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

La question abordée est celle de la structure génétique des anchois Atlanto-méditerranéens analysée grâce à 6 locus microsatellites et un gène du cytochrome b de l'ADN mitochondrial sur un échantillonnage dont quatre en provenance de lagunes réparti entre la Tunisie, la France, la Mer Noire et le Maroc. Deux locus microsatellites parmi les six étudiés révèlent une forte différenciation liée à l'habitat lagunaire. L'étude du cytochrome b de l'ADN mitochondrial montre la présence de deux clades mitochondriaux trouvés en sympatrie en fréquence variable dans tous les échantillons. L'analyse combinée montre un déséquilibre nucléo-cytoplasmique significatif, confirmant l'existence d'incompatibilités génétiques partielles entre les deux entités. Ces deux entités génétiques doivent de ce fait être considérées comme des unités de gestion distinctes. / We study the genetic structure of Mediterranean anchovy by analyzing six microsatellite loci and the cytochrome b gene of mitochondrial DNA on anchovy populations with four lagoons, which are from Tunisia, Morocco, France and Black Sea. Two strongly differentiated loci and nucleo-cytoplasmic disequilibrium revealed a differentiation related to a lagoon habitat. The study of cytochrome b mitochondrial DNA showed the presence of two mitochondrial clades found on sympatric with variable frequency in all samples. By contrast, four microsatellites were undifferentiated within the entire set of samples, testifying to a variable permeability of the two interacting genomes. Our findings confirm the existence of partial genetic incompatibilities between the two entities that should then be considered as distinct from a conservation point of view.

Le chêne rouge d’Amérique (Quercus rubra L.) est un arbre originaire d’Amérique du Nord et introduit en Europe à partir de la fin du XVIIème siècle pour l’ornementation et le commerce du bois. Le but de cette thèse est de comprendre les mécanismes écologiques et évolutifs qui contribuent à la dynamique et au succès de l’introduction de Q. rubra en Europe. Nous avons montré que cette espèce naturalisée et plantée dans certains pays européens parvient aisément à se développer de façon naturelle dans les forêts de feuillus et de conifères. La dispersion de ses glands est notamment rendue possible par des animaux fouisseurs-disperseurs, tels que les écureuils et les mulots, qui cependant préfèrent les glands du chêne natif Q. robur. Lors de l’introduction d’une espèce dans un nouvel environnement, des processus évolutifs sont susceptibles de se produire et d’engendrer des modifications phénotypiques et génétiques au sein des populations introduites. Une analyse comparative de la structure et de la diversité génétique des populations natives et introduites de Q. rubra a démontré que seulement deux des trois groupes génétiques de l’aire américaine sont actuellement présents en Europe. Aucun goulot d’étranglement fort n’a été détecté lors de l’introduction des populations en Europe laissant supposer que des introductions multiples ont pu maintenir la diversité génétique dans les populations introduites. Une analyse comparative des traits phénotypiques a permis de montrer que les populations introduites de Q. rubra présentent une croissance supérieure par rapport aux populations natives. Une différenciation génétique au sein des populations introduites est en cours pour le trait de débourrement foliaire suggérant une possible évolution adaptative rapide depuis l’introduction. / Northern Red Oak (Quercus rubra L.) is a tree native to North America and introduced in Europe at the end of the 17th century as an ornamental and forestry species. The aim of this dissertation is to understand the ecological and evolutionary mechanisms contributing to its dynamics and success in Europe. We demonstrated that this species naturalized and planted insome European countries can easily naturally grow in deciduous and conifer forests. Acorn dispersal away from mother-trees was made possible by scatter-hoarding animals such as squirrels and mice that take away acorns, although the animals still preferred acorns of the native oak Q. robur. During species introduction in a new environment, evolutionary processes can occurand lead to phenotypic and genetic changes. A comparative analysis of the genetic structure and diversity of Q. rubra populations from the native and introduced ranges demonstrated that onlytwo of the three genetic clusters encountered in North America are currently present in Europe.No strong bottleneck event was detected during the introduction of Q. rubra populations in Europe suggesting that multiple introductions could have maintained genetic diversity in introduced populations. A comparative analysis of phenotypic traits showed that introduced populations of Q.rubra present a higher growth compared to that of native populations. A genetic differentiation within European populations is on going regarding phenology of leaf budburst suggesting apossible rapid adaptive evolution since introduction.

