The maintenance of stable genetic polymorphisms is a major question in evolutionary biology. Polymorphism in social organisation is controlled by supergenes in several ant species. These supergenes may also influence mating and dispersal strategies of alternative social forms, which in turn will affect the spread of each supergene variant. In this PhD thesis I explore the association between dispersal and social polymorphism in the Alpine silver ant Formica selysi. In this species, a supergene controls whether colonies are headed by one queen (= monogyne) or by multiple queens (= polygyne). In the first chapter, I investigate the dispersal mechanisms of alternative social forms in the wild. I document that the monogyne social form disperses by producing large numbers of females, whereas the polygyne social form may propagate via males that carry the dominant Sp haplotype and mate with monogyne females. In the second chapter, I investigate how different dispersal and competition strategies allow alternative social forms to colonise distinct habitats within a population. I found that monogyne colonies are more frequent in less populated and more disconnected habitat patches, such as islands, whereas polygyne colonies are abundant in saturated and more connected habitats. These results suggest that fine-scale habitat heterogeneity contributes to the coexistence of social forms in sympatry. In the third chapter, I show that genetic differentiation between populations is stronger for the polygyne form than for the monogyne form, in accordance with restricted dispersal of polygyne females. In addition, I found that high elevation populations are less connected and less diverse than low elevation populations, suggesting that gene flow in F. selysi occurs mostly along lowland valleys. Altogether, this PhD thesis sheds lights on the mechanisms linking dispersal to sociality, as well as on the consequences of dispersal on spatial genetic patterns and the distribution of alternative social forms. More generally, this work highlights the need to consider both the genetic underpinnings of social behaviour and the behaviour of the species in the wild to understand the eco-evolutionary dynamics of alternative forms of social organisation.
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Le maintien de polymorphismes génétiques stables est une des grandes questions de la biologie évolutive. Chez plusieurs espèces de fourmi, des supergènes contrôlent un polymorphisme de l’organisation sociale. Ces supergènes peuvent aussi influencer les stratégies d’accouplement et de dispersion de formes sociales alternatives, qui affectent à leur tour la propagation de chaque variante du supergène. Dans cette thèse, j’explore l’association entre dispersion et polymorphisme social chez la fourmi Alpine argentée Formica selysi. Dans cette espèce, un supergène détermine le fait que les colonies sont dirigées par une seule (= monogyne) ou plusieurs reines (= polygyne). Dans le premier chapitre, j’examine les mécanismes de dispersion des formes sociales alternatives dans la nature. Je montre que la forme sociale monogyne se propage en produisant un grand nombre de femelles, alors que la forme polygyne peut se propager par le biais de mâles, porteurs de l’haplotype dominant Sp, s’accouplant avec des femelles monogynes. Dans le second chapitre, j’examine comment différentes stratégies de dispersion et de compétition permettent aux deux formes sociales de coloniser des habitats distincts au sein d’une population. J’ai découvert que les colonies monogynes sont plus fréquentes dans les zones de l’habitat moins peuplées et plus déconnectées, telles que des îles, alors que les colonies polygynes abondent dans les habitats saturés et mieux connectés. Ces résultats suggèrent qu’une hétérogénéité de l’habitat à petite échelle contribue à la coexistence de formes sociales en sympatrie. Dans le troisième chapitre, je montre que la différentiation génétique entre populations est plus forte pour la forme polygyne que pour la forme monogyne, ce qui concorde avec la dispersion restreinte des femelles polygynes. De plus, j’ai découvert que les populations de haute altitude sont moins connectées et moins diversifiées que les populations de basse altitude, ce qui suggère que le flux génétique chez F. selysi se produit surtout le long des vallées de plaine. En somme, cette thèse éclaire les mécanismes reliant dispersion et socialité, ainsi que les conséquences de la dispersion sur la structure génétique spatiale et sur la distribution de formes sociales alternatives. Plus généralement, ce travail met en évidence le besoin de prendre en considération à la fois les bases génétiques du comportement social et le comportement des espèces dans la nature pour comprendre les dynamiques éco-évolutives de formes alternatives d’organisation sociale.