Cette thèse étudie le processus de spéciation entre la lamproie fluviatile (Lampetra fluviatilis) et la lamproie de Planer (L. planeri). Les deux espèces présentent des stratégies d'histoire de vie extrêmement différentes : L. fluviatilis est parasite et anadrome alors que L. planeri n'est pas parasite et reste strictement dulcicole. Toutefois, leur degré d'isolement reproducteur et leur histoire de divergence demeurent méconnus. Ces questions ont été abordées par des approches expérimentales, de génomique de populations et de simulations démographiques. Des croisements expérimentaux ont révélé un faible isolement reproducteur, confirmé par des degrés variables de flux géniques dans les populations naturelles. Les analyses génétiques ont montré que les deux taxons représentaient probablement des écotypes avec un isolement reproducteur partiel suggérant que les barrières reproductives endogènes ne réduisaient que partiellement la migration efficace entre écotypes. L'importance du contexte géographique actuel et passé dans l'étude de la spéciation a aussi été mise en évidence par des analyses à l'échelle du génome. Ainsi, les populations isolées de L. planeri évoluent principalement sous l'effet de la dérive génétique et ont une diversité réduite. Les inférences démographiques ont suggéré que la divergence a été initiée en allopatrie puis suivie de contacts secondaires résultant en un parallélisme génomique partiel entre réplicas de paires de populations. Une hétérogénéité de la divergence génomique a démontré que les ilots génomiques de différenciation ne résultaient pas de l'action récente de la divergence écologique. En outre, nos résultats suggèrent un impact faible de la fragmentation anthropique des cours d'eau sur la diversité génétique des populations de L. planeri. Les populations résidentes possèdent une diversité génétique plus grande lorsque le flux de gènes avec L. fluviatilis dans les parties aval des cours d'eau. Globalement cette thèse a démontré que les paires d'écotypes parasites et non-parasites de lamproies représentent un excellent modèle d'étude de la spéciation et notamment de l'architecture génomique de la divergence. / This thesis investigates the process of speciation between the European lampreys Lampetra fluviatilis and L. planeri. The two species have drastically different life history strategies: L. fluviatilis is parasitic and anadromous while L. planeri is non-parasitic and strictly freshwater resident. Yet their level of reproductive isolation and history of divergence remain poorly understood. A multidisciplinary approach including experiments, population genomics analyses and historical reconstruction was undertaken to address these issues. Experimental crosses revealed a very low level of reproductive isolation, partially mirrored by variable levels of gene flow in wild populations. Genetic analyses revealed that the two taxa were best described as partially reproductively isolated ecotypes suggesting that endogenous genetic barriers partially reduced effective migration between ecotypes. Genome wide analyses showed the importance of the current and ancient geographical context of speciation. In particular, parapatric L. planeri populations diverged mostly through drift and displayed a reduced genetic diversity . Demographic inferences suggested that divergence have likely emerged in allopatry and then secondary contacts resulted in partial parallelism between replicate population pairs. A strong heterogeneity of divergence across the genome was revealed by sympatric populations suggesting that genomic islands of differentiation were not linked to ongoing ecological divergence. Further investigations showed that the genetic diversity of L. planeri populations was weakly affected by human-induced river fragmentation. Resident populations displayed a higher diversity when gene flow was possible with L. fluviatilis populations in downstream sections of rivers. Overall this thesis showed that parasitic and non-parasitic lamprey ecotypes represent a promising model for studying speciation and notably the genomic architecture of divergence.

