Les changements environnementaux peuvent compromettre la migration animale avec des effets en cascades sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices dépendent des réserves endogènes accumulées pour faire face aux coûts énergétiques de la migration et de la reproduction. Les voies physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal comprises, notamment in natura. La corticostérone (CORT), bien connue pour son implication dans la réponse au stress, fluctue également, à plus faible concentration, en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. L'objectif de ce mémoire est de tester expérimentalement la relation causale entre une légère élévation saisonnière des taux de CORT, le taux d'engraissement printanier des oies et la phénologie de migration. Nous avons dans un premier temps démontré sur des oies cendrées captives en pré-reproduction que des implants sous-cutanés de CORT (120 mg) induisent une augmentation du comportement alimentaire et de la masse corporelle (+ 200 g par rapport aux témoins sur 11 jours de traitement actif). Nous avons ensuite combiné une expérience d'implants de CORT avec un suivi par collier GPS couplé à des accéléromètres chez des grandes oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec. Nous avons ainsi montré que les individus traités sous CORT augmentaient l'intensité de leur quête alimentaire de 8 % environ et avançaient leur date de départ en migration d'un à deux jours par rapport aux témoins. Notre étude est l'une des premières, sinon la première, à devancer expérimentalement la date de migration des oiseaux en conditions naturelles et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la quête alimentaire et de l'engraissement printanier ainsi que sur la phénologie des oiseaux. / Environmental change can jeopardize animal migration phenology with cascading effects on population dynamics. Large migratory species partly depend on endogenous reserves accumulated during their migration stopovers to cope with the energetic costs of migration and reproduction. Physiological aspect triggering these coping mechanisms are still poorly understood, especially in natura. Glucocorticoids (GCs) such as corticosterone (CORT) are well known to be involved in the stress response of organisms but, at lower concentration, they also fluctuate in response to daily and seasonal energy demands. The objective of this M.Sc. thesis was to experimentally test the causal relationships between seasonal slight CORT elevation, geese spring fattening rate and the phenology of migration. Using subcutaneous CORT pellets (120mg), we first validated in captive pre-breeding greylag geese that slight elevation of CORT induced an increase in foraging behaviors along with a strong body mass gain (+ 200g compared to control over 11 days of treatment). We then combined a CORT experiment and bio-logging (GPS transmitters coupled with accelerometers) in wild greater snow geese captured at their stopover during spring migration in Québec. We demonstrated that CORT-treated individuals increased their foraging intensity by nearly 8% and advanced their departure date by one to two days compared to controls. Our study is one of the first to experimentally advance bird migration date, highlighting the key role of endocrine regulation in pre-breeding foraging intensity and fattening as well as in bird phenology and potentially reproductive decisions.

Les changements environnementaux peuvent compromettre la migration animale avec des effets en cascades sur la dynamique des populations. Les espèces migratrices dépendent des réserves endogènes accumulées pour faire face aux coûts énergétiques de la migration et de la reproduction. Les voies physiologiques déclenchant ces mécanismes d'adaptation sont encore mal comprises, notamment in natura. La corticostérone (CORT), bien connue pour son implication dans la réponse au stress, fluctue également, à plus faible concentration, en réponse aux demandes énergétiques journalières et saisonnières. L'objectif de ce mémoire est de tester expérimentalement la relation causale entre une légère élévation saisonnière des taux de CORT, le taux d'engraissement printanier des oies et la phénologie de migration. Nous avons dans un premier temps démontré sur des oies cendrées captives en pré-reproduction que des implants sous-cutanés de CORT (120 mg) induisent une augmentation du comportement alimentaire et de la masse corporelle (+ 200 g par rapport aux témoins sur 11 jours de traitement actif). Nous avons ensuite combiné une expérience d'implants de CORT avec un suivi par collier GPS couplé à des accéléromètres chez des grandes oies des neiges sauvages capturées lors de la migration printanière au Québec. Nous avons ainsi montré que les individus traités sous CORT augmentaient l'intensité de leur quête alimentaire de 8 % environ et avançaient leur date de départ en migration d'un à deux jours par rapport aux témoins. Notre étude est l'une des premières, sinon la première, à devancer expérimentalement la date de migration des oiseaux en conditions naturelles et montre le rôle clé de la régulation endocrinienne sur l'intensité de la quête alimentaire et de l'engraissement printanier ainsi que sur la phénologie des oiseaux. / Environmental change can jeopardize animal migration phenology with cascading effects on population dynamics. Large migratory species partly depend on endogenous reserves accumulated during their migration stopovers to cope with the energetic costs of migration and reproduction. Physiological aspect triggering these coping mechanisms are still poorly understood, especially in natura. Glucocorticoids (GCs) such as corticosterone (CORT) are well known to be involved in the stress response of organisms but, at lower concentration, they also fluctuate in response to daily and seasonal energy demands. The objective of this M.Sc. thesis was to experimentally test the causal relationships between seasonal slight CORT elevation, geese spring fattening rate and the phenology of migration. Using subcutaneous CORT pellets (120mg), we first validated in captive pre-breeding greylag geese that slight elevation of CORT induced an increase in foraging behaviors along with a strong body mass gain (+ 200g compared to control over 11 days of treatment). We then combined a CORT experiment and bio-logging (GPS transmitters coupled with accelerometers) in wild greater snow geese captured at their stopover during spring migration in Québec. We demonstrated that CORT-treated individuals increased their foraging intensity by nearly 8% and advanced their departure date by one to two days compared to controls. Our study is one of the first to experimentally advance bird migration date, highlighting the key role of endocrine regulation in pre-breeding foraging intensity and fattening as well as in bird phenology and potentially reproductive decisions.

