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.

L‟eutrophisation croissante des écosystèmes aquatiques favorise le développement des cyanobactéries, parmi lesquelles Microcystis est la plus représentée dans les régions tempérées. La capacité de Microcystis à produire une puissante hépatotoxine, la microcystine, est à l‟origine de diverses perturbations écologiques, et de nombreuses nuisances sanitaires. La compréhension des facteurs déterminant la toxicité des efflorescences de Microcystis constitue, de fait, un enjeu majeur des recherches actuelles. Dans ce contexte, l‟objectif premier de ce travail de thèse était d‟étudier la variabilité temporelle et l‟implication potentielle de la toxicité de Microcystis à l‟échelle de son cycle de développement annuel. Pour cela, il était nécessaire de considérer, en particulier, les parties les moins connues du cycle de développement : la phase de survie benthique, et les transitions entre les phases benthique et planctonique, via les processus de recrutement et de sédimentation. Nous avons alors étudié le potentiel toxique des populations de Microcystis grâce à des approches complémentaires menées à différentes échelles spatio-temporelles, en considérant à la fois les gènes impliqués dans la synthèse de microcystines, leur transcription et les concentrations en microcystines. Cette étude s‟est appuyée, en parallèle, sur la caractérisation de la structure génétique des populations de Microcystis dans les compartiments benthique et planctonique. La prise en compte systématique de la phase de vie benthique a tout d‟abord permis d‟améliorer nos connaissances sur cette phase du cycle de développement de Microcystis. Ainsi, Microcystis peut survivre plusieurs années en profondeur dans les sédiments, sans que les populations ne perdent leur potentiel toxique, ou que leur structure génétique soit altérée. En revanche, en surface des sédiments, le potentiel toxique et la structure génétique des populations sont variables, de manière similaire à ce qui peut être observé dans la colonne d‟eau. Enfin, ces travaux ont également mis en évidence l‟influence des phases de transition entre l‟eau et les sédiments dans la variabilité du potentiel toxique et de la structure génétique des populations de Microcystis. Les processus de recrutement benthique et de sédimentation occasionnent, en effet, une sélection génétique, qui, bien que paraissant indépendante du potentiel toxique des génotypes, peut grandement affecter le potentiel toxique des sous-populations benthiques et planctoniques de Microcystis.

La Truffe noire (Tuber melanosporum Vittad.) est un champignon ectomycorhizien spontanément présent dans les groupements végétaux ouverts en cours de reforestation. Alors que ces milieux ont fortement régressé au XXème siècle dans la zone méditerranéenne, 80 % de la production actuelle provient de boisements artificiels où des arbres inoculés par la Truffe sont plantés. Malgré un grand corpus de connaissances empiriques, la production reste souvent aléatoire et les connaissances fondamentales d'écologie et de biologie de la Truffe restent fragmentaires. Dans ce travail, nous avons d'abord étudié la distribution de la diversité fongique ectomycorhizienne sur les différents hôtes présents dans les garrigues pré-forestières à Truffe. Nous avons ensuite testé les interactions entre la Truffe et les plantes endo- ou non-mycorhiziennes, qui se matérialisent par la création d'un brûlé, où la flore est localement affectée. Dans un troisième volet, nous avons cherché à mieux comprendre la diversité génétique des populations de Truffes, et plus spécifiquement l'appariement sexuel et la dispersion de cette espèce à vie végétative haploïde et à fructification hypogée. Par une approche comparative entre truffières plantées et spontanées, nous avons finalement évalué les modifications liées au processus de proto-domestication en cours. Ainsi, en combinant écologie des communautés, expériences en conditions contrôlées et génétique des populations, nous avons montré qu'en région méditerranéenne :1) La Truffe est présente de façon fugace dans des communautés ectomycorhiziennes riches, avec de nombreuses espèces multi-hôtes, mais où la Truffe montre une préférence d'hôte marquée pour le chêne vert (Q. ilex). 