Thèse de doctorat--Sciences naturelles--Faculté des sciences de Paris, 1905. N°: 1209. / Extrait des "Annales des sciences naturelles". 9e série, botanique. T. Ier, année 1905.

Malgré son importance économique, culturelle et historique, l’histoire évolutive du pommier cultivé (Malus domestica) ainsi que celle de ses apparentés sauvages supposés, restaient encore très peu connues. En s’appuyant sur les nouvelles approches de génétique des populations (approximate Bayesian computation) avec l’utilisation de marqueurs microsatellites et de séquences nucléaires, cette thèse a eu pour objectif d’étudier, à différentes échelles évolutives (phylogéographie, spéciation, domestication), les mécanismes de diversification naturelle et artificielle dans le genre Malus. Mes travaux ont porté sur quatre espèces de pommiers sauvages distribuées à travers l’Eurasie (Malus orientalis (Caucase), Malus sieversii (Asie Centrale), Malus sylvestris (Europe), et Malus baccata (Sibérie)) et sur la seule espèce domestiquée du genre, Malus domestica. Cette thèse s’est articulée en quatre parties visant respectivement à inférer : (i) l’histoire de la domestication du pommier cultivé depuis son centre d’origine en Asie Centrale, (ii) l’histoire de la recolonisation post-glaciaire du pommier sauvage Européen (M. sylvestris), (iii) les histoires de spéciation entre les cinq espèces de Malus, (iv) les hybridations interspécifiques et les capacités de dispersion des trois principaux contributeurs (M. sylvestris, M. sieversii et M. orientalis) au génome du pommier cultivé. L’étude des mécanismes de diversification artificielle montre que les processus de domestication sont originaux chez cet arbre fruitier, de par l'absence de goulet d’étranglement et l’existence d’introgressions post-domestication fréquentes par une autre espèce sauvage (M. sylvestris) que l’espèce ancestrale (M. sieversii). L’étude des processus de diversification naturelle (phylogéographie, spéciation et structure des populations) révèlent de grandes tailles de populations, de forts flux de gènes et de faibles structures génétiques spatiales chez chacune des espèces. Cette thèse a aussi révélé de forts taux d’hybridations interspécifiques, en particulier de fortes introgressions des espèces de pommiers sauvages par le pommier cultivé en Europe et en Asie Centrale. Cette étude a permis l'amélioration des connaissances de la structuration des populations de pommiers sauvages ayant contribué au génome du pommier cultivé ainsi que de l’étendue des hybridations du pommier cultivé avec les espèces sauvages. Ces travaux revêtent une grande importance autant pour la conservation des pommiers sauvages, pour le maintien de leur intégrité dans des habitats fragmentés que pour l'amélioration variétale du pommier domestiqué. / : Despite its economic, cultural and historical importance, few studies have investigated the evolutionary history of the domesticated apple (Malus domestica) as well as those of its wild relatives. Using new population genetic approaches (approximate Bayesian computation) with microsatellites and nuclear sequences, this thesis aimed at unravelling, at different evolutionary scales (phylogeography, speciation, domestication), the natural and artificial diversification processes at play in the Malus genus. My research focused on the four wild apple species distributed across Eurasia (Malus orientalis (Caucasus), Malus sieversii (Central Asia), Malus sylvestris (Europe), and Malus baccata (Siberia)) and on the single domesticated apple species in the genus, Malus domestica. This thesis was divided into four parts: (i) domestication history of the cultivated apple, from its origin in Central Asia to Europe, (ii) post-glacial recolonization history of the European crabapple (M. sylvestris), (iii) the history of speciation among the five Malus species, (iv) crop-to-wild gene flow and dispersal capacities of the closest wild relative species (M. sylvestris, M. sieversii and M. orientalis). By investigating artificial diversification, we evidenced unique processes of domestication in this fruit tree, with no bottleneck and with extensive post-domestication introgressions by another wild species (M. sylvestris) than the ancestral progenitor (M. sieversii). Natural diversification patterns (phylogeography, speciation and population structure) revealed large effective population sizes, high dispersal capacities and weak spatial genetic structures. This thesis also revealed high levels of interspecific hybridizations, particularly high level of crop-to-wild gene flow in Europe and Central Asia. This study extended our knowledge about population structures for wild species that contributed to the cultivated apple genome, as well as the extent of hybridization rates. This work is essential for the conservation of wild apple populations, the integrity maintenance of wild species facing fragmentation and future breeding programs concerning the domesticated apple.

