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The main goal of this thesis was to develop demographic models of the fruit fly Drosophila melanogaster using Approximate Bayesian Computation and Next Generation Sequencing Data. These models were used to reconstruct the history of African, European, and North American populations. Chapter 1 deals with the demographic history of North American D. melanogaster. This project was motivated by the release of full-genome sequences of a North American population, which showed greater diversity than European D. melanogaster although the introduction of the fruit fly to North America dates back to only �200 years ago. Here, we tested di�erent demographic models involving populations of Zimbabwe, The Netherlands, and North Carolina (North America). Among the tested models we included variants with and without migration, as well as a model involving admixture between the population of Africa and Europe that generated the population of North America. We found that the admixture model �ts best the observed data and we estimated the proportion of European and African admixture in the North American population. This population has 85% European and 15% African ancestry. We also estimated other population parameters including population sizes (current and ancestral) and divergence times. Con�cerning previous studies we also estimated the divergence between African and European populations to be around 19,000 years ago. Chapter 2 deals with gene flow of D. melanogaster between African and European populations. Gene flow in D. melanogaster is well acknowledged but has not been quanti�ed using DNA sequence data. Previous studies from the late 80's based on allozymes found that the number of migrants per generation (Nm) was around 2 between several populations distributed worldwide. Here we used ABC methods and full-genome sequences to estimate the rate of migration between a population from Rwanda in Africa and a population from France. We found that Nm is around 10, which may imply there was a signi�cant increase of gene flow in the last few decades. Our estimates show that the migration rate between these two populations is not necessarily symmetrical, with migration from Europe to Africa being higher than the opposite, although the di�erence does not seem to be significant. The study of gene flow is relevant because it constitutes an important force in population genetics. Theoretical studies have shown that, under neutrality, it is enough to have one migrant per generation to stop two populations from diverging and speciating, and if migration is strong enough it can also overcome the e�ect of selection. Chapter 3 focuses on the sequencing of 130 full genomes of D. melanogaster from Africa and 9 from France. This project made use of haploid embryos, a new technique introduced in 2011 that allows the development of haploid D. melanogaster, which is then used for sequencing. The main goal of this project was to characterize these populations in terms of their diversity, admixture, and di�erentiation. We found that the most diverse population comes from Zambia, which is now thought to be much closer to D. melanogaster 's center of origin. We also found a signi�cant amount of non-cosmopolitan admixture in several African populations, meaning that there exists a signi�cant amount of back migration from Europe to Africa (corroborating the fi�ndings of chapter 2). In order to identify admixture tracts a new method was developed for this purpose, which uses a hidden Markov model to locate admixed regions along the genome. Admixed regions, as well as regions showing high levels of identity by descent were masked for downstream population genetics analyses. These full genomes constitute the second e�ort of the Drosophila Population Genomics Project (DPGP 2) and are now available for the scienti�c community.