Tous les individus ne répondent pas de la même façon à un même traitement médicamenteux, tant sur le plan pharmacologique (efficacité) que sur le plan toxicologique (effets indésirables). Des facteurs génétiques affectant la pharmacocinétique et la pharmacodynamie des médicaments jouent un rôle déterminant dans cette variabilité interindividuelle de réponse. Certains de ces facteurs sont distribués de manière hétérogène entre les populations humaines. Ces différences s'expliquent en partie par des phénomènes d'adaptation locale des populations à leur environnement. Au cours de son histoire, l'homme a dû en effet faire face à des changements de son environnement chimique, qui ont entraîné des pressions de sélection naturelle sur les gènes intervenant dans la réponse de l'organisme aux xénobiotiques. Ce sont ces mêmes gènes qui, aujourd'hui, influencent la réponse aux médicaments.La formidable accélération des progrès de la génétique donne accès aujourd'hui à la variabilité génétique des populations humaines sur l'ensemble du génome, facilitant la découverte et la compréhension des mécanismes génétiques à l'origine des traits complexes comme la réponse aux médicaments. Les outils de la génétique des populations permettent notamment d'identifier des variants affichant un niveau de différenciation génétique inhabituel entre les populations humaines et de déterminer dans quelle mesure la sélection naturelle a joué un rôle dans les profils atypiques observés.Dans cette thèse, nous avons appliqué ces outils à des données de génotypage et de séquençage pour analyser les profils de différenciation génétique des populations humaines pour les gènes de la réponse aux médicaments. Nous avons ainsi démontré qu'une sélection positive récente en Asie de l'Est dans la région génomique du gène VKORC1 était responsable d'une hétérogénéité de distribution du variant fonctionnel de VKORC1, à l'origine des différences de sensibilité génétique aux anticoagulant oraux de type antivitamine K entre les populations humaines. Puis, en étendant notre analyse à l'ensemble des pharmacogènes majeurs, nous avons identifié de nouveaux variants potentiellement intéressants en pharmacogénétique pour expliquer les différences de réponse aux médicaments entre les populations humaines et les individus. Enfin, l'étude approfondie du gène NAT2 nous a permis de révéler un processus de sélection homogénéisante ciblant un variant fonctionnel associé à un phénotype d'acétylation très lent. Ces résultats soulignent l'influence déterminante de la sélection naturelle dans la variabilité de réponse aux médicaments entre les populations et les individus. Ils montrent l'apport de la génétique des populations pour une meilleure compréhension de la composante génétique de la réponse aux médicaments et des traits complexes.

Examiner les liens existant entre la variabilité environnementale, les traits d'histoire de vie, la dispersion et les décisions d'accouplement est un enjeu central en Ecologie et en Evolution. J'ai exploré ces questions chez un amphibien, le sonneur à ventre jaune (Bombina variegata). Dans le premier volet de ma thèse, je me suis intéressé à l'influence des variations spatiotemporelles de l'environnement sur les patrons de covariation entre les traits d'histoire de vie, la dispersion et les types comportementaux à l'échelle inter-populationnelle. J'ai examiné comment le degré de stochasticité interannuel de l'habitat de reproduction régule le positionnement des populations le long du slow-fast continuum et génère des syndromes de dispersion parmi les populations. J'ai ensuite analysé les conséquences de ces syndromes sur les patrons de différenciation génétique au sein des populations. Dans le second volet de ma thèse, je me suis intéressé au rôle de la canalisation environnementale dans la stratégie d'histoire de vie de B. variegata et j'ai évalué comment diverses formes de variations météorologiques pouvaient affecter la dynamique de différentes populations. Dans chacune d'elles, j'ai mesuré l'impact de facteurs météorologiques sur des paramètres démographiques tels que la survie, le recrutement et les probabilités de reproduction. Dans le troisième et dernier volet de ma thèse, je me suis intéressé au choix d'accouplement des femelles, en examinant successivement les hypothèses de bons gènes et de gènes compatibles puis en me focalisant sur le rôle de la qualité et de la disponibilité des sites de reproduction sur les décisions d'accouplement des femelles / Investigating the links between environmental variability and life history traits, dispersal and breeding decisions is critical challenge for ecologists. I have examined this issue in anuran, the yellow-bellied toad (Bombina variegata). In the first part of my thesis, I have examined the influence of spatio-temporal variation of the environment on the covariation patterns between life history traits, dispersal and behavioral types at inter-population scale. I have investigated how the level of breeding habitat stochasticity may regulate the position of B. variegata populations along the slow-fast continuum and may promote dispersal syndromes among populations. Then I have analyzed the consequence of such dispersal syndromes on population genetic differentiation. In the second part of my thesis, I have focused on the role of the environmental canalization in the life history strategy of B. variegata and I have evaluated how various forms of weather variation (mean and extreme events) could affect the dynamics of different populations. In each studied populations, I have quantified the impacts of weather variation on various demographic parameters as survival, recruitment and breeding probabilities. In the third part of my thesis, I have investigated female mate choice in B. variegata by successively examining good genes and compatible gene hypotheses, and then by evaluating the role of breeding habitat quality and availability on mating decisions

