
• Pour le scénario 2, on va avoir de la forte sélection alliée à une grande dispersion entre les deux patchs ce qui va mener les deux populations à une absence de différenciation puisque l’homogénéisation est maintenue par la forte dispersion. On ne va donc pas nécessairement atteindre d’adaptation locales. Une partie va atteindre l’optimum, mais une vaste majorité ne vont pas l’atteindre. (Dispersion plus forte que la sélection).

Question 17

Plasticité et dispersion et adaptations locales

Answer 17

• La plasticité sans dispersion, quand la plasticité phénologique engendre pas de changement génétique nécessairement, mais des changements phénotypiques qui ont permis des ajustements de la plasticité individuelle pour atteindre les optimums au niveau des phénotypes. Donc, on a une adaptation qui est atteinte dans le cas où il y a plasticité sans dispersion au niveau des phénotypes, mais aussi une divergence génétique surtout s’il n’y a pas de dispersion. Divergence avec une accumulation de la dérive.
• Quand il y a de la plasticité associée à de la disperson, on a le même phénomène pour le phénotype avec la présence de plasticité où on peut aller chercher l’optimum des populations qui est différente pour les deux populations. Au niveau génétique, on ne verra pas de différence puisqu’on aura une homogénéisation du background génétique.
• La plasticité permet d’atteindre des adaptation locales sans avoir nécessairement de divergence au niveau génétique.

Question 18

Choix de l’habitat et dispersion directionnelle

Answer 18

• Le choix dirigé vers l’habitat en question avec la dispersion de façon à se retrouver où on se reproduit et maintenir des habitats où des phénotypes concordent le mieux. On va avoir un appariement entre les phénotypes et les conditions environnementales optimales et donc une divergence de population assez rapide.

Question 19

Coût liés à la plasticité. C’est quoi?

Answer 19

• Dans un environnement donné si un organisme plastique a une aptitude phénotypique plus faible en produisant le même trait en moyenne qu’un organise fixe.

Question 20

Quand pouvons-nous avoir un coût?

Answer 20

• On peut avoir un coût dans certains environnements s’il y a un certain temps nécessaire pour intégrer les signaux environnementaux et le développer ou ajuster le trait en question pour qu’il soit un peu moins adaptés aux conditions locales. Réduction du fitness d’un génotype liée à L’expression d’un phénotype par un mode de développement plastique plutôt que fixe.
• Le coût est associé au fait que l’individu ne peut ne jamais atteindre un fitness autant important qu’un individu qui possède un trait fixe. On aura souvent un coût associé lorsqu’on est dans un environnement plus constant parce que si l’environnement est plus fluctuant il risque d’Avoir un avantage a avoir des traits plastiques que des traits fixes pour un type d’environnement.

Question 21

Exemple de coûts

Answer 21

• La croissance et la plasticité morphologique chez une espèce d’escargot pour éviter la prédation par les poissons. Il est difficile d’étudier ce facteur mais nous avons pu voir que plus les individus avaient de la plasticité importante en termes de modulation de la forme de la coquille, moins la croissance est importante. Le coût en termes de modulation de la forme de la coquille, moins la croissance sera importante. Le coût en termes de croissance qui est nécessaire directement lié au fitness ultime, mais on a quand même un compromis en expression de plasticité dans ce trait et une croissance pour l’espèce en question.
• Chez le radis sauvage, pour la résistance à l’herbivorie on a noté la production de composition chimique qui permet de résister à l’herbivorie ce qui va être un coût pour les espèces en termes de reproduction. Les plantes qui expriment le plus souvent cette composante chimique permet une résistance et vont avoir un nombre de graines produit qui est plus faible. Le compromis en termes de fitness de l’expression de l’induction de la plasticité. Les individus les plus plastiques (en verts) vont produire une forte induction et production de composition chimique alors que les individus avec une plasticité plus faible vont avoir un coût en termes de production de graines qui sera plus faible (meilleure fitness), mais un potentiel de survie qui sera restreint dû à l’herbivorie
• L’évaluation des coûts en termes d’immunité sur les fonctions immunitaires sont un ajustement des fonctionnements en fonction des conditions environnementales (asséchement des étangs pour la grenouille). On a différents scénarios d’asséchements avec des étangs plus stables en termes de quantité à travers le temps et d’autres qui s’assèchent beaucoup plus rapidement et donc qui viennent affecter le temps de développement des individus qui sont dans ces étangs. Les individus dans ces endroits avec un asséchement rapide vont souvent avoir un temps de développement rapide et dans des cas où le temps de développement est plus lent c’est dans des contextes où l’asséchement est plus lent. On va avoir une réponse immunitaire diminuée en fonction de la rapidité de l’asséchement de l’étang et donc aussi en fonction de la rapidité du temps de développement. Plus le temps de développement est long, plus la réponse immunitaire est meilleure et donc une meilleure réponse immunitaire sera présente pour les étangs avec un asséchement lent.