Dans les pays en voie de développement, les agriculteurs sont très dépendants des arbres pour offrir une grande diversité de produits tels que des outils, de la nourriture, des médicaments, du bois de chauffage et de construction. Les arbres offrent ainsi un grand potentiel socioéconomique et environnemental pour les paysans. Par contre, malgré leurs usages multiples, les arbres fruitiers semblent être une des cultures ayant le moins d'incidence dans le revenu familial depuis la crise du café des années 1980, dans les Hauts-Plateaux de l'Ouest du Cameroun. Nous nous sommes demandé quelles étaient les principales contraintes et opportunités des paysans pour l'intégration et l'entretien des arbres fruitiers dans leurs systèmes de culture afin de connaître les aspects à favoriser pour augmenter le revenu des paysans à l'aide des arbres fruitiers en systèmes agroforestiers. Pour ce faire, nous avons entrepris une méthodologie participative. Un premier groupe de discussion avec les délégués d'arrondissement, des chefs de poste et quelques paysans clés nous a permis d'identifier les dix villages où la recherche a eu lieu afin d'obtenir une vision globale de l'état des arbres fruitiers dans le département de la Menoua. Dans chaque village, un groupe de discussion ainsi que des enquêtes auprès des agriculteurs étaient planifiés, pour connaître les caractéristiques de l'exploitation agricole et du ménage. Les résultats nous permettent de décrire les caractéristiques des systèmes agrisylvicoles dans la Menoua, les produits et services fournis par les arbres et leurs apports socioéconomiques. Les arbres fruitiers les plus importants économiquement parlant dans la Menoua sont l'avocatier, le colatier et le safoutier. Les arbres fruitiers sont utiles aux paysans, comme nourriture dans les champs ainsi que dans la pharmacopée traditionnelle et ils peuvent combler jusqu'à 20% du revenu des ménages de la Menoua. Les fruitiers pourraient donc être une option favorable à la diversification des revenus des paysans pour le développement socio-économique de la région de l'Ouest du Cameroun.

Malgré son importance économique, culturelle et historique, l'histoire évolutive du pommier cultivé (Malus domestica) ainsi que celle de ses apparentés sauvages supposés, restaient encore très peu connues. En s'appuyant sur les nouvelles approches de génétique des populations (approximate Bayesian computation) avec l'utilisation de marqueurs microsatellites et de séquences nucléaires, cette thèse a eu pour objectif d'étudier, à différentes échelles évolutives (phylogéographie, spéciation, domestication), les mécanismes de diversification naturelle et artificielle dans le genre Malus. Mes travaux ont porté sur quatre espèces de pommiers sauvages distribuées à travers l'Eurasie (Malus orientalis (Caucase), Malus sieversii (Asie Centrale), Malus sylvestris (Europe), et Malus baccata (Sibérie)) et sur la seule espèce domestiquée du genre, Malus domestica. Cette thèse s'est articulée en quatre parties visant respectivement à inférer : (i) l'histoire de la domestication du pommier cultivé depuis son centre d'origine en Asie Centrale, (ii) l'histoire de la recolonisation post-glaciaire du pommier sauvage Européen (M. sylvestris), (iii) les histoires de spéciation entre les cinq espèces de Malus, (iv) les hybridations interspécifiques et les capacités de dispersion des trois principaux contributeurs (M. sylvestris, M. sieversii et M. orientalis) au génome du pommier cultivé. L'étude des mécanismes de diversification artificielle montre que les processus de domestication sont originaux chez cet arbre fruitier, de par l'absence de goulet d'étranglement et l'existence d'introgressions post-domestication fréquentes par une autre espèce sauvage (M. sylvestris) que l'espèce ancestrale (M. sieversii). L'étude des processus de diversification naturelle (phylogéographie, spéciation et structure des populations) révèlent de grandes tailles de populations, de forts flux de gènes et de faibles structures génétiques spatiales chez chacune des espèces. Cette thèse a aussi révélé de forts taux d'hybridations interspécifiques, en particulier de fortes introgressions des espèces de pommiers sauvages par le pommier cultivé en Europe et en Asie Centrale. Cette étude a permis l'amélioration des connaissances de la structuration des populations de pommiers sauvages ayant contribué au génome du pommier cultivé ainsi que de l'étendue des hybridations du pommier cultivé avec les espèces sauvages. Ces travaux revêtent une grande importance autant pour la conservation des pommiers sauvages, pour le maintien de leur intégrité dans des habitats fragmentés que pour l'amélioration variétale du pommier domestiqué.

