L’expansion agricole ne cesse d’agir sur la perte d’habitats essentiels et nécessaires au développement des espèces. Bien que plusieurs espèces réussissent à survivre dans ces habitats peu adéquats, la persistance et la santé de plusieurs populations semblent compromises par l’utilisation souvent intensive de polluants chimiques agricoles et de fertilisants. Cette étude a pour but de déterminer l’impact des contaminants et de l’écologie du paysage sur la diversité génétique des populations de ouaouarons retrouvées en milieu agricole. Notre hypothèse de départ stipule qu’une exposition chronique aux polluants agricoles induira des différences génétiques au niveau des populations exposées. Le bassin versant de la rivière Yamaska a été désigné comme site d’étude puisqu’il fait partie de la région agricole la plus importante du Québec et parce qu’on y retrouve un gradient d’utilisation des terres pour l’agriculture (faible, moyen, élevé). Le ouaouaron a été choisi à titre de modèle biologique puisque ses caractéristiques physiologiques et écologiques en font une espèce sentinelle capable de rendre compte de l’état de santé global des écosystèmes. La caractérisation génétique des populations a été effectuée à partir de marqueurs d’AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Les résultats montrent que la diversité génétique est liée à la colonisation à partir de l’embouchure de la rivière Yamaska et que quelques populations sont génétiquement différenciées. De plus, nous avons démontré une relation positive entre le nombre de locus polymorphes et l’atrazine, l’indice de contamination et le métolachlore et la concentration en azote ainsi qu’entre l’hétérozygotie attendue et la concentration en phosphate. / Agricultural expansion continues to act on the loss of critical habitats for the development of species and affects the integrity of remaining habitats. Although several species manage to survive in such inadequate ecosystems, persistence and health of many populations seem compromised by the intensive use of pesticides and fertilizers. This study aims at determining the impact of pollutants and landscape ecology on the genetic diversity of bullfrog populations inhabiting an agricultural area. Our hypothesis states that chronic exposure to agricultural pollutants induces genetic differences in exposed populations. The watershed of the Yamaska River was designated as the study site because it is part of the largest agricultural region in Quebec and because the sampling sites represent a gradient of land use for agriculture (low, moderate, high). The bullfrog was chosen as the biological model, since its physiological and ecological characteristics make it a sentinel species, which can reflect the overall health of an ecosystem. Population genetic characterization has been conducted from AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) markers. The results show that genetic diversity is correlated to colonization from the mouth of the Yamaska River and that some populations are genetically differentiated. Furthermore, we demonstrated a positive relationship between the number of polymorphic loci and the atrazine, the contamination index and the nitrogen concentration as well as between expected heterozygosity and phosphate concentration.

L’aréthuse bulbeuse (Arethusa bulbosa L.) est une orchidée tourbicole rare au Québec de par la petite taille de ses populations et les pressions qui pèsent sur son habitat. L’aréthuse est reconnue comme étant intolérante aux changements édaphiques de son habitat, notamment en regard du drainage. Afin de déterminer si l’aréthuse est une bonne espèce indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières, cette étude compare des parcelles où l’espèce est présente et où elle est absente. Au cours des étés 2009 et 2010, 37 tourbières du Québec méridional ont été échantillonnées. Des analyses discriminantes ont mis en évidence les facteurs naturels ou d’origine anthropique qui expliquent le mieux la différence entre les quatre types de parcelles. Aussi, la recherche d’espèces indicatrices de la présence de l’aréthuse a été réalisée grâce à la méthode INDVAL. Les résultats montrent que l’aréthuse pousse principalement dans des tourbières présentant des conditions minérotrophes, ce qui est appuyé par le pH élevé et la présence de plantes indicatrices de minérotrophie dans les parcelles contenant l’aréthuse. Cette dernière semble aussi profiter d’une certaine atténuation de la lumière par des arbres dispersés ou par les strates plus basses. Finalement, certaines perturbations de faible ampleur semblent être bénéfiques pour l’aréthuse, ce qui ne permet pas d’affirmer qu’elle est une bonne espèce indicatrice de l’intégrité écologique des tourbières. / Arethusa bulbosa L. is a peatland orchid rare in Québec because of the small size of its populations and the pressures on its habitat. It is known to be intolerant to edaphic changes of its habitat, and particularly to drainage. To determine if A. bulbosa is a good indicator species of the ecological integrity of peatlands, this study compares plots where the species is present from plots where it is absent. During the summers of 2009 and 2010, 37 peatlands were surveyed in southern Québec. Discriminant analyses were performed to find which natural or anthropogenic factors best explain the difference between plots with or without the orchid. Also, indicator species of the presence of A. bulbosa were found using INDVAL analyses. Overall, the results suggest that A. bulbosa was mostly growing in peatlands characterized by minerotrophic conditions. Two evidences supported this point, the high pH values measured and the presence of indicator species of minerotrophy in plots with the orchid. It is likely that A. bulbosa is favored by a certain interception of light by scattered trees or species growing in lower strata. Finally, despite a high floristic quality assessment index (FQAI) in A. bulbosa plots, it is likely that the species takes advantage of small-scale disturbances in it habitat and is therefore not a good indicator species of peatlands ecological integrity.