Question 22

Coût de la plasticité phénotypique

Answer 22

• La sélection directionnelle négative mène à une réduction de la plasticité en conditions stressantes.
• Avec L’étude on voit que si le stress est faible, il n’y a presque pas de sélection (la force de sélection est à peu près nulle en termes de coûts pour la plasticité. Si la pente est négative il y a un coût pour la plasticité et une sélection positive ce qui mène à un coût à la canalisation de la plasticité). Quand on augmente le stress environnemental plus contraignant, on va voir qu’il y a un certain coût à exprimer de la plasticité. SI les conditions sont stressantes, le coût à exprimer la plasticité sont plus importants. Il est donc probablement moins coûteux dans ces situations d’avoir des traits plus canalisés. (Beaucoup fluctuation mène à une adaptation qui est meilleure de devenir stable plutôt que de développer des traits liés à des adaptations moins stables)

Question 23

Potentiel évolutif de la plasticité phénotypique

Answer 23

• Exemple d’étude de l’évaluation du potentiel évolutif de la plasticité. On à fait une étude à long terme d’un roganisme itéropares où on a fait des mesures répét.es d’un même trait sur un même individu selon les différents environnements (ici la mésange charbonnière). Ces mesures ont permises de voir l’ampleur de la variation du trait dans différents environnement pour un même génotype.
• La date de reproduction de ponte et d’éclosion des jeunes ainsi que l’abondance des ressources étaient des variables qui s’entrecoupaient. On voyait avec la distribution des pontes qu’avant le réchauffement printanier, suite à la ponte, on avait des éclosions avec la même distribution que les pontes qui venait entrecouper le début de la distribution, quelques semaines plus tard, l’abondance des chenilles. Ceci permettait aux jeunes d’être présents aux nids au moment optimum des ressources dans l’environnement. On pondait les œufs pour que l’éclosion se passe et que le développement des jeunes se fasse pour que les quand les jeunes ont le plus besoins de ressources dans l’environnement il y a une abondance des ressources.
• Les changements dans le climat printannier a eu comme conséquence de déplacer le peak des chenilles en le devançant ce qui a devancé la distribution d’abondance de nourriture. Les oiseaux se sont adaptés en essayant de pondre leurs oiseaux beaucoup plus tôt. Ceci a menée à une contrainte pour les éclosion tardive qui faisait qu’une éclosion tardive pour bénéficier d’une abondance de ressource maximum dans L’environnement. On a encore un certain décalage, c,est un avantage pour femelles plus plastique en terme de date de ponte pour bénéficier plus ressources et donc une meilleure survie des jeunes par rapport à ceux qui ne le peuvent pas. Dans cette population au cours du temps (y = différence synchronisée entre maximisation d’abondances de ressources et le moment de jeunes au nid, de + en + de décalage entre abondance de ressources et ejunes mène à un décalage lié à la température printanière (plus il fait chaud plus le décalage est important).

Question 24

Méthode pour étudier et vérifier la présence de potentiel évolutif

Answer 24

1. Estimation de l’effet individus et pentes (intra-individus) : montrer la variabilité dans le trait et donc dans la plasticité exprimée par les individus
2. Modèle animal – héritabilité de ces traits : monter la base de l’héritable de la variabilité dans la population
3. Sélection sur ces traits : savoir si la sélection agit sur les traits.

Question 25

Estimation effet individus et pentes

Answer 25

• Évaluation s’il ya de la variation entyre sindividsu (ici entre femelles). Dans cet exemple, on a fait l’analyse où on a inclus les années de reproduction pour voire les différences entre les années. On voit l’identité des femelles entre les années et on peut voir la différence entre la date de ponte moyenne entre la femelle et L,interaction entre la température ewt l’identité (voir différence de réponse entre femelles face aux température). Peut être que des femelles répondent plus fortment que d’autres
• Dans le tableau in peut voir la différence significatibe entre années pour les dates de pontes, l’effet de l’identité de la femelle et la différence de date de ponte entre femelles. On a pu voir un effet significatif puisqu’on a estimé une quantité de variation causée par cet effet et on a fait un test statistique qui montre l’effet fortement significatif (dif en terme de ponte moyenne).
• On a aussi vu un effet significatif entre les femelles et la température. Dans le scénario B, on n’avait pas de normes de réactions pour l’identification de chaque femelle avec une variation significative pour les femelles. Pas toutyes les femelles ne réagissait de la même manière face aux changements.

Question 26

Modèle animal – héritabilité de ces traits

Answer 26

• On a vérifié pour la plasticité de ponte (variance résiduelle) et en B pour la date de ponte elle-même (variance génétique) et leur héritabilité. On a pu voir une héritabilité significative de la plasticité pour la date de ponte liée à la température ce qui montrait qu’il y avait une certaine base génétique ce qui menait à avoir des femelles plus plastiques qui vont avoir en moeynne des filles plus palstiques. D’un autre côté, il y avait une variance pour l’héritabilité et la date de ponte, mais non significative. Même si il y avait de la plasticité, elle n’était pas héritable. Il ets donc important de considérer la plasticité comme un trait en tant que tel indépendamment du trait pour lequel on en exprime.

Question 27

Sélection sur ces traits

Answer 27

• On a voulu savoir si la sélection favorisait les individus les plus plastiques par rapport à ceux qui l’était moins. Le graphique de la diapo 25 permet de résumer l’estimation du fitness. Le nombre de jeunes produit dans le temps par les femelles mésanges et l’ampleur de la plasticité entre la sate de ponte exprimée. Au départ, on avait à peu prêt pas de différence entre les femelles pour le fitness (entre les plus et les moins plastiques) ce qui faisait que les femelles moins plastiques exprimait moins une grande relation entre la date de ponte et la température. Ils étaient aussi légèrement avantagés que ceux qui était plus plastiques (pas significatif tho). Plus on avance dans le temps, plus l,avantage des plus plastique augmente par rapport à ceux moins plastiques avec une baisse du fitness qui est moins intense pour les individus plus pastiques. Il reste que tous les individus par rapport à 1973 sont désavantagés. En revanche, en moyenne les individus en général ont plus de difficulté à s’ajuster à l’abondance des ressources, mais ceux plus plastiques ont quand même un fitness plus important que ceux moins plastiques. Ceci mène à un abvantage sélectif d’être plastique qui est augmenté avec le réchauffement.