Le Projet Marmotte Alpine

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Sénescence

Nous faisons tous l’expérience du vieillissement, un processus également appelé sénescence. Il est aujourd’hui établi que, si quelques organismes vivants, tels certaines souches bactériennes ou encore les hydres d’eau douce, ne présentent aucun signe apparent de vieillissement, la plupart des organismes vivants présentent des signes manifestes de déclin avec l’âge. Bien qu’omniprésente, la sénescence est un processus fabuleusement complexe et étonnamment variable d’une espèce à l’autre et même d’un individu à l’autre. Par exemple, des études récentes ont montré que les oiseaux avaient une longévité très supérieure aux mammifères et qu’ils vieillissaient moins vite. Par ailleurs, chez beaucoup de mammifères, dont l’Homme, l’espérance de vie des femelles est supérieure à celle des mâles. Mais également, la sénescence est très variable d’une espèce à l’autre. En effet, la sénescence du succès reproducteur (nombre de jeunes produits devenant reproducteurs à leur tour), diffère fortement entre espèces d’oiseaux marins longévifs. Chez le Grand Albatros, le succès reproducteur augmente progressivement entre l’âge de première reproduction (8 ou 9 ans) et 12 ans puis, puis il décline progressivement entre l’âge de 12 ans et 25/30 ans. Tandis que chez la pétrel des neige, le succès reproducteur augmente fortement entre 5 et 10 ans mais ne décline pas avec l’âge. Qu’est ce qui est à l’origine de ces variations? Quelle est la part des facteurs génétiques dans ces variations? Quelle est la part des facteurs environnementaux, et tout particulièrement des conditions à la naissance ou encore du contexte social, dans ces variations? Quelles théories évolutionnistes pourraient expliquer ces variations?

JPette

JPette, la doyenne de la Grande Sassière, a vécu 15 ans

Les données extrêmement détaillées recueillies au cours de deux dernières décennies sur la population de marmottes de la Grande Sassière retracent le sort de plus d’un millier d’individus de leur naissance à la mort. Ces données exceptionnelles ont d’ores et déjà permis aux chercheurs de décrire les patrons de sénescence chez la marmotte alpine.

L’analyse de ces données a notamment permis de montrer chez cette espèce que la sénescence de la masse corporelle a des patrons contrastés selon le sexe. Les mâles commencent en effet à vieillir plus tôt et de manière plus marquée, en perdant progressivement du poids à partir de l’âge de 8ans ; tandis qu’il n’a pas été possible de montrer ce phénomène de sénescence de la masse corporelle chez les femelles. Les mâles sont également sujet à une perte de masse (environ 5% de leur poids) l’année précédent leur mort. Cette différence entre les sexes pourrait provenir de la forte compétition intra sexuelle existant entre les mâles. Les mâles dominants doivent à la fois monopoliser la reproduction et défendre leur territoire contre les intrus. Lorsque les mâles vieillissent, leur masse diminue ce qui réduit leur capacité à maintenir leur statut de dominant. De plus, le rôle prépondérant des mâles dans la thermorégulation sociale pendant l’hibernation pourrait être une explication alternative à explorer (voir Tafani et al. 2013, Oecologia). Cette étude pose donc de nombreuses questions sur le rôle de la socialité mais aussi sur les différences entre sexe dans l’approche de la sénescence.

Poids des mâles et Poids des femelles

L’analyse de ces données de grande qualité a également permis de mettre en évidence des patrons de sénescence très contrastés entre les différentes composantes clefs du succès reproducteur que sont la taille de portée, le poids de chacun des jeunes et le poids de la portée. En effet, le poids de la portée, et donc l’investissement reproductif total des femelles, reste constant jusqu’à ce que ces dernières atteignent 10 ans puis diminuent chez les femelles plus âgées. Cependant, alors que la taille de portée, et donc la quantité de jeunes produits, suit le même patron de variations, le poids des marmottons, et donc la qualité des jeunes produits, reste constant sur l’ensemble de la vie des femelles. Chez la marmotte alpine, les femelles âgées diminuent donc leur effort reproductif total, mesuré par le poids de portée  en réduisant le nombre de marmottons produits mais sans pour autant diminuer la qualité de ces marmottons.

Taille de portée et Poids des marmottons

Les patrons de sénescence chez les espèces sociales — espèce dont les individus vivent en groupe et ce, au-delà de la période de reproduction, et montrent de fortes interactions cohésives — sont particulièrement intrigants. La comparaison d’espèces proches suggère ainsi que les espèces sociales présentent une longévité accrue par rapport aux espèces solitaires. Par exemple, la comparaison de insectes eusociaux et solitaires a montré que l’évolution de l’eusocialité a permis de multiplier par 100 la longévité des espèces eusociales. Les insectes eusociaux, tels que la fourmi, l’abeille et le termite ont ainsi une espérance de vie de 10 ans, 6 ans et 12 ans respectivement alors que les insectes solitaires tels que le scarabée, la libellule et la mouche ont une espérance de vie inférieure à 1 an. Le rat-taupe est également un exemple frappant : cette espèce eusociale présente la longévité la plus grande chez les rongeurs (supérieure à 28 ans), soit une longévité maximum huit fois supérieure à celle de la souris grise.

Par ailleurs, chez certaines espèces, la reproduction s’arrête alors que l’organisme, lui, persiste encore plusieurs années, cette particularité est appelée vie post-reproductive chez les espèces animales et ménopause chez l’Homme. Certaines études récentes suggèrent que la vie post-reproductive est plus répandue chez les espèces sociales et que cette vie post-reproductive est bien plus longue chez ces dernières. Par exemple, les femmes présentent une vie post-reproductive très longue alors que les femelles grand-singes dont le degré de socialité est moins important présentent aucune ou une vie post-reproductive courte.

Enfin, la comparaison des individus chez les espèces sociales montrent une grande variabilité individuelle des patrons de sénescence, variabilité qui semble en partie expliquer par le statut social des individus. Chez les abeilles, les ouvrières présentent une sénescence bien plus rapide que les reines. En effet, si la reine quitte la ruche uniquement pour les vols nuptiaux, les ouvrières peuvent faire plus de 10 vols par jour. Seules les ouvrières sont donc exposées à d’importants risques de mortalité résultant à la fois d’un épuisement physiologique et de l’exposition à des conditions environnementales variables. Chez le suricate, espèce présentant un élevage coopératif, le statut dominant confère, là encore, une longévité trois fois plus grande que le statut de subordonné. La socialité permet-elle de retarder l’âge de début de sénescence et d’en diminuer l’intensité? La socialité a-t-elle conduit à l’évolution de la vie-post-reproductive? La socialité contribue-t-elle à augmenter l’espérance de vie de certains individus au dépend d’autres individus?

Nombres de questions restent en suspens et nombre de défis subsistent afin de comprendre la sénescence chez les espèces sociales. Comment les facteurs environnementaux et les facteurs sociaux auxquels les individus sont soumis de leur naissance à leur mort affectent la façon dont ils sénescent, comment ces patrons et taux de sénescence affectent la valeur sélective des individus et comment cela se répercute sur la démographie restent des questions ouvertes. Si le projet Marmotte Alpine offre une opportunité unique de répondre à ces questions, la route  est encore longue avant que nous puissions comprendre l’ensemble des causes et conséquences du processus de sénescence.