UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés


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UMR CNRS 5023

Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes
Naturels et Anthropisés

BOEL Mélanie

Doctorant : E2C

Université Lyon 1
CNRS, UMR 5023 - LEHNA,
Laboratoire d'Ecologie des Hydrosystèmes Naturels et Anthropisés
Bât. Darwin C
F-69622 Villeurbanne Cedex FRANCE

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  • Par une approche écophysiologique, intégrative et comparative, j’étudie les mécanismes physiologiques et comportementaux impliqués dans les capacités adaptatives des organismes et ainsi, dans l’optimisation des traits d’histoire de vie des organismes. Mes travaux se décomposent alors en deux thématiques principales :

    Thématique 1 : la thermorégulation (maintien de la température corporelle) chez des très petits mammifères.

    La majorité des espèces mammaliennes ont des masses corporelles comprises entre 50 g et 100 g. La possibilité de devenir significativement plus petit, comme nos deux petites souris Africaines, est limitée car il devient trop coûteux pour des animaux à sang chaud (endothermes) de maintenir leur température corporelle à une valeur élevée et constante. Ce coût énergétique élevé chez ces petites espèces est notamment lié à une déperdition de chaleur forte à leur surface corporelle. Pour compenser ces pertes de chaleur, les mammifères de petite masse corporelle ont des taux métaboliques (par unité de masse) très élevés par rapport aux mammifères de grande masse corporelle. Ce métabolisme énergétique élevé est partiellement expliqué par le fonctionnement des mitochondries, organites impliqués dans la production d’énergie cellulaire (ATP) et de chaleur, qui sont moins efficaces chez les petits mammifères. C’est-à-dire qu’elles génèrent plus de chaleur lorsqu’elles utilisent les stocks énergétiques pour produire la même quantité d’ATP cellulaire que celles de grands mammifères. Mus minutoides (7 g) ne déroge pas à ce patron allométrique en possédant, comme attendu selon sa masse corporelle, des mitochondries peu efficaces. Ce mécanisme de thermorégulation n’est possible, cependant, que si les ressources alimentaires sont très abondantes. A défaut, les mammifères miniatures doivent économiser leur énergie grâce à d’autres stratégies : baisser leur température corporelle en hibernant ou en restant inactif.

    A contrario, Mus mattheyi (5 g) déroge au patron allométrique en ayant des mitochondries très efficaces par rapport à sa masse corporelle. Ainsi, elle peut réduire sa consommation de ressources alimentaires à l’échelle de l’animal et limiter le coût énergétique élevé lié à sa petite taille. L’inconvénient des mitochondries plus efficaces, c’est qu’elles produisent moins de chaleur, ce qui peut être dangereux pour un endotherme qui se refroidit vite.


    Les deux petites souris pygmées Africaines (Mus mattheyi, ≈ 5 g et Mus minutoides, ≈ 7 g) sont phylogénétiquement très proches et depuis longtemps confondues toutes les deux, et pourtant, elles semblent avoir des stratégies de thermorégulation (i. e. maintien de la température corporelle) différentes. Mon objectif est alors de déterminer les mécanismes physiologiques et/ou comportementaux potentiellement impliqués dans la thermorégulation de ces petits mammifères.

    Thématique 2 : La bioénergétique mitochondriale comme base physiologique dans la compréhension des traits d’histoire de vie chez les mammifères.

    Les mitochondries impactent les performances des individus et ainsi, directement ou indirectement les traits d’histoire de vie des organismes. En effet, elles consomment de l’oxygène pour générer de l'énergie cellulaire (ATP) nécessaire aux performances, de la chaleur utile à la thermorégulation (en particulier chez les endothermes) et des radicaux libres (ROS) impliqués dans le vieillissement des organismes. Mon objectif est alors d’évaluer la relation entre les paramètres bioénergétiques mitochondriaux et la masse corporelle chez les endothermes, afin de fournir une base physiologique à la compréhension des traits d’histoire de vie des organismes.