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La famille des NADPH oxydases est constituée de complexes multi protéiques, dont un des composants est la sous unité catalytique NOX. Il s'agit de protéine transmembranaire qui assure le transport des électrons à travers la membrane, à partir d'un donneur d'électrons, le NADPH, à un accepteur final, l'oxygène moléculaire. Il en résulte la production de superoxydes, précurseur d'espèces réactives de l'oxygène. Les NOX sont impliquées dans divers processus physiologiques et pathologiques qui les ont placés au rang des cibles thérapeutiques à forte valeur ajoutée.Les NOX sont reportées comme des protéines membranaires propres aux eucaryotes supérieures. Ainsi toutes les données fonctionnelles disponibles pour cette famille d'enzyme, ont été le fruit des études structure-fonction et de données putatives indirectes. D'où l'idée et l'intérêt d'identifier chez les procaryotes des candidats homologues aux Nox eucaryotes et susceptibles d'être de bons modèles pour des études structurales. En se servant d'outils bio-informatiques, nous avons définis des signatures de séquences propres aux NOX et avons identifié chez les procaryotes des centaines de séquences homologues. SpNox de chez Streptococcus Pneumoniae, a été sélectionnée et surexprimée chez E. Coli. SpNox a été purifiée et a fait l'objet d'une caractérisation fonctionnelle et biochimique approfondie. Au vue des résultats obtenus, SpNox se rapproche de part ses propriétés structurales et mechanistiques des NOX eucaryotes. Ainsi elle se présente comme le premier modèle procaryote de protéine NOX. Les premiers cristaux de cette famille de protéines ont été obtenus et son rôle in vivo reste à exploiter.En parallèle à l'approche procaryote, nous avons mené une étude structure-fonction sur la protéine NOX2 des neutrophiles PLB-985. Deux arginines conservées chez toutes les NOX eucaryotes ont été sélectionnées et leur rôle a été étudié par mutagenèse dirigée. Apres évaluation des propriétés enzymatiques des mutants NOX2, nous avons pu identifier l'arginine 513 comme étant impliquée dans la spécificité de NOX2 vis a vis du NADPH. Ces résultats nous ont permis de proposer une nouvelle orientation du NADPH dans son site d'ancrage à la protéine NOX2. / The NADPH oxidase complex was the first identified example of a system that generates reactive oxygen species in a dedicated manner. NOX are proteins involved in the transmembrane transfer of electrons to the molecular oxygen, resulting in the production of superoxides. In addition to ROS related damages, deregulation of Nox-dependant ROS production induces pathological consequences. Accordingly, the Nox family became a potential drug target, making the understanding of their function at molecular basis crucial.In the literature, it has always been reported that Nox proteins exist only in eukaryotes. Since eukaryotic membrane proteins have proven to be difficult to study, all the data available on Nox enzymes are obtained from putative assignments or structure-function studies.In our project, to overcome the difficulty of working on eukaryotic membrane proteins, we used an original approach based on bioinformatics tools. Through using specific filters and a novel program, we were able to identify hundreds of prokaryotic candidates. Among them, we selected SpNox, as a prokaryotic model from Streptococcus Pneumoniae. We have developed its expression in E. Coli as well as a multistep purification scheme. We also conducted an extensive enzymatic and mechanistic characterization of the purified enzyme. Our data support a strong structural and functional homology with known NOX enzymes. Finally, crystallization trials are performed leading to first crystals ever obtained for this family of protein. The understanding of Nox's physiological function in bacteria remains to investigate.In parallel to the prokaryotic approach, a structure-function study was conducted on the human model NOX2 in the PLB-985 neutrophils. Conserved arginines among eukaryotic Nox sequences were selected. Site directed mutagenesis followed by activity tests, lead us to identify a crucial role for arginine 513. It is implicated in the specificity towards NADPH as an electron donor for NOX2. With these data, we were able to suggest a new orientation of the NADPH, notably the phosphate moiety, in the binding site.