Selon l'Association canadienne de la douleur chronique (ACDC), plus de 18 % de la population souffre de douleur chronique, produisant un fardeau financier qui excède les 10 milliards de dollars. En plus d'avoir un impact néfaste sur la qualité de vie générale de la population, la douleur contribue largement à l'élévation du taux d'absentéisme au travail, créant ainsi une perte d'efficacité considérable. Environ 55 % des patients souffrant de douleur chronique ont aussi des troubles d'anxiété, contribuant davantage à la diminution de la qualité de vie. Bien que la douleur et l'anxiété semblent co-occurrentes, un analgésique ou un composé anxiolytique (ou antidépresseur) utilisé seul s'avère souvent inefficace pour entraver l'ensemble des symptômes. En combinaison, une telle polythérapie induit des effets secondaires additifs sévères. Pour ces raisons, le développement de composés analgésiques (opioïdergiques ou non) ayant des propriétés anxiolytiques pourrait s'avérer très intéressant pour le traitement de la douleur chronique. Afin de bien connaître les propriétés spécifiques des composés ciblés, il est essentiel de mettre au point un modèle animal de comportements anxieux associés à la douleur chronique. Le but du projet était donc de mettre en place un modèle de douleur inflammatoire chronique chez les rats Sprague-Dawley pour ( i ) caractériser l'apparition temporelle des comportements anxieux, (ii ) caractériser l'influence et les effets de composés analgésiques et anxiolytiques et ( iii ) déterminer les niveaux plasmatiques de corticostérone chez les rats au cours du développement de la douleur chronique. Dans notre modèle, l'allodynie mécanique causée par la douleur inflammatoire (mesurée avec le test du filament de von Frey) est présente sur une période de 2 mois. À des moments précis pendant cette période, les niveaux d'anxiété ont été évalués à l'aide de tests comportementaux (labyrinthe en croix surélevé, boîte sombre/éclairée, champ ouvert et interaction sociale). L'efficacité analgésique et/ou anxiolytique de la morphine, du diazépam et du kétorolac a aussi été caractérisée. Le contenu plasmatique en corticostérone a été mesuré pendant toute la durée du protocole expérimental. Considérant les résultats de l'étude, le modèle animal développé mime partiellement ce qui peut être observé cliniquement chez les patients souffrant de troubles d'anxiété co-morbides à la douleur chronique.