Dans une première partie de mon projet de thèse, je me suis intéressée aux hybridations interspécifiques et à l’histoire évolutive des espèces de pommiers en Europe. L’analyse de génomes complets m’a permis de confirmer que l’ancêtre du pommier cultivé est bien le pommier sauvage asiatique M. sieversii, mais aussi que de nombreuses variétés cultivées originaires de l’Europe forment un groupe génétique distinct de cette espèce sauvage. Ces variétés montrent des traces d’introgressions par le pommier sauvage européen M. sylvestris et une structuration de populaton selon un axe est-ouest. Les introgressions depuis le pommier cultivé sont également abondantes dans les populations de pommier sauvage européen M. sylvestris, et menacent leur intégrité génétique. Les niveaux des introgressions étaient corrélés aux activités anthropiques d’exploitation des pommiers et les hybrides n’avaient pas de réduction détectable de valeur sélective sur les caractères mesurés. Notre étude de la phylogéographie du pommier sauvage européen dans l’ensemble de son aire de distribution nous a permis de détecter des groupes génétiques différenciés résultant de l’histoire climatique passée de la planète. Ces groupes représentent autant d’unités de conservation différentes.Dans une seconde partie, j'ai étudié la coévolution entre espèces de plantes et espèces de champignons pathogènes dans deux systèmes différents. Je me suis tout d'abord intéréssée à l’histoire évolutive combinée des pommiers cultivés et sauvages d’Asie centrale et du champignon causant la tavelure, Venturia inaequalis. Dans les montagnes du Kazakhstan, le pommier cultivé a été réintroduit au cours des deux derniers siècles, créant une zone de contact secondaire, non seulement entre M. domestica et M. sieversii, mais aussi entre les populations de V. inaequalis de types agricole et sauvage. Alors que l’invasion des populations sauvages par le pommier cultivé semble encore limité géographiquement, le pathogène de type agricole est largement répandu dans les forêts et sur l’hôte sauvage. Cependant, le nombre d’hybrides détectés chez le pathogène reste limité, probablement en raison de barrières intrinsèques à la reproduction, puisque les deux types de pathogènes infectent les mêmes arbres hôtes. Dans un second temps, j’ai comparé les structures génétiques et spatiales à l’échelle européenne de la plante Silene latifolia et de son pathogène Microbotryum lychnidis-dioicae. Notre jeu de données constitué du génotype d’un pathogène et de la plante qu’il infectait nous a permis de comparer la structure à très fine échelle et celle-ci apparait remarquablement congruente. Trois groupes phylogéographiques ont été identifiés chez les deux organismes, correspondant à l’histoire de contraction-expansion des aires de distribution des espèces tempérées lors de la dernière glaciation. Une structure génétique plus fine a également été détectée chez le pathogène, suggérant la possibilité d’une histoire plus complexe. / In the first part of my thesis project, I studied the evolutive history of apple tree species in Europe, including interspecific hybridizations. Analyses of whole genome data confirmed that the progenitor species of the cultivated apple tree was M. sieversii, a Central Asia wild apple tree, but also that a high proportion of European cultivated varieties form a genetic group distinct from the wild species. These varieties show traces of introgressions from M. sylvestris and of population subdivision along an East-West axis. Microsatellite markers also showed that introgressions from the cultivated apple were also quite frequent in wild apple tree populations and thus threaten their genetic integrity. We found that introgression levels were correlated to anthropic activities of apple tree cultivation and gave rise to hybrids with no detectable reduced fitness on the traits measured. Our study of the European wild apple tree phylogeography allowed us to detect differentiated genetic groups resulting from the past climatic history of the planet and which should be considered as different evolutionary significant units in conservation.In the second part of my thesis project, I studied coevolution between plant species and their pathogenic fungi in two different systems. I first compared the evolutive history of cultivated and wild apple trees in Central Asia and that of their scab pathogen, Venturia inaequalis. In the Kazakhstan Mountains, the cultivated apple tree has been reintroduced back from Europe during the last two centuries. This created a secondary contact zone, not only between the two apple tree species, but also between the agricultural and the wild types of V. inaequalis. While the invasion of natural populations by the cultivated apple trees still seems geographically limited, the agricultural pathogen is widespread in the forests and on the wild host trees. However, the number of hybrids in the pathogen was limited, probably because of intrinsic reproductive barriers since no ecological barriers were found. I also compared spatial genetic structures at the European scale in the plant Silene latifolia and its anther-smut pathogen Microbotryum lychnidis-dioicae. Our dataset included genotypes from the pathogens and the plants on which they were collected, and the population structures appeared remarquably congruent. Three phylogenetic groups were identified in these both species, corresponding with the temperate species range contraction-expansion cycles during the past glaciations. A substructure was identified in the pathogen suggesting the possibility of a more complex history.

