Worker size diversity within ant colonies : group or individual interests?

Chez les insectes sociaux, la diversité de taille des individus dans les colonies est supposée améliorer la division du travail et ainsi augmenter la fitness des colonies. Cela fait relativement consensus chez les espèces à forte diversité de taille continue ou bien avec la présence de plusieurs castes non reproductrices. En revanche, chez les espèces à diversité plus limitée, représentant la grande majorité des insectes sociaux, les résultats sont plus contrastés. Cette thèse s’est donc focalisée sur l’intérêt de la taille des ouvrières au sein des colonies de fourmis à diversité modérée. Nous avons dans un premier temps démontré que la taille moyenne et la diversité de taille des ouvrières ne sont pas forcément adaptatives chez notre espèce d’étude, Temnothorax nylanderi, à travers des manipulations expérimentales en milieu semi-naturel durant la période de croissance et durant l’hibernation. Face à ce manque d’intérêts de la taille des individus pour la colonie, nous avons investigué les potentiels intérêts pour les individus. En utilisant la fourmi Mystrium rogeri, nous avons manipulé la prise alimentaire des larves et ainsi étudié le développement des larves sans contraintes de la part des ouvrières. Ces données sur le développement larvaire suggèrent le développement de phénotypes plus grands en l’absence de coercion des larves par les ouvrières. Cela sous-entend à la fois que l’environnement social contrôle fortement la taille des individus produits, mais également qu’une perturbation de cet environnement social et/ou des comportements égoïstes des larves peuvent générer de la diversité de taille dans les colonies de fourmis. Dans un dernier chapitre, nous avons quantifié la contribution de cet environnement social dans la résistance à un perturbateur externe, en utilisant un élément trace. L’idée était de découpler la part sociale représentée par les ouvrières de la part intrinsèque des larves dans la résistance au cadmium en utilisant des colonies de la fourmi Temnothorax nylanderi provenant de villes et de forêts. De manière surprenante, notre étude n’a pas montré de réponses différentielles au cadmium entre ces deux populations concernant les ouvrières et nous n’avons pu tester notre hypothèse initiale que sur les mâles. En revanche, cette dernière étude met en lumière les limites à la résilience des sociétés d’insectes, qui pourraient être sujettes à davantage de stress et de manière plus chronique par rapport aux individus solitaires. Plus globalement, cette thèse ouvre la voie à reconsidérer le rôle de la taille chez les insectes sociaux et la place que prennent les intérêts individuels dans sa détermination. L’amélioration en profondeur des connaissances sur les déterminismes générant la diversité de taille, notamment via la génétique et génomique, aidera à la distinction entre intérêts du groupe et/ou des individus et ainsi à déterminer plus finement le rôle de la taille chez les insectes sociaux.In social insects, size diversity of individuals in colonies is supposed to improve the division of labour and thus increase the fitness of colonies. This is relatively clear in species with high size diversity, either with a continuous range or with the presence of several non-reproductive castes. On the other hand, in species with more limited diversity, representing the vast majority of social insects, the results are more contrasted. This thesis therefore focused on the interest of worker within colonies of ants with moderate diversity. We first demonstrated that the mean size and size diversity of workers are not necessarily adaptive in our study species, Temnothorax nylanderi, through experimental manipulations in a semi-natural environment during the growing season and during overwintering. Faced with this lack of interest in the size of individuals for colony, we investigated the potential interest for individuals. Using the ant Mystrium rogeri, we manipulated the food intake of larvae and thus studied the development of larvae without worker constraints. These data on larval development suggest the development of larvae in larger phenotypes in the absence of worker coercion. This implies both that the social environment strongly controls the size of produced individuals, but also that disturbance of this social environment and/or selfish behaviour of larvae can generate size diversity in ant colonies. In a final chapter, we quantified the contribution of this social environment in resistance to an external disturbance, using a trace element. The idea was to disentangle the social part represented by workers from the intrinsic factors of larvae in cadmium resistance using colonies of the ant Temnothorax nylanderi from cities and forests. Surprisingly, our study did not show differential cadmium responses between these two populations for workers and we were only able to test our initial hypothesis on males. On the other hand, this latest study highlights the limits to the resilience of insect societies, which may be subject to more stress and more frequently compared to solitary individuals. More generally, this thesis paves the way to reconsider the role of size in social insects and the place of individual interests in its determination. The in-depth improvement of knowledge on the determinisms that generate size diversity, notably via genetics and genomics, will help to distinguish between group and/or individual interests and thus to determine more precisely the role of size in social insects