L'influence de l'estradiol, de la dihydrotestostérone et de la corticostérone sur l'expression génétique de l'enzyme Il β-hydroxystéroïde déshydrogénase de types 1 et 2 a été évaluée par l'analyse semi-quantitative de résultats d'hybridation in situ des ARN messagers correspondants. Le rein, le foie, les glandes surrénales, les glandes préputiales, les glandes clitoridiennes, la prostate, les glandes mammaires, l'utérus et le vagin ont été les tissus à l' étude. Des souris mâles et femelles ayant d'abord subi une gonadectomie ou une adrénalectomie (l'ablation des organes principalement producteurs des hormones stéroïdiennes en question) ont ensuite reçu le remplacement hormonal correspondant à la chirurgie de chaque sujet. Les résultats ont démontré une régulation de la Il phydroxystéroïde déshydrogénases de types 1 et 2 par ces stéroïdes hormonaux, mais de façon différente, selon le tissu et selon le sexe. La localisation des enzymes a aussi été identifiée au niveau cellulaire. Aussi, la distribution de la Il β-hydroxystéroïde déshydrogénase de type 1 présente un dimorphisme sexuel au niveau du rein.

La séparation maternelle néonatale (SMN) est une forme de stress qui dérègle le fonctionnement normal de l'axe hypothalamo-hypophyso-surrénalien (HHS) résultant en une élévation chronique du niveau de corticostérone (CORT) plasmatique du rat adulte. Cette élévation est spécifique au sexe et elle est exprimée uniquement chez le rat mâle. La SMN mène à d'autres conditions physiologiques comme l'augmentation du chemoréflexe à l'hypoxie par des mécanismes qui demeurent, à ce jour, inconnus. Ce mémoire vise à tester l'hypothèse selon laquelle, chez des rats normaux, l'augmentation chronique des niveaux de CORT plasmatique augmente la réponse ventilatoire à une hypoxic modérée (12% O2). Nos résultats indiquent qu'une élévation chronique de CORT augmente significativement la réponse ventilatoire du rat adulte. Tout en appuyant notre hypothèse, ces résultats suggèrent que l'augmentation chronique de CORT contribue au phénotype respiratoire observé auprès des rats SMN. / Early life exposure to a stressor such as neonatal maternal separation (NMS) disrupts the normal functioning of the hypothalamo-pituitary-adrenal axis (HPA) and results in chronic elevation of plasma corticosterone (CORT) levels in the adult rat. This elevation is sex-specific and occurs in males only. NMS alone has several functional outcomes including an increase in the hypoxic ventilatory response through mechanisms that remain unknown. In the study presented in this thesis, we hypothesized that chronic increase of CORT alone can amplify the ventilatory response to moderate hypoxia (12% O2) in normal adult rats. Results indicate that a chronic elevation of CORT does increase the ventilatory response to hypoxia. Hence, this suggests that chronic CORT elevation can contribute to the respiratory phenotype observed in NMS rats.

Les pathologies dépressives se caractérisent par des symptômes hétérogènes impliquant de nombreuses régions cérébrales. L’une d’entre elles, l’hippocampe, est le siège d’un processus physiologique, appelé neurogenèse, qui, chez l’adulte, serait impliqué dans l’étiologie de la dépression et la réponse au traitement antidépresseur.L’objectif de ce travail a été d’étudier le rôle des 4 étapes du processus de neurogenèse hippocampique dans l’action des antidépresseurs dans un modèle physiopathologique de la dépression, chez la Souris adulte. / Depression is characterized by heterogeneous symptoms in several brain regions. One of them, the hippocampus, is related to a phenomenon called neurogenesis, which seems to be linked to the etiology of depression and to the response of antidepressants. The main goal of this work was to study the relationships between all the 4 steps of hippocampal neurogenesis and antidepressants action in a model of depression in adult mouse.