Afin de comprendre le processus de spéciation, il est nécessaire d'appréhender les patrons de flux géniques entre espèces naissantes et le rôle de la sélection dans leur détermination. C'est ce que tente d'aborder cette thèse en utilisant comme modèle deux sous-espèces de la souris domestique, Mus musculus. Nous avons reconstitué l'histoire de leur différenciation sur la base du polymorphisme de séquence à 60 locus autosomaux. La simulation du coalescent de ces locus sous plusieurs scenarios historiques nous a permis d'inférer, via une méthode ABC (Approximate Bayesian Computation), une divergence ancienne des sous-espèces (1,5Ma). Elle fut suivie d'une longue phase d'isolement (1,2Ma) précédant une phase d'échanges génétiques débutant bien avant la formation de la zone hybride européenne actuelle. La phase d'isolement a été assez longue pour expliquer une grande partie des incompatibilités génétiques observées actuellement. Les flux génétiques anciens et prolongés pourraient avoir favorisé le renforcement comportemental de l'isolement reproductif. Nous étudions aussi la relation entre le mode d'évolution de 77 régions génomiques autosomales et leur comportement d'introgression à travers une zone hybride. Le taux de recombinaison locale semble déterminer en partie les introgressions symétriques et limitées de certains locus. Toutefois tel n'est pas le cas pour 40% des locus, qui présentent une introgression asymétrique dans l'une ou l'autre direction. Nous proposons que l'introgression coté musculus soit majoritairement contrôlée par la sélection et que l'introgression coté domesticus soit influencée par un déplacement de la zone hybride vers le territoire musculus. / Understanding the speciation process requires to appraise patterns of gene flow between incipient speices as well as the role of selection in their determination. This thesis attempts to do so using two subspecies of the house mouse, Mus musculus, as a model. We inferred the history of their differentiation based on sequence polymorphism data at 60 autosomal loci. By simulating the coalescent of these loci under several historical scenarios we were able to infer, using an ABC (Approximate Bayesian Computation) method, an ancient divergence of the subspecies (1.5 MY). This was followed by a long period of isolation (1.2 MY) preceding a phase of genetic exchanges that started well before the formation of the present European hybrid zone. The isolation phase lasted long enough to explain a majority of the present genetic incompatibilities. Ancient and lasting gene flow could have favoured a behavioural reinforcement of reproductive isolation. We a lso studied the relationship between the mode of evolution of 77 autosomal genomic regions and their introgression patterns across a hybrid zone. Local recombination rates variations seem to partly account for the patterns observed at some loci with limited and symmetrical introgression. However such is not the case for 40% of the the loci showing asymmetrical introgression in on direction or the other. domesticus results from a movement of the hybrid zone from domesticus to musculus.

La dispersion du pollen est une composante majeure des flux de gènes chez les plantes, contribuant à la diversité génétique et à sa structure spatiale. Son étude à l'échelle d'un épisode de reproduction permet de comprendre l'impact des changements actuels (fragmentation, anthropisation....) et de proposer des politiques de conservation. Deux types de méthodes basées sur les marqueurs microsatellites estiment la fonction de dispersion du pollen: (i) les méthodes directes (e.g. mating model) basées sur l'assignation de paternité et nécessitant un échantillonnage exhaustif (position et génotype des individus du site étudié, génotypes de graines échantillonnées sur des mères); (ii) les méthodes indirectes (e.g. TwoGener), nécessitant un échantillonnage réduit (génotypes des graines, génotypes et positions des mères) et résumant les données en indices génétiques. Nous proposons la formalisation statistique de ces deux types de méthodes et montrons qu'elles utilisent des fonctions de dispersion différentes: les méthodes directes estiment une fonction forward potentielle (déplacement du pollen depuis le père), les méthodes indirectes une fonction backward intégrative (de la fécondation jusqu'à l'existence du père). Nous explicitons le lien entre fonctions backward et forward, des hypothèses menant à leur équivalence, et des contraintes affectant les fonctions backward. Nous développons enfin une méthode de calcul bayésien approché qui permet (i) une estimation forward, (ii) avec des intervalles de crédibilité, (iii) à partir d'un jeu de données non exhaustif et d'informations partielles (e.g. positions sans génotype) et (iv) l'utilisation de différents modèles de dispersion. / Pollen dispersal is a major component of gene flow in plants. It determines to genetic diversity and spatial