La dynamique structurale des milieux riverains est influencée par des facteurs écologiques, géomorphologiques et hydrologiques interdépendants. Au Québec subarctique, depuis la régression de la mer de Tyrrell, il a été démontré que les conditions hydroclimatiques ont eu une influence considérable sur la dynamique hydrogéomorphologique des milieux riverains subarctiques. Cette étude, qui s’appuie sur des indicateurs géopédologiques et paléoécologiques ainsi que sur des datations au radiocarbone, a d’ailleurs identifié les principales phases de développement, et ce depuis 4000 ans, de trois types de milieu riverain (les champs de blocs, les plages de sable et les platières végétales) occupant les rives d’une rivière subarctique, la rivière Boniface (57o 45’ N, 76o 20’ O). Ces différentes phases de dynamique hydrogéomorphologique, intimement liées aux variations du niveau d’eau de cette rivière, sont similaires à celles identifiées ailleurs au Québec subarctique et dans certaines régions boréales du Québec.

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La morue arctique (Boreogadus saida) joue un rôle crucial dans l’écosystème marin arctique. Cette étude décrit pour la première fois la saison d’éclosion, la croissance et la survie larvaire de la morue arctique en mer de Laptev (océan Arctique sibérien). La saison d’éclosion y est hâtive et longue (janvier à juillet) par rapport aux polynies des eaux du Nord et du Nord-Est (mai et juin). La taille à l’âge était plus grande de 4 mm en 2005 (année de faible englacement) qu’en 2003 (année de fort englacement). La survie des larves dépendrait en grande partie des conditions de glace, plus spécialement de l’ampleur et de la durée de l’ouverture des polynies hivernales, caractéristique clé de la mer de Laptev qui démontre de fortes variations interannuelles. En particulier, l’absence de larve survivante pour la période de janvier à la mi-mars 2003 correspondait à l’absence de polynie dans la région d’étude. / Arctic cod (Boreogadus saida) plays a crucial role in the marine Arctic ecosystem. For the first time, the hatching season, and the early growth and survival of Arctic cod are described for the Laptev Sea. The hatching season was early and long (January to July) compared to the North Water and Northeast Water Polynyas (May-June). Length at age was 4 mm longer in 2005 (a year of low ice cover) than in 2003 (heavy ice cover). Larval survival could depend mainly on ice conditions, particularly on the extent and duration of opening of winter polynyas, a key feature of the Laptev Sea that shows strong interannual variations. In particular, the absence of surviving larvae for the period of January to mid-March 2003 coincided with the absence of polynya in the study area.

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Plusieurs recherches menées au cours des quinze dernières années ont permis de changer le modèle classique du cycle vital des anguillidés. En effet, il semblerait bien que la catadromie soit un mode de vie facultatif étant donnée l’existence d’individus qui complètent l’exclusivité de leur phase de croissance en milieu saumâtre ou marin, ou qui effectuent des mouvements entre les habitats d’eau salée et d’eau douce. Dans le cadre de la présente étude, nous avons réalisé des tracés multi-éléments à l’aide de la spectrométrie de masse à plasma induite couplée à l’ablation par laser (LA ICP-MS) sur des otolithes d’anguilles d’Amérique (Anguilla rostrata) échantillonnées à travers le système hydrographique du Saint-Laurent – Lac Ontario, dans le but de reconstruire le patron d’utilisation de l’habitat durant la phase de croissance. Les profils de strontium (88Sr), baryum (138Ba), manganèse (55Mn) et magnésium (24Mg) nous ont permis de distinguer parmi trois signatures chimiques qui pourraient représenter trois habitats distincts. Deux de ces signatures correspondent à des habitats dulcicoles tandis qu’une autre représente un habitat estuarien. Environ 10% des anguilles échantillonnées ont utilisé cet habitat estuarien après avoir recruté dans le système. L’interprétation des deux habitats dulcicoles est moins évidente mais ceux-ci pourraient correspondre