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

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La lutte contre le Phoma du colza, causé par le champignon Leptosphaeria maculans, repose principalement sur la culture de variétés résistantes dont l'efficacité est peu durable. La reproduction sexuée confère un fort potentiel adaptatif au champignon confronté aux pressions de sélection exercées par les variétés résistantes : elle permet l'acquisition et l'association d'allèles de virulence, alors que les ascospores issues de la reproduction sexuée assurent la transmission de la maladie d'une saison culturale à la suivante. Nous faisons l'hypothèse qu'en début de contournement de résistance, la transmission de la virulence d'une génération à la suivante est limitée d'une part par la faible probabilité de reproduction sexuée entre isolats virulents et d'autre part par une dispersion des ascospores spatialement limitée. Pour tester cette hypothèse nous avons étudié (i) la dispersion des pycnidiospores par la pluie, (ii) la progression systémique du champignon dans la tige de colza et (iii) la structure spatiale des populations de L. maculans pour inférer les distances de dispersion des ascospores. Sous un générateur de gouttes en air calme, les pycnidiospores sont dispersées par les gouttelettes de pluie à moins de 40 cm de la macule source ; des résidus porteurs de pycnides peuvent causer des infections primaires de la maladie. Le succès de la phase systémique détecté par l'expression de nécroses au collet sur des plantules inoculées en conditions contrôlées augmente avec le nombre de points d'infection, mais diminue en présence de la résistance partielle ; la compétition entre individus peut limiter la présence concomitante des types sexuels au collet de la plante. Par conséquent, dans des champs avec des populations de L. maculans à faible densité, la dispersion des pycnidiospores par la pluie peut accroître la taille de la population pathogène et permettre la rencontre d'individus initialement distants, tandis que la progression systémique du champignon peut limiter la rencontre locale d'isolats virulents sexuellement compatibles. Pour 29 populations françaises génotypées à l'aide de marqueurs minisatellites, l'essentiel de la diversité génotypique est détectée à l'échelle d'une population (champ) ; l'absence de différenciation génétique entre populations distantes n'a pas permis de mettre en évidence une limitation des flux de gènes à l'échelle spatiale analysée. Ces résultats suggèrent que la dispersion du Phoma par les ascospores est beaucoup plus élevée que supposée et/ou que les tailles efficaces des populations du champignon dans une parcelle sont très grandes. Ces connaissances épidémiologiques devront être prises en compte pour améliorer les stratégies de déploiement durable des variétés résistantes.

Le présent document présente d'abord un bref historique ainsi que les concepts de base de la génétique de population pour ensuite présenter les concepts utilisés pour développer le module d'assistance au jumelage du programme Analypop, un programme de gestion et d'analyse de registre de population. Par la suite, nous verrons comment la conception choisie permet aux chercheurs d'effectuer la consultation ainsi que d'enregistrer certains changements dans le registre de population. Finalement, nous verrons deux fonctionnalités qui permettent d'exporter les données pour qu'elles puissent être traitées par d'autres programmes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Logiciel, Démographie, Registre de Population, Analypop.

