A partir d’un échantillonnage hiérarchique et/ou temporel de populations naturelles, je me suis attaché dans cette thèse à (i) faire une caractérisation écologique (climat, sol et compétition) faisant défaut chez cette espèce modèle en génomique. (ii) caractériser la variation phénotypique existant à différentes échelles spatiales, en mesurant de nombreux traits phénotypiques et leurs plasticités en conditions contrôlées de serre mais aussi sur un terrain expérimental de l’Université de Lille 1, (iii) identifier les traits sous sélection en utilisant trois approches : comparaison FST – QST, relations phénotype – écologie et gradients de sélection génotypiques, (iv) identifier les agents sélectifs potentiellement responsables de ces variations phénotypiques adaptatives et (v) et identifier les bases génétiques associées à la variation naturelle par une approche de GWA mapping. Il ressort qu’une importante variabilité existe pour de nombreux traits phénotypiques à une échelle spatiale large comme le monde ou la France mais également à une échelle spatiale très fine. Bien qu’une part importante de cette variation puisse être attribuée à des processus non sélectifs, une part de celle-ci serait due à des processus d’adaptation locale. Le patron d’adaptation locale révélé est très complexe et semble être la résultante de pressions de sélection emboitées variant à différentes échelles, aussi bien au niveau de la France qu’au sein d’une population, et agissant sur différents traits ou plasticités. En accord avec ce patron, les bases génétiques associées à la variation naturelle phénotypique semblent être très dépendantes de l’échelle géographique considérée. / Based on a hierarchically spatial and/or temporal sampling of natural populations, I aimed at (i) making an ecological characterization (climate, soil and competition) lacking for this model plant in genomics, (ii) characterizing the extent of phenotypic variation existing at different spatial scales, by measuring many traits and their phenotypic plasticity in controlled greenhouse conditions and in an experimental field at the University of Lille 1, (iii) identifying the traits under selection using three approaches : FST – QST comparisons, phenotype-ecology relationships and genotypic gradients of selection, (iv) identifying the selective agents potentially responsible for adaptive phenotypic variation, and (v) identifying the genetic basis associated with natural variation by a GWA mapping approach. The experiments conducted during this thesis suggest that a significant amount of variation exists for many phenotypic traits at a large spatial scale (World or France), but also at a very fine scale (even within many populations). While a significant part of this variation may have been shaped by non-selective processes, the other part of this variation is suggested to have been shaped by local adaptation. The pattern of local adaptation revealed by the different methods is very complex and appears to be the result of nested selection pressures varying at different geographic scales, (France scale and within-population scale), and acting on different traits or plasticities. In agreement with this pattern, the genetic basis associated with phenotypic natural variation was shown to be highly dependent on the geographical scale considered.

L’hypothèse selon laquelle l’accumulation des métaux lourds par les plantes a évolué comme mécanisme de défense contre les herbivores a été testée avec l’hyperaccumulatrice de zinc Thlaspi caerulescens (Brassicaceae). En utilisant l’écotype métallicole (poussant sur sols métallifères) et l’écotype non métallicole (sols normaux) de T. caerulescens, nos résultats ont conduit à rejeter l’hypothèse de défense par accumulation de métaux: les plantes ont été consommées indépendamment de leur concentration en Zn dans toutes les situations expérimentales examinées (conditions contrôlées, jardin expérimental, populations naturelles). Par contre, les herbivores ont montré une préférence systématique pour les plantes de l’écotype métallicole, quelle que soit leur concentration en Zn. Lorsque l’on mesure les concentrations en métabolites secondaires défensifs (glucosinolates) des écotypes métallicole et non métallicole de T. caerulescens, on constate que les individus d’origine métallicole produisent constitutivement moins de glucosinolates que les individus non métallicoles, tant dans les populations belges que dans les populations françaises. Par ailleurs, sur les sites métallifères où ont évolué les populations métallicoles, on constate à la fois une plus faible pression d’herbivorie sur les plantes (moins de dégâts) et une plus faible densité de gastéropodes que dans les sites normaux. La diminution des défenses chez l’écotype métallicole serait la conséquence d’un relâchement de la pression d’herbivorie sur les sites métallifères. En outre, nous avons montré que la chenille spécialiste d’Issoria lathonia (Nymphalidae) est capable de se développer sur les feuilles riches en Zn de l’accumulatrice de zinc Viola calaminaria (Violaceae) en excrétant efficacement le Zn dans leurs fèces. L’ensemble de nos résultats suggère donc que l’hyperaccumulation des métaux lourds n’a pas évolué en tant que mécanisme de défense contre les herbivores.