2) Certaines plantes endo- ou non-mycorhiziennes, dont l'effet positif sur la Truffe a empiriquement été observé par les trufficulteurs, favorisent le développement du mycélium de Truffe dans le sol, agissant indirectement sur les interactions plante-plante (chêne – plantes endomycorhiziennes). L'effet inhibiteur de la Truffe observé sur la germination des graines peut-être une des causes précoces du brûlé. Par ailleurs, la Truffe semble effectivement coloniser les racines de plantes herbacées non-ectomycorhiziennes.3) Les flux de gènes sont limités à l'échelle de la truffière, l'appariement sexuel réunit des individus proches génétiquement et physiquement, et bien que la Truffe soit probablement hermaphrodite, les parents paternels sont peu détectables, probablement de taille plus réduite que les parents maternels (formant la gléba). Les pratiques culturales pourraient entraîner un brassage génétique plus important en plantation, mais à l'échelle régionale, aucune différence de diversité génétique n'a été détectée entre populations spontanées et cultivées. Ce travail montre la richesse des interactions biotiques impliquant la Truffe et les diversités végétale et fongique des truffières artificielles et spontanées de la région méditerranéenne. Les résultats acquis contribuent à lever le voile sur sa biologie reproductive, et jalonnent le chemin pour des pratiques intégratrices de la diversité biologique des truffières, ainsi que pour le développement de futures expérimentations in situ. Mots clés : appariement sexuel, Arbutus unedo, Cistus albidus, domestication, écologie des communautés, forêts méditerranéennes, génétique des populations, isolement par la distance, ITS, microsatellites, mésocosmes, mycorhizes, pratiques empiriques, qPCR, Quercus coccifera, Quercus ilex, successions secondaires / The Black Truffle (Tuber melanosporum Vittad.) is an ectomycorrhizal fungus spontaneously growing in open woodlands before canopy closure. Such open landscapes drastically regressed during the last century in the Mediterranean regions, and nowadays 80% of the production comes from man-made plantations where the Truffle is inoculated. Despite a large corpus of local knowledge and empirical practices, the production remains largely sporadic and unpredictable, and our knowledge of the biology and ecology of the Truffle is still fragmentary. In this work, we first analyzed the distribution of the ectomycorrhizal fungal diversity among host plants co-existing in the shrub-dominated landscapes where Truffle naturally occurs. We then analyzed the interactions between the Truffle and endo- or non-mycorrhizal plants, as they typically occur in the so-called brûlés, zones with scarce vegetation. A third part aimed at better understanding the genetic diversity of Truffle populations, with special focus on fertilization and dispersal process of this fungus with haploid lifecycle and hypogeous fruiting. In a multi-scale approach combining community ecology, experimentation and population genetics, we found that in the Mediterranean region:1) The Truffle is transiently present in rich ectomycorrhizal communities, showing a significant host preference for Q. ilex, in assemblies made of numerous multi-host fungal species. 2) Some endo- or non-mycorrhizal plants species, that were supposed to provide beneficial effect on the Truffle, can be experimentally shown to stimulate the development of T. melanosporum mycelium in soil, and indirectly trigger plant-plant interactions (between oak and endomycorrhizal plants). The early brûlé symptoms could at least partially result from a Truffle's inhibitor effect on seed germination.3) At truffle ground scale, gene flow is limited, and mating occurs between genetically and physically close parents. Despite probable hermaphroditism of the Truffle, paternal parents are poorly detectable, certainly of smaller size than maternal ones (these forming nourishing tissue of the ascocarp). Cultural practices could favor genetic mixing/diversity at brûlé scale, but at the regional scale, no difference in genetic diversity was found between spontaneous and planted compartments.This work revealed the richness of biotic interactions involving the black Truffle and the plant as well as the fungal diversity in both artificial and spontaneous truffle-ground of the Mediterranean region. These results enlighten the reproductive biology of the species, and pave the way for practices integrating the biological diversity of truffle-grounds and the development of further in situ experimentations. Key words: Arbutus unedo, Cistus albidus, community ecology, domestication, empirical practices, local knowledge, experimental approach, inbreeding, isolation by distance, ITS, Mediterranean forests, mesocosms, microsatellites, mycorrhiza, population genetics, qPCR, Quercus ilex, Q. coccifera, secondary successions.

