Sexes have distinct evolutionary interests, leading to the selection of different phenotypes in males and females. Sexual conflict, arises when a favored trait benefits one sex but harms the other, however a shared genome constrains each sex from achieving its optima. Sex-specific gene expression regulation can alleviate the conflict. Hence, sex-biased genes (genes with different levels of expression in males and females), likely reflect resolved conflicts over expression levels. Sex-bias typically increases during development, aligning with sexual differentiation. Yet, the ontogeny of sex-biased gene expression contributing to sexual dimorphism and its connection to sexual conflict remains poorly understood. In this thesis I analyzed the dynamics of sex-biased gene expression across development in different tissues in Timema stick insects. In chapter 1, I investigated the sex-biased gene expression in males and females at three developmental stages of T. californicum and Drosophila melanogaster. Timema show a gradual increase in sex-biased gene expression during development, while D. melanogaster has an abrupt increase in sex-biased gene expression in the adult stage, aligning with sexual differentiation patterns in two developmental types. In chapter 2, I examined sex-biased gene expression in various tissues across development of the closely related sister pair T. poppense and T. douglasi. Sexual differentiation at the tissue level is not gradual. The reproductive tract has extensive differences already in the first instar, while somatic tissue shows minimal sex-bias throughout development. In parthenogenetic species, selection acts on females only, consequently, their gene expression levels are expected to align with female optima. I assessed whether there is ongoing sexual conflict in sexual species, by comparing the expression levels of sex-biased genes between sexual and parthenogenetic females. I found signal of sexual conflict in the first nymphal stage of reproductive tissue. In the third chapter I examined the mechanism of dosage compensation in T. poppense (XX:X0). Males double the expression of X- linked genes, across somatic tissues. In reproductive tract dosage compensation is present in first instar, but later in development appears to be absent. This absence is the result of X chromosome inactivation during meiosis. Overall, these findings improve our understanding on sexual differentiation and sexual conflict during development.
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Les individus de sexe différents ont des intérêts évolutifs distincts, conduisant à la sélection de phénotypes différents chez les mâles et les femelles. Un génome partagé contraint chaque sexe dans l’atteinte de ses optima respectifs. La régulation de l'expression génique spécifique à chaque sexe peut atténuer ce conflit entre sexes. Généralement, les gènes biaisés sexuellement (gènes avec des niveaux d'expression différents chez les mâles et les femelles) augmentent pendant le développement, s'alignant avec la différenciation sexuelle. Cependant, l'ontogenèse de l'expression génique biaisée sexuellement contribuant au dimorphisme sexuel et sa connexion au conflit sexuel restent mal comprises. Dans cette thèse, j'ai analysé la dynamique de l'expression génique biaisée sexuellement tout au long du développement dans différents tissus chez les phasmes du genre Timema. Dans le chapitre 1, j'ai étudié l'expression génique biaisé sexuellement chez les mâles et les femelles à trois stades de développement chez T. californicum et Drosophila melanogaster. Timema montre une augmentation progressive de l'expression génique biaisée sexuellement pendant le développement, tandis que D. melanogaster connaît une augmentation brutale à l'âge adulte, s'alignant sur les schémas de différenciation sexuelle des deux types de développement. Dans le chapitre 2, j'ai examiné l'expression génique biaisée sexuellement dans différents tissus tout au long du développement dans deux espèces étroitement apparentées T. poppense et T. douglasi. La différenciation sexuelle au niveau tissulaire n'est pas progressive. Le tractus reproducteur présente d'importantes différences dès le premier stade, tandis que le tissu somatique montre un biais sexuel minimal tout au long du développement. Dans les espèces parthénogénétiques, la sélection n'agit que sur les femelles, par conséquent, on s'attend à ce que leurs niveaux d'expression génique s'alignent sur les optimaux féminins. J'ai évalué la présence d'un conflit sexuel en comparant les niveaux d'expression des gènes biaisés sexuellement entre les femelles sexuelles et parthénogénétiques. J'ai trouvé un signal de conflit sexuel au premier stade nymphe dans le tissu reproducteur. Dans le troisième chapitre, j'ai examiné le mécanisme de compensation de dosage chez T. poppense (XX:X0). Les mâles doublent l'expression des gènes liés au X dans les tissus somatiques. Dans le tractus reproducteur, la compensation de dosage est présente au premier stade, mais semble être absente plus tard dans le développement en raison de l'inactivation du chromosome X pendant la méiose. Dans l'ensemble, ces résultats améliorent notre compréhension de la différenciation sexuelle et du conflit sexuel pendant le développement.