Chez les vertébrés, la réponse immunitaire acquise représente un mécanisme sophistiqué de réponse face aux parasites dont l‟une des particularités est la possibilité qu‟il offre aux mères de transférer certains de ses effecteurs à leurs nouveau-nés. Pourtant, malgré un intérêt croissant pour les effets maternels, les déterminants écologiques et évolutifs du transfert d‟anticorps maternels n‟ont pas encore été beaucoup étudiés. L‟analyse d‟un cadre théorique spécialement développé pour inclure le transfert transgénérationnel d‟immunité montre que l‟évolution de la capacité à transférer une immunité temporaire aux jeunes dépend des caractéristiques de l‟hôte et du parasite. En particulier, l‟augmentation de l‟espérance de vie de l‟hôte favorise l‟évolution de réponses immunitaires acquises, et la protection conférée par ces réponses est aussi supposée durer plus longtemps chez les hôtes longévifs. En accord avec cette prédiction, une étude de vaccination transgénérationnelle chez une espèce d‟oiseau de mer longévive a permis de mettre en évidence une demi-vie des anticorps maternels particulièrement longue. Les conditions sociales sont aussi un élément clé, et chez une espèce de mammifère, j‟ai pu montrer qu‟elles permettent un élargissement du répertoire d‟anticorps maternels. Le transfert d‟anticorps maternels est aussi à même de modifier les dynamiques épidémiologiques et pourrait présenter un atout non négligeable si la vaccination était utilisée en conservation. Enfin, ce mécanisme pourrait être mis à profit pour estimer l‟exposition des mères, et ainsi inférer la dispersion entre différentes zones d‟habitat / In vertebrate species, acquired immune response represents a sophisticated protection mechanism against parasites that has the particularity of enabling mothers to transmit part of its effectors to their newborns. Yet, despite an increasing interest in maternal effects, ecological and evolutionary determinants of the transfer of maternal antibodies remain poorly studied. The analysis of a theoretical framework specially developed to include a transgenerational transfer of immunity show that the evolution of an ability to temporarily protect offspring depends on the characteristics of both the host and the parasite. In particular, increasing the life span of the host favors the evolution of acquired immune responses and increases the duration of the protection offered by these mechanisms. Accordingly, a transgenerational vaccination study in a long-lived seabird revealed a particularly long half-life of maternal antibodies. Social conditions also proved important in a mammal species as they can allow for the broadening of the repertoire covered by maternal antibodies. The transfer of maternal antibodies could also modify epidemiological dynamics and could bbe an interesting asset if vaccination was used as a conservation tool. Finally, this mechanism could be used to estimate the exposure of mother and thus infer the dispersal rate between different habitat patches.