Cette thèse utilise des approches de génétique des populations et de statistique pour étudier des événements anciens de démographie humaine, inférer de l’adaptation locale dans diverses populations et étudier le déterminisme du goût. En utilisant une approche bayésienne, j’évalue les preuves génétiques d’une réduction de population entre 190 000 et 130 000 ans avant notre ère. Je trouve que les données sont en faveur d’un modèle sans goulot d’étranglement durant cette période. Dans le second article, je développe une méthode destinée à la détection d’adaptation locale basée sur l’étude des haplotypes privés. Appliquée à des données de génotypage, cette méthode permet de détecter des signaux d’adaptation connus chez l’Homme mais aussi d’étendre nos connaissances en matière d’adaptation. J’étudie ensuite les signaux d’adaptation dans des données de génomes entiers de plusieurs populations et montre que le régime alimentaire et les pathogènes ont une influence majeure sur la variabilité adaptative des populations prises en compte. J’étudie dans un dernier article les perceptions gustatives de populations ayant différents modes de vie. Je présente les résultats phénotypiques de perception des goûts, et les associe à des données de génotypage. Je montre que les gènes impliqués dans la perception des goûts ont évolué avec le mode de vie. En effectuant une étude d’association, je montre aussi que les variations dans la perception des goûts impliquent plus de gènes que les seuls gènes codant pour les récepteurs gustatifs. Mes résultats montrent l’utilité des données génétiques denses pour mieux comprendre l’évolution humaine. / This thesis uses population genetics and statistical approaches to investigate early human demography, infer local adaptation in diverse sets of populations, and study the genetic basis for taste perception. Using a Bayesian approach, I evaluate the genetic evidence of a bottleneck between 190,000 and 130,000 years ago and find that the data is in favor of a model without bottleneck at this time point. I further develop a method to detect local adaptation based on frequencies of private haplotypes. Applied to large-scale human genotype data, this method detects known signals of positive selection but also permits to improve knowledge on potential adaptation events in humans. I further investigate patterns of adaptation in whole genome data based on a diverse set of African populations. The results from the regions potentially selected show that diet and pathogens are the common driving forces of adaptation in all studied populations. I last study taste perception in populations differing on lifestyle (hunter-gatherers, farmers and nomad herders). I present taste perception phenotypes for all tastes (sweet, bitter, sour, salty and umami) and relate them to high density genotype data. I show that taste and taste-involved genes have evolved with lifestyle. By performing an association study, I also show that variation in taste perception involves more genes than only the taste receptors genes.I covered several topics of human ancient demography and adaptation and show the utility of using large-scale genetic data to better understand human history.