Les microorganismes occupent une place centrale dans la diversité du vivant et les processus écosystémiques, notamment dans le sol où ils sont en interaction avec les plantes. Cette thèse vise à caractériser l'influence respective des plantes et du contexte abiotique dans la distribution spatiale des microorganismes. Le travail s'appuie sur un modèle simplifié de la biologie des sols, les plantes en coussins des falaises de haute montagne. Nous avons suivi une seule espèce aux morphotypes variés, Silene acaulis, une espèce ingénieure de l'écosystème dont la croissance mène à la création d'un sol de novo. L'échantillonnage comprend le prélèvement de sol de plante et de sol extérieur comme témoin, pour des coussins distribués le long de gradients altitudinaux et géologiques. Des méthodes moléculaires ont été utilisées pour décrire la diversité microbienne et le génotypage des coussins.Les coussins structurent la beta diversité bactérienne et fongique à l'échelle régionale en agissant comme un tampon à échelle locale sur les effets de la roche mère et de l'altitude en homogénéisant le pH et par un apport de nutriments. Cet effet ingénieur est d'autant plus fort que la contrainte abiotique augmente et varie selon le génotype des coussins. La beta diversité bactérienne diffère de la beta diversité fongique. Alors que les communautés bactériennes sont sensibles au pH du sol et convergent sous les coussins, les communautés fongiques sont corrélées à la génétique des coussins, particulièrement les clades aux modes de vie biotrophes/pathogènes. Ce travail montre que les plantes sont un filtre biotique majeur de la biogéographie microbienne. / Microorganisms are key component of Hearth biodiversity and ecosystem processes, especially in soils where they interact with plants. The objectives of the PhD was to caracterize the plant and abiotic respective influence on microbial spatial distribution. The work was based on a simplified soil biology model, the alpine cushion plants. We choose one species composed of variable morphotype, Silene acaulis,can ecosystem engineer species that creates de novo soil through growth. Sampling design includes soil within cushions and outside, spanning altitudinal and geological gradients. Molecular approachs were used to describe diversity and to genotype cushions.Cushions structures bacterial and fungal regional beta diversity through a local buffering of the influence of abiotic context, homogeneizing soil pH and by nutrient supply. This engineering effect increased in stressful conditions and varied according to plant genotype. Betadiversity differed between bacteria and fungi. Bacterial communities are mainly influenced by pH and converge within cushions while fungal communities correlate to cushion genetic, especially plant-associated biotrophs fungal clades. This work shows that plants act as a major biotic filter on microbial biogeography.