Les pathologies dépressives se définissent par des symptômes hétérogènes qui incluent les troubles du sommeil comme facteur de comorbidité. La comorbidité des troubles du sommeil dans la dépression est habituellement marquée d’une diminution de sommeil lent, d’une augmentation de sommeil paradoxal et d’une fragmentation du sommeil, tant chez l’Homme qu’au sein des modèles animaux de la pathologie.Le premier objectif de ce travail expérimental a été de caractériser les troubles du sommeil suspectés dans un modèle animal de souris adultes rendues anxio/dépressives par l’administration chronique de corticostérone. Les résultats obtenus ont montré qu’une administration chronique de corticostérone induit une hypersomnie avec augmentation de sommeil lent, une diminution du sommeil paradoxal et une fragmentation des états de veille et de sommeil. La description du sommeil du modèle de souris CORT enrichit la classification actuelle en modélisant des troubles du sommeil atypiques présents chez près de 20% des sujets dépressifs. Le second objectif a été de corriger ces troubles du sommeil par l’administration chronique d’antidépresseurs classique (fluoxétine) et innovant (agomélatine). Si chacune des molécules antidépressives testées a révélé un effet bénéfique vis-à-vis de la somnolence des souris CORT, l’agomélatine a montré sa supériorité pour prévenir l’inhibition du sommeil paradoxal induite par la corticostérone et accentuée par la fluoxétine. / Depressive disorders are definded by heterogeneous symptoms that include sleep disorders such as comorbid condition. Comorbidity of sleep disorders in depression is usually marked by a decrease in NREM sleep, increased REM sleep and sleep fragmentation, both in humans and within animal models of the disease. The first aim of this experimental work was to characterize sleep problems suspected in an animal model of adult mice rendered anxio/depressive by chronic administration of corticosterone. The results showed that chronic administration of corticosterone induced hypersomnia with increased NREM sleep, decreased REM sleep and led to fragmented sleep/wake states. The description of the sleep cycle of the CORT mouse model of anxiety/depression enriches the current classification by modeling atypical sleep disorders present in nearly 20% of the depressed subjects. The second aim was to correct these sleep disorders by chronic administration of classical (fluoxetine) and innovative (agomelatine) antidepressants. If each antidepressant molecules tested showed a beneficial effect towards drowsiness of CORT-treated mice, agomelatine has shown its superiority to prevent the inhibition of REM sleep induced by chronic corticosterone which was enhanced by chronic fluoxetine treatment.

Les êtres vivants sont exposés aux variations environnementales (notamment thermiques) à l'échelle journalière, saisonnière ou annuelle. Chez les ectothermes, la température du milieu affecte directement la température corporelle et donc la physiologie, les performances locomotrices, l'activité et de façon ultime la " fitness " des individus. Le développement embryonnaire est une étape très sensible aux fluctuations thermiques et les ectothermes ont déployé une diversité de moyens pour en atténuer les effets. Chez les espèces à pontes annuelles multiples, la reproduction s'étale sur une période étendue pendant laquelle les conditions thermiques saisonnières varient fortement. Ces fluctuations peuvent profondément contraindre l'activité des individus et affecter les trajectoires de développement. Les déterminants du succès reproducteur impliquent donc la prise en compte des contraintes environnementales mais aussi de l'ontogénie des individus. En effet, chez les espèces à croissance indéterminée, la nature des compromis d'allocation devrait fortement dépendre de la taille et de l'âge des individus. Des changements ontogéniques dans les stratégies d'allocation de la ressource sont attendus en permettant une optimisation du succès reproducteur. Au cours de cette thèse, nous avons examiné les stratégies de reproduction chez une espèce à pontes multiples, le lézard des murailles (Podarcis muralis) dans un contexte thermique contraignant (climat océanique, Centre Ouest de la France). A l'aide d'une approche expérimentale, nous avons mis en évidence le fort impact des conditions thermiques sur la qualité du développement embryonnaire et l'importance de la phénologie (date de ponte) sur les trajectoires individuelles. Les dates de ponte précoces et les températures d'incubation élevées favorisent la survie des jeunes. Le suivi CMR lancé en 2006 a permis de mettre en évidence l'importance de l'âge et de la taille corporelle des femelles dans le compromis d'allocation. Ainsi les individus âgés cessent d'allouer leurs ressources dans la croissance et favorisent la capitalisation de l'énergie. Cette transition permet de soutenir un effort reproducteur plus élevé et un engagement plus précoce dans la reproduction. Des contraintes énergétiques induites par la reproduction ont également pu être révélées en étudiant les variations saisonnières des taux de corticoïdes et de l'ectoparasitisme. Enfin l'étude de la multipaternité souligne l'influence de la taille des femelles et de la séquence de ponte sur la stratégie de reproduction.