Cette thèse aborde plusieurs questions relatives à l’évolution biologique au moyen de modèles mathématiques et d’algorithmes de calcul les utilisant. Elle se trouve donc à l’intersection des mathématiques, de l’informatique et de la biologie. La question principale étudiée dans la thèse est la mise en évidence de signatures moléculaires de la convergence évolutive qui est le phénomène par lequel des espèces éloignées développent indépendamment des caractères similaires. Nous proposons une approche originale permettant de détecter les positions des protéines potentiellement impliquées dans la convergence d’un caractère binaire donné. Celle-ci repose sur une mesure du “niveau de convergence” des positions, qui est une espérance déterminée sous des modèles Markoviens d’évolution protéique. Nous donnons un algorithme de calcul polynomial de cet indice et montrons (i) qu’il discrimine mieux que les méthodes précédentes, les positions convergentes des “neutres” sur des simulations et (ii) que notre approche donne des résultats qui font sens biologiquement sur un exemple réel.Dans le but de pouvoir traiter à terme de la convergence de caractères continus, comme le poids ou la taille, nous nous sommes ensuite intéressés à la détection de changements de tendance évolutive le long d’un arbre représentant l’évolution des espèces. Nous proposons une nouvelle méthode qui, à notre connaissance, est la première à être basée sur un principe de parcimonie où l’on cherche à déterminer la position du changement permettant de minimiser un certain coût évolutif sur l’arbre. / In this thesis, we studied questions about biological evolution by using mathematical models and bio-informatic algorithms. This work is at the intersection of mathematics, computer science and biology.The major question addressed in this thesis is the detection molecular basisof phenotypic convergence. Evolutionary convergence is the process by which independent species develop similar traits. This evolutionary process is strongly related to fundamental questions such as the role of adaptation .After pointing out different biological concepts linked to evolutionary convergence, we proposed a novel approach combining an original measure of the extent to which a site supports a phenotypic convergence to a binary trait. Thismeasure is based on the “convergence level” of a site which is a mathematical expectation under Markov evolutionary model. We proposed a polynomial time algorithm to compute this index. Our algorithm outperformed two previous algorithms in distinguishing simulated convergent sites from non-convergent ones. With the aim to study the evolutionary convergence of continuous traits, like weight and size, we tried to detect change in evolutionary trends of continuous characters along the tree of life. We proposed a novel method based on anasymmetric version of the linear parsimony, for determining the position of the change in trend which minimizes the total evolutionary cost of the tree. By using the approach on two biological datasets, we obtained results consistentwith those given by previous stochastic approaches.

Parmi les signaux floraux, les odeurs florales sont remarquables pour leur complexité en composés odorants et leur variation entre, et au sein des taxa. Elles interviennent dans de nombreuses interactions que les plantes entretiennent avec les organismes de leur environnement. Cette diversité chimique gouverne de multiples fonctions, telles que l’attraction de pollinisateurs, l’encouragement à la constance florale et la défense contre des antagonistes. Bien que les fonctions écologiques des odeurs florales soient relativement bien étudiées, les facteurs évolutifs qui gouvernent la composition et les variations de ce signal complexe sont très mal connus. C’est dans ce contexte que ma thèse s’inscrit. J’ai étudié les variations de ce trait floral particulier : les odeurs florales. Ma thèse se focalise sur une espèce de plante, la gueule-de-loup, Antirrhinum majus, utilisée comme espèce modèle en biologie depuis des décennies. Cette espèce, native des Pyrénées, elle présente deux sous-espèces, l’une à fleurs magenta, A. m. pseudomajus, et l’autre à fleurs jaunes, A. m. striatum. Alors que ces deux sous-espèces peuvent s’inter-féconder, elles ne coexistent jamais dans la nature et leurs hybrides, reconnaissables par une grande diversité de colorations florales, sont peu fréquents. Le mécanisme de cet isolement reproducteur n’est pas connu, mais le comportement des pollinisateurs a été envisagé dans de précédentes études. Les principaux résultats de ma thèse montrent que les deux sous-espèces d’A. majus se distinguent par leurs odeurs florales. Certains composés volatils, en particulier trois benzénoïdes, ne sont émis que par A. m. pseudomajus, et ceci de manière constante entre les populations et pour différents environnements. Quant aux hybrides, les ratios de composés volatils floraux sont très variables par rapport aux signaux reproductibles parentaux, avec un patron de ségrégation chez les hybrides F2. En utilisant des bourdons commercialisés (Bombus terrestris), donc naïfs de toutes odeurs florales, j’ai montré que ces bourdons sont capables de détecter les principaux composés d’odeurs d’A. majus et qu’ils préfèrent de manière innée un mélange de composés volatils d’A. m. striatum. Finalement, en conditions naturelles, c’est-à-dire avec des odeurs florales