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

En Méditerranée, les zones rocheuses photophiles sont principalement peuplées par des espèces du genre Cystoseira C. Agardh. Ces espèces, ingénieures d’écosystèmes, forment des forêts qui structurent l’habitat benthique des étages infralittoral et circalittoral. Ces espèces (sauf C. compressa) sont protégées par les conventions de Berne depuis 1979 et de Barcelone (1992). Pourtant aucun plan de conservation n’a encore été mis en place. L’objectif de cette thèse était de i) connaître la répartition de ces espèces le long des littoraux PACA et Corse, ii) comprendre les capacités de résilience de C. amentacea var. stricta, iii) comprendre la diversité et la structure génétique des populations de C. amentacea. L’étude de la répartition des espèces a mis en évidence l’abondance de C. amentacea et la forte régression des espèces de petits fonds i.e. C. barbata, C. crinita et C. foeniculacea f. tenuiramosa. L’étude de résilience a montré que C. amentacea est capable de recoloniser son milieu après une perturbation aiguë. Cette recolonisation suit le modèle de facilitation Enfin l’étude de génétique des populations a mis en évidence une forte structuration inter et intra-populations ainsi qu’une forte consanguinité au sein de ces populations. L’absence d’IBD sur l’ensemble de l’échantillonnage révèle la possibilité de dispersion sur de longues distances. Ces résultats n’ont pas permis de développer un plan de gestion pour ces espèces. Cependant, ils ont apporté un certain nombre de connaissances supplémentaires sur l’écologie des espèces, ils ont amorcé le travail de génétique des populations pour le genre Cystoseira et surtout ils ont permis d’identifier les axes de recherches à développer en priorité dans les futures études. Cette thèse confirme la nécessité d’une approche pluridisciplinaire en biologie de la conservation. / In the Mediterranean Sea, rocky shores are mainly inhabited by Cystoseira species. These canopy forming algae are engineers of the ecosystem. All species except for C. compressa, are protected by two international conventions, Berne (1979) and Barcelona (1992). Despite their protected status, no management plans have been developed yet. This work focused on 4 species: C. amentacea var. stricta, C. barbata, C. crinita and C. foeniculacea f. tenuiramosa. The aim of the thesis was to i) gather information about the distribution of these species and highlight the main threats and source of their disappearance along PACA and Corsican coasts, ii) Understand the resilience capacities of C. amentacea after a partial destruction of its habitat and iii) understand the diversity and the genetic structure of populations of C. amentacea along PACA and Corsican shores. The distribution of C. amentacea appears to be still important. On the contrary, the situation is more critical for species of shallow waters like C. barbata, C. crinita and C. foeniculacea f. tenuiramosa. C. amentacea showed good capacity of resilience after the perturbation. The recolonization follows the facilitation model. Finally the genetic study highlights a strong genetic structure within and among populations of C. amentacea. The within populations structure might be due to high inbreeding. No IBD was revealed among the all dataset which means that long distance dispersal might be possible for C. amentacea. The results obtained here were not sufficient to elaborate a management plan for Cystoseira species. But they completed the ecological knowledge we have on them, they brought the first large scale genetic results and they identified on what future studies must focused on.This thesis confirms the necessity to adopt a multidisciplinary approach in conservation biology.

En forêt tropicale humide Amazonienne, les facteurs gouvernant l'évolution des espèces d'arbres restent peu connus et continuellement débattus. En particulier, les micro-variations environnementales attirent beaucoup d'attention car elles induisent de profondes modifications de structure et composition des communautés. Les variations micro-environnementales associées à la topographie ont couramment été évoquées comme facteur de radiations adaptatives chez les espèces d'arbres. Cependant, l'hypothèse de l'adaptation locale n'a jamais été testée au niveau intra-spécifique chez les arbres de forêt amazonienne alors que l'on sait que la diversité génétique des arbres tropicaux est couramment structurée à faibles échelles spatiales par des processus neutres (en particulier du fait de restrictions de flux de gènes). Dans cette étude, j'ai étudié le processus de différentiation génétique d'une espèce d'arbre (Eperua falcata, Fabaceae) dans les paysages forestiers de Guyane française grâce à la combinaison d'une approche phénotypique (génétique quantitative) et d'une approche moléculaire (génétique des populations). Je me suis attachée à répondre à trois questions principales : 1) Comment se distribue la diversité génétique dans les paysages forestiers de Guyane française ? 2) Quelles forces évolutives sont impliquées dans le processus de différentiation génétique à faible échelle spatiale ? 3) Est-ce que le processus d'adaptation locale contribue à structurer la diversité génétique à faible échelle spatiale ? / In the tropical rainforest of Amazonia, the factors driving the evolution of tree species remain poorly understood, and the relative influence of neutral and adaptive processes is continuously debated. In particular, local habitat patchiness draws much attention, as profound changes in the structure and composition of forest communities occur among micro-habitats. Thus, micro-environmental variations related to topography have frequently been invoked as drivers of adaptive radiation leading to sympatric speciation in Neotropical trees. On one hand, the hypothesis of local adaptation has never been investigated at the intra-specific level, i.e. within species currently undergoing population differentiation; on the other hand, many tree species are genetically structured over local scales due to neutral processes, mainly limited gene flow (caused by restricted pollen and seed dispersal). In this study, I used populations of a common tree species of the Guiana Shield - Eperua falcata (Fabaceae) - to study how neutral and adaptive processes shape the distribution of genetic diversity across forest landscapes characterized by local micro-habitat patchiness. I asked three main questions by combining both phenotypic (quantitative genetics) and molecular (population genetics) approaches: 1) How is the genetic diversity structured in forest landscapes of French Guiana? 2) Which evolutionary drivers are relevant to explain the structure of genetic diversity at local scale? 3) Does local adaptation contribute to structure genetic diversity within continuous populations?