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La pêche à la ouananiche (Salmo salar) au lac Saint-Jean génère une activité économique importante au Saguenay - Lac-Saint-Jean, ayant même été désignée emblème animalier régional. Malheureusement, les succès de pêche, le nombre de reproducteurs remontant les rivières et la croissance de la ouananiche varient énormément d'une année à l'autre. L'éperlan arc-en-ciel (Osmerus mordax), qui représente la majorité des proies de la ouananiche, est la principale cause des fluctuations d'abondance de ce saumon d'eau douce, durant sa phase lacustre. L'abondance de l'éperlan influence la croissance et la survie de la ouananiche, particulièrement durant sa première année en lac. Afin de mieux connaître la biologie de l'éperlan, un programme de recherche a été mis sur pied. Avant 1995, aucun site de fraie d'éperlan n'était connu au lac Saint-Jean. Un volet du programme a donc porté sur la localisation et la caractérisation des sites de reproduction de l'éperlan. Les objectifs de cette étude sont de (1) décrire la dérive des larves de façon spatio-temporelle dans les rivières Ashuapmushuan, Mistassini et Péribonka afin d'y localiser les sites de reproduction, (2) de décrire la distribution spatiale et temporelle des larves dans le lac Saint-Jean en fonction de différents facteurs et (3) de vérifier si la dispersion des larves dans le lac Saint-Jean concorde avec les patrons de distribution des courants de surface, engendrés par les vents dominants. Pour rencontrer nos objectifs nous avons échantillonné les larves d'éperlan dans trois rivières (Ashuapmushuan, Mistassini et Péribonka) et sur toute la superficie du lac Saint-Jean (15 stations riveraines et 10 pélagiques), en 1998 et 1999. Au laboratoire, les larves d'éperlan ont été mesurées, comptées et triées par stade de développement (A à G, où les larves de stades A et B sont encore vésiculées et âgées entre zéro et deux jours). Selon nos résultats, il existe trois principaux sites de fraie, situés dans la partie nord du lac Saint-Jean, plus spécifiquement, dans les rivières Péribonka, Ashuapmushuan et Mistassini. Nous avons observé que la dérive des larves est rapide, puisqu'elles n'ont pas une capacité natatoire développée. Elles sont entraînées au gré des courants et un à deux jours après l'éclosion, les larves ont quitté leur rivière natale. D'une année à l'autre, l'emplacement du site de fraie dans la rivière Ashuapmushuan peut varier quelque peu. L'incubation dans la rivière Péribonka est la plus longue et elle est la plus importante rivière en terme de production de larves. Nous avons aussi observé que la température de l'eau peut faire varier l'arrivée des premières larves au lac Saint-Jean. Une fois dans le lac Saint-Jean, le déplacement latéral des larves d'éperlan est fonction des courants du lac, qui eux sont fonction des vents dominants. En 1998, une dominance des vents nord-ouest aurait rapidement dispersé les larves du nord, où on retrouve les sites de reproduction, vers le sud du lac. En 1999, les premières larves arrivées au lac Saint-Jean étaient également situées au nord, près des sites de reproduction et durant la période qui a suivi leur apparition dans le lac, on a enregistré des vents dominants du sud-est, ce qui aurait confiné les larves des stades de développement A à C dans le secteur nord. Ensuite les vents se sont inversés (ouest et ouest-nord-ouest), dispersant rapidement les larves vers le sud et sur toute la superficie du lac. En 1998, des protolarves furent capturées au sud-ouest du lac; à ce moment on enregistrait des vents d'est-sud-est, suggérant alors que ces larves proviendraient d'un site de reproduction dans ce secteur et non du nord, en référence à la rivière Ashuapmushuan. D'ailleurs, en 1996 et 1997, des rassemblements de reproducteurs ont été capturés près de l'embouchure de la rivière Ouiatchouane.

Au Québec, l'épinette noire est l'essence la plus utilisée pour le reboisement. Toutefois, les lots employés pour la production des plants forestiers sont de qualité variable. L'intérêt d'améliorer la qualité des lots réside dans la diminution des coûts d'opération des pépinières et une utilisation optimale des graines disponibles. L'objectif général de cette étude est de vérifier l'efficacité de procédés de conditionnement et de sélection des graines dans le but d'améliorer la germination des lots de semences d'épinette noire destinés à la production de plants forestiers. Les expérimentations ont été effectuées sur trois lots de qualité distincte. Dans un premier temps, un traitement d'amorçage dans l'eau a été appliqué. Dans un second temps, des graines ont été séparées selon leur taille et leur densité. Une évaluation quantitative de leur contenu lipidique et protéique a ensuite été réalisée. La germination des semences a été évaluée lors de chaque étape. L'amorçage améliore la vitesse et le pourcentage de germination des semences. Le tamisage et la séparation par densité permettent de discriminer les semences selon leur pourcentage de germination, leur vitesse de germination et leur vigueur. L'impact des techniques de séparation est plus important lorsque la qualité du lot est faible. La séparation par densité est plus efficace que le tamisage pour sélectionner les semences selon leur potentiel de germination. Les quantités de protéines et de lipides contenues dans les semences n'expliquent pas les variations de germination observées entre les graines de tailles et de densités différentes. L'amorçage ne permettrait pas d'améliorer la production de plants en récipients. Toutefois, les techniques de séparation occasionneraient une augmentation de l'uniformité de la production des plants forestiers, si on semait séparément les différentes fractions obtenues. La revalorisation de certains lots de graines d'épinette noire dont le pourcentage de germination est jugé trop faible serait aussi possible en utilisant la séparation densimétrique. Des études ultérieures devraient cependant vérifier si ce traitement apporte des bénéfices à l'ensemble des lots de faible potentiel germinatif et si des résultats semblables peuvent être obtenus dans des conditions de culture réelles.

