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Thèse de Doctorat
DOI
10.11606/T.41.2017.tde-25072017-110626
Document
Auteur
Nom complet
Patrícia Tachinardi Andrade Silva
Adresse Mail
Unité de l'USP
Domain de Connaissance
Date de Soutenance
Editeur
São Paulo, 2017
Directeur
Jury
Oda, Gisele Akemi (Président)
Carvalho, José Eduardo de
Souza, Silvia Cristina Ribeiro de
Steiner, Alexandre Alarcon
Titre en anglais
To be diurnal or nocturnal: the interplay of energy balance and time of activity in subterranean rodents (Ctenomys aff. knighti) and laboratory mice (Mus musculus)
Mots-clés en anglais
Circadian rhythms
Circadian thermos-energetic hypothesis
Energetics
Respirometry
Semi-natural enclosures
Tuco-tucos
Resumé en anglais
Studies that show discrepancy between nocturnal and diurnal activity under laboratory and field conditions, respectively, have become increasingly common in rodents and suggest that the definition of temporal niche is far more plastic than originally suspected. Recently, it has been proposed that factors that challenge the animal's energy balance play an important role in temporal niche switches. Food availability and environmental temperatures could then be one of the fundamental differences between field and laboratory that could alter the temporal daily pattern of activity. In laboratory, animals are fed ad libitum, while in nature they need to expend energy for foraging. The "circadian thermo-energetics hypothesis" suggests that daytime activity could be a response to the high energetic costs of foraging, allowing the animal to save energy during the cooler night hours by resting and taking shelter in burrows where temperatures are higher than on the surface. In this thesis, we explored the interplay of plasticity in nocturnal/diurnal activity definition and energetic metabolism in two rodent species, tuco-tucos (Ctenomys aff. knighti) and laboratory mice (Mus musculus). Tuco-tucos are subterranean rodents which face peculiar energetic challenges in their habitat and were shown to be diurnal in the field and nocturnal in the laboratory. We characterized how their energy expenditure varies across day and night and described the peculiar finding of some factor inside the metabolic chamber being itself a trigger for the nocturnal to diurnal switch. Moreover, we estimated the amount of energy tuco-tucos would save by being diurnal in the field, by combining metabolic rate measurements at various ambient temperatures with records of environmental temperature in the tuco-tuco's natural habitat. We also described further investigations of circadian plasticity in both locomotor activity and body temperature of laboratory mice subjected to food restriction in semi-natural conditions. The findings of these three studies provided valuable evidence for the discussion of the role of environmental factors, particularly energetic challenges, in the plasticity of daily rhythms
Titre en portugais
Ser diurno ou noturno: a relação entre balanço energético e padrões temporais diários de atividade em roedores subterrâneos (Ctenomys aff. knighti) e camundongos de laboratório (Mus musculus)
Mots-clés en portugais
Condições seminaturais
Energética
Hipótese circadiana termoenergética
Ritmos circadianos
Tuco-tucos
Resumé en portugais
Estudos que apontam discrepâncias entre atividade noturna e diurna, respectivamente, sob condições de laboratório e de campo, estão cada vez mais comuns em roedores e sugerem que a definição de nicho temporal é muito mais plástica do que se suspeitava inicialmente. Recentemente, foi proposto que fatores que desafiam o balanço energético do animal desempenham um papel importante em mudanças de nicho temporal. A disponibilidade de alimento e as temperaturas ambientais poderiam ser algumas das diferenças fundamentais entre campo e laboratório, os quais poderiam alterar o padrão temporal de atividade diária. No laboratório, os animais são alimentados ad libitum, enquanto na natureza eles precisam gastar energia para forrageamento. A "hipótese circadiana termoenergética" sugere que a atividade diurna pode ser uma resposta aos altos custos energéticos do forrageamento, permitindo que o animal economize energia durante as horas mais frias da noite, descansando e se abrigando em tocas onde as temperaturas são mais altas do que na superfície. Nesta tese, exploramos a interação entre a plasticidade da definição noturnalidade/diurnalidade e o metabolismo energético em duas espécies de roedores, o tuco-tucos (Ctenomys aff. knighti) e o camundongo de laboratório (Mus musculus). Tuco-tucos são roedores subterrâneos que enfrentam desafios energéticos peculiares em seu habitat e verificamos que são diurnos em campo e noturnos em laboratório. Nós caracterizamos a variação de seu gasto energético ao longo do dia e da noite e descrevemos o achado peculiar de que algum fator presente no interior da câmara metabólica pode ser um gatilho para a mudança de noturnalidade para diurnalidade. Além disso, estimamos a quantidade de energia que os tuco-tucos economizariam ao serem diurnos em campo, combinando medidas de taxa metabólica em várias temperaturas ambientes com registros dessa temperatura no habitat natural do tuco-tuco. Descrevemos também investigações adicionais sobre a plasticidade circadiana na atividade locomotora e na temperatura corporal de camundongos submetidos à restrição alimentar, em condições seminaturais. Os achados desses três estudos forneceram evidências valiosas para a discussão do papel dos fatores ambientais, particularmente os desafios energéticos, na plasticidade dos ritmos diários
 
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Date de Publication
2017-07-28
 
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