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Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Carotenoids are responsible for much of the bright yellow to red colours in animals and have been extensively studied as condition dependent signals in sexual selection. In addition to their function in coloration, carotenoids also play a crucial role in colour vision within certain lineages. Despite this, little is known about the genetic mechanisms underlying carotenoid based pigmentation. Recently, the gene CYP2J19 was strongly implicated in red ketocarotenoid pigmentation for coloration and colour vision within two lineages of song birds (the zebra finch and the red factor canary). Here, I extend the investigation of the function of CYP2J19 in colour vision and red coloration amongst reptiles. I suggest that the original function of CYP2J19 was in colour vision and that it has been independently co-opted for red coloration within certain red lineages. Using a combination of phylogenetic and expression analysis, I study the role of CYP2J19 as the avian ketolase involved in red ketocarotenoid generation within a clade of well-studied seed-eating passerines, the weaverbirds, and demonstrate a direct association between levels of CYP2J19 expression and red ketocarotenoid-based coloration. Next, I consider the evolution of CYP2J19 across multiple avian lineages. I find evidence for positive selection acting on the gene coding sequence despite its conserved function in colour vision. This finding, though surprising, appears to be common across avian CYP loci in general. Finally, by considering the genomic organisation of CYP2J19 in the zebra finch, I find that the gene underwent a duplication event near the base of the estrildid lineage, which was followed by significant gene conversion post-duplication. Overall, the findings provide strong support for the role of CYP2J19 in red ketocarotenoid pigmentation and demonstrate how an understanding of evolutionary genetics benefit the study of the evolution of adaptive phenotypes.

Butterfly wing color patterns are produced by the placement of monochromatic scales that have specific colors due to pigmentation, nanostructures, or a combination of both. Structural coloration results from the interference of light from the architecture of the nanostructures. Structural coloration in butterfly scales has been studied optically, but little is known about the mechanisms used to create these scales compared to scales without structural coloration. Light, scanning, and transmission electron microscopy were used to determine underlying morphological, pigmentation, and developmental differences between blue (i.e., structural) and black (i.e., nonstructural) wing scales of Vanessa cardui. Differences in scale size, pigmentation, nanostructure spacing, and cuticle deposition were identified as contributors to structural coloration in mature scales. Differences in cuticle deposition, trabeculae formation, and longitudinal ridge spacing were identified during development. Differences in cuticle deposition during scale development were implicated as an influential factor for the production of structural coloration.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la théorie des graphes, et porte plus particulièrement sur des problèmes de coloration de graphes. Dans cette thèse, nous nous intéressons à l'utilisation et au développement de la méthode de déchargement, un argument de comptage qui exploite fortement la structure du graphe. Cette méthode est décisive dans la preuve du Théorème des Quatre Couleurs. Nous donnons d'abord une vue d'ensemble des outils de déchargement que nous utilisons dans ce travail, entre les méthodes élégantes mises en application, et les astuces développées. Dans le cadre de la coloration d'arêtes par liste, nous résolvons la Conjecture de Coloration par Liste faible dans le cas des graphes planaires de degré maximum 8, en prouvant qu'on peut colorier par liste les arêtes de ces derniers avec 9 couleurs seulement. Ceci améliore un résultat de Borodin de 1990. Enfin, nous présentons nos résultats dans le cadre de la coloration de carrés, où il s'agit de colorier les sommets sans qu'il y ait deux sommets adjacents ou avec un voisin commun qui soient de la même couleur. On s'intéresse en particulier à des conditions suffisantes sur la densité du graphe (c-à-d le degré moyen maximum d'un sous-graphe) pour qu'on puisse colorier son carré avec peu de couleurs. / This thesis falls within graph theory, and deals more precisely with graph coloring problems. In this thesis, we use and develop the discharging method, a counting argument that makes strong advantage of the graph structure. This method is decisive in the proof of the Four Color Theorem. We first give an illustrated overview of the discharging tools that are used for this work: nice methods that we apply, and handy tricks that we develop. In the realm of list edge coloring, we most notably prove that the weak List Coloring Conjecture is true for planar graphs of maximum degree 8 (i.e. that they are edge 9-choosable), thus improving over a result of Borodin from 1990. We finally present our results about square coloring, where the goal is to color the vertices in such a way that two vertices that are adjacent or have a common neighbor receive different colors. We look in particular into sufficient conditions on the density of a graph (i.e. the maximum average degree of a subgraph) for its square to be colorable with few colo