Partout à travers le monde, la croissance urbaine a tendance à s’accompagner d’une hausse des problèmes environnementaux et d’une aggravation des inégalités sociales. Pour lutter contre ce phénomène, de nouvelles stratégies de développement urbain durable doivent être développées. Ce mémoire se penche sur le concept innovateur des arbres nourriciers, plantés en systèmes productifs au sein d’espaces verts publics de quartiers à Villa El Salvador, au Pérou. Des groupes de discussion et des entrevues semi-dirigées réalisées avec la population locale ont permis d’identifier les principaux facteurs favorables et contraignants influençant le développement de cette stratégie de production alimentaire. La performance financière a été évaluée pour deux modèles de systèmes arborés en calculant la valeur nette actualisée (VNA), le ratio bénéfices : coûts (B : C) et le flux monétaire annuel équivalent (FMAE). Les résultats montrent la pertinence, d’un point de vue social et financier, d’intégrer des arbres nourriciers au sein d’espaces verts publics urbains. / All over the world, urban growth tends to go in hand with an exacerbation of environmental problems and aggravated social inequalities. To fight against that phenomenon, new strategies fostering the sustainable development of cities must be implemented. This thesis addresses the innovative concept of food trees, planted in productive systems within local public green areas in Villa El Salvador, Peru. Focus groups and semi-directed interviews conducted with the local population allowed to identify the most important favorable and restrictive factors influencing the development of this urban food production strategy. The financial performance was evaluated for two designs of productive tree systems through the calculation of the Net Present Value (NPV), the Benefit-Cost Ratio (BCR), and the Equivalent Annual Cash Flow (EACF). Results provide evidence advocating the social and economic relevancy of integrating food trees within urban public green areas.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / La période suivant l’envol du nid et précédant la migration est critique pour les oiseaux forestiers, particulièrement pour les juvéniles qui doivent apprendre à se nourrir efficacement avant la migration automnale. A cette période, plusieurs oiseaux forestiers deviennent principalement frugivores et se déplacent fréquemment vers les jeunes peuplements forestiers. Ce déplacement pourrait être causé notamment par (1) la recherche de petits fruits ou de couvert anti-prédateurs par les oiseaux, (2) la fréquentation des lisières de peuplements ou (3) le transit des oiseaux entre différents peuplements matures via les jeunes peuplements. J’ai testé les hypothèses de la frugivorie, des lisières et du transit à la Forêt Montmorency, Québec, durant les étés 2007 et 2008. J’ai mené une expérience de retrait de fruits testant la prédiction que le taux de capture des oiseaux dans des filets japonais serait plus faible dans les parcelles sans fruits que dans des parcelles témoins. De plus, j’ai évalué le mûrissement et la consommation des baies de sureau rouge (Sambucus racemosa) dans les parcelles témoins suivant chaque session de capture, et modélisé les taux de capture d'oiseaux en fonction de l’abondance des arbustes fruitiers à différentes échelles spatiales. J’ai testé les hypothèses de lisière et de transit respectivement en comparant les taux de capture à différentes distances des lisières des peuplements matures, ainsi que dans des filets placés de façon parallèle vs. perpendiculaire à ces lisières. Soixante-quatre pourcent des oiseaux, représentant 15 des 33 espèces capturées, étaient des frugivores saisonniers. Chaque année, la consommation des baies de sureau approchait 100 % en fin de saison d’échantillonnage, ce qui suggère que ces fruits pourraient être en quantité limitante. Le retrait expérimental des fruits a réduit le taux de capture des espèces frugivores de 45 %, mais n’avait aucune influence sur les autres espèces. Il n’y avait aucune relation entre l’abondance des oiseaux