Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le lagopède alpin (Lagopus muta) et la perdrix grise (Perdix perdix) atteignent dans les Pyrénées les limites méridionales de leurs aires de répartition mondiale. Les populations pyrénéennes de ces deux sous-espèces (Lagopus muta pyrenaica et Perdix perdix hispaniensis) sont donc en situation d'isolat biogéographique. Les deux espèces sont d'excellents bio-indicateurs de l'évolution des milieux ouverts d'altitude. Sous la pression conjuguée des contraintes environnementales et anthropiques, ces milieux connaissent actuellement une évolution sensible caractérisée par un relèvement altitudinal des étages de végétation et donc un rétrécissement de l'habitat disponible pour les espèces d'altitude. La régression des activités agro-pastorales accentue ce phénomène généralisé de reforestation des milieux. Une conséquence attendue de ces bouleversements est l'augmentation du degré de fragmentation des habitats notamment pour les populations d'altitude. Au-delà de l'influence du paysage sur la structuration des populations, un autre facteur pourrait structurer les populations de perdrix grise : les lâchers d'individus d'élevage dans des populations sauvages. Dans cette thèse, nous nous intéressons à la structuration génétique du lagopède alpin des Pyrénées et de la perdrix grise en France afin d'aider à la décision des plans de conservation.

La gorgone rouge, Paramuricea clavata (Cnidaire, Octocoralliaire), est une espèce sessile, longévive à faible croissance dont les populations présentent une lente dynamique. Cette espèce est caractérisée par une phase larvaire pélagique qui représente l’unique phase de dispersion potentielle au cours du cycle de vie de cette espèce. P. clavata est une espèce clé des assemblages à coralligène de Méditerranée, qui subit les effets combinés des activités de plongée sous-marine et du changement climatique. Dans ce contexte, il était donc fondamental d’approfondir les connaissances sur les traits d’histoire de vie, la biologie et l’écologie de cette espèce. L’objectif de ce travail était d’étudier, à l’aide d’une approche génétique, les facteurs biologiques et écologiques clés qui devraient être importants pour la réponse de l’espèce aux changements environnementaux. Parmi ces facteurs, la dispersion larvaire joue un rôle fondamental dans la dynamique et la connectivité des populations marines. Dans le contexte actuel des fortes pressions anthropiques, la compréhension des degrés de connectivité entre les populations est primordiale pour évaluer le devenir des populations, face au changement climatique, et pour mettre en place des plans de conservation et des réseaux d’aires marines protégées. / The red gorgonian, Paramuricea clavata (Cnidaria, Octocorallia), is a sessile, long-lived and slow growing species which displays slow population dynamics. This species is characterized by a pelagic larval phase that represents the sole potential phase of dispersal during the life cycle of this species. P. clavata is a key species of coralligenous assemblages of the Mediterranean Sea which undergoes the combined effects of diving activities and climate change. In this context, extending the knowledge about life history traits, biology and ecology of the red gorgonian was of fundamental importance. Using a genetic approach, the goal of this work was to study some key biological and ecological factors which should be important for the response of this species to environmental changes. Among these factors, larval dispersal plays a major role in driving marine population dynamics and connectivity. In the current context of strong anthropic pressures, understanding the level of population connectivity is primordial to evaluate population outcome, facing climate change, and to develop conservation plans as well as to design marine reservenetworks.