Ce travail de thèse s'inscrit dans la problématique des proliférations algales, mené sur le genre d'algues rouges Asparagopsis en Nouvelle-Calédonie. Pour répondre aux questions concernant la nature des proliférations récentes de ces algues sur les récifs calédoniens, l'étude a été réalisée en deux temps. Premièrement, l'identification des espèces et des lignées présentes sur le territoire de la Nouvelle-Calédonie ont été réalisées en regard de la diversité du genre à une échelle mondiale. Grâce à un échantillonnage élargi et à un effort plus conséquent par localité, une nouvelle lignée pour A. taxiformis, et un nouveau clade pour A. armata ont été mis en évidence. En Nouvelle-Calédonie, seule la lignée nouvellement décrite a été identifiée. La distribution et la diversité génétique de cette lignée soutient fortement l'hypothèse qu'elle est dans son aire de distribution naturelle en Nouvelle-Calédonie. Puis, dans une seconde partie l'attention a été portée sur la diversité et la structure génétique des populations d'Asparagopsis en Nouvelle-Calédonie en lien avec un suivi terrain saisonnier de quatre populations sur trois années successives permettant de caractériser les variations d'abondance de ces algues. Ces études sur le terrain ainsi que la structure génétique des populations démontrent que les blooms précédemment décrits correspondent à des variations naturelles d'un cycle de vie saisonnier, d'une espèce qui peut ponctuellement se reproduire de façon clonale. L'ensemble de ces résultats ouvrent des perspectives de recherche futures concernant la taxonomie intégrative, l'étude des processus de spéciation et l'écologie de la reproduction. / Seaweeds proliferations may cause major issues to the ecosystems health, and especially in tropical coral reefs. The nature of theses proliferations and the species involved are two essential points to identify before taking environmental management measures. In this context, this study focused on the red algal genus Asparagopsis in New Caledonia. This work comprises two parts that aim to answer to the origins of the recent proliferations observed on Caledonian reefs. First, species and lineage identification occurring in New Caledonia were performed together with a study of the diversity at a worldwide scale. To achieve this, the sampling was extended to overlooked regions. Thanks to this enlarged sampling together with a higher sampling effort per site, a new lineage for A. taxiformis, that are now five and a new clade for A. armata were highlighted. In New Caledonia, only one lineage that has never been described was identified. Distribution and genetic diversity of this lineage highly support the hypothesis of a natural distribution area in New Caledonia. In a second part, attention was made on diversity and genetic structure of Asparagopsis populations in New Caledonia in relation with a seasonal monitoring of four populations for three consecutive years, allowing the characterization of abundance fluctuations of the algae. Field studies with population genetics revealed that blooms previously described were in fact natural fluctuation of a seasonal life cycle of a species that may occasionally reproduce clonally. All of these results revealed many research perspectives, in particular on integrative taxonomy, speciation process study and reproduction ecology.

La connectivité est supposée influencer fortement la dynamique et la pérennité des populations d’organismes marins. Ainsi, étudier l’évolution et le maintien des patrons de connectivité au sein des populations marines semble essentiel pour la planification spatiale, la création et la gestion des Aires Marines Protégées (AMP). Cependant, comprendre la complexité des processus régissant la connectivité entre les populations marines nécessite l’utilisation d’outils, qui associent des modèles biophysiques et des informations caractérisant les relations entre démographie et génétique, résultant des échanges larvaires entre les populations. L’objectif de cette thèse de doctorat est donc, d’évaluer les patrons de connectivité génétique au sein des populations de gorgones à une échelle régionale et d'explorer les processus induisant la connectivité observée, grâce à des simulations de modèles prenant en compte les connectivités hydrologique, démographique et génétique. Le premier chapitre présente un modèle de métapopulation spatialement explicite qui, grâce à l’utilisation de matrices de connectivité stochastique, permet d’évaluer l’effet de la démographie sur la fréquence des allèles dans une métapopulation d’espèces marines benthiques sessiles. Le modèle est alors utilisé pour déterminer l’effet des traits démographiques et de la structure de connectivité sur la diversité génétique de la métapopulation. Le deuxième chapitre présente une analyse des patrons de connectivité génétique de deux espèces communes et largement répandues de gorgones, à une échelle régionale : Paramuricea clavata en mer de Ligure et Eunicella singularis