Le Problème de la Somme Coloration Minimum (MSCP) d'un graphe est un problème d'optimisation combinatoire dont l'objectif est de déterminer une coloration valide minimisant la somme des poids associés aux couleurs utilisées. Le nombre minimum de couleurs dans une solution optimale de MSCP est appelé la force du graphe, et la somme des poids des couleurs utilisées est appelée la somme chromatique du graphe. L'objectif de cette thèse a été d'étudier MSCP afin de proposer de nouvelles approches permettant sa résolution. La contribution de cette thèse est double. Premièrement, nous avons introduit deux nouvelles bornes supérieures de la force d'un graphe et une nouvelle borne inférieure de la somme chromatique, basées sur la notion de motif que nous avons adapté de la littérature. L'intérêt majeur de ces travaux est la réduction de l'espace des solutions de MSCP. Deuxièmement, nous avons proposé plusieurs approches de résolution exacte de MSCP. La première méthode consiste en une modélisation de MSCP en un formalisme MaxSAT partiel pondéré ou MinSAT partiel pondéré afin d'utiliser les solveurs MaxSAT/MinSAT de l'état de l'art pour résoudre MSCP. Nous avons montré que notre borne de la force du graphe permet de réduire grandement la taille des instances MaxSAT/MinSAT obtenues et de rendre les solveurs MaxSAT compétitifs pour résoudre MSCP. Les deux autres méthodes de résolution proposées sont des approches de type Branch-and-Bound appelées BBMSCP et 3LMSCP. La différence entre BBMSCP et 3LMSCP est que 3LMSCP exploite la partition du graphe en stables afin de ne pas considérer les colorations symétriques / The Minimum Sum Coloring Problem (MSCP) of a graph is an optimization problem whose the aim is to find a valid coloring such that the sum of weights associated to the used color is minimum. The minimum number of colors needed in an optimal solution is called the strength of the graph, and the sum of weights of the colors used in an optimal solution is called the chromatic sum of the graph. The aim of this thesis was to study the MSCP in order to propose new approaches for its resolution. The contribution of the thesis is twofold. First, we have introduced two upper bounds of the strength and one lower bound of the chromatic sum of a graph, based on a notion called motif adapted from the literature. These bounds allow to reduce significantly the search space of the MSCP. Second, we have proposed several exact resolution methods for the MSCP. The first method consists in modelling the MSCP to a weighted partial MaxSAT or a weighted partial MinSAT and solves the MSCP using state-of-the-art MaxSAT/MinSAT solvers. We have showed that our upper bound of the strength allows to improve substantially the MaxSAT/MinSAT encodings, and consequently, the MaxSAT solvers are competitive to solve the MSCP. The two other resolution methods are based on the Branch-and-Bound scheme and are called BBMSCP and 3LMSCP respectively. The difference between BBMSCP and 3LMSCP is that BBMSCP explores many symmetric colorings but 3LMSCP exploits the partitions of the graph into stables to avoid symmetric colorings

Mercury levels in the environment have been increasing steadily since the industrial age. Mercury can have deleterious effects on a variety of types of tissue in vertebrates; however, effects of mercury in some animals and/or tissues may be masked by animal's compensatory mechanisms. It is still widely unknown how these rising levels are affecting wildlife, specifically Eastern Bluebirds (Sialia sialis). The goal of this research was to explore a novel method through which mercury may be affecting the fitness of Eastern Bluebirds exposed to varying levels of environmental mercury. Birds on contaminated and reference sites were monitored for two years and various fitness measures were recorded. Four different feather types were also taken to measure mercury's effects on structural coloration. This is the first study to show that mercury in feathers may impact plumage coloration through three possible mechanisms: (1) binding to the sulfide bonds in keratin causing a change in the regular spacing that produces the blue color, (2) inhibition of melanin synthesis, or (3) impacts on the overall health of individuals resulting in lower investment in color production. The overall effects of mercury on bluebirds' fitness and their offspring varied based on adult sex; females with high feather mercury had fewer eggs, and males with high blood mercury fledged fewer offspring. In conclusion, these studies showed a novel way in which mercury may impact birds in an exposed environment as well as ways in which mercury may affect fitness based on sex of the individual and time of exposure. / Master of Science

Une coloration propre d'un graphe est une fonction qui attribue une couleur à chaque sommet du graphe avec la restriction que 2 sommets voisins ont des couleurs distinctes. Les colorations propres permettent de modéliser des problèmes d'ordonnancement, d'allocation de fréquences ou de registres. Le problème de trouver une coloration propre d'un graphe qui minimise le nombre de couleurs est un problème NP-difficile très connu. Dans cette thèse, nous étudions le nombre de Grundy et le nombre b-chromatique des graphes, deux paramètres qui permettent d'évaluer quelques heuristiques pour le problème de la coloration propre. Nous commençons par dresser un état de l'art des résultats sur ces deux paramètres. Puis, nous montrons que déterminer le nombre de Grundy est NP-difficile sur les graphes bipartis ou cordaux mais polynomial sur le graphes sans P5 bipartis. Ensuite, nous montrons que déterminer le nombre b-chromatique est NP-difficile pour un graphe cordal et distance-héréditaire, et nous donnons des algorithmes polynomiaux pour certaines sous-classes de graphes blocs, complémentaires des graphes bipartis et P4-sparses. Nous considérons également la complexité à paramètre fixé de déterminer le nombre de Grundy (resp. nombre b-chromatique) et en particulier, nous montrons que décider si le nombre de Grundy (ou le nombre b-chromatique) d'un graphe G est au moins |V(G)| - k admet un algorithme FPT lorsque k est le paramètre. Enfin, nous considérons la complexité de nombreux problèmes liés à la comparaison du nombre de Grundy et nombre b-chromatique avec divers autres paramètres d'un graphe.

Ce travail de thèse s'inscrit dans le domaine de la recherche de structures dans un graphe. <br />On étudie certaines propriétés algorithmiques et combinatoires pour successivement trois types de colorations : orientée, mixte et décomposition acircuitique. <br />Pour la coloration orientée, on obtient des résultats de NP-complétude pour des classes de graphes très spécifiques ainsi que des résultats d'inapproximabilité. Pour dépasser ces difficultés, nous définissons une notion de coloration mixte et obtenons un résultat d'approximation différentielle ainsi qu'une interprétation du polynôme chromatique mixte qui généralise le résultat de Stanley pour certains graphes mixtes. En relachant la contrainte de classe monochromatique stable, nous étudions finalement la complexité de la décomposition acircuitique, caractérisons une famille de tournoi critique indécomposable et établissons les premières propriétés du polynôme chromatique acircuitique.