    Using an eco-physiological, integrative and comparative approach, I study the physiological and behavioral mechanisms involved in the adaptive capacities of organisms and thus, in the optimization of life history traits of organisms. My work can be broken down into two main themes:

    Theme 1: thermoregulation (maintenance of body temperature) in very small mammals.

    Majority of mammalian species have body masses between 50 g and 100 g. The possibility of becoming significantly smaller, like two small African mice (Mus mattheyi, ≈ 5 g and Mus minutoides, ≈7 g), is limited because it becomes too expensive for warm-blooded animals (endotherms) to maintain their body temperature at a high and constant value. This high energy cost in these small species is particularly related to a strong heat loss at their body surface. To compensate for this heat loss, small mammals have very high metabolic rates (per unit mass) compared to large mammals. This high energy metabolism is partly explained by the functioning of mitochondria, organelles involved in the production of cellular energy (ATP) and heat, which are less efficient in small mammals. That is, they generate more heat when they use energy stores to produce the same amount of cellular ATP as large mammals. Mus minutoides (7 g) does not deviate from this allometric pattern by possessing inefficient mitochondria, as expected according to its body mass. However, this thermoregulatory mechanism is only possible if food resources are very abundant. Otherwise, miniature mammals must save their energy through other strategies: lowering their body temperature by hibernating or remaining inactive.

    Conversely, Mus mattheyi (5 g) deviates from the allometric pattern by having very efficient mitochondria than expected, according to its body mass. Thus, it can reduce its consumption of food resources at the animal scale and limit the high energy cost related to its small size. The disadvantage of more efficient mitochondria is that they produce less heat, which can be dangerous for an endotherm that cools down quickly.


    The two small African pygmy mice (Mus mattheyi and Mus minutoides) are very close phylogenetically and have long been confused, yet they seem to have different thermoregulatory strategies (i.e. maintenance of body temperature). My goal is then to determine the physiological and/or behavioral mechanisms potentially involved in the thermoregulation of these small mammals.

    Theme 2: Mitochondrial bioenergetics as a physiological basis for understanding life history traits in mammals.

    Mitochondria impact performances of individuals and thus, directly or indirectly, life history traits of organisms. Indeed, they consume oxygen to generate cellular energy (ATP) necessary for performances, heat useful for thermoregulation (particularly in endotherms) and free radicals (ROS) involved in aging of organisms. My objective is then to evaluate the relationship between mitochondrial bioenergetic parameters and body mass in endotherms, in order to provide a physiological basis for understanding the life history traits of organisms.




  • 2020 Boël M., Romestaing C., Duchamp C., Veyrunes F., Renaud S., Roussel D., Voituron Y., 2020 - Improved mitochondrial coupling as a response to high mass-specific metabolic rate in extremely small mammals. Journal of Experimental Biology, 223(5), 215558.

    2020 Voituron, Y., Boël, M., Roussel, D., 2020 - Mitochondrial threshold for H2O2 release in skeletal muscle of mammals. Mitochondrion, 54 : 85-91.

    2019 Boël, M., Romestaing, C., Voituron, Y.#, Roussel, D.#, 2019 - Allometry of mitochondrial efficiency is set by metabolic intensity. Proceeding of the Royal Society B. #These authors equally contributed to this work, 286: 20191693 : 1-6.

    2019 Roussel D., Boël M., Mortz M., Romestaing C., Duchamp C., Voituron Y., 2019 - Threshold effect in the H2O2 production of skeletal muscle mitochondria during fasting and refeeding. Journal of Experimental Biology, 222 : 1-8.

    2018 Roussel, D., Boël, M., Romestaing, C., 2018 - Fasting enhances mitochondrial efficiency in duckling skeletal muscle by acting on the substrate oxidation system. Journal of Experimental Biology 221 (jeb172213) : 1-7.

    Rivera-Ingraham, G.A., Barri, K., Boël, M., Farcy, E., Charles, A.L., Geny, B., Lignot, J.H.,  2016 - Osmoregulation and Salinity-Induced Oxidative Stress : Is Oxidative Adaptation Determined by Gill Function ? The Journal of Experimental Biology, 219 (Pt 1) : 80–89.

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