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Quels facteurs influencent la détermination des castes chez les fourmis ? Quels impacts ont eu les variations des concentrations de CO2 atmosphérique sur le métabolisme de certaines graminées ? Dans le cadre de l’année Darwin, le Prix A. F. Schläfli 2009 de l’Académie suisse des sciences naturelles (SCNAT) est attribué à Tania Schwander et Pascal-Antoine Christin pour leurs recherches en biologie de l’évolution.
Dr Tania Schwander qui a eu 31 ans cette année, a effectué ses études de biologie à l’Université de Lausanne, Suisse. Elle y a ensuite fait un travail de Master avec Michel Chapuisat sur le polymorphisme au niveau de la taille des ouvrières et la répartition du travail entre les fourmis. Elle a poursuivi avec une thèse de doctorat sous la supervision du Prof. Laurent Keller et du Dr Sara Helms Cahan. Pendant son doctorat, elle a étudié l’évolution des bases génétiques liées à la différentiation des castes de reines et d’ouvrières chez les fourmis moissonneuses Pogonomyrmex. Ce complexe d’espèces produit des nouvelles reines à partir de croisements d’individus d’une même lignée tandis que les ouvrières sont produites grâce à des croisements entre des lignées distinctes.
Quels facteurs influencent la détermination des castes chez les fourmis ?
On a longtemps cru, à propos de la détermination des castes des reines et des ouvrières chez les insectes sociaux, que chaque individu était totipotent. Les différences morphologiques et physiologiques entre les castes n’étaient dues, de ce fait, qu’à un contrôle environnemental. Tania Schwander a mené plusieurs études clés qui ont montré que cette vision dogmatique était incorrecte. Sa recherche innovatrice a mis en avant une forte évidence de l’influence de l’épistasie génétique et des effets maternels dans le processus de différentiation des castes.
La recherche actuelle de Tania Schwander se concentre sur les modes et processus responsables des transitions entre les systèmes reproductifs des insectes. Elle est aujourd’hui chercheuse postdoctorale dans le groupe du Prof. Bernard Crespi à la Simon Fraser University, Canada, où elle a étudie les transitions d’une reproduction sexuelle à la parthénogenèse chez le phasme Timema. Elle applique des approaches variées afin de mettre en lien des processus de microévolution ayant des conséquences phénotypiques et macroévolutionaires dans la parthogénèse.
Dr Pascal-Antoine Christin est né en 1981 à Lausanne. Il a étudié la biologie à l’Université de Lausanne et a obtenu son diplôme en 2005, en se spécialisant en évolution et en botanique. Il a ensuite mené sa thèse de doctorat au Département d’Ecologie et d’Evolution de l’Université de Lausanne sous la co-direction des Dr Guillaume Besnard et Dr Nicolas Salamin. Son projet de doctorat, financé par le fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS), avait pour but d’étudier les modifications génétiques responsables de l’évolution de la photosynthèse C4 dans la famille des graminées (Poaceae). Après avoir obtenu son doctorat en 2008, Pascal-Antoine Christin a continué ses recherches sur l'évolution de la photosynthèse C4 à l'Université de Lausanne et il s'apprête à les poursuivre à l'University Brown à Providence (USA) pour étudier plus en détail l'évolution des types photosynthétiques chez les cactus et leurs proches parents.
Quels impacts ont eu les variations des concentrations de CO2 atmosphérique sur le métabolisme de certaines graminées ?
Ce travail de thèse a étudié l’évolution de la photosynthèse C4 dans la famille des graminées (Poaceae). La C4, présente entre autres chez le maïs et la canne à sucre, est une amélioration de la photosynthèse classique, dite C3, et confère une plus grande productivité dans les conditions chaudes et sèches. En utilisant des méthodes phylogénétiques, cette thèse a montré que la C4 a évolué au moins 17 fois indépendamment dans les graminées, à partir de 25 à 32 millions d’années dans le passé, probablement en réponse à la baisse de CO2 atmosphérique qui a eu lieu à cette époque. Des analyses évolutives des gènes impliqués dans la C4 ont ensuite montré que les mêmes changements génétiques adaptatifs avaient eu lieu de nombreuses fois indépendamment chez des graminées C4 et même d’autres familles de plantes, représentant le premier cas de forte convergence au niveau génétique et ouvrant de nouvelles voies pour l’amélioration d’importantes céréales C3, comme le riz ou le blé.
Le jury du Prix A. F. Schläfli 2009 était composé de: Prof. Jean-David Rochaix, Université de Genève (président du Jury) ; Prof. Dieter Ebert, Université de Bâle ; Prof. Edward Farmer, Université de Lausanne ; Prof. Markus Fischer, Université de Berne ; Prof. Ernst Hafen, Université de Zurich.