Tous les individus ne répondent pas de la même façon à un même traitement médicamenteux, tant sur le plan pharmacologique (efficacité) que sur le plan toxicologique (effets indésirables). Des facteurs génétiques affectant la pharmacocinétique et la pharmacodynamie des médicaments jouent un rôle déterminant dans cette variabilité interindividuelle de réponse. Certains de ces facteurs sont distribués de manière hétérogène entre les populations humaines. Ces différences s’expliquent en partie par des phénomènes d’adaptation locale des populations à leur environnement. Au cours de son histoire, l’homme a dû en effet faire face à des changements de son environnement chimique, qui ont entraîné des pressions de sélection naturelle sur les gènes intervenant dans la réponse de l’organisme aux xénobiotiques. Ce sont ces mêmes gènes qui, aujourd’hui, influencent la réponse aux médicaments.La formidable accélération des progrès de la génétique donne accès aujourd’hui à la variabilité génétique des populations humaines sur l’ensemble du génome, facilitant la découverte et la compréhension des mécanismes génétiques à l’origine des traits complexes comme la réponse aux médicaments. Les outils de la génétique des populations permettent notamment d’identifier des variants affichant un niveau de différenciation génétique inhabituel entre les populations humaines et de déterminer dans quelle mesure la sélection naturelle a joué un rôle dans les profils atypiques observés.Dans cette thèse, nous avons appliqué ces outils à des données de génotypage et de séquençage pour analyser les profils de différenciation génétique des populations humaines pour les gènes de la réponse aux médicaments. Nous avons ainsi démontré qu’une sélection positive récente en Asie de l’Est dans la région génomique du gène VKORC1 était responsable d’une hétérogénéité de distribution du variant fonctionnel de VKORC1, à l’origine des différences de sensibilité génétique aux anticoagulant oraux de type antivitamine K entre les populations humaines. Puis, en étendant notre analyse à l’ensemble des pharmacogènes majeurs, nous avons identifié de nouveaux variants potentiellement intéressants en pharmacogénétique pour expliquer les différences de réponse aux médicaments entre les populations humaines et les individus. Enfin, l’étude approfondie du gène NAT2 nous a permis de révéler un processus de sélection homogénéisante ciblant un variant fonctionnel associé à un phénotype d’acétylation très lent. Ces résultats soulignent l’influence déterminante de la sélection naturelle dans la variabilité de réponse aux médicaments entre les populations et les individus. Ils montrent l’apport de la génétique des populations pour une meilleure compréhension de la composante génétique de la réponse aux médicaments et des traits complexes. / Response to drug treatment can be highly variable between individuals, both in terms of therapeutic effect (efficacy) and of adverse reactions (toxicity).Genetic factors affecting drug pharmacodynamics and pharmacokinetics play a major role in this inter-individual variability. Some of these factors are heterogeneously distributed among human populations. Local adaptation of populations to their environment partly explained those differences. Indeed,during human evolution, populations had to cope with changes in their chemical environment that triggered selective pressures on genes involved in xenobiotic response. Those genes are the same ones that influence drug response today.The tremendous recent advances in genotyping and sequencing technologies now provide access to the genome-wide patterns of genetic variation in a growing number of human populations, facilitating our understanding of the genetic mechanisms underlying complex traits such as drug response. Population genetic tools allow the identification of variants showing an unusual pattern of genetic differentiation among human populations and the determination of the role played by natural selection in shaping the atypical patterns observed.In this thesis, we have applied these tools on both SNP-chip genotyping data and Next Generation Sequencing data to analyze the genetic differentiation patterns of human populations for genes involved in drug response. We show that a nearly complete selective sweep in East Asia in the genomic region of the VKORC1 gene is responsible for an heterogeneous distribution of theVKORC1 functional variant and can explain the inter-population genetic differences in response to oral anti-vitamin K anticoagulants. Extending the analysis to all major pharmacogenes, we have identified new variants of potential relevance to pharmacogenetics which could explain inter-population and inter-individual differences in drug response. Finally, by a comprehensive analysis of the NAT2 gene, we evidence a homogenizing selection process targeting a functional variant associated with a very slow acetylation phenotype. These results emphasize the crucial role of natural selection in the inter-population and inter-individual drug response variability.They also illustrate the relevance of population genetics studies for a better understanding of the genetic component underlying drug response and complex traits.