naturelles et des pollinisateurs sauvages, ces derniers sont attirés préférentiellement par les odeurs florales de leur sous espèce d’origine. J’ai finalement montré que le patron associatif odeur-nectar qu’apprennent les pollinisateurs fait intervenir uniquement les composés odorants floraux et la quantité de nectar, puisque les différences d’odeurs florales entre les deux sous-espèces sont associées à une plus grande quantité de nectar par fleur chez A. m. pseudomajus mais à une plus faible concentration en sucres. En d’autres termes, les plantes contiennent autant de sucre total dans leurs fleurs dans une sous-espèce ou dans une autre. Ces résultats, pris dans leur ensemble, semblent montrer que les composés volatils floraux sont bien impliqués dans l’isolement reproducteur de ces deux sous-espèces. Même si les odeurs florales ne peuvent pas expliquer à elles seules la distribution spatiale des deux sous-espèces d’A. majus, elles peuvent jouer un rôle supplémentaire de barrière aux flux de gènes. En effet, les pollinisateurs sont susceptibles de montrer un phénomène de constance envers l’un des phénotypes floraux, limitant ainsi les flux de gènes entre les deux sous-espèces. Dans cette thèse, je propose différentes perspectives possibles à mes résultats de thèse / Manquant

Parmi les théories évolutives du vieillissement, la théorie du soma-jetable (SJ) de Thomas B.L. Kirkwood (1977) et Robin Holliday (Kirkwood et Holliday 1979) propose l'hypothèse d'un compromis optimal de l'allocation énergétique entre les différentes fonctions de l'organisme, conformément à la signature adaptative pour la survie de l'espèce. Le compromis est celui d'un maintien des processus reproductifs au détriment de la régénérescence des cellules somatiques. Cela occasionne au niveau moléculaire une perte de fidélité de la réplication des cellules, d'où s'ensuit une accumulation des dommages dont l'explication requiert la considération de plusieurs mécanismes. Dans cette perspective, le vieillissement est conçu comme un produit dérivé de l'évolution des organismes multicellulaires et non comme un trait adaptatif. Parallèlement, les recherches en sciences de la nutrition ont permis d'observer que les effets métaboliques obtenus par la restriction calorique (RC) sont des facteurs conséquents sur le ralentissement des mécanismes promoteurs des dommages et des effets du vieillissement. Ce mémoire a pour objectif d'examiner les implications épistémologiques de la conciliation des hypothèses de la restriction calorique et des régimes diététiques avec les théories du vieillissement. Un examen détaillé s'appuyant sur la construction d'un modèle d'histoire de vie d'une espèce permettra de comprendre comment il est possible d'intégrer l'hypothèse de la restriction calorique au sein de la théorie du soma-jetable (Shanley et Kirkwood, 2000). Cependant, nous soulignerons les limites épistémiques du modèle d'histoire de vie basé sur l'allocation énergétique à partir d'observations en laboratoire, considérant la complexité du vieillissement d'un point de vue phylogénétique et de l'alimentation de l'organisme en milieu naturel. L'analyse de l'intégration des modèles explicatifs des effets nutritionnels sur la longévité dans une théorie évolutive nous permet de mettre en lumière l'importance d'articuler les explications en biologie fonctionnelle et évolutive, de même qu'un pluralisme intégratif pour l'intelligibilité du phénomène du vieillissement. / Among the evolutionary theories of aging, the Disposable Soma Theory (DST) of Thomas BL Kirkwood (1977) and Robin Holliday (Kirkwood and Holliday 1979) proposes the hypothesis of an optimal trade-off of the energy allocation between the different functions of the organism, in accordance with the adaptive signature for the survival of the species. The trade-off is that of maintaining reproductive processes to the detriment of the regeneration of somatic cells. At the molecular level, this causes a loss of fidelity in cell replication, resulting in an accumulation of damage, the explanation of which requires the consideration of several mechanisms. In this perspective, aging is conceived as a by-product of the evolution of multicellular organisms and not as an adaptive trait. At the same time, research in nutritional sciences has made it possible to observe that the metabolic effects obtained by caloric restriction (CR) are significant factors in slowing down the mechanisms of aging. This thesis aims to examine the epistemological implications of hypotheses considering caloric restriction and dietary regimes in theories of aging. A detailed examination based on the construction of a life history model of a species will make it possible to understand how we can integrate the caloric restriction hypothesis within the disposable soma theory (Shanley and Kirkwood, 2000). However, we will underline the epistemic limits of the life history model based on energy allocation from laboratory observations, considering the double complexity of aging from a phylogenetic point of view and the feeding of the organism in wild environment. The analysis of the integration of explanatory models of nutritional effects on longevity in an evolutionary theory allows us to highlight the importance of articulating explanations in functional and evolutionary biology, as well as an integrative pluralism for the intelligibility of the phenomenon of aging.

