Les algues unicellulaires de la classe Chlorophyceae sont particulièrement étudiées pour leur potentiel économique dans la production de biocarburant. La première taxonomie de cette classe a été faite avec l'avènement de la microscopie électronique et par la suite avec des phylogénies moléculaires. Cette lignée se divise en deux groupes : OCC (Oedogoniales + Chaetophorales + Chaetopeltidales) et CS (Chlamydomonadales + Sphaeropleales). Il existe de profondes incertitudes sur les positions phylogénétiques des organismes à la base du groupe CS. Afin de renforcer la phylogénie de ces organismes, les génomes chloroplastiques de cinq algues basales ont été séquencés à l'aide de la technologie de nouvelle génération 454 et assemblés de novo. Une analyse phylogénétique de 69 séquences de protéines a permis de montrer que trois des cinq organismes classés dans l'ordre Chlamydomonadales par la littérature actuelle sont en fait basaux dans l'ordre Sphaeropleales. Ce reclassement phylogénétique implique de nouvelles hypothèses sur l'évolution des corps flagellaires. / The unicellular algae class Chlorophyceae is notably studied for its economic potential for biofuel production. The first taxonomy of this class was made with the advent of electron microscopy and subsequently with molecular phylogenies. This lineage is divided into two groups: OCC (Oedogoniales + Chaetophorales + Chaetopeltidales) and CS (Chlamydomonadales + Sphaeropleales). There are deep uncertainties about the phylogenetic positions of the organisms at the base of the CS group. To strengthen the phylogeny of these organisms, the chloroplast genomes sequences of five basal algae were obtained by Roche 454 pyrosequencing . A phylogenetic analysis of sixty-nine chloroplast protein sequences revealed that three of these five organisms, listed in the order Chlamydomonadales by the current literature, are in fact basal in the order Sphaeropleales. This phylogenetic reclassification involves a new hypothesis on the evolution of flagellar bodies.

Brevibacterium aurantiacum est une actinobactérie qui confère des propriétés organoleptiques clés aux fromages à croûte lavée lors de l’affinage. Malgré son importance industrielle, il n’existe aucun outil génétique disponible pour la modification génétique de cette espèce et seulement deux génomes complets sont disponibles à l’heure actuelle. L’acquisition de connaissances fondamentales sur le répertoire des gènes de cette espèce et sur leurs fonctions est primordiale pour comprendre son rôle dans l’affinage des fromages à croûte lavée. Lors de ce projet de maîtrise, 12 plasmides et quatre vecteurs synthétiques ont été utilisés pour transformer six souches laitières de B. aurantiacum et une souche de B. linens dans le but d’adapter l’outil génétique CRISPR-Cas9 pour ces actinobactéries. Différents protocoles de préparation de cellules électrocompétentes et de transformation par électroporation ont été testés, mais il a été impossible de transformer les souches bactériennes à l’étude. Les actinobactéries du genre Brevibacterium sont donc récalcitrantes à la transformation génétique Dans un second temps, nous avons séquencé six génomes additionnels de Brevibacterium et nous avons effectué des analyses génomiques comparatives avec les génomes publics. Nos analyses phylogénétiques ont révélé que les souches laitières précédemment considérées comme membres de l’espèce B. linens appartiennent en fait à l’espèce B. aurantiacum, mettant en évidence l’importance de cette espèce dans la production fromagère. Les génomes de B. aurantiacum sont composés de 2612 gènes de coeur et possèdent un pangénome ouvert atteignant jusqu’à 6259 gènes. Les génomes étudiés sont riches en éléments d’ADN mobiles et des transferts horizontaux de gènes (HGT) entre diverses actinobactéries d’affinage des fromages ont été observés chez tous les génomes de B. aurantiacum. Nos analyses génomiques comparatives apportent de nouvelles informations sur l’évolution et l’adaptation de B. aurantiacum à l’écosystème des fromages. / Brevibacterium aurantiacum is an orange-pigmented actinobacterium that confers key organoleptic properties to washed-rind cheeses during surface ripening. To date, only two complete and assembled genomes of B. aurantiacum are available and there is currently no genetic tool available to study this industrially relevant species. The acquisition of fundamental knowledge on the gene repertoire of this species and their functions is essential to understand its evolution and its role in cheese ripening In this study, 12 plasmids and 4 synthetic vectors were used to transform 6 B. aurantiacum dairy strains and one B. linens strain in the aim of adapting CRISPR-Cas9 tool for these bacterial species. Different electrocompetent cell preparation and electroporation methods were tested to transform various Brevibacterium strains, but no transformants were recovered with all the experiments. Therefore, it seems that Brevibacterium strains are recalcitrant to genetic transformation We sequenced six additional genomes of Brevibacterium and performed phylogenetic and pan-genome analyses. Our phylogenetic analysis revealed that cheese isolates, previously identified as B. linens, belong to the B. aurantiacum species, making this species a key player in cheese production. B. aurantiacum genomes are composed of 2612 core genes with an open pan-genome reaching now 6259 genes. Horizontal gene transfers (HGT) between cheese actinobacteria were observed in all B. aurantiacum genomes. HGT regions involved in iron acquisition were found in five B. aurantiacum genomes, which suggests cooperative evolution between smear-ripened cheese actinobacteria. Our comparative genomic analysis provides novel insights into the evolution and the adaptation of B. aurantiacum to the cheese ecosystem.