La compréhension des facteurs affectant la survie des éperlans arc-en-ciel (Osmerus mordax) juvéniles est primordiale puisqu'il constitue la principale nourriture de la ouananiche du lac Saint-Jean (Salmo salar). Ce saumon d'eau douce connaît actuellement une très faible abondance, mais également une très faible croissance. Les fluctuations inter-annuelles d'abondance de ce poisson fourrage peuvent devenir un facteur clé dans la production de plusieurs espèces de poissons de pêche sportive. Ces fluctuations pourraient être contrôlées par les facteurs climatiques, particulièrement près des limites nordiques de distribution de l'espèce, situées tout près du lac Saint-Jean. Notre objectif principal était d'évaluer l'effet des facteurs climatiques sur le recrutement des jeunes éperlans arc-en-ciel d'eau douce de l'année, en évaluant l'effet de la longueur de la saison de croissance sur l'accumulation lipidique et la taille des individus, et l'effet de la sévérité de l'hiver sur la mortalité sélective liée à la taille et la diminution des lipides pendant cette période. Des échantillons ont été récoltés dans trois lacs québécois situés entre 45°02'N et 48°20'N, et ayant entre 990 et 1980 degrés-jours. Les lacs ont été visités le plus tard possible à l'automne 2002 et 2003 et le plus tôt possible au printemps 2003 et 2004. Trente-deux poissons provenant de chacun des lacs et de chacune des périodes d'échantillonnage ont été utilisés pour l'extraction des lipides, et un sous-échantillon de dix poissons a été sélectionné pour la lecture de la microstructure de l'otolithe. Un index de croissance a été mesuré en utilisant le rayon de l'otolithe à 75 jours, correspondant à la durée du stade larvaire. Les poissons des populations nordiques ont un meilleur taux de croissance et d'accumulation de lipides que ceux des populations du sud. Pour les trois lacs échantillonnés, aucune mortalité hivernale sélective liée à la taille n'a été détectée pendant le stade larvaire. L'épuisement des réserves lipidiques ne semble pas être le seul facteur responsable de la mortalité hivernale. Conséquemment, la courte saison de croissance et la sévérité de l'hiver ne semblent pas responsables des importantes fluctuations d'abondance de l?éperlan arc-en-ciel.