à des zones humides côtières et des zones d’eaux ouvertes. La majorité (78%) des changements d’habitats ont eu lieu durant les quatre premières années en eaux continentales. Nos résultats suggèrent que les anguilles en phase de croissance dans le Saint-Laurent sont capables d’effectuer des mouvements de l’ordre d’au moins 200 km. Ces premières informations sur les mouvements d’anguilles jaunes dans le Saint-Laurent ont d’importantes implications pour la gestion et la conservation de l’espèce. / A number of papers published during the last 15 years have reshaped our long-held understanding of the lifecycle of anguillid eels. Catadromy among anguillids appears to be facultative with some individuals carrying out their growth stage exclusively in brackish or coastal marine waters, or even making movements between these and freshwater. For the present study, multi-element line scans were obtained, using LA ICP-MS, from the otoliths of 110 eels sampled at various locations throughout the Saint Lawrence River Lake Ontario (SLRLO) system in an attempt to retrace habitat use during their growth stage. Elemental profiles for strontium (88Sr), barium (138Ba), manganese (55Mn) and magnesium (24Mg) enabled us to distinguish three chemical signatures that might represent distinct habitats within the SLRLO. One of these was shown to likely correspond to the brackish estuary. Approximately 10% of eels were observed to make use of this estuarine habitat after recruiting to the system as elvers. These individuals were sampled at the three most downstream sites suggesting that individuals recruiting to the upper reaches of the system tend to remain in fresh water. Interpretation of the other two freshwater habitats was much less straightforward but these might correspond to marshland and open water areas. Most (78%) of the habitat switches occurred within the first 4 years after recruiting as elvers suggesting an increasing likelihood for eels to settle in one habitat as they grow older. The fact that our results indicate that yellow eels can undertake within-river movements on the order of at least 200 km has important implications for the management and conservation of this species.

Dans le nord du golfe du Saint-Laurent, l'oursin vert, Strongylocentrotus droebachiensis, est l'herbivore dominant en zone infralittorale rocheuse. Son impact sur la structure et la dynamique des communautés de macrophytes est toutefois peu connu. Le but de mon étude était de caractériser la dynamique de répartition des macrophytes de la zone infralittorale rocheuse de l’archipel de Mingan, puis d’examiner les mécanismes de défense permettant à certains macrophytes dominants de résister au broutage de l’oursin. Des observations et expériences sur huit sites sur des périodes couvrant jusqu’à deux ans ont indiqué que la position de la limite inférieure des ceintures de laminaires variait grandement dans le temps et entre les sites et était principalement contrôlée par le broutage de l’oursin. L'abrasion par les glaces et la formation de barrières algales limitant le déplacement des oursins ont vraisemblablement affecté cette variation. En zone dénudée, une grande stabilité temporelle caractérisait la distribution et l’abondance de la phaéophycée pérenne Agarum cribrosum. L’agrégation d’A. cribrosum en plaques résilientes à de faibles perturbations favorisait le recrutement algal, dont la rhodophycée Ptilota serrata. L’évitement du broutage de l’oursin par les juvéniles d’A. cribrosum reposait sur leur association avec la phaéophycée annuelle Desmarestia viridis. Pour les juvéniles évoluant sous un couvert de D. viridis, le coût d’une perte de croissance était nettement compensé par le bénéfice d’une réduction du broutage. Des expériences en laboratoire ont établi que la répulsion de l’oursin par D. viridis était principalement due au mouvement de balayage de l’algue, résultat de l’effet combiné de sa délicate morphologie et de l’action des vagues puis, dans une faible mesure, de sa composition chimique. Les attaques de l’oursin sur D. viridis augmentaient avec la densité de l’oursin mais diminuaient avec l’augmentation du mouvement de l’eau. / In the northern