L'industrie forestière canadienne repose principalement sur deux espèces de Pinaceae, Picea mariana et Picea glauca. Ces deux conifères, distants phylogénétiquement, possèdent une des plus grandes aires de répartition naturelle en Amérique du Nord. Afin de mieux connaître la structure et l'évolution de leurs génomes, des cartes génétiques composites ont été assemblées. Dans un premier temps, des marqueurs d'ancrage codominants ciblant des régions codantes (ESTP) ont été développés, afin de pouvoir établir des comparaisons entre les cartes composites. La méthode du « DNA pool sequencing » a été mise au point afin d'établir une stratégie rapide et peu onéreuse de détection des polymorphismes d'ADN (SNP et indels) intraspécifiques à partir de plusieurs individus d'une même espèce. La majeure partie de ces polymorphismes d'ADN a pu être génotypée de façon économique parmi les descendances des deux croisements retenus pour chaque taxon, grâce à l'optimisation de la technique DGGE ou par CAPS. Des cartes génétiques parentales (individuelles) ont alors été construites pour chaque croisement à l'aide de marqueurs de position arbitraire (AFLP et RAPD), de marqueurs de régions répétées (SSR) et à partir de la centaine de marqueurs d'ancrage ESTP nouvellement développés. Pour chaque taxon, une carte de référence du parent commun entre les deux croisements a été construite, afin de valider la position relative des marqueurs homologues avant l'assemblage de la carte composite. L'utilisation d'un second croisement a permis d'augmenter d'environ 25% le nombre de marqueurs d'ancrage positionnés comparativement à l'utilisation d'un seul croisement. Les cartes composites pour chaque taxon étaient donc constituées d'environ 800 à 1 100 marqueurs distribués de façon homogène sur 12 groupes de liaison (~ 2 160 - 2 320 cM, Haldane). Pour les deux taxa, la synténie est apparue bien conservée entre les cartes de liaison individuelles, de référence et composite. Les comparaisons entre les cartes composites de Picea, développées dans cette thèse, et celle développée préalablement chez P. abies et bonifiée dans le cadre du présent travail avec des marqueurs d'ancrage supplémentaires, ont révélé une grande conservation de la macrosynténie et de la macrocolinéarité sur 10 des 12 groupes de liaison composites assemblés. Une rupture dans la synténie entre P. glauca et les deux autres taxa a dévoilé un possible réarrangement interchromosomique impliquant une translocation insertionnelle. L'analyse de la colinéarité des marqueurs a aussi révélé la présence d'un événement de duplication segmentaire précédant très probablement la divergence des Picea. Les renseignements combinés de ces trois taxa ont également permis d'identifier onze et neuf groupes de liaison homéologues entre Picea et Pinus et entre Picea et Pseudotsuga menziesii, respectivement. L'analyse de la synténie entre ces trois genres de Pinaceae a révélé un éventuel cas de fission chromosomique et un réarrangement interchromosomique dans le génome de P. menziesii, indiquant de l'instabilité dans ce génome. En général, la macrostructure du génome des Pinaceae s'est avérée être bien conservée entre les genres, ce qui est également remarquable lorsque l'on considère que l'origine de ces lignées remonte au Crétacé. / Most of the contribution of the forest industry to the Canadian gross domestic product relies on two spruce taxa (Pinaceae), Picea mariana and Picea glauca. Thèse two spruces are phylogenetically distant and hâve among the widest natural distributions of ail North American conifers. Composite linkage maps for the two species were assembled to understand the structure and the evolutionary history of their génomes. First, codominant gene-specific anchor markers (ESTPs) were developed to anchor maps and enable their comparison within and between species. A DNA pool sequencing strategy was first optimized, permitting a rapid and affordable discovery of SNPs and indels (Insertions/deletions) at the intraspecific level, using pools of différent individuals for each taxon. Once identified, most of thèse polymorphisms could be scored afterwards on two progeny arrays for each taxon by optimization of genotyping techniques such as DGGE or CAPS. Then, individual linkage maps were constructed for both Picea taxa by using anonymous