genetic structure.Studying it at the scale of a single reproduction event enables to understand the impact of current changes (fragmentation, anthropization ...) and to propose conservation practices.Two types of methods, based on microsatellite markers, estimate pollen dispersal functions : (i) direct methods (e.g. mating model) based on paternity assignment require exhaustif sampling (position and genotype of individuals in the study plot, genotypes of seeds harvested on mothers); (ii) indirect methods (e.g. TwoGener), require a weaker sampling (seeds genotypes, genotypes and positions of their mothers) and summarize data through genetic indices.We propose a statistical formalization of both types of methods and show that they rely on different dispersal functions : the direct methods estimate a potential forward function (pollen transfer from the father), whereas the indirect methods estimate an integrative backward one (from fecondation to father existence). We exhibit the link between forward and backward functions, assumptions leading to their equivalence and constrains affecting the backward functions.Finally, we develop an Approximate Bayesian Computation method, which enable (i) a forward estimation, (ii) with credibility intervals, (iii) from a non exhaustive dataset and partial information (e.g. positions without genotypes) and (iv) the use of different dispersal models.

En 1996, la FAO a reconnu le rôle des agriculteurs dans la construction des ressources génétiques. Dans ce contexte, l'objectif général du projet PLANTADIV, dans lequel s'inscrit cette thèse, est d'appréhender comment les facteurs anthropiques et biologiques interagissent et façonnent la diversité génétique des plantes cultivées dans le bassin du lac Tchad. Dans cette région, les populations ont mis au point une innovation agricole originale : l'utilisation en contre-saison de terres argileuses inondées pour repiquer du sorgho. Les variétés de sorgho repiqué sont capables de puiser dans les réserves hydriques du sol pour accomplir leur cycle végétatif en saison sèche sans autre apport d'eau. Le sorgho repiqué connaît un large développement dans la région depuis la moitié du XXe siècle. Le projet de thèse se focalise sur l'estimation de la diversité génétique des sorghos repiqués et sur les mécanismes biologiques et génétiques qui ont pu contribuer à sa structuration intra et inter variétale. Nous avons également entrepris de retracer l'histoire évolutive des sorghos repiqués en nous appuyant essentiellement sur des outils de génétique des populations pour discuter les hypothèses géographiques et historiques existantes. Cette étude a mis en évidence qu'au moins deux événements de dessaisonalisation avaient eu lieu à partir de sorghos pluviaux provenant de deux groupes génétiques différents. Les sorghos repiqués sont plus différenciés que les sorghos pluviaux. Ceci peut s'expliquer en partie par les pratiques paysannes : les sorghos pluviaux sont échangés plutôt via les amis, la famille et les voisins, alors que les sorghos repiqués le sont plutôt via les marchés. De par les nombreux échanges de semence entre les différentes populations humaines dans cette région, l'étude phylogénétique n'a pas permis de mettre en évidence le(s) lieu(x) d'origine de dessaisonalisation.La seconde partie de ce travail a été consacré à la biologie de la reproduction du sorgho repiqué. Les méthodes de calcul indirectes et directes ont montrées que le sorgho repiqué est, comme le sorgho pluvial, préférentiellement autofécondé. Le taux moyen chez le sorgho repiqué est cependant plus faible (1,8%) que pour le sorgho pluvial (12%). De même, les variations d'allofécondation entre des panicules d'un même type nommé semblent plus faibles que pour le sorgho pluvial. La dernière partie de la thèse est consacrée aux impacts des pratiques agricoles sur la structuration de la diversité génétique des sorghos repiqués à une échelle locale. Les analyses génétiques ont montré, que ce soit pour le village de Djongdong ou celui de Bouzar, situés à l'extrême Nord du Cameroun, que pour un agriculteur donné, chaque type nommé correspond à une entité génétique. De plus, un même morphotype chez différents agriculteurs correspond aussi à une entité génétique. Les modes de gestion des semences et les pratiques culturales ont été analysés, elles influencent peu la structuration de la diversité génétique du sorgho repiqué. / In 1996, FAO has recognized the role of farmers in building and managing genetic resources. This work is part of the project PLANTADIV which main objective is to understand how biological and anthropogenic factors interact and shape diversity of cultivated plants in the Lake Chad Basin. In this region, people have developed an original agricultural innovation: the use in dry-season of flooded clay soils for transplanting sorghum. Transplanted sorghum varieties are able to tap into soil moisture reserves to