Les forces de sélection sont un des moteurs de l’évolution de la diversité phénotypique et de la diversité génétique neutre et des zones codantes du génome. Cette sélection peut s’appliquer sur des caractères transmis génétiquement ou culturellement. Le travail effectué s’intéresse à ces deux processus de sélection. Nous avons étudié dans un premier temps les effets de la transmission intergénérationnelle de la fécondité sur la diversité génétique neutre puis dans un deuxième temps l’impact de la sélection sur des phénotypes codés par des réseaux de gènes sur le polymorphisme de ces gènes.La transmission de la fécondité est un phénomène culturel ou génétique qui se caractérise par une corrélation positive entre la taille de fratrie d’un individu et la taille de fratrie de ses enfants. Il a été observé tant dans des populations humaines qu’animales. Nous montrons, par l’outil de la modélisation, que ses effets et la possibilité de le détecter dépendent autant du type de données étudiées (génétiques ou généalogiques), que des différents types de transmission (uniparentale, biparentale). Nous montrons que d’autres phénomènes, tels que l’hétérogénéité du succès reproducteur des individus, peuvent fortement moduler son impact. Nous développons un certain nombre d’outils permettant de détecter ce phénomène de transmission de la fécondité tant sur des données généalogiques que sur des données génétiques relevant de différents modèles mutationnels (microsatellite, séquences, SNPs) et de différents types de transmission (haploïde ou diploïde, lié au sexe ou non). Nous avons appliqué ces outils notamment à trois populations humaines du Cilento en Italie (généalogies et ADN mitochondrial), des données d’Asie Centrale (chromosome Y) et des données HapMap (autosomes).La seconde partie de la thèse porte sur la modélisation de l’action de la sélection naturelle sur des caractères codés par des réseaux de régulation et décrit l’impact de ce type de sélection sur l’évolution du phénotype et sur la diversité des gènes sous-jacents. Un phénotype est le résultat des interactions entre différents gènes et leurs produits. Nous montrons que la sélection sur ce phénotype va modifier l’organisation du réseau de gènes ainsi que le niveau de polymorphisme des gènes du réseau. Par exemple, lorsque le phénotype optimal correspond à une expression médiane des gènes, les gènes les plus régulateurs vont être soumis à une plus forte perte de diversité. En revanche, si le phénotype optimal correspond à une expression très forte, ce sont les gènes les plus régulés qui vont être les plus contraints. Cette analyse a permis de montrer la complexité des relations entre sélection, réseaux de régulation, phénotypes et environnement. / Selective forces are one of the major determinants of the evolution of phenotypic diversity and genetic diversity, in neutral and coding zones of the genome. Selection can occur on genetically - or culturally - transmitted traits. This thesis considers these two selective processes. First, we studied the effects of intergenerational fertility transmission on neutral genetic diversity. Second, we considered the impact of selection on phenotypes coded by a gene network and on the polymorphism of genes within the network.Fertility transmission is a cultural or genetic phenomenon, which is characterised by a positive correlation between the sibship size of an individual and that of its children. It was observed both in human and animal populations. Using a modelling approach, we show that its effects and the possibility to detect it depend both on the kind of studied data (genetic or genealogical data) and on the different kind of transmission (uniparental, biparental). We show that other phenomena, such as the heterogeneity of reproductive success between individuals, can affect its effects. We develop several tools allowing to infer this phenomenon of fertility transmission on genealogical data, as well as on genetic polymorphism data that follows different mutational models (microsatellites, sequences, SNPs) and different transmission modes (haploid or diploid, sex-linked or not). We