markers such as AFLPs and RAPDs, markers of repeat régions (SSRs), and the newly developed ESTP anchor markers. For each taxon, a référence linkage map was built for the common parent of the two crosses in order to validate the relative position of homologous markers, before the assembly of the composite map. The use of a second cross resulted in an increase of about 25% of the number of anchor markers compared to the use of a single cross. For each taxon, the composite linkage map contained from about 800 to 1,100 markers homogeneously positioned on 12 linkage groups (2,160- 2,320 cM, Haldane). For both taxa, the synteny was well preserved between the individual, référence and composite linkage maps. Macro-synteny and macro-colinearity comparisons among the composite maps developed in this thesis and a composite map previously developed for P. abies and expanded herein with informative anchor markers, revealed a significant conservation of gène content and gène order among taxa for 10 of the 12 assembled composite linkage groups. The discovery of one breakdown in synteny between P. glauca and the two other taxa indicated the occurrence of an inter-chromosomal rearrangement involving an insertional translocation. The analysis of marker colinearity further revealed the présence of a putative segmentai duplication, presumably preceding the divergence of the Picea taxa analysed. The combined information from thèse three Picea génomes resulted in the identification of eleven and nine homoeologous linkage groups between Picea and Pinus and between Picea and Pseudotsuga menziesii, respectively. The analysis of synteny among the three gênera of the Pinaceae also revealed a putative case of chromosomal fission and an inter-chromosomal rearrangement in the génome of P. menziesii. Thèse two rearrangements seem connected, indicating instability in this part of the génome of this species. Overall, the macrostructure of the Pinaceae génome was well conserved, which is exceptional, considering that the divergence of thèse lineages dates back to the Cretaceous.

Les cartes génétiques dérivées de l’étude d’une seule population de cartographie souffrent typiquement de plusieurs lacunes dont une couverture incomplète du génome et une résolution limitée. Une carte génétique consensus est une carte issue de la fusion de multiples cartes génétiques individuelles et permet de remédier à ces lacunes. Cette étude avait pour objectif de construire une carte génétique consensus à haute densité pour le soja (Glycine max (L.) Merr.) canadien au moyen de marqueurs obtenus par génotypage par séquençage (GBS). Six populations biparentales, dont l’effectif variait entre 278 et 365 lignées, ont été génotypées par GBS. Dans un premier temps, nous avons généré une carte génétique pour chaque population. Les tailles de ces cartes variaient entre 1869,3 cM et 2286,7 cM. Au total, quatre-vingt-trois (83) intervalles non-couverts ayant une taille > 10 cM (le maximum étant de 34,8 cM) ont été recensés. Ensuite, les six (6) cartes génétiques individuelles ont été fusionnées pour produire une carte consensus couvrant 99,5 % du génome, totalisant 16 311 SNP, s’étendant sur 2075,2 cM et comptant seulement deux intervalles dépourvus de marqueurs dont la taille excédait 10 cM. Cette carte consensus a ainsi pu remédier aux carences des cartes individuelles. Elle est considérée de meilleure qualité comparée aux cartes consensus précédentes, y compris la plus récente issue de 40 populations NAM (Nested Association Mapping ). En effet, cette dernière recèle encore 36 intervalles non couverts de > 10 cM et couvre une moins grande portion du génome. Finalement, la carte consensus GBS présente une meilleure cohérence entre la position physique et la position génétique des marqueurs. Grâce à cette carte consensus, nous avons pour chaque marqueur SNP dérivé du GBS une position à la fois sur la carte physique et sur la carte génétique, une information utile pour de nombreuses analyses génétiques et génomiques. / Genetic linkage maps using only one mapping population are described as maps with low resolution. These maps typically retain gaps, i.e. regions that are not covered by any markers. Consensus genetic maps were developed to overcome such limitations. They are generated by merging individual maps and using the