dans le Golfe du Lion. Les deux espèces présentent de forts patrons de structure génétique à l’échelle régionale, bien que leur capacité de dispersion ne semble pas limitante (>100m). Le troisième chapitre vise à tester si la dispersion larvaire seule permet d'expliquer la connectivité réalisée d’E. singularis dans le Golfe du Lion, en appliquant le modèle présenté dans le Chapitre 1, et en comparant les patrons de structure génétique modélisés, aux résultats obtenus dans le Chapitre 2, par les méthodes empiriques d’analyse de données génétiques. Les patrons de structure génétique modélisés en ne prenant en compte que la structure spatiale de dispersion sont similaires à ceux observés entre les populations d’E. singularis dans cette région, suggérant le rôle prépondérant de la connectivité hydrologique dans la distribution régionale de l'espèce, tant au niveau démographique que génétique. La capacité d’évaluer le développement des structures génétiques entre populations, sous différents scénarios démographiques et hydrologiques, avec le modèle de paysage sous-marin présenté dans le Chapitre 1 s'avère donc un outil efficace pour la planification spatiale et la pérennité des populations marine. / Connectivity is expected to strongly influence the dynamics and persistence of marine populations. Studying the development and maintenance of connectivity patterns among marine populations is, thus, essential for spatial planning and the proper design and management of Marine Protected Areas (MPAs). However, understanding the complex processes driving marine population connectivity requires the use of tools that integrate bio-physical models with information regarding the demographic and genetic linkages resulting from the larval exchange among populations. Therefore, the aim of this PhD dissertation is to evaluate the patterns of genetic connectivity among gorgonian populations at a regional scale, and disentangle the processes that shape the observed connectivity by using model simulations accounting for hydrological, demographic and genetic connectivity. The first chapter presents a spatially explicit metapopulation model that, using stochastic connectivity matrices, assesses the effect of demography on allele frequencies in a marine metapopulation of sessile benthic species. The model is then used to evaluate the effect of demographic traits and connectivity structure on the genetic diversity of a marine metapopulation. The second chapter examines the patterns of genetic connectivity of two common and widely distributed gorgonian species at a regional scale: Paramuricea clavata in the Ligurian Sea, and Eunicella singularis in the Gulf of Lions. Both species exhibit strong patterns of genetic structure at a regional scale, although the dispersal capacity of each species does not seem limited (>100 m). The third chapter discerns among the potential processes shaping the realized connectivity of E. singularis in the Gulf of Lions by applying the model presented in Chapter 1, and comparing the modeled patterns of genetic structure to the results obtained from empirical genetic data in Chapter 2. Modeled and empirical results show similar patterns of genetic structure among populations of E. singularis in the region. Genetic and demographic differentiation among populations is demonstrated to result from the spatial structure of dispersal alone. The ability to evaluate the expected development of genetic structure among populations under different demographic and hydrological scenarios using the seascape model presented in Chapter 1 provides a useful tool with relevance for marine spatial planning and the persistence of marine populations.

Le commerce mondial et les mouvements humains accroissent les probabilités de transport à longue distance de propagules, et leur introduction dans de nouvelles aires géographiques. Dans certains cas, des espèces récemment établies peuvent devenir dominantes dans la communauté envahie. Malgré les menaces sur les communautés natives et le fonctionnement des écosystèmes, les invasions biologiques constituent des expériences naturelles qui permettent d’étudier les processus éco-évolutifs en temps réel, notamment l’impact de nouvelles interactions biotiques sur la composition et la dynamique des communautés, l’adaptation rapide à de nouvelles conditions environnementales, ou la dispersion en limite de répartition. Les îles océaniques sont particulièrement sensibles aux invasions biologiques en raison de la faible diversité de leurs communautés natives. Dans les terres australes françaises, le carabique marcheur Merizodus soledadinus, natif de Patagonie, a été accidentellement introduit à Kerguelen en 1913. La présente étude vise à comprendre les principaux mécanismes à l’origine du succès invasif de cet insecte aux Iles Kerguelen. Un large ensemble de méthodes ont été utilisée pour explorer les traits écologiques de M. soledadinus, des populations à la molécule. Les analyses génétiques confortent l’hypothèse