complete their growth cycle in the dry-season without any water supply. Transplanted sorghum cultivation undertook a large development in the region since the middle of the XX century.The thesis project focuses on the estimation of the genetic diversity of planted sorghum and on biological and genetic mechanisms that may have contributed to its structuration both within and between landraces. We also undertook to trace the evolutionary history of planted sorghum by relying primarily on population genetics approaches to elaborate over geographical and historical hypotheses.This study revealed that at least two events of deseasonalization occurred from rain- sorghum pools from two different genetic groups. Differentiation of dry-season sorghum is stronger than that of rain-sorghum. This may be partially due to social practices: rainy sorghum are mainly exchanged through friends, families and neighbors as planted sorghum seeds are often obtain from markets. Extensive seed exchange between different human populations across the region may have blurred the geographical pattern of the genetic diversity, not allowing us to identify potential sites for deseasonalization.The second part of this work is devoted to the reproductive biology of dry-season sorghum. Direct and indirect estimation methods have shown that dry-season sorghum is, as rain sorghum, preferably selfing. Average level of out crossing is nevertheless lower in dry-season sorghum (1.8%) than it is in rain-sorghum (12%). Within landraces, variations are also smaller for dry-season sorghum than for rain-sorghum.The last part of the thesis is devoted to the impacts of agricultural practices on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum at a local scale. Genetic analyzes have shown that in both studied villages of Djongdong and Bouzar, located in the extreme north of Cameroon, each landrace named by a farmer corresponds to a genetic entity. In addition, the same morphological type among different farmers corresponds to a genetic entity. Modes of seed management and cultural practices were analyzed; they seem to have little influence on the structure of the genetic diversity of dry-season sorghum.

La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière « sans OGM » ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires… La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillers. / Consumer demand for food free of GMOs is growing and if production standards are to be met, food and non-food chains must be separated. Indeed, European Commission regulations 1829/2003 and 1830/2003 stipulate that food and feed thought to be GMO-free but found to be containing more than a 0.9% portion of an adventitious presence of authorized GMOs have to be distinguished, traced and labelled as such. Moreover, to ensure that producers have a choice a choice among differing types of production, the European Commission has issued recommendations that permit the coexistence of non-GM and GM crops. This poses the problem of how to deal with coexistence in an agricultural supply chain dedicated to handling a single crop species. To help in the elaboration of coexistence rules, and then assess their feasibility and their consequences as well as for setting up monitoring and control schemes, specific field experiments, even if necessary, are not sufficient as their predictive value remains restricted to a given context. It is necessary to be able to forecast the fate of GM crops at the landscape level taking into account the various cropping systems and agricultural practices that may occur across Europe. The key to forecasting spread and behaviour of GM plants and seeds as well as their impacts under a wide range of agro-ecosystems is modelling. Models reproduce the functioning of agro-systems and take into account the relevant factors and processes as well as their interactions. They thus make it possible to simulate the behaviour of agro-systems in non-observed situations and on a long term basis.This doctoral thesis establishes a methodological framework for the development of biological flow models thanks to the dynamic interactions of modelling, evaluation and experimentation. In a first phase, the work involved the design of the MAPOD® model developed in relationship to literature and varietal experiments carried out by GEVES. MAPOD® simulates gene flow between maize crops at the landscape scale. It is based on an individual dispersal function which depends on biological and climatic parameters. It calculates the probability of fecundation at a (x, y) point as a function of distance from the pollen emitter (efficient pollination). Its flowering dynamics module makes it possible to take into account of the consequences of flowering time - lags on GM adventitious presence in harvests. MAPOD® evaluates the effect of the spatial distribution of maize plots, varietal characteristics, and climate as well as agricultural