common markers as reference points. The aim of this study was to generate a high-density consensus map for Canadian soybean using markers generated by genotyping by sequencing (GBS). Six mapping populations of varying size (n = 278 to 365) were genotyped using GBS. In a first step, we generated individual genetic maps. The size of the resulting maps varied between 1869.3 cM and 2286.7 cM and a total of 83 gaps with a size > 10 cM (the largest gap size was 34.8 cM) were observed across the six maps. In a second stage, we merged the six individual genetic maps to generate a single consensus map. On this map, 16,311 SNPs were assigned a position and these markers covered 99.5% of the genome. The map extends over 2075.2 cM and the number of gaps > 10 cM was reduced to only two. This map therefore overcame the limitations of the individual genetic maps and is superior to the previous consensus genetic maps such as the consensus genetic map generated from 40 nested association mapping (NAM) populations. The NAM map contains 36 gaps with a size > 10 cM and covers a smaller portion of the genome. In addition, the order of markers was much more concordant in the GBS map, when comparing the genetic and the physical positions. Thanks to this consensus map, we were able to assign both a physical and a genetic position for every SNP generated using GBS. These two types of information are important for many genetic and genomic studies.

Chez les eucaryotes, les microARN sont de courts ARN non codants régulant les gènes essentiels pour le développement et la différenciation cellulaire. Parmi les facteurs cellulaires clés de cette voie métabolique, on retrouve les RNAses de type III Drosha et Dicer, ainsi que les protéines Argonautes ALG-1 et ALG-2 chez C. elegans. Dans le but de mieux caractériser l’implication des protéines Argonautes dans la voie des microARN, nous avons utilisé deux approches différentes. Premièrement, nous avons étudié la liaison de la protéine Argonaute ALG-1 aux microARN chez C. elegans en fonction du stade développemental, et ce par analyse par micropuce des microARN associés avec ALG-1. Cette étude nous a permis de remarquer que ALG-1 lie la majorité des microARN, mais non la totalité, et ce, de façon très importante aux stades développementaux tardifs. Deuxièmement, nous nous sommes intéressés à l’identification d’interacteurs génétiques d’alg-2. Nous avons donc réalisé un criblage génétique basé sur la létalité synthétique avec le gène alg-2. Ainsi, lorsque le gène synthétique létal est muté simultanément avec alg-2, tel qu’observé avec alg-1, la double lésion induit la mort de l’animal. De ce criblage, nous avons isolé 11 mutants, classés en 5 groupes de complémentation. Par l’utilisation de techniques de cartographie génétique, nous avons localisé la mutation chez le candidat sla-1 sur le chromosome V, entre les positions génétiques de -12.7 et -3.65. / In eukaryotes, microRNAs are small non-coding RNAs which have the role of regulating genes essential for development and cellular differentiation. Beside the RNAse III family members (Drosha and Dicer) and the Argonaute proteins ALG-1 and ALG-2 in C. elegans, essential components of this gene regulation pathway are still not uncovered. In order to characterize the implication of Argonaute proteins ALG-1 and ALG-2 in microRNA pathway, we used two approaches. First, we studied the interaction between microRNA and ALG-1 during worm development by microarray analysis of microRNA associated to ALG-1. From this analysis, we observed that the majority, but not the totality, of microRNA are associated to ALG-1, mostly at early developmental stages. Secondly, to identify new components of microRNA pathway, we conducted a genetic screen to identify new interactors of alg-2. Our screen is based on the synthetic lethality feature of alg-2 and alg-1 genes. In absence of both genes, the animal can not survive. With this synthetic lethal screen, we want to identify new genes that work in synergy with alg-2, like alg-1, interacting in the same genetic pathway. The worms have been mutagenized and 11 mutants, classified in 5 complementation groups, have been collected. By using various mapping techniques, we localized the mutation on mutant sla-1(qbc1) on chromosome V, between the genetic positions of -12.7 and -3.65.