En plus des facteurs environnementaux et démographiques, les propriétés génétiques des populations sont devenues une préoccupation majeure pour préserver les populations en déclin de l'extinction. Afin d’acquérir des informations pertinentes pour la planification et la mise en œuvre des stratégies de conservation, les biologistes de la conservation ont réalisé le besoin d’avoir des connaissances en génétique des populations. Grace à l'acquisition de plus en plus rapide et de moins en moins chère d'une large gamme de marqueurs moléculaires, le recours a l’usage de l’outil moléculaire se répand de plus en plus. Ainsi, la génétique de la conservation se confirme comme une discipline à part entière qui est donc l’utilisation de la génétique dans la préservation des espèces comme entités dynamiques capables d'évoluer pour faire face aux changements environnementaux et afin de minimiser leur risque d'extinction. Par le biais de l’utilisation d’un large panel de marqueurs moléculaires (gènes mitochondriaux et nucléaires, microsatellites et SNPs), nous nous sommes intéresse à l’histoire évolutive à différentes échelles spatio-temporelles de la sous-espèce ouest méditerranéenne Testudo. hermanni hermanni (THH), qui présente une distribution insulaire et continentale très fragmentée. Le but de ce travail consiste à 1) comprendre les processus qui expliqueraient la distribution actuelle de la diversité génétique des populations et leur structure, 2) identifier l'origine des populations introduites (à Minorque et au Delta de l’Ebre), et 3) dater l’origine de la sous espèce THH. A l’échelle des populations, il s’agit d’identifier le nombre de groupes génétiques homogènes chez la tortue d’Hermann et le degré de différentiation génétique entre ces groupes afin de définir des unités de conservation évolutivement significatives (ESU) et des unités de gestion (MU). Enfin, nous nous sommes intéresses à l’étude des derniers noyaux de populations de THH dans le Var par des approches de génétique du paysage. Nos résultats ont révélé qu’une divergence par vicariance est à l’ origine de l’apparition de la sous-espèce T.h. hermanni. Ce scenario biogéographique s’expliquerait par les successions d’évènements glaciaires et interglaciaires qu’a connu le Pléistocène depuis plus de 2 MA provoquant un mouvement de retrait de l’espèce vers des zones refuges sur la frange côtière nord-méditerranéenne. Par ailleurs, le patron de différentiation mitochondriale Ile-continent observe et confirme par les microsatellites est très original par rapport à ce qui est connu chez d’autres espèces de reptiles partageant la même aire de distribution. Au vue de l’analyse phylogénétique confirmée par les microsatellites, on peut affirmer que la tortue d’Hermann n’est pas native sur Minorque et qu’elle a une double origine : la première, résultant d’une introduction à partir d’une seule source, probablement d’une population continentale génétiquement proche des Albères. La seconde d'origine insulaire, serait le résultat d’apports multiples, à partir de la Corse, de la Sardaigne ou de la Sicile. Enfin, l’isolement des populations de THH au sein de chaque région géographique reflète une structure génétique très forte. Par conséquent, six unités de gestion (MUs) sont proposées comme unités de conservation et de suivi sur le terrain. / In addition to environmental and demographic factors, the study of genetic properties of populations became inevitable issues in the conservation of declining populations. To acquire relevant information for conservation planning and implementing conservation strategies, conservationists have realized the need of population genetics tools. Moreover, this discipline has become more efficient with the development of a wide range of effective and relatively cheap methods for the characterization of a huge number of molecular markers. This led to define the conservation genetics as a separate discipline, which is the use of genetics in species preservation as dynamic entities evolving to cope with environmental changes and to minimize their extinction risk. Using a broad panel of molecular markers (mitochondrial and nuclear genes, microsatellites and SNPs), we interested in the evolutionary history at different spatial and temporal scales of the Mediterranean western subspecies Testudo hermanni hermanni (THH), which presents a very fragmented insular and continental distribution. The aim of this study is to 1) understand the processes that explain the current distribution of the structure and genetic diversity of populations, 2) identify the origin of introduced populations (Menorca and Ebro Delta) and 3) Dating the origin of the subspecies THH. At the population level, our study aimed to identify the number of homogeneous genetic groups of THH tortoise and the degree of genetic differentiation between these groups in order to identify evolutionarily significant units (ESU) and management units (MU). Finally, we were interested in the study of the last core populations of THH in the Var by landscape genetics approach. Our results revealed that a divergence by vicariance pattern explains the origin of the appearance of the subspecies THH. This biogeographic scenario is explained by the succession of glacial and interglacial events of the Pleistocene causing a withdrawal of the species toward refugia on the northern Mediterranean fringe. Moreover, the observed differentiation pattern (island vs continent) is very original compared to the reported diversity patterns of other reptiles sharing the same distribution range. According to our results, we may conclude that the Hermann’s tortoise is not native in Menorca and has a double origin: the first, is an introduction resulting from a unique source, probably from a continental lineage genetically close to Albera. The second, from an island origin, is the result of multiple contributions, from Corsica, Sardinia or Sicily. Lastly,the isolation of THH populations within each geographic region reflects a very strong genetic structure, therefor the six most relevant management units forconservation purposes are proposed on the basis that they represent a significant part of the evolutionary legacy of the species.