applied in particular these tools to three human populations of the Cilento area in Italy (genealogical and mitochondrial DNA data), to Central Asian data (Y chromosome) and to HapMap data (autosomes).The second part of this thesis deals with the modelling of the action of natural selection on traits coded by regulation networks and describes the impact of such selection on the evolution of the phenotype and of the underlying genes. A given phenotype is the result of the interaction between different genes and their products. We show that phenotypic selection will modify the gene network organisation, as well as the level of polymorphism of the genes involved in the network. For example, when the optimal phenotype corresponds to an intermediate level of gene expression, the most regulatory genes will lose much of their diversity. Conversely, if the optimal phenotype corresponds to a very strong expression of the genes, it will be the most regulated genes that will be the most constrained. This analysis allowed us to show the complexity of the relations between selection, regulation networks, phenotypes and the environment.

Les récents progrès des technologies de séquençage et des techniques de biologie moléculaire ont permis aux chercheurs de révéler l'ubiquité et la diversité des virus. Malgré ces progrès, la découverte des virus s'est surtout concentrée sur les virus de vertébrés. De plus, les virus connus sont très peu étudiés en terme d'écologie virale. Les arthropodes de par leur histoire évolutive ancienne représentent 80% de la diversité animale sur notre planète. L'omniprésence de l'endosymbiose chez les arthropodes et leur capacité d’héberger des symbiotes (parfois multiples) suggèrent que leurs interactions avec leurs virus pourraient également être de nature symbiotique, allant des interactions durables de type mutualiste à celles de type antagoniste. Dans ce contexte, mon travail de thèse s’est concentré sur un densovirus de moustiques, le Culex pipiens densovirus (CpDV), en étudiant leur prévalence et leur diversité dans les populations naturelles de moustiques Culex pipiens et leurs interactions avec les bactéries endosymbiotiques Wolbachia dans un système naturel hôte-bactérie-virus (Cx. pipiens -Wolbachia - CpDV), tant dans des populations naturelles que des colonies de laboratoire. Nous avons révélé une forte prévalence et une grande diversité de CpDV dans les populations mondiales de Cx. pipiens. De plus, le CpDV infecte de façon persistante les lignées de laboratoire et est transmis verticalement avec l'endosymbiote Wolbachia. Nous montrons une prévalence et une diversité élevées du CpDV en Turquie et en Tunisie, et nous nous sommes concentrés davantage sur ces deux pays pour étu-dier les interactions Wolbachia-CpDV dans les populations naturelles. En Tunisie, dans une zone de contact étroite où deux groupes de Wolbachia génétiquement distincts coexistent, ces différents groupes de Wolba-chia influencent la prévalence et la diversité du CpDV. Nous montrons également une corrélation positive entre la densité de Wolbachia et la densité de CpDV. D’une manière globale, nos résultats suggèrent que le système CpDV-Cx.pipiens -Wolbachia et plus généralement les densovirus sont de bons modèles pour étudier les interactions écologiques entre ces partenaires et leur évolution dans la nature et au laboratoire. / Virus discovery has long depended on the observation of outbreaks, and the research to understand their pathogenicity depended on their culture. The advances of sequencing technology and molecular biology tech-niques allowed researchers to discover the ubiquity and the diversity of viruses. Despite these advances, virus discovery remains mainly focused on vertebrate viruses. Furthermore, even the known diversity of these virus-es is poorly studied in term of virus ecology. Arthropods with their ancient evolutionary history represent 80% of animal diversity on our planet. The ubiquity of endosymbiosis in arthropods and their ability to support (sometimes multiple) symbionts suggest that their interactions with their viruses might be of symbi-otic nature, intimate