Les chromosomes sont étudiés dans plusieurs domaines de la génétique. L'architecture chromosomique permet notamment de mieux comprendre l'évolution des espèces ou de documenter l'impact d'un réarrangement sur l'expression des phénotypes. Grâce aux analyses cytogénétiques, des anomalies chromosomiques ont été répertoriées et associées à une baisse de fertilité chez plusieurs espèces d'élevage dont le porc. La présence de ces aberrations au sein des verrats reproducteurs, dont la semence est largement disséminée, est problématique puisqu'elle peut induire des pertes économiques estimées à plus de 4,6M$ au Canada. Il semble donc important d'effectuer une analyse chromosomique rigoureuse avant leur entrée en service pour l'insémination. Plusieurs méthodes ont été développées pour effectuer des analyses cytogénétiques, mais peu offrent à la fois un faible coût, une bonne résolution et une simplicité d'analyse. Dans la dernière décennie, l'hybridation in situ en fluorescence utilisant des oligonucléotides a gagné en popularité. La première hypothèse présentée au sein de cet ouvrage est qu'il est possible d'utiliser ce type de marquage pour générer un patron de bandes fluorescentes afin d'évaluer l'intégrité des chromosomes tout en alliant simplicité, précision et faible coût d'analyse. Cette hypothèse a été validée au chapitre 2 par le développement d'une méthode qui a permis l'identification de cinq réarrangements chromosomiques grâce à 96 bandes fluorescentes marquant spécifiquement l'ensemble des chromosomes porcins. Une deuxième hypothèse soulevée est qu'il est possible d'adapter cette méthode pour assembler un génome au niveau chromosomique, pour détecter des erreurs d'assemblage et pour étudier l'évolution chromosomique entre espèces apparentées. Le chapitre 3 valide cette hypothèse par l'assemblage de 78% du génome de Rangifer tarandus au niveau chromosomique, la correction de six échafaudages génomiques et l'observation de réarrangements chromosomiques dans le processus évolutif de certains cervidés et bovidés. / Chromosomes are studied in several fields of genetics. The chromosomal architecture makes it possible to better understand the evolution of species or to document the impact of a rearrangement on the expression of phenotypes. Thanks to cytogenetic analyses, chromosomal abnormalities have been identified and associated with a decline in fertility in several livestock species, including pigs. The presence of these aberrations in nucleus herd boars, whose semen is widely disseminated, is problematic since it can induce economic losses estimated at more than $4.6M in Canada. It therefore seems important to carry out a rigorous chromosomal analysis before they enter service for insemination. Several methods have been developed to perform cytogenetic analyses, but few offer both low cost, good resolution and simplicity of analysis. In the last decade, fluorescence in situ hybridization using oligonucleotides has gained popularity. The first hypothesis presented in this work is that it is possible to use this type of labelling to generate a pattern of fluorescent bands in order to assess the integrity of chromosomes while combining simplicity, precision and low cost of analysis. This hypothesis was validated in chapter 2 by the development of a method which allowed the identification of five chromosomal rearrangements thanks to 96 fluorescent bands labelling specifically all the porcine chromosomes. A second hypothesis raised is that it is possible to adapt this method to assemble a genome build at the chromosome level, to detect assembly errors and to study chromosomal evolution between related species. Chapter 3 demonstrates the veracity of this hypothesis by the assembly of 78% of the Rangifer tarandus genome at the chromosome level, the correction of six genomic scaffolds and the observation of chromosomal rearrangements in the evolutionary process of certain cervids and bovids.