practices on cross-pollination. In this investigation, in a second phase the initial version of MAPOD® was evaluated with another dataset provided by GEVES. Ways to improve the algorithm were thereby defined. In a third phase, the predictive quality of MAPOD® was estimated by comparing model outputs to cross-pollination rates which were obtained by monitoring farmers' fields in Catalonia (Spain) over a 5-year period. The relevance of decisions made according to model output was also evaluated.In a fourth phase, MAPOD® was used to simulate different scenarios involving the introduction of GM varieties into European cropping systems. The efficiency of individual coexistence measures was tested. Afterwards, the effect of combining different types of practices was simulated, leading to a set of decision-support tables elaborated according to the cropping context. At the scale of the collecting basin, with the enhanced version of MAPOD®, the efficiency of segregation strategies (spatial or temporal) that could be implemented by collecting and storing organisations was also studied. Lastly, model outputs were used as a basis for the design of a decision-support tool for use by farmers and extension workers.

Le lion de mer Australien a un cycle de reproduction non-annuel et asynchrone entre les colonies.Contrairement aux autres pinnipèdes, ce système unique offre l’opportunité aux mâles de se reproduiredans plusieurs sites lors d’une saison de reproduction. L’accès des mâles à plusieurs sites dereproduction pourrait contrecarrer le fort degré de structure génétique de population chez les femellesdûe à une fidélité extrême au site de reproduction. J'ai utilisé deux méthodes indépendantes maiscomplémentaires, moléculaire et acoustique, afin d’étudier la structure de la population et le systèmede reproduction. Pour l'analyse moléculaire, j'ai développé une banque de microsatellites spécifiques àl'espèce. Ces marqueurs ont été utilisés pour examiner le flux génétique des mâles dans les différentescolonies de reproduction, le succès reproducteur, et les taux de paternité inter- et intra-colonies. Deplus, j'ai mesuré la variation géographique dans les cris des mâles, ce qui représente une approchealternative pour mesurer les convergences/divergences entre colonies. J'ai montré que si les mâlesprésentent une certaine dispersion entre colonies, elle est limitée à une courte échelle en dépit del’opportunité des mâles de se reproduire dans différents sites. Les analyses acoustiques des cris demâles ont révélé des variations géographiques significatives entre colonies, qui ne reflètent pas lastructure génétique. Les analyses de paternité indiquent un faible taux de polygynie, la majorité desmâles ne produisant qu’un ou deux jeunes par saison. Des stratégies alternatives de reproduction(nomade ou sédentaire) sont présentes dans cette espèce, certains mâles se déplaçant activement entredifférentes colonies proches. Le système de reproduction unique du lion de mer Australien semblefortement influer à la fois les modalités de dispersion, mais aussi la structure de population et lesystème de reproduction. / The Australian sea lion has a non-annual and asynchronous breeding cycle across geographically closecolonies. In contrast to other pinnipeds, this unique reproductive system provides the opportunity formales to breed in different colonies during one breeding cycle. Male mating success across differentcolonies could counteract the high degree of structure driven by extreme site fidelity in females. I usedtwo, independent but complementary methods, molecular and acoustic to investigate their populationstructure and mating system. For molecular analysis I developed a species-specific microsatellitelibrary. These markers were used to examine the extent and rate of male mediated gene-flow acrossbreeding colonies but also to determine the breeding success and paternity both within and acrossspatially close colonies. Also, I investigated the geographical variation in male barking call. Thisrepresents an alternative approach to measure boundaries and relationships between colonies. Malesexhibit dispersal; however, this is limited to remarkably small scale in regards to the high potential fordispersal and opportunity to breed in different colonies. Acoustic analyses of the male barking callsrevealed significant geographical variation across sites; however this observed acoustic variation didnot reflect the genetic structure. Paternity analyses revealed that males display relatively modest ratesof polygyny with the majority of successful males siring only one or two pups per breeding cycle. Thepresence of alternative mating strategies (roaming vs staying) is apparent in this species with somemales actively moving and breeding between close colonies. It appears that the unique breedingbiology of Australian sea lion influences dispersal patterns, population structure and mating system.

