La compétition spermatique chez les insectes : les stratégies d’assurance de la paternité et la préséance du sperme

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Résumé

Chez les insectes, la compétition spermatique (compétition entre les spermatozoïdes de plusieurs mâles pour la fécondation des ovules d’une femelle) est très intense. Différentes stratégies adaptatives ont été mises en place par les mâles afin de diminuer les risques de compétition spermatique. Ces stratégies d’assurance de la paternité, tels que les bouchons à sperme ou les phases de garde, n’influencent pas nécessairement la taille de la progéniture des femelles mais tentent d’augmenter le succès reproducteur de l’individu. Elles sont utilisées par un mâle pour augmenter la probabilité que ses spermatozoïdes réussissent la fécondation et ne soient pas supplantés par ceux d’un autre mâle. En outre, les femelles d’insectes ne sont pas des acteurs passifs de la reproduction. Ainsi, des stratégies qui leurs sont propres ont également évolué afin d’augmenter leur succès reproducteur et de pallier les coûts résultant des stratégies adaptatives des mâles. Les femelles ont un rôle actif dans le choix de leurs partenaires et dans la discrimination entre les éjaculats des mâles. Par leur polyandrie et l’existence de leur(s) organe(s) de stockage du sperme, elles peuvent réaliser des choix avant, pendant et après l’accouplement et donc exercer un contrôle de la paternité de leur progéniture. Afin de déterminer le succès reproducteur d’un mâle, il convient de connaître la proportion d’individus de la descendance d’une femelle dont il est géniteur. Ceci dépend de la préséance (priorité) du sperme de ce mâle par rapport au sperme des autres mâles accouplés avec la femelle. Plusieurs méthodes sont disponibles pour étudier la préséance du sperme, chacune d’entre elles ayant ses avantages et ses inconvénients. La préséance du sperme est généralement étudiée lorsque deux mâles s’accouplent successivement avec une femelle. Mais la majorité des femelles d’insectes est polyandre. Il convient dès lors de réaliser des études où plus de deux mâles s’accouplent avec la même femelle afin de déterminer si les conclusions établies au cours des études de préséance du sperme avec deux mâles reflètent la réalité. De plus, au sein d’une même espèce, d’importantes variations de succès reproducteur sont observées entre les mâles de populations différentes ainsi qu’entre les mâles d’une même population. Ces variations sont le résultat de l’interaction d’un ensemble d’éléments : nombre de spermatozoïdes, taille des spermatozoïdes, choix pré- et/ou post-copulatoire de la femelle, efficacité de la stratégie du mâle, morphologie de la spermathèque, etc.

Abstract

Sperm competition in insects: paternity assurance and sperm precedence

The prediction that insects, as a result of polyandry, extreme sperm longevity within the female and high efficiency of sperm utilisation at fertilisation, are preadapted to sustain a very high level of sperm competition is demonstrated across numerous studies. In many insects, males have evolved strategies to decrease sperm competition risk. Paternity assurance mechanisms such as mating plugs or mate guarding do not necessarily influence the number of eggs laid by the female but are taken by male to reduce the probability of his sperm to be preceded by the sperm of another male. Each of these mechanisms influencing mating has an adaptative significance in promoting male reproductive success. However, female insects are polyandrous and they play an active role in mate choice and in discrimination between the ejaculates of different males. Also, they have co-evolved strategy to increase their own reproductive success and to counteract the costs resulting from paternity assurance mechanisms. They can control paternity before copulation (pre-copulation, pre-insemination), during copulation, and because fertilisation takes place within their bodies after insemination, and after fertilisation through selective abortion. A male’s reproductive success can be determined as the product of his mating success (mate per lifetime) and his fertilisation success (average number of progeny sired per mate). Male fertilisation success is generally studied in terms of sperm precedence where the proportion of the female progeny fathered by a given male is examined. Sperm precedence can be studied using different methods, each having advantages and disadvantages. Although female insects behave polyandrously, most sperm competition studies investigate sperm precedence when only two males are mated with a female. To determine if the results obtained in double-mating experiments fit well with reality, it is thus important to examine last-male mating success in experiments where females are mated with more than two males. Moreover, within a species, high fertilisation success variations are observed between males of different populations or even of the same population. These variations result from interaction between factors such as sperm number, sperm lenght, pre- and/or post-copulatory female choice, paternity assurance mechanism efficiency, female sperm storage organ morphology, etc.

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Acerca de: Ludovic Arnaud