La diversité génétique participe au potentiel évolutif des populations et des espèces. Sa conservation est un enjeu majeur dans la sauvegarde de la biodiversité. La diversité génétique peut aussi être importante pour l'individu. Cependant, il est souvent considéré que le niveau d'hétérozygotie a peu d'impact sur la fitness individuelle en nature. Toutefois, la relation entre l'hétérozygotie et la fitness a généralement été mesurée au niveau global (tout le génome), une approche potentiellement inadéquate. L'analyse de la relation hétérozygotie-fitness, à 30 marqueurs microsatellites et cinq indicateurs de fitness, dans une population sauvage d'épinoches à trois épines, révèle que des effets locaux de l'hétérozygotie importants et consistants ne se traduisent pas nécessairement en un effet global important, puisque l'effet à chaque marqueur génétique peut être opposé ou absent. Cette étude démontre l'importance de considérer les effets locaux de l'hétérozygotie pour obtenir une évaluation correcte de son impact dans les populations peu consanguines.

Élucider l'importance relative des processus neutres ou sélectifs à la base de la variation génétique et phénotypique demeure une problématique fondamentale en écologie évolutive. Un sujet d'intérêt dans ce domaine de recherche tourne autour du rôle de la plasticité phénotypique: est-ce que la plasticité représente une alternative neutre à l'adaptation aux environnements divergents ou est-ce que la plasticité peut même faciliter le processus d'évolution adaptative? Dans cette thèse, j'essaie d'explorer ces thèmes en étudiant les dèmes parapatriques d'épinoche à trois épines. L'épinoche (Gasterosteus aculeatus) est devenu une organisme modèle en écologie évolutive, grâce aux exemples répliqués de divergence morphologique, suite à sa colonisation en eau douce partout dans son aire de répartition. Cependant, la divergence adaptative n'est pas un phénomène universel, et le potentiel plastique chez ce modèle semble avoir été négligé dans des études récentes. L'estuaire du fleuve St-Laurent se présente comme un système idéal pour étudier les dynamiques évolutives sur une échelle contemporaine, grâce à son age relativement récent et son écosystème défini par une variation environnementale clinale et discrète. Pour ces recherches, j'utilise une combinaison d'observations et d'expériences pour décrire la variation au sein d'une population naturelle, ainsi qu'inférer les mécanismes responsables. Une analyse des données multi-locus et géoréférencées à l'aide d'un modèle bayésien a révélé que le paysage génétique est divisé prinicpalement en deux zones, eau douce et eau salée. Une modélisation des données écologiques a démontrée aussi que la plus grande proportion de la variation génétique (31,5%) est associée avec la co-variation environnementale. Les normes de réaction pour la survie confirment que les dèmes sont adaptés aux conditions de salinité locale. Des analyses comparatives en génétique quantitative du niveau d'expression des gènes candidats pour l'osmorégulation suggèrent un mécanisme putatif responsable pour la divergence adaptative. L'enzyme ATP-ase sodium-potassium (ATP 1 Al) est ciblée comme un candidat pour l'osmorégulation en eau douce. En plus de la variation héréditaire pour son expression, le niveau d'expression pour ce gène semble être corrélé avec un indice de fitness. Les dèmes se différencient aussi dans la fréquence des alleles, ainsi que dans les fréquences de divers groupes de parasites. Une analyse des substitutions nucléotidiques a indiqué de forts signaux de sélection naturelle, surtout chez le dème eau douce. Les relations entre les données par rapport aux niveaux de parasitisme ainsi que de diversités génétique en gènes immunitaires étaient indicatrices de sélection balancée. Par contre, les signaux pour la sélection des partenaires en fonction de la diversité CMH étaient faibles, et sembleraient être dépendants du contexte environnemental. Les individus provenant des deux dèmes, eau douce ou maritime, ressemblent à la forme ancestrale pour le nombre de plaques latérales. La morphologie corporelle différait entre les dèmes, mais plus entre les sexes. Quoiqu'il y ait de la variation héréditaire pour la morphologie, j'ai trouvé aucun indice de sélection diversifié entre dèmes, ce qui suggère que la variation entre dèmes était en relation avec de la plasticité phénotypique. Ensemble, ces données soulignent l'importance de considérer les traits autre que morphologiques, surtout les traits intrinsèquement plastiques tels que la physiologie, en écologie évolutive.