Les mitochondries du cortex surrénal contiennent un cytochrome P-450 impliqué dans la réaction de 11beta-hydroxylation des stéroides qui est semblable au cytochrome P-450 trouvé dans les microsomes. Les membranes externes et internes des mitochondries de cortex surrénal ont été séparées après centrifugation sur un gradient de densité de saccharose et différenciées sur la base de leur morphologie et de la distribution d'enzymes caractéristiques. Le système enzymatique de 11beta-hydroxylation est strictement confiné aux membranes internes. L'absence de cytochrome P-450 dans la membrane externe est une différence significative avec les microsomes du cortex surrénal. L'utilisation du ferricyanure comme accepteur d'électrons non pénétrant montre que le cytochrome P-450 impliqué dans la 11beta-hydroxylation de la désoxycorticostérone est situé du côté matriciel de la membrane interne mitochondriale.<br />La fixation de la désoxycorticostérone et du métyrapol, un inhibiteur de l'hydroxylation des stéroïdes, a été mesurée sur les mitochondries de cortex surrénal. Des sites de forte affinité (N = 0,5 nmol/mg de protéine et de Kd = 7,5 x 10-9 M) pour le métyrapol ont été trouvés seulement dans la membrane interne mitochondriale et ceci est en accord avec la localisation du cytochrome mitochondrial P-450 dans la même membrane. Le nombre de sites de fixation du métyrapol est semblable au nombre de sites de haute affinité trouvés pour les stéroïdes qui sont des substrats de la 11beta-hydroxylase. Cette valeur est voisine de la moitié de la quantité du cytochrome mitochondrial P-450 (1,1 nmol/mg de protéine) supportant la présence de deux types de cytochrome P-450 dans des mitochondries de cortex surrénal, un pour la 11beta-hydroxlation et un autre pour la coupure de la chaîne latérale du cholestérol.

Chez les animaux sexués, les stratégies d'appariement et de dispersion sont influencées par de nombreux facteurs de l'environnement. Certains facteurs sont communs, ce qui suggère que ces deux stratégies n'évoluent pas indépendamment. Parmi ces facteurs, la structure génétique des populations pourrait jouer un rôle important dans cette évolution conjointe. Par une approche théorique, j'ai étudié l'évolution de la différence de dispersion entre les sexes en lien avec les stratégies d'appariement (monogamie, monoandrie, polyandrie). En monoandrie et polyandrie, stratégies où les deux sexes ont des nombres de partenaires différents, la compétition entre apparentés et la variation spatiale du succès reproducteur plus importante chez les mâles que les femelles, favorisent l'évolution d'une dispersion biaisée en faveur des mâles. Je me suis aussi intéressé à la place des gènes dans le génome et j'ai montré que la localisation de gènes de dispersion sur les chromosomes sexuels peut, à elle-seule, faire évoluer un différentiel de dispersion entre les sexes. J'ai exploré cette dernière possibilité dans le cadre de conflits génomiques potentiels. Parallèlement à cette approche théorique, j'ai effectué une étude expérimentale chez le lézard vivipare (Zootoca vivipara). J'ai recherché le rôle d'un effet maternel, médié par la corticostérone, sur le lien entre la stratégie d'appariement des femelles et la stratégie de dispersion de leurs jeunes. Je me suis aussi intéressé au coût de l'accouplement via la transmission de pathogènes entre partenaires. Mes résultats suggèrent l'absence d'effet direct des accouplements multiples sur la communauté bactérienne cloacale. / In sexually reproducing animals, dispersal and mating strategies are influenced by many environmental factors, some of these factors being common, which suggests that these two strategies could evolve jointly. Among these factors, population genetic structure could play a great role on this joint evolution. Using a theoretical approach, I studied how mating strategies (monogamy, monoandry, polyandry) can influence the evolution of sex-biased dispersal, with a particular focus on processes linked to relatedness. In monoandry and polyandry, i.e., strategies where both sexes have different numbers of mates, kin competition and a larger spatial variation in male than female reproductive success can lead to a male-biased dispersal. I have also investigated the importance of gene position in the genome and showed a link between dispersal genes and sex chromosomes can produce sex-biased dispersal. I have discussed this evolution of dispersal gene on sex chromosomes under a possible genomic conflict. In parallel to these theoretical studies, I have conducted an experimental study in the common lizard (Zootoca vivipara). I have investigated the role of maternal effect, through the influence of corticosterone, in the relationship between the mating strategy of females and the dispersal strategy of their offspring. I also tested experimentally the transmission of bacteria through mating in relation to the possible cost of transmission of pathogens. While I did not found any direct effect of multiple mating on cloacal bacterial community, my results suggest an effect due to a female response, which opens a new perspective in the study of the consequences of mating strategies.