L'auto-incompatibilité est un mécanisme génétique très répandu chez les Angiospermes. Elle permet aux plantes hermaphrodites d'éviter l'autofécondation et les croisements entre individus apparentés par un mécanisme de reconnaissance et de rejet du pollen par le pistil, lorsque ceux-ci expriment la même spécificité. Ces spécificités dépendent des allèles au locus d'auto-incompatibilité (le locus S) qui est composé de deux gènes strictement liés, l'un s'exprimant dans le pollen, l'autre dans le pistil. Dans le cadre de cette thèse, je me suis intéressée au maintien et à l'évolution de l'auto-incompatibilité, que j'ai étudiés par une approche de modélisation. La première partie de ma thèse traite de l'évolution conjointe de l'auto-incompatibilité et de la dépression de consanguinité, et s'attache notamment à étudier les conditions permettant le maintien de l'auto-incompatibilité. Cette étude est basée sur des simulations en population finie. Nos résultats montrent que le maintien de l'auto-incompatibilité est associé à une forte dépression de consanguinité, et qu'il est facilité par un taux élevé d'auto-pollinisation. La seconde partie traite des conditions permettant l'évolution de nouveaux allèles d'auto-incompatibilité (allèles S), ce que nous avons étudié d'une part analytiquement en population infinie, et d'autre part par des simulations en population finie. Nos résultats montrent que les conditions permettant la diversification au locus S sont beaucoup moins stringentes en population finie, et que le processus de diversification est d'autant plus rapide qu'il y a peu d'allèles S présents dans la population. / Self-incompatibility is a widespread genetic system, which enables hermaphrodite plants to avoid self-fertilization and mating with close relatives. It is based on the pistil's capacity to recognize and reject pollen when they express cognate specificities. Specificities are encoded by alleles at the self-incompatibility gene complex (known as the S-locus), composed of two linked genes, one expressed in pollen and the other expressed in pistils. During my PhD, I studied the maintenance and evolution of self-incompatibility from a theoretical standpoint, using a modeling approach. The first part of my thesis examined the co-evolution of self-incompatibility and inbreeding depression in finite populations, focusing on the conditions for maintenance of self-incompatibility when self-compatible mutants were repeatedly introduced in the population by recurring mutations. Our results showed that the maintenance of self-incompatibility is associated with high inbreeding depression, and is facilitated by high rates of self-pollination. The second part of my thesis explored the conditions for evolution of novel self-incompatibility alleles (S alleles), which we have studied both analytically in infinite populations and in finite populations via computer simulations. Our results showed that the conditions for diversification at the S locus are much less stringent in finite than in infinite populations, and that there is more diversification at this locus when few S alleles are present in the population.

La grande majorité des plantes à fleurs se reproduisent grâce à leurs pollinisateurs. L’évolution chez les plantes est pourtant souvent étudiée sans prendre en compte ces interactions, et cette thèse vise à mieux comprendre leur impact sur l’évolution des plantes. Dans un premier chapitre, je présenterai les effets connus des pollinisateurs sur le taux d’autofécondation des plantes et sur son évolution. Dans un second chapitre, j’ai modélisé l’évolution du taux d’autofécondation des plantes lorsque celui-ci affecte la démographie des plantes et des pollinisateurs, et l’investissement des plantes dans la pollinisation. Cette étude montre que l’évolution vers l’autofécondation peut mener à l’extinction des plantes. Dans un troisième chapitre, je m’intéresserai à l’évolution des caractéristiques florales pour des espèces qui dépendent obligatoirement du transfert de pollen entre individus : les espèces dioïques. Cette étude montre que l’attractivité des plantes peut évoluer différemment chez les individus mâles et femelles, surtout dans les grandes populations qui subissent peu de limitation en pollen. Ce résultat suggère que le dimorphisme sexuel ne menacerait pas le maintien des populations dioïques. Enfin, même si elles prennent en compte les pollinisateurs de manière sommaire, les études précédentes ont montré leur importance pour la démographie et l’évolution chez les plantes. La dernière étude de cette thèse a donc pour but de mieux décrire et quantifier les mécanismes sous-jacents au comportement du pollinisateur, en particulier concernant l’impact des traits floraux. Elle permettra une meilleure intégration des interactions plantes-pollinisateurs dans les modèles. / The mode of pollination is often neglected regarding the evolution of plant traits, although the reproduction of most flowering plants is based on their interactions with pollinators. This thesis aims at a better understanding of the interplay between animal-pollination and the evolution of plant traits. First, I will present a detailed review on the interplay between plant mating system and pollinator behavior, which highlights the impact of pollinators on the immediate ecological selfing rate and on its evolution. Second, I modeled the evolution of plant selfing rate when it affects both the demography of plants and pollinators and the investment of plants in pollination. This study provides new theoretical evidence that evolution towards selfing can lead to an evolutionary suicide in some conditions. Third, I will present a modeling analysis of the impact of animal-pollination for species that compulsorily rely on outcross pollination: entomophilous dioecious species. This study revealed that under pollinator-mediated selection, attractiveness of males and females should evolve in large populations that do not suffer from pollen limitation. This result suggests that dimorphism may not be a threat for dioecious populations. Finally, although the previous models integrated pollinators in a basic way, they highlighted strong interplays between pollinators, plant demography, and the evolution of plant traits. The last study of this thesis, aims at defining and quantifying the mechanisms underlying pollinator foraging behavior, and especially the impact of plants floral traits on pollen transfer. This would allow for a better modeling of plant-pollinators interactions.

