Projekt

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Group Composition and Disease Susceptibility in Ant Societies

Gesuchsteller/in Ulrich Yuko
Nummer 168066
Förderungsinstrument Ambizione
Forschungseinrichtung Département d'Ecologie et d'Evolution Faculté de Biologie et de Médecine Université de Lausanne
Hochschule Universität Lausanne - LA
Hauptdisziplin Oekologie
Beginn/Ende 01.08.2017 - 31.07.2020
Bewilligter Betrag 600'000.00
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Keywords (5)

fourmis; tracking ; immunité; réseaux sociaux; comportement

Lay Summary (Französisch)

Lead
La vie en société a de nombreux avantages, mais augmente les risques liés aux maladies infectieuses. Cependant, certains groupes sociaux sont plus résistants aux maladies que d'autres, et ce projet vise à comprendre l'origine de ces différences, qu'elle soit de nature comportementale ou immunitaire.
Lay summary

Contenu et objectifs du travail de recherche

Les risques liés aux maladies infectieuses sont exacerbés chez les espèces sociales (comme les abeilles, les fourmis ou les Humains), car la vie en groupe favorise la transmission de pathogènes.

De nombreuses études théoriques prédisent que la composition d'un groupe (par ex: sa taille, sa composition démographique et génétique) affecte sa résistance aux maladies, mais il est difficile de tester ces prédictions car peu de systèmes expérimentaux permettent de contrôler précisément la composition d'un groupe social.

Ce projet utilisera une espèce atypique, la fourmi clonale Ooceraea biroi pour réaliser une série d'expériences qui nous aideront à comprendre quelles caractéristiques de groupes sociaux les rendent plus (ou moins) résistants aux maladies infectieuses. Dans cette espèce, contrairement à la plupart des autres espèces sociales, la taille de la colonie, ainsi que sa composition génétique et démographique peuvent être contrôlés très précisément. Nous décrirons comment la composition du groupe affecte son réseau d'interactions sociales, et comment ce réseau d'interactions affecte à son tour la propagation de pathogènes. Plus particulièrement, le projet se penchera sur le rôle du comportement individuel et collectif des fourmis, ainsi que de leur système immunitaire dans la défense contre différents types de pathogènes.

Contexte scientifique et social du projet de recherche

Ce projet relève de la recherche fondamentale. Cependant, il permettra de tester les prédictions de modèles théoriques actuellement utilisés en épidémiologie, et nous aidera ainsi à mieux comprendre la transmission de maladies infectieuses au sein de groupes sociaux en général.

Direktlink auf Lay Summary Letzte Aktualisierung: 01.06.2017

Verantw. Gesuchsteller/in und weitere Gesuchstellende

Mitarbeitende

Abstract

The risks and impact of infectious diseases are exacerbated in social organisms, which live in dense groups wherein pathogens can rapidly transmit between hosts. Theoretical epidemiology predicts that disease dynamics will depend in large part on a group's composition and social interaction network, but empirical data are scarce. Experimental epidemiology is currently hampered by the lack of experimentally amenable study systems that would enable a rigorous investigation of the causal link between the composition of a social group, the structure of its interaction network, and its susceptibility to disease. I propose to investigate this question using a novel system, the clonal raider ant Ooceraea biroi, a social insect whose unusual biology affords unprecedented control over the main aspects of colony composition (demographic and genetic composition, and size) that are thought to modulate interaction network structure, and therefore, disease spread. Using newly developed techniques for behavioral data acquisition and analysis in combination with molecular tools, this project will study how experimental colonies of different composition regulate behavior and immune function at the individual and group levels. In a first step, we will create and describe healthy interaction networks of various structures that are predicted to vary in disease susceptibility by existing epidemiological models. We will then analyze the distribution of immune function among group members in a subset of these networks, in order to test whether an individual's immune activity is modulated by its position in the network. The third part of the project will investigate whether experimentally increasing immune activity (without using live pathogens) can induce changes in individual and group-level behavior that are relevant for disease transmission. In the final part of the project, we will inoculate experimental colonies of various compositions with pathogens and measure their disease susceptibility. This stepwise approach will allow us to compare different types of social networks (healthy, immune-activated, infected), to experimentally test predictions from theoretical epidemiology, and to quantify the effect of various group properties on disease susceptibility. As a whole, this project takes an integrative approach-from genes to emergent properties of the group-to shed light on the specific properties of social groups that may mitigate infection and increase group-level resistance. As such, it has the potential to bridge the gap between theoretical epidemiology and real-world disease dynamics to make a critical contribution to the emerging field of experimental epidemiology.
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