L'anguille d'Amérique est un poisson avec un cycle de vie très particulier. En effet, elle occupe une aire de répartition qui s'étire du Groenland aux Caraïbes, mais tous les individus se reproduisent dans la mer des Sargasses. Après la reproduction, les larves sont dispersées de façon aléatoire jusqu'aux côtes. Ce lieu de reproduction unique fait en sorte que tous les individus de l'espèce appartiennent à la même population. Par contre, les conditions environnementales varient grandement au sein de l'aire de répartition, puisque celle-ci s'étend de régions subarctiques à des régions subtropicales, ce qui confronte les individus à des conditions différentes selon l'endroit jusqu'où ils dérivent et peut entraîner la sélection d'allèles différents selon les régions. Les objectifs de cette étude étaient d'identifier les régions du génome soumises au phénomène de sélection spatialement variable et quels mécanismes sont affectés par la sélection. Pour ce faire, 710 individus en provenance de 13 sites différents représentant une grande partie de l'aire de répartition de l'espèce ont été séquencés. Un total de 12 098 SNP a été obtenu. Des méthodes d'association environnementale et d'analyse de redondance ont été employées pour identifier des marqueurs potentiellement sous sélection spatialement variable. Un total de 183 marqueurs a été identifié comme étant sous sélection spatialement variable. L'interaction entre les différentes régions sous sélection a également été évaluée en utilisant des scores polygéniques additifs. Des corrélations significatives entre ces scores polygéniques et la latitude, la longitude et la température ont été identifiées. Finalement, nous avons identifié les gènes à proximité des marqueurs potentiellement sous sélection. Parmi ces gènes, le mécanisme de réponse à l'insuline était le seul mécanisme significativement enrichi. Cette étude a permis de mieux documenter l'étendue de la sélection spatialement variable chez l'anguille d'Amérique en montrant qu’il semble y avoir de la sélection dans de nombreuses régions du génome. / The American eel is a fish with a complex life cycle. The eel occupy a wide species range from Greenland to the Caribbean, but all eels reproduce in the Sargasso Sea. After the reproduction, the larvea are advected randomly to the coast by ocean currents. Because of this reproduction mode, all the American Eel are in the same population. On the other hand, the range is extending from subarctic to subtropical regions and the eels occupying these different regions are facing really different environmental conditions. These differents conditions could result in the selection of different alleles. The objective of this study was to identify the different regions of the genome that are affected by this phenomenon of spatially-varying selection and which mecanisms are affected by selection. A total of 710 glass eels captured in 12 different sites representing an important part of the species range were sequenced to reach these objectives. After sequencing, 12 098 SNPs were conserved for further analysis. Using environmental association and redundancy analyses approaches, 183 of these markers were identified to be potentially under spatially-varying selection. The interaction between these differents regions was analyzed using additive polygenic scores. Significant correlations were identified between these polygenic scores and the latitude, longitude and temperature. Genes close to outliers were identified and gene ontology analyses were made. The only significantly enriched pathway was the insuline signalling pathway. With this study our understanding of the spatially-varying selection in the American Eel has been increased.

Les ressources halieutiques représentent un enjeu majeur pour le Canada. Le homard d'Amérique (Homarus americanus) est l'espèce marine exploitée de plus grande valeur commerciale au Canada, ce qui rend essentielle la gestion durable de cette espèce. Ainsi, une gestion efficace nécessite la définition d'unités de gestion biologiquement significatives, ce qui requiert notamment une connaissance rigoureuse de la structure biologique des stocks. L'objectif général de cette thèse de doctorat consiste à documenter la variation génomique neutre et potentiellement adaptative à différentes échelles spatiales en vue de vérifier la concordance entre la structure génétique naturelle des populations et la délimitation des régions administratives sur lesquelles repose la gestion de la pêche du homard au Canada. Ce travail de recherche se base sur un large plan d'échantillonnage impliquant plus de 4 000 échantillons collectés dans 35 des 41 unités administratives de pêche pour cette espèce. Les analyses génomiques ont confirmé la présence d'une structure génétique hiérarchique dominée par deux grandes unités génétiques à large échelle spatiale, séparant les populations sur un axe latitudinal en deux régions Nord et Sud. La délimitation entre ces deux grandes régions a été identifiée avec précision au centre de l'unité de gestion 32. A l'intérieur des deux grandes régions, nos résultats basés sur la variation génétique neutre ont démontré un très faible degré de différenciation génétique et soutiennent une connectivité biologique importante entre les unités de