Gulf of St. Lawrence, the green sea urchin, Strongylocentrotus droebachiensis, is the dominant herbivore in the rocky subtidal zone. Its impact on the structure and dynamics of algal communities is, however, poorly known. The objective of my study was to characterize the dynamics in the distribution and abundance of macrophytes in the rocky subtidal zone in the Mingan Islands, and to examine the mechanisms of defense that allow dominant macrophytes to resist urchin grazing. Observations and experiments at eight sites over periods of up to two years indicated that the position of the lower limit of the kelp beds varied markedly through time and among sites and was largely controlled by urchin grazing. Ice souring and the formation of algal barriers that reduced urchin displacement likely affected this variation. In the barrens zone, there was a high temporal stability in the distribution and abundance of the perennial phaeophyte Agarum cribrosum. The aggregation of A. cribrosum into patches resilient to small disturbances enhanced algal recruitment, notably that of the rhodophyte Ptilota serrata. The avoidance of urchin grazing by juveniles of A. cribrosum was related to their association with the annual phaeophyte Desmarestia viridis. For juveniles, the cost of a reduced growth under a D. viridis canopy was clearly outweighed by the benefit of reduced urchin grazing. Laboratory experiments established that the repulsion of urchins by D. viridis was primarily due to the sweeping motion of the alga resulting from the interaction between its delicately-branched morphology and wave action and, to a lesser extent, by its chemical make-up. Urchin attacks on D. viridis increased with urchin density, but decreased with increased water motion.

Dans les régions nordiques, les changements climatiques sur les milieux terrestres auront des conséquences encore peu connues sur les écosystèmes aquatiques. La fonte du pergélisol et le changement de la composition végétale auront pour effets de libérer des concentrations élevées de matière organique allochtone vers les écosystèmes aquatiques. Cette matière organique dissoute colorée (CDOM) joue un rôle majeur dans l’atténuation de l’éclairement subaquatique. Cette étude s’intéresse aux effets optiques de la qualité et de la quantité du CDOM en système estuarien nordique. Le CDOM des systèmes d’estuaires de la Grande Rivière de la Baleine et du fleuve Mackenzie a été caractérisé par absorption et par fluorescence synchrone. Ces analyses ont révélé des différences fondamentales entre ces deux systèmes en terme de qualité et de quantité de CDOM. Cependant, une signature de fluorescence particulière a été mise en évidence pour le CDOM nordique, celle-ci étant plus constante que les propriétés d’absorption du CDOM. L’importance optique du CDOM dans l’atténuation de la radiation solaire a été observée dans le système estuarien du fleuve Mackenzie, rivière reconnue pour l’influence des particules sur l’éclairement subaquatique. Les stratégies pigmentaires, la composition du phytoplancton et la production primaire ont également été mesurés. Le CDOM et la matière particulaire contrôlaient l’éclairement dans le visible (400-700 nm), mais seule le CDOM affectait la radiation ultraviolette (<400 nm). Contrairement à la matière particulaire, l’effet optique du CDOM fluvial était mesurable même au-delà de l’épanchement du fleuve Mackenzie, sur le plateau de la Mer de Beaufort. L’impact d’un accroissement de la concentration de CDOM allochtone sur la production primaire a été mesuré dans le système d’estuaire de la Grande Rivière de la Baleine. Les analyses par modélisation ont montré que les modifications du régime spectral affectent la quantité d'éclairement disponible pour la photosynthèse, la profondeur de la zone euphotique, ainsi que le couplage spectral du phytoplancton. En utilisant l’approche expérimentale, les paramètres photosynthétiques ont été mesurés sous un régime spectral modifié par une concentration accrue de CDOM allochtone. Ceci a permis de démontrer que de hautes concentrations de CDOM contribuent à une réduction significative de la production primaire dans la colonne d’eau.

