SOCIAL IMMUNITY IN ANTS: ANTIPATHOGEN DEFENSES IN INCIPIENT COLONIES AND USE OF ANTIMICROBIAL RESIN

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State: Public
Version: After imprimatur
Serval ID
serval:BIB_8FF903F1936B
Type
PhD thesis: a PhD thesis.
Collection
Publications
Institution
Title
SOCIAL IMMUNITY IN ANTS: ANTIPATHOGEN DEFENSES IN INCIPIENT COLONIES AND USE OF ANTIMICROBIAL RESIN
Author(s)
Brütsch Timothée
Director(s)
Chapuisat Michel
Institution details
Université de Lausanne, Faculté de biologie et médecine
Address
Département d'Écologie et Évolution
Faculté de Biologie et Médecine
Université de Lausanne
CH-1015 Lausanne, Switzerland
Publication state
Accepted
Issued date
28/04/2017
Language
english
Number of pages
144
Abstract
Social insects, and particularly ants, are extraordinarily ecologically successful organisms. Social life confers many advantages, such as co-operation for brood- rearing or foraging. However, social insects may be particularly susceptible to disease transmission, because their colonies consist of often closely related individuals living in densely populated nests. To combat pathogens, social insects have access to individual immune defenses, and have also evolved collective defenses known as "social immunity". In the first part of this thesis, I studied how ants defend themselves against pathogens during particularly sensitive life stages: colony founding and brood rearing. I first tested the ability of queens to detect and avoid pathogenic fungi when establishing incipient colonies. Unexpectedly, Formica selysi queens were attracted rather than repelled by pathogenic fungi. I then tested the hypothesis that under pathogen threat, queens associate during colony founding in order to benefit from social immunity. In F. selysi, the presence of pathogens in a nesting site did not induce queen associations. Moreover, in incipient colonies of Lasius niger, the queens and their workers did not benefit from social immunity, and rather invested in individual immunity. Finally, in F. selysi, the ability of young workers to resist a fungal infection did not depend on their mother queen, nor on the number of workers that reared them. In the second part of this thesis, I studied the use of antibiotic resin by the wood ant Formica paralugubris. I found that wood ants collect more resin when brood is present in their nest, and that they place resin near the brood. I also discovered that ants produce a potent antibiotic by depositing self-produced formic acid on the resin. This thesis illustrates some unexpected aspects of the host-pathogen relationship during colony founding and provides important insights into how ants use antibiotic substances such as resin. = Les insectes sociaux, et particulièrement les fourmis, sont des organismes au succès écologique extraordinaire. La vie sociale confère de nombreux avantages, comme la coopération pour l'élevage du couvain ou la recherche de nourriture. En revanche, les insectes sociaux peuvent être particulièrement susceptibles à la transmission de maladies, car leurs colonies se composent d’individus souvent très apparentés vivant dans des nids densément peuplés. Pour lutter contre les pathogènes, les insectes sociaux possèdent des défenses immunitaires individuelles, et ont également évolué des défenses collectives ou « immunité sociale ». Dans la première partie de cette thèse, j'ai étudié comment les fourmis se défendent contre les pathogènes pendant des stades de vie particulièrement sensibles chez les fourmis: lors de la fondation d’une colonie et pendant l'élevage de couvain. J'ai d'abord testé la capacité des reines à détecter et éviter des champignons pathogènes lors de l’établissement de nouvelles colonies. De façon inattendue, les reines de Formica selysi étaient attirées plutôt que repoussées par des champignons pathogènes. J’ai ensuite testé l’hypothèse selon laquelle en présence de pathogènes, les reines s’associent pour fonder une colonie afin de bénéficier d’une immunité sociale. Chez F. selysi, la présence de pathogènes dans un site de nidification n’incitait pas les reines à s’associer. De plus, dans les nouvelles colonies de Lasius niger, les reines et leurs ouvrières ne bénéficiaient pas de l'immunité sociale, et investissaient plutôt dans l'immunité individuelle. Finalement, chez F. selysi, la capacité de jeunes ouvrières à résister à un champignon pathogène ne dépendait ni de leur mère, ni du nombre d’ouvrières les ayant élevées. Dans la deuxième partie de cette thèse, j'ai étudié l'utilisation de résine antibiotique par les fourmis des bois Formica paralugubris. J'ai constaté que les fourmis des bois recueillaient davantage de résine quand le couvain était présent dans leur nid, et qu'elles plaçaient la résine près du couvain. J'ai également découvert que les fourmis produisaient un puissant antibiotique en déposant de l'acide formique sur la résine. Cette thèse illustre certains aspects inattendus de la relation hôte-pathogène lors de la fondation de colonies, et apporte des informations importantes sur la façon dont les fourmis utilisent des substances antibiotiques telles que la résine.
Keywords
Ants, Social Immunity, Pathogens
Create date
09/05/2017 14:52
Last modification date
20/08/2019 14:53
Usage data