Les voies métaboliques les plus importantes dans le contrôle du stress oxydant chez la plante restent à élucider. Celles liées au glutathion jouent un rôle important. Cependant, les réactions responsables de l'oxydation du glutathion (du GSH en GSSG) n'ont pas encore été clairement identifiées. L’analyse des données biochimiques, transcriptomiques et génétiques soulèvent des questions pour mieux comprendre comment la régulation redox liée au stress pourrait influer sur la signalisation hormonale chez les plantes. Par une approche de génétique inverse utilisant, notamment, le mutant photorespiratoire conditionnel cat2, nous avons étudié la réponse et l'importance fonctionnelle de trois voies potentielles, médiées par les glutathion S-transférases, les peroxirédoxines dépendant de la glutarédoxine et les déhydroascorbate réductases (DHARs) chez Arabidopsis. Ainsi, l'interaction entre les DHARs semble être nécessaire pour coupler les pools d'ascorbate et de glutathion lors d’un stress oxydant. En complément à l'approche expérimentale, une modélisation mécaniste a permis d'étudier la production de H2O2 et son métabolisme, en lien avec l'activité catalase et la voie ascorbate-glutathion. Le modèle révèle que la catalase et l'ascorbate peroxydase prennent en charge de concert le traitement de H2O2, y compris dans les conditions optimales de croissance. Nos simulations suggèrent que la disponibilité en NADPH peut déterminer l'oxydation du glutathion via la monodéshydroascorbate réductase. Nos résultats expérimentaux et le modèle cinétique valident que la sensibilité du statut du glutathion au stress oxydant constitue un senseur approprié des augmentations du H2O2. / The most important metabolic pathways in the control of oxidative stress remain to be elucidated in plants. Those linked to glutathione play an important role. However, the reactions responsible for its oxidation have not been clearly identified. Here, analysis based on available biochemical, transcriptomic and genetic data emphasized likely important questions to be elucidated for a full understanding of how stress-related redox regulation might impinge on phytohormone-related signaling pathways. Using a reverse genetics approach and the photorespiratory conditional cat2 mutant, we studied the response and functional importance of three potential routes for glutathione oxidation pathways mediated by glutathione S-transferases, glutaredoxin dependent peroxiredoxins, and dehydroascorbate reductases (DHAR) in Arabidopsis during oxidative stress. Hence, interplay between different DHARs appears to be necessary to couple ascorbate and glutathione pools and to allow glutathione-related signaling during enhanced H2O2 metabolism. In addition to experimental work, modelling is another way to investigate H2O2 production and its metabolism related to catalase activity and ascorbate glutathione pathway. This approach led to major conclusions, that catalase and ascorbate peroxidase can share the load in H2O2 processing even in optimal growth conditions. Furthermore, simulations propose that NADPH availability may determine glutathione oxidation through its influence on monodehydroascorbate reduction. Taken together, experimental results and our kinetic model strengthen that the sensitivity of glutathione status to oxidative stress acts as a suitable sensor of increased H2O2.