et des fruits au-delà de quelques mètres des filets. Les taux de capture étaient indépendants de la distance aux lisières de peuplements matures, mais ils étaient plus élevés dans les filets parallèles vs. perpendiculaires aux lisières dans le cas des espèces nichant dans les peuplements matures. En sapinière boréale, on trouve les arbustes fruitiers surtout dans les jeunes peuplements au stade gaulis. Or, c’est à ce stade que s’applique l’éclaircie précommerciale (ÉPC), un traitement sylvicole communément utilisé pour augmenter la croissance en diamètre des tiges éclaircies et orienter la composition en espèces des jeunes peuplements. Ce traitement soulève d’importantes préoccupations quant aux répercussions sur la faune associée aux milieux denses et à l’élimination possible des arbustes fruitiers dans les peuplements traités en ÉPC. Ces préoccupations ont mené à l’application expérimentale d’ÉPC à valeur faunique (ÉPCvf) à la Forêt Montmorency, où l’évaluation des tiges compétitrices est moins sévère que dans l’ÉPC conventionnelle. J'ai examiné l’impact de cette ÉPC sur l’abondance et la répartition des arbustes fruitiers en effectuant un inventaire d’arbustes fruitiers par transects dans des peuplements traités en ÉPCvf et non traités (témoins). J'ai modélisé l’abondance d’arbustes fruitiers en fonction du traitement et de variables de sites (pente, altitude et exposition). De façon générale, les résultats indiquent que le nombre d’arbustes fruitiers semble être plus élevé dans les peuplements traités en ÉPCvf par rapport aux peuplements témoins, mais la différence n’est pas significative. L’abondance d’arbustes fruitiers était très variable dans les coupes et la réponse à l’ÉPCvf variait selon les espèces. Néanmoins, l’ÉPC à valeur faunique ne semble pas avoir d’impact négatif sur l’abondance d’arbustes fruitiers. J’attribue le maintien des arbustes fruitiers au fait qu’une bonne partie ne sont pas coupés lors de l’éclaircie et, dans le cas où les tiges sont coupées, à l’augmentation de lumière et de nutriments suivant l’éclaircie qui favorise les rejets de souche. Finalement, la répartition des arbustes fruitiers était fortement agrégée (contagieuse), mais n’était pas liée à la distance aux chemins ni aux lisières de forêt mature. Cependant, l’ÉPC a significativement réduit le taux d’agrégation des arbustes fruitiers. Il semble que l'abondance de fruits et le transit entre les peuplements matures explique en bonne partie l'abondance des oiseaux dans les jeunes peuplements en fin d'été. Ainsi, on devra s’assurer que les traitements sylvicoles en sapinière boréale maintiennent cette ressource dans une mosaïque de jeunes coupes à proximité de forêts matures. L’ÉPC pratiquée dans l’aire d’étude semble non nuisible pour les oiseaux, car l’abondance d’arbustes fruitiers y est comparable aux peuplements non-traités. Toutefois, la réduction de l’aggrégation des arbustes fruitiers pourrait avoir une influence sur l’efficacité de recherche de nourriture des oiseaux frugivores. Les résultats de cette étude sur l’abondance et la répartition des arbustes fruitiers peuvent difficilement être extrapolés à l’ÉPC conventionnelle, mais donnent un apperçu sur la dynamique des arbustes fruitiers en forêt boréale. Il est nécessaire de mieux comprendre les effets de l’ÉPC et d’autres traitements sylvicoles sur les arbres et arbustes fruitiers, ainsi que les facteurs régissant la production de fruits en milieux forestier, car c’est une ressource qui est possiblement limitante pour les oisesaux en période post-reproductrice. / The post-reproductive period is critical for many forest birds, especially for juveniles who must learn to forage on their own before the fall migration. At this period, many forest birds become mainly frugivores and songbirds of mature boreal forests often shift to early-successional stands. There are at least three explanations for this late-summer habitat shift: (1) songbirds may seek abundant fruit resources or cover against predators, (2) restrict their use of clearcuts to mature-forest edges or (3) use clearcuts