Les espèces de haute altitude (Sky-Islands) sont parmi les taxons les plus sensibles aux changements environnementaux et une meilleure connaissance de ces espèces (répartition, groupes génétiques, histoire d’évolution, etc.) est indispensable afin de définir les unités adaptées pour la conservation. Cette thèse a porté sur l’analyse moléculaire de deux gènes mitochondriaux (Cyt b et ND4) chez le groupe d’espèces Montivipera raddei et un gène mitochondrial (COI) chez l’Ophisops elegans dans les montagnes d’Iran qui sont des centres d’endémisme importants pour les reptiles. En me basant sur les données génétiques, je propose de considérer toutes les montivipère d’Iran comme une seule espèce ; Montivipera raddei comprenant trois sous-espèces ; Montivipera raddei albicornuta (nord du Zagros, Zanjan et nord-ouest de l’Iran jusqu’en Turquie), Montivipera raddei latifii (Alborz), et Montivipera raddei kuhrangica (centre du Zagros). Les temps de divergences obtenus entre les clades de montivipères semblent montrer des changements de la connectivité des populations pendant le Pléistocène qui résulte de l’effet fort des oscillations climatiques durant cette époque, notamment pendant les interglaciaires. Ce travail a aussi révélé une grande diversité génétique au sein des clades iraniens d’ophisops élégant ce qui pose la question de l’existence d’espèces/sous-espèces cryptiques en Iran. Finalement, ce travail a permis de définir des ESU pour les montivipères et l’ophisops élégant et notamment je propose que toutes les populations isolées du groupe d’espèces M. raddei et d’O. elegans montrant des haplotypes propres soient considérées comme des ESU pour la conservation. / High-altitude species (Sky-Islands) are among the most sensitive taxa to environmental changes and a better knowledge of these species (distribution, genetic groups, evolutionary history, etc.) is essential in order to define the adapted units for the conversation. This thesis focused on the molecular analysis of two mitochondrial genes (Cyt b and ND4) in the Montivipera raddei (Radde's Rock Viper) species group and a mitochondrial gene (COI) in Ophisops elegans (Snake-Eyed Lizard) in the mountains of Iran, which are important centers of endemism for reptiles. Based on the genetic data, I propose to consider all the Iranian montivipers as one species; Montivipera raddei comprising three subspecies; Montivipera raddei albicornuta (north of Zagros, Zanjan and northwestern Iran to Turkey), Montivipera raddei latifii (Alborz), and Montivipera raddei kuhrangica (central Zagros). The times of divergence between the clades of montivipers seem to show changes in the connectivity of populations during the Pleistocene, which results from the strong, effect of climatic oscillations during this period, especially during interglacial periods. This work also revealed a great genetic diversity within the Iranian clades of snake-eyed lizard, which raises the question of the existence of cryptic species / subspecies in Iran. Finally, this work made it possible to define ESUs for montivipers and snake-eyed lizards. In particular, I propose that all isolated populations of the M. raddei species group and O. elegans showing specific haplotypes to be considered as ESUs for conservation.