gestion. L'étude de la variation génétique associée aux variables environnementales a révélé la présence d'une sous-structure au sein des régions Nord et Sud. En outre, des efforts considérables ont été déployés pour innover et identifier des nouveaux types de variants (i.e. variants structuraux) chez cette espèce pourtant dépourvue de ressources génomiques (i.e génome de référence). L'étude de ces nouveaux variants à mis en évidence des patrons de structure notamment dans le sud du Golfe du St-Laurent, suggérant un signal d'adaptation locale en lien avec la température. D'un point de vue global, l'ensemble des résultats soulignent l'intérêt d'étudier les diverses composantes du paysage génomique afin de saisir les différents axes de diversité et de différenciation génétique distribués au sein et entre les stocks. La recherche conduite durant cette thèse constitue la plus grande étude de la structure génomique des populations menée à ce jour chez les crustacés marins. Cet ensemble de données exceptionnelles nous a permis de développer de nouveaux outils avancés en génomique marine appliquée aux enjeux de la gestion des pêches. Finalement, considérant les nouvelles connaissances apportées par ce travail, nous proposons quelques éléments de réflexion ainsi que des nouvelles pistes de recherche afin d'aider à l'amélioration future du cadre de gestion de la pêche du homard au Canada. / Fisheries resources are a major issue for Canada. The American lobster (Homarus americanus) is the most commercially valuable exploited marine species in Canada, which makes sustainable management of this species essential. Thus, effective management requires the definition of biologically significant management units, which requires a rigorous knowledge of the biological structure of the stocks. The general objective of this doctoral thesis is to document the neutral and putative adaptive genomic variation at different spatial scales in order to assess the concordance between the natural genetic structure of populations and the delineation of administrative regions on which the management of the lobster fishery in Canada is based. This research is based on a large sampling design involving more than 4,000 samples collected from 35 of the 41 administrative fishing units. Genomic analyses confirmed the presence of a hierarchical genetic structure dominated by two large genetic units at broad spatial scale, separating the populations on a latitudinal axis into two regions, North and South. The delineation between these two large regions has been accurately identified in the center of Management Unit 32. Within these two large regions, our results based on neutral genetic variation demonstrated a very low degree of genetic differentiation and support significant biological connectivity between the management units. The study of genetic variation associated with environmental variables revealed the presence of substructure within each of the northern and southern regions. Further, considerable efforts were made to develop innovative approaches to identify new types of variants (i.e. structural variants) in this species, which lacks genomic resources (i.e. reference genome). The study of these new variants has highlighted structural patterns, particularly in the southern Gulf of St. Lawrence, suggesting a signal of local adaptation related to temperature. Together, all of the results underline the importance of studying the various components of the genomic landscape in order to understand the different axes of genetic diversity and differentiation distributed within and between stocks. There search conducted during this thesis constitutes the largest study of population genomic structure in marine crustaceans to date. This exceptional data set has allowed us to develop new advanced tools in marine genomics applied to fisheries management issues. Finally, considering the new knowledge brought by this work, we propose a few elements for reflection as well as new avenues of research to help improve the future management framework of the lobster fishery in Canada.

Aeromonas salmonicida ssp. salmonicida est un agent pathogène aquatique causant la furonculose chez les salmonidés, particulièrement les poissons d’élevage. L'antibiothérapie est la méthode couramment utilisée pour traiter cette maladie dans le monde entier. Toutefois, son efficacité est menacée par l’apparition de souches résistantes, voire multirésistantes, aux antibiotiques. L’étude de ces souches bactériennes devient donc nécessaire afin d’identifier les éléments génétiques responsables de ces résistances et comprendre comment ils contribuent à la propagation de l’antibiorésistance. C’est dans cette démarche que se positionne la présente étude qui a pour objectif de caractériser de nouveaux éléments génétiques porteurs de résistances aux antibiotiques chez A. salmonicida ssp. salmonicida à l’aide du séquençage à longues lectures. Plus spécifiquement, au centre de ce projet se trouve la souche SHY16-3432 dont l’étude a permis d’identifier trois nouveaux variants de plasmides nommés pAsa9b, pAsa5-3432 et pRAS3-3432, où ces deux derniers confèrent les résistances aux antibiotiques observées. L’analyse des séquences de ces trois variants a révélé qu’ils se distinguent tous