Les parasitoïdes de pucerons Aphidiinae (Hymenoptera : Braconidae) comprennent des espèces qui présentent un gradient de spécialisation allant d’espèces monophages à des espèces capables de parasiter plusieurs dizaines d’espèces hôtes. Le caractère généraliste ou spécialiste d’un ennemi naturel va conditionner son efficacité à réguler les populations d’un ravageur, mais également sa capacité à pouvoir exploiter d’autres ressources dans les habitats semi-naturels, et assurer ainsi son maintien dans l’environnement en l'absence du ravageur. L’objectif premier de ce travail est de définir s’il existe des espèces généralistes au sein des Aphidiinae, dans un contexte agronomique spatialement et temporellement délimité. Dans un deuxième temps, il s'agit d’étudier les facteurs qui peuvent influencer la spécialisation parasitaire à l’échelle inter et intraspécifique. Les facteurs ciblés sont l’hôte, la plante, de par leurs caractéristiques écologiques comme l’abondance et la fréquence, et le type d'habitat, cultivé ou non cultivé. Nous avons étudié au sein d’un agrosystème et au cours d’une saison de végétation les réseaux trophiques plantes-pucerons-parasitoïdes dans le milieu cultivé et dans les habitats semi-naturels. Nous avons cherché à identifier des situations d’exploitation d’hôtes multiples dans les deux compartiments de l’agrosystème et à définir les facteurs pouvant influencer la répartition des espèces généralistes et spécialistes dans le temps et l’espace. Puis nous avons étudié le parasitisme en conditions naturelles et contrôlées d’une espèce en particulier, Diaeretiella rapae pour déterminer son degré de spécialisation parasitaire et la dynamique d’exploitation des hôtes sur les plantes cultivées et sauvages. Enfin, l’existence de structuration génétique des populations, voire d’espèces cryptiques, a été recherchée chez les espèces les plus généralistes, grâce à une approche moléculaire de type barcoding. Nos résultats révèlent qu’il n’y a pas à proprement parlé de vrai généraliste parmi les Aphidiinae présents dans l'agroécosystème étudié. Les espèces supposées généralistes ayant un possible intérêt agronomique ont en réalité des spectres d’hôtes limités, elles ne parasitent que rarement et très ponctuellement des ressources dans les habitats semi-naturels. La plupart présentent des structurations génétiques de leurs populations (hormis A. ervi) en fonction de l’hôte, de la plante ou de l’interaction des deux. Des espèces cryptiques ont été détectées chez D rapae. La conséquence de cette spécialisation parasitaire et des structurations génétiques intraspécifiques est un rôle probablement très faible des habitats semi-naturels comme réservoirs d'Aphidiinae, leur gestion n'étant alors pas un levier pour la mise en place d'une lutte biologique par conservation. / Aphid parasitoids of the sub-family Aphidiinae (Hymenoptera: Braconidae) include species with a gradient of specialization from monophagous to polyphagous species, able to parasitize several dozen of host species. Generalist or specialist trait for a natural enemy will determine its effectiveness in regulating pest populations, but also its ability to exploit other resources in semi-natural habitats and then to ensure its maintenance in the environment in the absence of pests. The first objective of this work is to determine if there are real generalists species within Aphidiinae in a peculiar agroecosystem over the time and in different habitats. Secondly, we studied the factors that may influence the parasitic specialization at inter- and intraspecific level. Targeted factors are the host, the plant, regarding their ecological characteristics, such as abundance and frequency, and the type of habitat, cultivated or uncultivated. We studied the trophic network between plant-aphid-parasitoid in cultivated areas and in semi-natural habitats in an agroecosystem and during a growing season. We sought to identify situations of multiple exploitation of different host in the two compartments of agroecosystem and to identify factors influencing the distribution of generalists and specialists species in time and space. Then, we studied the parasitism of a particular species Diaeretiella rapae in natural and controlled conditions to determine its degree of parasitic specialization and its temporal dynamic of host exploitation on cultivated and wild plants. Finally, the existence of genetic structure of populations, even cryptic species, was investigated in the most generalist species, with a molecular barcoding method. Our results reveal that there is no true generalist species among Aphidiinae present in the studied agroecosystem. The supposed generalist species actually have limited host ranges, they parasite rarely and very timely resources of semi-natural habitats. Most of them show a genetic structuration of their populations (except A. ervi) depending on the host, the plant or the interaction of both. Cryptic species were detected in D rapae. The consequence of this parasitic specialization and intraspecific genetic structuring is probably a very low role of host reservoir played by the semi-natural habitats for Aphidiinae species, their management then not being a lever for the implementation of conservation biological control.