Parmi les théories évolutives du vieillissement, la théorie du soma-jetable (SJ) de Thomas B.L. Kirkwood (1977) et Robin Holliday (Kirkwood et Holliday 1979) propose l'hypothèse d'un compromis optimal de l'allocation énergétique entre les différentes fonctions de l'organisme, conformément à la signature adaptative pour la survie de l'espèce. Le compromis est celui d'un maintien des processus reproductifs au détriment de la régénérescence des cellules somatiques. Cela occasionne au niveau moléculaire une perte de fidélité de la réplication des cellules, d'où s'ensuit une accumulation des dommages dont l'explication requiert la considération de plusieurs mécanismes. Dans cette perspective, le vieillissement est conçu comme un produit dérivé de l'évolution des organismes multicellulaires et non comme un trait adaptatif. Parallèlement, les recherches en sciences de la nutrition ont permis d'observer que les effets métaboliques obtenus par la restriction calorique (RC) sont des facteurs conséquents sur le ralentissement des mécanismes promoteurs des dommages et des effets du vieillissement. Ce mémoire a pour objectif d'examiner les implications épistémologiques de la conciliation des hypothèses de la restriction calorique et des régimes diététiques avec les théories du vieillissement. Un examen détaillé s'appuyant sur la construction d'un modèle d'histoire de vie d'une espèce permettra de comprendre comment il est possible d'intégrer l'hypothèse de la restriction calorique au sein de la théorie du soma-jetable (Shanley et Kirkwood, 2000). Cependant, nous soulignerons les limites épistémiques du modèle d'histoire de vie basé sur l'allocation énergétique à partir d'observations en laboratoire, considérant la complexité du vieillissement d'un point de vue phylogénétique et de l'alimentation de l'organisme en milieu naturel. L'analyse de l'intégration des modèles explicatifs des effets nutritionnels sur la longévité dans une théorie évolutive nous permet de mettre en lumière l'importance d'articuler les explications en biologie fonctionnelle et évolutive, de même qu'un pluralisme intégratif pour l'intelligibilité du phénomène du vieillissement. / Among the evolutionary theories of aging, the Disposable Soma Theory (DST) of Thomas BL Kirkwood (1977) and Robin Holliday (Kirkwood and Holliday 1979) proposes the hypothesis of an optimal trade-off of the energy allocation between the different functions of the organism, in accordance with the adaptive signature for the survival of the species. The trade-off is that of maintaining reproductive processes to the detriment of the regeneration of somatic cells. At the molecular level, this causes a loss of fidelity in cell replication, resulting in an accumulation of damage, the explanation of which requires the consideration of several mechanisms. In this perspective, aging is conceived as a by-product of the evolution of multicellular organisms and not as an adaptive trait. At the same time, research in nutritional sciences has made it possible to observe that the metabolic effects obtained by caloric restriction (CR) are significant factors in slowing down the mechanisms of aging. This thesis aims to examine the epistemological implications of hypotheses considering caloric restriction and dietary regimes in theories of aging. A detailed examination based on the construction of a life history model of a species will make it possible to understand how we can integrate the caloric restriction hypothesis within the disposable soma theory (Shanley and Kirkwood, 2000). However, we will underline the epistemic limits of the life history model based on energy allocation from laboratory observations, considering the double complexity of aging from a phylogenetic point of view and the feeding of the organism in wild environment. The analysis of the integration of explanatory models of nutritional effects on longevity in an evolutionary theory allows us to highlight the importance of articulating explanations in functional and evolutionary biology, as well as an integrative pluralism for the intelligibility of the phenomenon of aging.