de leur contrepartie classique par leur contenu en éléments génétiques mobiles. Le plasmide pAsa5-3432 possède une nouvelle région de multirésistances composée de plusieurs éléments génétiques mobiles. Celle-ci semble avoir été acquise à la suite d’une recombinaison entre deux plasmides. De son côté, pRAS3-3432 porte un nouvel élément inséré qui a uniquement été identifié chez l’agent pathogène porcin Chlamydia suis. Quant à pAsa9b, il se différencie du plasmide de référence par l’absence d’une séquence d’insertion. Ces découvertes soulignent ainsi l’importance des éléments mobiles sur la plasticité génomique d’A. salmonicida ssp. salmonicida ainsi que sa grande capacité d’interactions avec d’autres bactéries incluant des agents pathogènes animaux. En outre, les données obtenues dans ce projet suggèrent qu’il est nécessaire d’utiliser le séquençage à lectures longues pour caractériser complètement le génome de bactéries au plasmidome complexe comme A. salmonicida ssp. salmonicida. / Aeromonas salmonicida subsp. salmonicida is an aquatic pathogen that causes furunculosis to salmonids, especially in fish farms. Antibiotherapy is a common method used to treat this worldwide disease. Unfortunately, its effectiveness is becoming limited due to the presence of drug-resistant strains and even multidrug-resistance strains of the bacterium. The study of these bacterial strains becomes necessary in order to identify the genetic elements responsible for this resistance and to understand how they contribute to the spread of antibiotic resistance. In this study, we focused on the A. salmonicida subsp. salmonicida strain SHY16-3432 to characterize novel genetic elements conferring resistance to antibiotics using long-read sequencing technologies. It allowed us to identify three novel plasmid variants named pAsa9b, pAsa5-3432 and pRAS3-3432, the latter two being responsible for the observed antibiotic resistance. The sequence analysis of these three variants revealed that they all differ from their classical counterparts through the presence or absence of mobile genetic elements. The plasmid pAsa5-3432 carries a new multi-drug resistance region composed of numerous mobile genetics elements that appears to have been acquired through plasmid recombination. As for pRAS3-3432, it contains a new inserted element that has only been reported in the swine pathogen Chlamydia suis. Lastly, the only variation between pAsa9b and the reference plasmid is the absence of an insertion sequence in pAsa9b. Overall, these discoveries highlight the significant implication of mobile genetics elements in the genomic plasticity of A. salmonicida subsp. salmonicida and suggest that this aquatic bacterium has a high capacity to interact with other bacteria, including animal pathogens. Furthermore, the data obtained suggest that the use of long-read sequencing technologies is required to fully decipher the genome of bacteria possessing complex plasmid repertoire, such as A. salmonicida subsp. salmonicida.

Une carte génétique densément peuplée en marqueurs SNP a été construite pour le mil en utilisant une population de 93 individus F2. D’abord, un nouveau protocole de génotypage par séquençage (GBS) impliquant une combinaison d’enzymes de restriction PstI-MspI avec des amorces PCR incluant trois bases sélectives a été utilisé pour obtenir 3 321 marqueurs SNP. Suite à plusieurs procédés de filtration, 314 marqueurs SNP non-redondants distribués sur sept groupes de liaison ont permis de construire une carte couvrant une distance génétique totale de 640 cM avec un intervalle moyen de 2,1 cM entre marqueurs SNP. La taille des groupes de liaison variait considérablement (62 cM à 123 cM). Finalement, 19 marqueurs SSR ont été analysés sur les parents de la population afin de trouver ceux qui étaient polymorphes et ainsi faire le pont entre notre carte et celles rapportées précédemment. Parmi eux, quatre marqueurs SSR étaient polymorphes et ont permis d’établir une correspondance entre quatre groupes de liaison de notre carte et ceux des cartes antérieures. La disponibilité d’une telle carte peut être un atout exploitable pour l’identification de régions associées à certains caractères d’importance agronomique. / A high-density SNP genetic map was constructed for pearl millet using a mapping population of 93 F2 individuals. Firstly, a Genotyping by Sequencing (GBS) protocol involving a combination of restriction enzymes PstI-MspI with PCR primers including three selective bases was used to obtain 3,321 SNP markers. Following several filtration processes, 314 non-redundant SNPs distributed over seven linkage groups were used to build a map covering a total genetic distance of 640 cM with an average interval of 2.1 cM between SNPs. The size of the linkage groups varied considerably (62 cM to 123 cM). Finally, 19 SSR markers were analyzed on the parents of the population in order to find those that were polymorphic and thus bridge the gap between our map and those reported previously. Among them, four SSR markers were polymorphic and have established a correspondence between four linkage groups in our map and previous maps. The availability of such a map may be exploitable for the identification of regions associated to some important agronomic characters.