Depuis plus d'une vingtaine d'années, les espèces invasives ont été hissées au rang des problèmes publics majeurs en raison de leurs effets sur l'environnement, l'économie ou la santé. L'objectif général de cette thèse est d'identifier les facteurs naturels et humains conduisant à attribuer au cours du temps le statut public d'espèce invasive à certaines espèces et dans certains contextes, à travers le cas de l'ajonc d'Europe (Ulex europaeus) sur l'île de La Réunion (Océan Indien). Ce travail se structure en trois parties : (i) une comparaison des caractéristiques biologiques de l'ajonc entre La Réunion, où il est déclaré invasif, et la France métropolitaine, d'où est-il originaire, (ii) une analyse historique de sa dynamique d'expansion géographique et des facteurs naturels et humains qui l'ont favorisée, et (iii) une étude de la construction des statuts publics qui lui ont été attribués depuis son introduction. Les résultats ont révélé une évolution biologique entre des populations d'ajonc de France et de La Réunion sur le taux et la vitesse de germination, et la production et dispersion des graines. Couplée à une croissance des individus plus rapide précédemment démontrée, ceci suggère que les capacités de colonisation de l'ajonc sont plus importantes dans l'île que dans sa zone d'origine. Ces capacités ont favorisé son expansion géographique dans les milieux agricoles et naturels, en interaction avec les usages du sol, les pratiques agricoles et les savoir-faire liés à l'ajonc. Ces éléments découlent eux-mêmes du contexte socio-économique global à l'œuvre, de l'échelle européenne à l'échelle de l'exploitation agricole familiale. La construction et publicisation du statut invasif de l'ajonc dans l'île résulte d'une combinaison entre ces éléments écologiques et les éléments sociologiques suivants : une nouvelle lecture scientifique écologique du monde à l'échelle globale, et, à l'échelle régionale, des jeux d'acteurs complexes autour de la gestion des milieux naturels protégés. Ces résultats mettent une fois de plus en évidence l'importance des approches interdisciplinaires pour appréhender les objets foncièrement hybrides, produits de nature et de culture. / For over twenty years, invasive species have been raised to the rank of major public problems because of their effects on the environment, economy and health. The main objective of this PhD thesis is to identify natural and human factors leading to attribute over time the public status of invasive species to certain species and in certain contexts, through the case of gorse (Ulex europaeus) on the island of La Réunion (Indian Ocean). This work have a three-part structure: (i) a comparison of biological characteristics of gorse between La Reunion, where it is called / declared invasive, and France, its native range, (ii) a historical analysis of its geographic expansion through natural and human factors, (iii) a study of the construction of public status attributed to gorse since its introduction on the island. The results showed a biological evolution between gorse populations of France and La Reunion related to germination rate and velocity, and seed dispersal. Coupled with a faster growth of individuals previously demonstrated, this suggest that colonization capacities of gorse are more important in the invasive region than in its native region. These capacities have favoured its geographic expansion in agricultural and natural environments, in interaction with the uses, agricultural practices and land uses, which themselves result from the overall socio-economic context from European scale to family farming scale. The construction and publicizing of the invasive status of gorse on this island is a combination between these ecological features and sociological elements: a new ecological vision of the world on a global scale, and, on a regional scale, social interactions between stakeholders about the management of protected natural areas. These results demonstrate one more time the importance of interdisciplinary approaches to understand the fundamentally hybrid object, product of nature and culture.

Résumé : La biologie évolutive permet de comprendre et de retracer l'origine des espèces ou des populations, de comprendre leurs dispersions dans différentes zones et d'analyser les différentiations résultant de ces évolutions. L'invasion biologique et les espèces envahissantes en général sont de bons modèles pour étudier et comprendre l'adaptation à de nouveaux environnements. Plasmodium falciparum, un protozoaire parasite agent du paludisme, a envahit de nouvelles populations hôtes et de nouvelles espèces de vecteurs à plusieurs reprises. Notre objectif était d'étudier (i) l'introduction, l'origine et la distribution de P. falciparum dans des environnements radicalement différents : dans une nouvelle aire géographique tout d'abord (en Amérique du Sud) puis dans une nouvelle espèce hôte (chez les primates) et (ii) de déterminer les gènes potentiellement impliqués dans l'adaptation à ces nouveaux environnements. Ces questions ont été abordées à travers différentes approches réunissant des analyses de génétique des populations, de phylogéographie ainsi que des analyses phylogénétiques. Les résultats obtenus démontrent pour la première fois que, P. falciparum a été introduit par l'homme au moins à deux reprises en Amérique