La mise en place de réseaux écologiques est considérée comme l'un des moyens de pallier aux effets néfastes de la fragmentation sur la biodiversité. Dans les paysages agricoles, les éléments linéaires non cultivés peuvent constituer de larges réseaux, et jouer un rôle d'habitat-refuge et/ou de corridor de dispersion pour les espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de comprendre quel rôle un réseau dense de fossés de drainage peut jouer dans le maintien et la dispersion d'espèces végétales dans un paysage agricole intensif du nord de la France. Nous avons également cherché à savoir dans quelle mesure les caractéristiques du paysage, la connectivité du réseau et les traits d'histoire de vie des espèces végétales impactent la dispersion des propagules au sein du réseau de fossés. Nos résultats montrent que les fossés jouent bien un rôle de corridor écologique pour les espèces végétales. En ciblant plus précisément les espèces hydrochores, nous avons démontré qu'elles dépendaient essentiellement de la composition et de la connectivité du réseau de fossés et des éléments immédiatement adjacents aux berges. Le réseau détermine également la structuration des flux de gènes chez deux espèces végétales de berges de fossés. Enfin, nos résultats montrent que la réponse des espèces à un gradient de connectivité du réseau dépend d'une combinaison de traits de dispersion, et qu'une diminution de cette connectivité entraîne une convergence fonctionnelle de ces traits à l'échelle de la métacommunauté. L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre le rôle de corridor des fossés pour les espèces végétales, afin de permettre leur intégration au sein des projets de continuités écologiques dans les paysages agricoles. / The establishment of ecological networks is considered as one of the solutions to mitigate the negative effects of fragmentation on biodiversity. In agricultural landscapes, non-crop linear elements may form large networks, and constitute refuge habitats and/or dispersal corridors for plant species. The objective of this study is to understand which role may a dense drainage ditch network play for the maintenance and dispersal of plant species in an intensive agricultural landscape located in northern France. In addition, we also investigated the impact of landscape characteristics, network connectivity and plant species life-history traits on propagule dispersal within the ditch network. Our results indicate that ditches are indeed ecological corridors for plant species. By focusing more specifically on hydrochorous species, we demonstrated that they essentially depend on ditch network composition and connectivity and on elements immediately adjacent to the banks. The network also drives patterns of gene flow for two ditch bank plant species. Finally, our results also indicate that species’ response to ditch network connectivity depends on a combination of dispersal traits, and that connectivity reduction leads to functional convergence of those traits at the metacommunity scale. Together, these results provide a better understanding of the corridor role of ditches for plant species, in order to include these features into ecological network planning in agricultural landscapes.

Comprendre la sélection exercée par la plante hôte et ses conséquences sur la structure des populations pathogènes est essentiel pour gérer durablement les résistances des plantes aux maladies. Les objectifs de ce travail sont i) d'appréhender l'impact de la sélection imposée par des hôtes présentant différents niveaux de résistance, sur la structure phénotypique et génotypique d'une population locale de Phytophthora infestans, agent du mildiou de la pomme de terre ; ii) de déterminer si les pressions de sélection récurrentes exercées par les variétés dominant chaque bassin de production entraînent l'adaptation locale des populations de P. infestans et iii) de tester l'hypothèse d'un trade-off entre agressivité pendant la phase épidémique et capacité de survie hivernale dans des populations clonales de P. infestans. Nos résultats montrent que la sélection par l'hôte agit sur les composantes qualitative (virulence) et quantitative (agressivité) du pouvoir pathogène. La variation importante pour l'agressivité permet une adaptation des populations de P. infestans, pouvant aboutir à l'érosion de résistances partielles. Les populations françaises de P. infestans apparaissent adaptées à la variété dominante nationalement (Bintje), mais pas aux variétés localement dominantes. Le processus d'adaptation locale opère dans ce pathosystème, mais n'est détectable qu'à une échelle spatiale très vaste, pour des populations géographiquement déconnectées. Nos résultats montrent également que lors de la phase de survie hivernale, il n'y a pas de contre-sélection des souches les plus agressives par surmortalité des tubercules infectés. Ce travail souligne l'importance de considérer l'ensemble des forces évolutives pour décrire et comprendre la réponse adaptative des populations pathogènes. La modélisation des processus démogénétiques permettra de proposer et de valider des stratégies de gestion optimales des résistances variétales.