Le pin gris (Pinus banksiana Lamb.) est une espèce boréale réputée pour sa bonne croissance sur les sols graveleux peu fertiles et relativement secs. Cependant, des observations récentes faites dans le secteur de la rivière Nestaocano, au nord du lac Saint-Jean, ont montré que les pins gris s'y trouvant présentent des taux de croissance faibles. Une étude descriptive détaillée de la croissance des tiges, des racines pivotantes et des racines horizontales de 5 pins gris provenant de ce secteur a été faite afin de tenter de trouver les causes de ces faibles taux de croissance. L'objectif principal de cette étude est donc de décrire les relations entre la croissance de la tige, de la racine pivotante et d'une racine horizontale chez les pins gris et d'analyser le ralentissement dans la croissance radiale de ces derniers. Les tiges et les systèmes racinaires des 5 pins gris ont été coupés et soumis à une analyse dendrochronologique. En général, les chronologies de la tige, de la racine pivotante et de la racine horizontale présentent un très bon synchronisme pour chaque pin gris, et d'un arbre à l'autre également. Les coefficients de corrélation calculés entre les chronologies de la tige, de la racine pivotante et de la racine horizontale d'un même individu indiquent que la meilleure concordance se trouve entre la racine pivotante et la racine horizontale (coefficients de 0,59 à 0,93) alors que la plus faible est entre la tige et la racine horizontale (coefficients de 0,02 à 0,55). Le profil longitudinal d'accroissement radial cumulé des tiges suit la forme classique de croissance décrite dans la littérature. Celui de chaque racine pivotante est inversé et condensé par rapport au profil de la tige s'y associant. Les profils longitudinaux d'accroissement radial cumulé des racines horizontales montrent une grande variabilité. De plus, ces profils montrent que la croissance en longueur des racines horizontales est très rapide au cours de la première décennie. Des réductions de croissance radiale significatives (plus de 40% de réduction) ont été observées dans les 5 arbres. Deux pins gris montraient une diminution de croissance radiale plus intense que les autres dans les trois parties de l'arbre, avec une diminution intense au cours des deux dernières décennies et des taux de réduction de croissance de 70% à 100% pour la dernière année avant la récolte. En général, les réductions de croissance observées dans les tiges se répercutent dans les racines pivotantes et horizontales. Trois diminutions de croissance synchrones sont observées dans les tiges, les racines pivotantes et les racines horizontales des 5 pins gris, soit de 1960 à 1962, de 1980 à 1982 et de 1988 à 1990. La comparaison du patron de croissance radiale annuelle moyenne des tiges des pins gris du secteur de la rivière Nestaocano avec celui de pins gris affectés par le nodulier du pin gris (Petrova albicapitana) dans le secteur Vauvert sur la Pointe Racine montre que des diminutions de croissance radiale synchrones se produisent en 1962, en 1984 et en 1990 dans les deux secteurs. Il semble donc que le nodulier du pin gris joue un rôle dans le ralentissement de la croissance des pins gris du secteur de Nestaocano, et que l'impact de ce dernier s'étende sur une grande superficie. Toutefois, la croissance plutôt lente lors de la phase juvénile des pins gris dans cette étude laisse supposer que d'autres facteurs pourraient également être à l'origine du ralentissement dans leur croissance radiale.

Des périodes épidémiques provoquées par la tordeuse des bourgeons de l'épinette {Choristoneura fumiferana Clem.) (TBE) ont eu lieu de façon récurrente dans l'est de l'Amérique de Nord depuis les trois derniers siècles. La TBE est un insecte défoliateur s'attaquant principalement au sapin baumier (Abies balsamea (L.) Mill.) mais aussi à d'autres espèces telles l'épinette blanche (Picea glauca (Moench) Voss) et l'épinette noire (Picea mariana Mill B.S.P.). La longévité des arbres limite l'étude des perturbations provoquées par cet insecte dans un passé plus lointain. C'est pourquoi des sections de tronc ont été récoltées dans une forêt vivante et dans une tourbière adjacente dans le but de retracer les épidémies de tordeuses passées. Des analyses dendrochronologiques ont été effectuées sur chaque individu récolté, soit sur 141 sapins et épinettes vivants et morts hors sol, de même que sur 138 sapins, épinettes et mélèzes enfouis dans la tourbière. Des analyses anatomiques ont été effectuées pour identifier l'espèce des arbres retrouvés dans la tourbière. Lors de périodes épidémiques, l'insecte laisse une signature particulière dans les cernes de croissance des arbres affectés, soit une réduction importante de la largeur de ces cernes pour un période d'au moins 5 ans avec très peu de variation de croissance entre ces années. À partir de cette signature, une chronologie d'environ 300 ans pour le sapin et une autre pour l'épinette noire ont pu être construites (1700-2001), de même que 2 chronologies flottantes, datant d'une époque antérieure à 1700 mais non définie, à partir d'épinettes sp. enfouies, d'environ 160 et 190 ans chacune. Le succès d'interdatation chez les arbres enfouis fut cependant très faible, moins de 18% des individus ayant été utilisés. La présence de réductions de croissance importantes a été un facteur déterminant pour le succès d'interdatation. Ces réductions ont pu être provoquées par la TBE. Pour extraire l'information reliée aux épidémies, le programme OUTBREAK a été utilisé. Les résultats obtenus montrent une récurrence épidémique pour les trois derniers siècles se situant autour de 32 ans, telle que déjà mentionnée dans la documentation scientifique. L'établissement des deux chronologies flottantes suggère une périodicité semblable chez les arbres enfouis. Cette périodicité synchrone au cycle entomologique de l'espèce constitue un indice supportant l'hypothèse de la présence de la tordeuse à des niveaux épidémiques dans le passé. Cette recherche a permis de retourner dans un passé beaucoup plus lointain et d'apporter des informations nouvelles concernant l'activité de la tordeuse.