De découverte relativement récente en 1986, Leishmania killicki est un parasite exclusivement décrit au Maghreb. La Tunisie est le premier pays où ce parasite a été identifié, suivi de la Lybie et de l'Algérie. Peu de travaux ont été réalisés sur ce parasite. En conséquence, de nombreux éléments concernant son épidémiologie, sa transmission, sa structure et sa dynamique des populations sont encore méconnus. L'objectif de ce travail est d'étudier la position taxonomique, l'histoire évolutive et la structure des populations de L. killicki pour comprendre son épidémiologie, sa dynamique de transmission et sa distribution restreinte alors que d'autres taxons sont largement dispersés dans le monde. Notre étude a été menée sur le plus important nombre d'isolats de L. killicki étudié jusqu'à présent. Pour atteindre l'objectif de cette thèse, nous avons intégré un échantillon de L. tropica (espèce génétiquement la plus proche de L. killicki) comme élément de comparaison. 198 isolats des deux taxa L. killicki (85) et L. tropica (113) ont été étudiés. Ces échantillons sont constitués de 168 souches isolées de lésions cutanées humaines (Maroc 113; Tunisie 47; Algérie 7; Libye 1), de 27 prélèvements cutanés humains (Tunisie), de deux prélèvements de moelle osseuse de deux Ctenodactylus gundi (Tunisie) et un échantillon d'une femelle de Phlebotomus sergenti (Tunisie). L'étude a été réalisée par la technique isoenzymatique (MLEE), le MLST (MultiLocus Sequence Typing) et le MLMT (MultiLocus Microsatellite Typing). L'étude du statut taxonomique de L. killicki confirme sa position dans le complexe L. tropica. Les analyses génétiques suggèrent qu'un effet fondateur à partir d'une sous population de L. tropica serait à l'origine de L. killicki. Suite à ces résultats, nous proposons de nommer ce taxon L. killicki (syn. L. tropica). Les données montrent clairement que L. killicki (syn. L. tropica) évoluerait maintenant de manière indépendante tout en accumulant des divergences, probablement dues aux barrières écologiques. La comparaison de la structure des populations de L. killicki (syn. L. tropica) et L. tropica au Maghreb révèle une organisation et des dynamiques de populations différentes. L. killicki (syn. L. tropica) apparait peu polymorphe et très structuré dans l'espace et dans le temps, alors que L. tropica est génétiquement hétérogène, peu structuré temporellement et géographiquement. Ces résultats suggèrent une évolution et des cycles épidémiologiques distincts. Différents paramètres peuvent expliquer ces patterns épidémiologiques et génétiques opposés tels que l'écosystème, les vecteurs, les réservoirs ou encore les hôtes. L'ensemble de ces données suggère que la sous population de L. tropica qui a émergé en Tunisie a dû s'adapter à un nouvel écosystème générant des patterns épidémiologiques et évolutifs spécifiques. Dans ce contexte, même si nous proposons aujourd'hui que L. killicki est synonyme de L. tropica, il est possible que dans l'avenir, nous observions des divergences phylogénétiques et épidémiologiques qui justifieraient de reconsidérer sa position taxonomique. / Recently discovered in 1986, Leishmania killicki occurs exclusively in Maghreb. Tunisia is the first country where this parasite was identified, followed by Libya and Algeria. Few studies have been conducted on this parasite. Consequently, many elements on its epidemiology, transmission, population structure and dynamics remain unknown. The objective is to study the taxonomic position, the evolutionary history and the population structure of L. killicki to understand its epidemiology, transmission dynamics and restricted distribution while other taxa are widely dispersed throughout the world. It is worth noting that our study was conducted on the largest number of studied isolates of L. killicki up to now. In order to reach the objective, a sample of L. tropica (species genetically close to L. killicki) was included as a baseline. 198 samples of the two taxa L. killicki (85) and L. tropica (113) were studied. The sample is composed of 168 strains isolated from human skin lesions (Morocco 113, Tunisia 47, Algeria 7, Libya 1), 27 human skin lesions samples (Tunisia), two bone marrow samples of Ctenodactylus gundi (Tunisia) and a sample of a Phlebotomus sergenti female (Tunisia). The study was carried out by the three techniques Multilocus Enzyme Electrophoresis (MLEE), MLST (MultiLocus Sequence Typing) and MLMT MultiLocus Microsatellite Typing.The study of the taxonomic status of L. killicki confirms its position in the L. tropica complex. The genetic analyzes suggest that a founder effect from a subpopulation of L. tropica could be the source of L. killicki. Based on these results, we propose to call this taxon L. killicki (syn. L. tropica). The data show clearly that L. killicki (syn. L. tropica) would now evolve independently accumulating differences, probably due to ecological barriers. The comparison of the population structure of L. killicki (syn. L. tropica) and L. tropica in Maghreb reveals different structure and population dynamics. L. killicki (syn. L. tropica) appears slightly polymorphic and highly structured in space and time, while L. tropica is genetically heterogeneous, little structured geographically and temporally. These results suggest distinct evolution and epidemiological cycles. Different parameters could explain these opposite epidemiological and genetic patterns as ecosystem, vectors, reservoirs or hosts. All these data suggest that the subpopulation of L. tropica that emerged in Tunisia had to adapt to a new ecosystem generating specific epidemiological and evolutionary patterns. In this context, although today we propose that L. killicki is considered as a synonym of L. tropica, it is possible that in the future, we will observe phylogenetic and epidemiological differences that would justify reconsidering its taxonomic position.