La perspective de la culture de variétés transgéniques pose, pour de multiples raisons, le problème de la ségrégation de filières de production basées sur la même espèce dans les paysages agricoles : demande d'une filière " sans OGM " ; coexistence de productions alimentaires et non alimentaires... La réglementation européenne fixe un seuil de présence fortuite d'OGM au-delà duquel un produit, même issu d'une variété non-OGM, doit être étiqueté comme contenant des OGM. La Commission européenne a émis des recommandations sur l'adoption de pratiques favorisant la coexistence entre cultures OGM et non-OGM de façon à ce que les agriculteurs puissent garder la liberté de choisir le mode de production qu'ils souhaitent. Dans ce contexte, il est important de pouvoir estimer a priori le taux d'impuretés OGM dans les récoltes de parcelles non-OGM, en fonction de leur organisation spatiale et du climat, mais aussi de comprendre et prédire l'effet de modifications de pratiques agricoles sur ce taux. L'expérimentation peut apporter des éléments de connaissances des phénomènes, la modélisation s'avère cependant plus pertinente pour répondre aux demandes d'aide à la décision (principalement publique) pour des situations agricoles et climatiques diversifiées. L'objectif de la thèse est donc de dégager un cadre méthodologique générique pour le développement de modèles de flux biologiques combinant de façon dynamique modélisation, évaluation et expérimentation. Le travail de thèse a consisté en la conception et l'évaluation du modèle MAPOD qui simule les flux de gènes chez le maïs à l'échelle du paysage. Ce modèle est basé sur une fonction de dispersion individuelle qui dépend de paramètres biologiques et climatiques et qui calcule une probabilité de fécondation en un point (x, y) en fonction de la distance à la source émettrice de pollen (pollinisation efficace). Il comporte un module de dynamique de floraison qui rend compte des conséquences des synchronismes ou asynchronismes de floraison entre champs sur les taux d'OGM dans les récoltes. Le modèle permet de déterminer l'effet de la distribution spatiale des parcelles de maïs, des caractéristiques variétales, du climat et des itinéraires techniques sur les taux de pollinisation croisée. MAPOD a été mis au point à partir de données de la littérature et d'expérimentations menées par le GEVES. Cette première version a été évaluée grâce à un second jeu de données provenant du GEVES. Elle a aussi fait l'objet d'une analyse de sensibilité. Les résultats obtenus ont permis de définir les pistes d'amélioration de l'algorithme. La qualité prédictive de MAPOD a ensuite été estimée grâce à des données issues de suivis effectués pendant 5 ans dans des parcelles d'agriculteurs en Catalogne, région où le maïs Bt est cultivé à grande échelle. La pertinence des décisions prises grâce aux sorties du modèle a aussi été caractérisée. MAPOD a été utilisé pour simuler différents scénarios d'introduction de variétés OGM dans les systèmes de culture européens. L'efficacité de mesures individuelles de coexistence a été testée. Ensuite, c'est l'effet de combinaison de pratiques qui a été simulé, aboutissant à l'établissement de tables de décision en fonction du contexte de culture. À l'échelle du bassin de collecte, l'efficience des stratégies de ségrégation (spatiale, temporelle) pouvant être mises en place par les organismes de collecte-stockage a aussi été étudiée grâce au modèle. Enfin, les sorties de MAPOD ont servi comme support pour la mise au point d'un outil d'aide à la décision à destination des agriculteurs et de leurs conseillers.