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L’un des principaux objectifs des travaux présentés dans cette thèse était d’étudier les mécanismes moléculaires de l’évolution contemporaine chez le saumon atlantique (Salmo salar) à l’aide de la technique des bio-puces. La création de lignées de saumon d’élevage est un exemple d’évolution contemporaine dirigée par une activité humaine. La comparaison des niveaux de transcription de milliers de gènes entre saumons d’élevage, saumons sauvages et leurs hybrides nous a permis d’en identifier certains dont le niveau de transcription présentait des différences héritables entre ces groupes. Ces résultats nous renseignent sur les mécanismes génétiques de l’évolution parallèle et permettent d’évaluer l’ampleur des différences génétiques accumulées en 25 à 35 ans entre saumons d’élevage et sauvages ainsi que l’importance relative de l’additivité dans le contrôle génétique des niveaux de transcription géniques. Ils appuient l’idée que des mesures limitant les échappées de saumons d’élevage doivent être prises rapidement. Dans d’autres travaux, l’estimation du Qst ainsi que de l’héritabilité du niveau de transcription de milliers de gènes nous a permis d’appliquer une méthode nouvelle, le « balayage transcriptomique », afin d’identifier des gènes pour lesquels le contrôle génétique du niveau de transcription a potentiellement évolué en 6 générations sous l’effet de la sélection naturelle chez deux sous-populations de saumon de la rivière Ste-Marguerite. Un autre objectif de ces travaux était l’étude des mécanismes moléculaires de la plasticité phénotypique. Ainsi, la comparaison des niveaux de transcription géniques chez des juvéniles de saumons sains ou atteints de saprolegniose nous a permis d’identifier plusieurs des acteurs potentiels de la réponse immunitaire à cette infection, incluant notamment plusieurs gènes codant pour des protéines de la réponse immunitaire non-spécifique. Enfin, nous avons identifié, en comparant le niveau de transcription de 16006 gènes dans les cerveaux de saumons juvéniles dominants ou subordonnés en présence ou en l’absence de truite arc-en-ciel, certains acteurs moléculaires potentiellement impliqués dans la perte plastique de dominance sociale chez de jeunes saumons mis en présence de truites, contribuant ainsi à développer les connaissances sur les liens entre la transcription génique et la plasticité comportementale dans le contexte d’interactions compétitives entre espèces invasives et espèces indigènes. / One of the main objectives of the work presented here was to study the molecular mechanisms of contemporary evolution in Atlantic salmon (Salmo salar) using microarrays. The creation of salmon breeding lines through artificial selection is an example of contemporary evolution driven by human activities. Comparing the transcription levels of thousands of genes between farmed salmon, wild salmon and their hybrids allowed us to identify genes of which the transcription level showed heritable differences between these groups. The results inform us on the genetic mechanisms of parallel evolution and allow us to evaluate the extent of the genetic differences accumulated in only 25 to 35 years of artificial selection between wild and farmed salmon as well as the prevalence of additivity in the genetic control of gene transcription. These results also support the idea that measures to markedly reduce escapes of farmed salmon and their reproduction in the wild are urgently needed. In another study, estimating gene transcription level Qst and heritability for thousands of genes allowed us to apply a new method, the «transcriptome scan», to identify genes for which the genetic control of transcription is likely to have evolved in only 6 generations under the effect of directional selection in two Atlantic salmon sub-populations from rivière Ste-Marguerite. Another goal of this thesis was to study the molecular mechanisms of phenotypic plasticity. Hence, the comparison of transcript levels from saprolegniosis-affected or healthy salmon juveniles allowed us to identify several potential actors of the immune response to this infection, including several genes coding for proteins of the acute-phase response. Finally, we compared the transcription levels of thousands of genes in the brains of socially dominant or subordinate salmon juveniles in absence or presence of rainbow trout (O. mykiss), which allowed us to identify several potential molecular actors in the plastic loss of social dominance hierarchies in salmon in presence of trout. This contributes to a better understanding of the relation between gene transcription and behavioural plasticity in the context of competitive interactions between invasive and native species. /