du Sud à partir de l'Afrique. Cette thèse a aussi permis de démontrer pour la première fois que ce parasite circule naturellement chez les primates non-humains. L'analyse des patrons de sélection sur des gènes candidats jouant un rôle dans l'invasion des hématies par le parasite a été réalisée afin de déterminer si des évolutions adaptatives particulières avaient opérées sur ces gènes dans ces nouveaux environnements. L'ensemble de nos résultats démontrent que P. falciparum peut être considéré comme une espèce envahissante et que ce parasite n'est en fait pas spécifique à l'homme. L'ensemble de notre travail nous a permis d'avancer dans la connaissance de ce modèle biologique en termes de stratégie d'émergence ou de réémergence dans différents environnements. Nos résultats soulignent les changements qui ont opéré dans la distribution géographique et l'émergence du spectre d'hôte utilisé par P. falciparum au cours de son histoire évolutive passée et présente ce qui peut laisser craindre d'autres évolutions à l'avenir.Mots clés : Invasion biologique, espèce invasive, parasite, origine, adaptation, sélection, maladies émergente, Plasmodium falciparum, Amérique du Sud, génétique des populations, phylogéographie, marqueurs moléculaires, singes. / Abstract: The evolutionary biology allows to understand and to trace the origin of species or populations, to understand their dispersions in different areas and analyse the resulting differentiation of these developments. The biological invasion and invasive species, in general, are good models to study and understand the adaptation to new environments. Plasmodium falciparum, a protozoan parasite, agent of the malaria, invades a new host and new vector species at several times. The objective of this thesis was to analyse (i) introduction, origin and distribution of P. falciparum in radically different environments; first, a new geographical area (South America); second, a new host species (in primates); and (ii) identify genes potentially involved in adaptation to new environments. I addressed these questions using different approaches, including population genetics, phylogeographic analyses, and also phylogenetic analyses. The results demonstrate for the first time, P. falciparum has been introduced by humans at least twice in South America from Africa. This thesis has also demonstrated for the first time that this parasite circulates naturally in nonhuman primates. The analysis of the patterns of the selection on candidate genes play a role in the invasion of erythrocytes by the parasite was performed to determine if adaptive evolutions were occur on these specific genes in these new environments. Overall, our results demonstrate that P. falciparum can be considered an invasive species and that parasite is not specific to humans. All of our work allowed us to advance in the knowledge of the biological model in terms of strategy emergence or reemergence in different environments. Our results highlight the changes that have taken place in the geographical distribution and the emergence of host range used by P. falciparum during its evolutionary history, past and present which may raise concerns of other developments in the future. Keywords : Biological invasion, invasive species, parasite, origin, adaptation, selection, emerging infectious diseases, Plasmodium falciparum, South America, population genetics, phylogeography, molecular markers, apes.

Ce manuscrit présente une méthodologie rationnelle de synthèse, caractérisation, détermination de la structure électronique et du comportement dynamique d’espèces bimétalliques électroniquement insaturées de type Cr(0)-M (avec M = Pd(II), Pt(II) ou Rh(I)). Ces nouvelles espèces constituent de rares exemples d’entités électro-insaturées à 14 électrons ayant la spécificité d’être persistantes en solution. Leur cohésion structurale provient essentiellement de la compensation d’un faible caractère de type donneur/accepteur entre les deux métaux par des interactions non-covalentes Coulombiennes. Nous montrons ainsi qu’en tirant profit du caractère ambiphile d’un ligand hétéroditopique capable de chélater un centre métallique par l’établissement d’une liaison covalente et d’une interaction non-covalente, de nouvelles espèces coordinativement insaturées peuvent être obtenues. Nous proposons d’appeler ce nouveau mode de chelation : « Hemichelation ». / The present manuscript will present a rational method of synthesis, characterization, determination of the electronic structure and dynamic behaviour of solution-persistent, and formally unsaturated binuclear Cr(0)-M complexes (with M= Pd(II), Pt(II) or Rh(I)). This new class of complexes constitutes rare examples of persistent coordinatively unsaturated 14-electrons complexes, whose cohesion stems essentially from a compensation of insufficient donor/acceptor Cr-M bonding by non-covalent interactions of preponderant attractive Coulombic nature. By taking advantage of the ambiphilic character of a heteroditopic ligand capable of chelating a metal centre through covalent and noncovalent bonds, truly coordination-unsaturated complexes can be synthesized in a manageable form. We propose to name “Hemichelation” the half-covalent/half noncovalent bonding-relationship between the ambiphilic heteroditopic ligand and the electron-unsaturated metallic centre.