long-term associations with outcomes ranging from mutualistic to antagonistic. In this context, this PhD dissertation focuses on a mosquito densovirus, Culex pipiens densovirus (CpDV), to in-vestigate their prevalence and diversity in natural populations of Culex pipiens mosquitoes and their inter-actions with endosymbiotic bacteria Wolbachia in a natural host-bacteria-virus system (Cx. pipiens -Wolbachia - CpDV) both in natural populations and laboratory colonies. We reveal a high prevalence and diversity of CpDV in worldwide Cx. pipiens populations. Moreover, CpDV persistently infects laboratory lines and are vertically transmitted along with their hosts’ endosymbiont Wolbachia. We reveal high CpDV prevalence and diversity in Turkey and Tunisia and further focus on these two countries to investigate Wolbachia-CpDV interactions in natural populations. In Tunisia, in a narrow contact zone where two ge-netically distinct Wolbachia groups coexist, different Wolbachia groups influences CpDV prevalence and diversity. Moreover, we show a positive correlation between Wolbachia density and CpDV density. Overall, our results suggests that CpDV-Cx.pipiens -Wolbachia system is a good model system to study the ecologi-cal interactions between these partners and their evolution together both in the nature and in laboratory conditions. Densoviruses with their diversity and long-term evolution with their hosts, and their easily ma-nipulated small genomes, are good models to study complex host-virus-bacteria interactions as well as virus ecology and evolution in a symbiotic context.

En utilisant comme cas d’étude le mouflon Méditerranéen (Ovis gmelini musimon × Ovis sp.), les objectifs de cette thèse étaient de mieux comprendre comment sont liés diversité génétique, comportement des individus, flux de gènes et dynamique parasitaire. Au travers d’approches de génétique des populations et de génétique du paysage, nous avons pu mettre en évidence que la structure génétique spatiale de la population étudiée était impactée par son histoire d’introduction, sa structure socio-spatiale et le paysage dans lequel elle évolue. Etant donné l’impact de ces divers éléments sur les flux de gènes des mouflons, nous nous attendions à ce qu’ils déterminent également les flux de parasites dans la population. Nos résultats ont, au contraire, révélé que les parasites circulent mieux que les gènes de mouflons dans la population. Enfin, nous avons montré que les capacités de résistance des hôtes face à leurs parasites dépendaient de la diversité génétique neutre et adaptative, notamment de l’hétérozygotie d’un gène lié à l’immunité. Les résultats de ce travail décrivent avec précision la distribution de la variabilité génétique et son lien avec les risques sanitaires dans la population d’étude, apportant ainsi des informations cruciales pour la mise en place de stratégies de gestion et de conservation des populations de mouflons dans le contexte actuel de changements globaux et de réémergences de maladies. / Using as a case study the Mediterranean mouflon (Ovis gmelini musimon × Ovis sp.), we aimed at better understanding how are linked genetic diversity, individual behaviour, gene flows and parasitic dynamic. Using population and landscape genetics approaches, we showed that the spatial genetic structure of the studied population was determined by its introduction history, its socio-spatial structure and the landscape in which it evolves. Given the impact of these elements on mouflon gene flow, we expected them to also determine parasite transmission in the population. Our results nevertheless evidenced that parasite are better dispersed than mouflon genes. Finally, we showed that host resistance to parasites depends on neutral and adaptive genetic diversity, and more specifically on heterozygosity at a immunity-linked locus. Our results precisely describe genetic variability spatial distribution and its link with sanitary risks in the studied population, bringing crucial information for wild sheep population management and conservation in the current context of global changes and disease reemergence.