mostly for transit between different patches of mature forest via early-seral stands. We tested frugivory, edge and transit hypotheses at the Forêt Montmorency, Quebec during summers 2007 and 2008. We tested the frugivory hypothesis by conducting a fruit removal experiment testing the prediction that bird capture rates in mist nets would be lower in fruit removal plots than in control plots. Additionally, we evaluated the ripening and consumption of available red elderberry (Sambucus racemosa) berries in control plots following each mist-netting session, and we modeled capture rates as a function of fruit shrub abundance at varying spatial scales. We tested edge and transit hypotheses by comparing capture rates in clearcuts near vs. away from adjoining mature forest edges, as well as in mist nets placed parallel vs. perpendicular to forest edges. Sixty-four percent of individuals, representing 15 of the 33 species captured, were seasonal frugivores. In both years of this study, fruit consumption of red elderberry approached 100 % by the end of the sampling periods, suggesting that fruit could be a limiting resource to boreal forest birds. Experimental fruit removal reduced capture rates of frugivores by 45 %, but did not affect capture rates of other species. There was no relationship between bird and fruit abundance beyond a few meters from mist nets. Capture rates were independent of distance from mature forest edges, but they were greater in nets parallel to forest edges than in those perpendicular to edges in the case of species nesting in mature forests. In the boreal forest, fruit shrubs are mainly found in dense, early successional stands. In managed forests, it is within these stands that precommercial thinning (PCT) is applied, a treatment designed to reduce stand density so as to increase diameter growth of residual poles and orient stand species composition. The consequences of PCT on wildlife associated to dense habitat as well as the possible elimination of fruit shrubs in treated stands is a cause for concern. These preoccupations have lead to the experimental application of wildlife-enhanced PCT at the Forêt Montmorency, where the evaluation of competing stems is less severe as in conventional PCT. I examined the impact of wildlife-enhanced PCT (wePCT) on fruit shrub abundance and distribution by conducting a fruit shrub inventory in thinned and control stands, and modeling the abundance of fruit shrubs as a function of treatment and site variables (slope, elevation and aspect). Results indicate that the abundance of fruit shrubs generally seemed higher in thinned stands, but differences were not significant. Fruit shrub abundance was highly variable in young stands and the response to thinning was species specific. Nonetheless, wePCT does not seem to have a negative impact on fruit shrub abundance. I suggest two possible explanations for the maintenance of fruit shrub following wePCT: either fruit shrubs were left uncut during thinning or, when cut, increased light and available nutrients rapidly restored stem abundance by favouring stump sprouting. Finally, fruit shrub distribution was highly aggregated, but was not related to distance to roads or to mature forest edges. However, PCT significantly reduced fruit shrub aggregation. Given the support for frugivory and transit hypotheses, silvicultural treatments should be closely monitored to maintain fruit shrubs in small-scale patchworks of different successional stages. PCT in our study area appeared unharmful to birds, as fruit shrub abundance in PCT sites was similar to that of control stands. However, reduced fruit shrub aggregation could negatively affect foraging efficiency of frugivorous forest birds. Fruit shrub abundance and distribution results cannot be directly extrapolated to conventional PCT, but they provide insight on the fruit shrub dynamics of the boreal forest. Better understanding the effects of PCT and other sylvicultural treatments on fruits shrubs and trees is important, as fruit is possibly a limiting resource for post-breeding birds.