Mon premier objectif spécifique était de déterminer le niveau de structure génétique et les éléments du paysage du Sud du Québec qui sont susceptibles d'affecter cette structure génétique chez les moufettes rayées. J'ai aussi évalué s'il existe des effets spécifiques au sexe en comparant la structure génétique entre les mâles et les femelles. Pour ce faire, j'ai genotypé à 9 loci microsatellites 289 individus capturés dans les régions de la Montérégie et de l'Estrie, au Québec. Mes résultats montrent que la présence des rivières à fort débit et possiblement aussi des autoroutes provoquent une augmentation de la structure génétique surtout chez les femelles de cette espèce. Ces résultats suggèrent aussi que les mâles de la moufette rayée seraient potentiellement des vecteurs plus actifs dans la propagation de la variante de la rage du raton laveur que les femelles, puisqu'ils ne semblent pas limités autant que les femelles par les éléments du paysage. Finalement, puisque les mâles ne semblent que très peu limités par les barrières potentielles du paysage, celles-ci ne peuvent pas être utilisées pour contrôler efficacement la propagation de la maladie.Mon deuxième objectif spécifique était de déterminer s'il existe une différence de diversité et/ou de structure génétique entre des ratons laveurs testés positifs et des ratons laveurs testés négatifs pour la rage. Une telle différence serait un indice d'un comportement de déplacement différent entre ces deux groupes. Ceci peut entre autres me permettre de vérifier la validité des résultats obtenus en étudiant des individus sains d'une espèce vectrice de la maladie pour tenter d'inférer le patron de propagation de la rage du raton laveur. Mes résultats montrent que la structure génétique ne diffère pas entre les ratons laveurs sains et les ratons laveurs rabiques, indiquant un comportement de déplacement probablement similaire entre les deux groupes. Donc, les éléments du paysage auraient possiblement un effet similaire sur les ratons laveurs rabiques et sains. Les études sur la structure génétique chez des ratons laveurs sains pourraient donc fort probablement nous informer sur les couloirs de propagation potentiels de la rage du raton laveur. Ensuite, j'ai tenté de déterminer si la diversité génétique pouvait influencer l'infection par la rage en comparant la diversité génétique à différents loci entre les animaux rabiques et sains. Une différence de diversité génétique entre les deux groupes pourrait indiquer un plus grand taux d'immigration provenant de populations adjacentes chez un des groupes. Par ailleurs, une grande diversité génétique pourrait être un élément pouvant potentiellement limiter la propagation de la rage du raton laveur. Or, mes résultats ne supportent pas que la diversité génétique puisse influencer la probabilité d'un individu d'être infecté par la rage.--Résumé abrégé par UMI.