Le ministère des Ressources naturelle du Québec (MRNQ) a entrepris un programme de classification écologique territoire forestier. Selon différentes variables, le territoire a été divisé en régions écologiques et chacune d'elles comprend un certain nombre de types écologiques. Des inventaires écologiques et dendrométriques sont effectués dans chaque région écologique afin d'analyser la croissance et la dynamique des essences forestières. Dans le cadre de ce programme, des analyses de tige ont été effectuées dans les types écologiques de la région 6e-Coteaux de la rivière Nestaocano et des courbes de croissance en hauteur, en diamètre et en volume ont été élaborées pour les arbres dominants sélectionnés. Les épinettes noires étudiées semblaient démontrer des différences de croissance en hauteur pour un même type écologique. La présente étude s'inscrit à l'intérieur de ces travaux. Les deux types écologiques les plus abondants en forêt boréale ont été sélectionnés, soit la sapinière à épinette noire et la pessière noire à mousses. Le principal objectif est d'expliquer les différences de croissance observées chez l'épinette noire dans ces deux types écologiques, qui présentent des caractéristiques similaires au niveau de leur dépôt de surface et de leur drainage. L'hypothèse de recherche est qu'il est possible d'expliquer, du moins en partie, les différences de croissance observées dans les peuplements d'épinettes noires par l'histoire des peuplements. Pour ce faire, les structures d'âge de 6 peuplements, analysés par le MRNQ et situés au nord-est de la région écologique 6e, ont été élaborées. Pour chaque type écologique, deux peuplements datant du 19e siècle et un peuplement datant du début du 20e siècle ont été étudiés. Par ailleurs, des analyses de variance à mesures répétées ont été effectuées sur les courbes de croissance en hauteur pour déterminer si les différences de croissance observées étaient significatives. Pour la sapinière à épinette noire, les structures d'âge ont révélé que le jeune peuplement était équienne après feu, alors que les vieux peuplements présentaient deux cohortes d'individus. Tous les peuplements de la pessière noire à mousses étaient équiennes après feu. Les analyses de variance à mesures répétées ont permis de constater que les différences de croissance étaient significatives entre les jeunes et les vieux peuplements. Les résultats de cette étude ont démontré d'une part que peu importe le type écologique, les jeunes peuplements ont eu une meilleure croissance que les vieux. Certaines hypothèses, qui ne sont pas encore confirmées, peuvent expliquer ce phénomène : des conditions climatiques plus favorables lors de l'installation des jeunes peuplements, des épidémies de tordeuse des bourgeons de l'épinette plus sévères lors de l'installation des vieux peuplements, ou encore une augmentation du taux de CO2 atmosphérique depuis le milieu du 20e siècle. D'autre part, les résultats permettent de faire des hypothèses sur la différence de dynamique entre la sapinière à épinette noire (RS) et la pessière noire à mousses (RE). En effet, les sites étudiés dans la sapinière à épinette noire ont démontré des structures d'âge différentes, ce qui influence la croissance des individus.