Les changements environnementaux actuels entrainent des modifications importantes dans les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles. Cependant, la capacité de réponse des populations à ces modifications et l’importance relative des différents mécanismes comme la plasticité phénotypique et les changements de la composition génétique des populations restent encore trop peu connus. L’objectif général de ma thèse était donc d’évaluer les rôles de la plasticité phénotypique et de la variation génétique sur le potentiel évolutif en population naturelle. Pour ce faire, j’ai utilisé comme modèle d’étude l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un passereau migrateur qui est suivi dans le Sud du Québec depuis 2004 dans un environnement hétérogène. Dans un premier temps (chapitre 2), j’ai évalué les déterminants environnementaux de la date de ponte et évalué leurs effets à des niveaux individuels et populationnels de plasticité phénotypique. Comme observé chez de nombreuses espèces aviaires, la température avait un effet important sur la synchronisation de la ponte, similaire au niveau individuel et populationnel, avec les dates de ponte plus hâtive lorsque les températures étaient plus chaudes. Par contre, ces relations semblaient contraintes par la densité locale d’hirondelles, considérée dans ce système d’étude comme un indice de la qualité de l’environnement. Plus précisément, les réponses plastiques à la température étaient moins prononcées à faible densité, c’est-à-dire dans les habitats plus contraignants. Ces résultats suggèrent donc que malgré la présence de plasticité phénotypique chez une espèce donnée, son efficacité pour pallier les changements climatiques peut être inégale entre les populations. Dans un deuxième temps (chapitre 3), je me suis intéressée à 4 gènes candidats liés à la phénologie (CLOCK, NPAS2, ADCYAP1 et CREB1) montrant de la variation de type courtes répétitions en tandem, et à leur relation avec deux traits phénologiques, la date de ponte et le temps d’incubation. Ces analyses ont montré plusieurs relations entre la variation observée à ces gènes et celle des traits phénologiques étudiés, dans la plupart des cas en interaction avec des variables environnementales (densité locale, latitude ou température printanière). Par exemple, les femelles avec en moyenne des allèles plus courts au gène CLOCK pondaient plus tôt que celles avec des allèles plus longs, une relation plus marquée à densité locale élevée. Les différents résultats suggèrent l’importance que peuvent prendre les interactions génotype-environnement, qui sont rarement prises en compte dans les études de gènes candidats, et qui pourraient expliquer une partie des résultats discordants entre les celles-ci. Dans un troisième temps (chapitre 4), j’ai vérifié la faisabilité d’une étude en génétique quantitative avec les données récoltées dans le système d’étude utilisée, caractérisé par un fort taux de reproduction hors couple et un faible recrutement des oisillons. Plus précisément, j’ai testé à l’aide de données empiriques et simulées la précision et l’exactitude des estimations d’héritabilité et de corrélations génétiques pour trois types de traits, morphologiques, reproducteurs et d’oisillons. Les résultats suggéraient un manque de précision important pour les traits morphologiques et reproducteurs, de même que des biais considérables lors de l’utilisation du pédigrée social plutôt que du pédigrée génétique. Ces analyses révèlent entre autres l’utilité des simulations pour tester adéquatement la faisabilité d’une étude en génétique quantitative sur une population donnée. Dans une dernière étude (chapitre 5), j’ai documenté les effets de l’hétérogénéité environnementale et de l’utilisation de différentes approches de génétique quantitative sur les prédictions de réponses évolutives en population naturelle. Plus particulièrement, cette étude s’est concentrée sur trois traits morphologiques (masse, longueur de l’aile et du tarse) mesurés à différents moments au cours du développement des oisillons. Les différentes analyses ont montré une sélection plus forte à faible densité locale pour la masse à 12 jours ainsi que des variations dans les composantes de variances phénotypiques selon la qualité de l’environnement (densité locale faible ou élevée) pour la plupart des combinaisons trait-âge étudiées. Il en résultait une tendance à des réponses évolutives prédites plus grandes à faible densité locale. Par contre, les prédictions obtenues avec l’équation du reproducteur et le second théorème de la sélection différaient fréquemment, et contrastaient grandement avec les tendances phénotypiques observées. En somme, les résultats de ma thèse suggèrent que les possibilités d’ajustement aux changements environnementaux par la plasticité phénotypique et d’adaptation par des changements génétiques entre les générations peuvent varier selon l’environnement expérimenté par une population. Mes recherches contribuent à une meilleure compréhension des facteurs et mécanismes influençant la persistance à long terme des populations naturelles face aux modifications dans les pressions de sélection.