historique d’un unique évènement d’introduction dans un seul site des Iles Kerguelen. Les populations échantillonnées le long du gradient d’invasion ne montrent pas de structuration génétique. Les traits phénotypiques mesurés montrent une forte différentiation entre les individus selon le temps de résidence des populations, confirmant l’hypothèse de tri spatial des populations au cours de l’expansion géographique. Nous avons démontré que l’expansion géographique et la sélection d’habitats par M. soledadinus est principalement gouvernée par la disponibilité en eau, comme le suggère par la forte sensibilité des adultes au stress hydrique. En parallèle, la colonisation d’habitats en altitude dépend des conditions thermiques, qui semblent être contraignantes pour cet insecte à partir de 200m d’altitude. La colonisation d’habitats d’altitude progresse pourtant, probablement assistée par le changement climatique. Pour finir, les adultes M. soledadinus sont longévifs et actifs toute l’année. Les connaissances apportées sur l’écologie de M. soledadinus et sur la dynamique de son expansion géographique suggèrent la poursuite de la colonisation de l’archipel par ce prédateur. L’ensemble de ces connaissances pourraient être utiles à la paramétrisation d’un modèle d’expansion géographique, qui permettrait de définir les routes de dispersion et les taux d’expansion, dans l’objectif d’assister les mesures de gestion par les agents de la Réserve naturelle des Terres Australes et Antarctiques Françaises. / Global trade and human movements increase the likelihood of long-distance transportation of propagules and their subsequent introduction into new geographic regions. In some instances, newly established species can become dominant in invaded communities, at the expense of native species. Besides threatening invaded communities and ecosystem functions, biological invasions constitute natural experiments that allow to study eco-evolutionary processes in real time, including the occurrence of new biotic interactions affecting community composition, rapid adaptation to novel environmental conditions, or dispersal evolution at range margins. Because of their impoverished native communities, oceanic islands’ ecosystems are particularly sensitive to biological invasions, and the French subantarctic islands are no exception. For instance, the flightless predatory carabid beetle Merizodus soledadinus is native from the southern tip of South America, and has been accidentally introduced to the Kerguelen Islands in 1913. In the present work, we aimed at understanding the main mechanisms underlying the invasive success of this insect at the Kerguelen Islands. Using a vast array of methodologies, ecological features of M. soledadinus were investigated with analytical procedures scaling from population to molecule through the individual level. Genetic investigations support the historically-based hypothesis of a single introduction event at a unique location of the Kerguelen Islands. No genetic structure was observed among individuals sampled from different populations along the invasion gradient. We tested the hypothesis of spatial sorting of populations during range expansion, by exploring phenotypic changes among individuals sampled along the invasion gradient. The measured phenotypic traits revealed major differentiation of adults according to the residence time of their populations, confirming the occurrence of spatial sorting of populations during geographic expansion. We also demonstrated that the geographic expansion of M. soledadinus, and microhabitat selection, are primarily governed by the availability of water resources, as suggested by the high sensitivity to water stress of adults of this ground beetle. In parallel, colonisation of altitudinal habitats is governed by thermal conditions, which seem to be physiologically constraining from 200m asl onwards. As the altitudinal distribution of M. soledadinus still extends, we concluded that ongoing climatic changes play a pivotal role in this expansion. Finally, adults of this ground beetle are long-lived and active year-round. The ecological knowledge of M. soledadinus characteristics and spatial expansion dynamics suggest that the colonisation process of the Kerguelen archipelago by this species will continue. Altogether, these data could be used for parametrising range expansion models that would delineate dispersal pathways and expansion rates, in the objective to assist stakeholders’ management decisions.

Melampsora larici-populina est un champignon pathogène responsable de la rouille foliaire sur les peupliers, causant de graves dommages dans les plantations du monde entier. Presque toutes les résistances des peupliers déployées en France ont été contournées et l'événement majeur est survenu en 1994 avec le contournement de la résistance R7 largement déployée en populiculture. Dans le but d'identifier des gènes candidats liés à la pathogénicité, j'ai mené une étude de génomique comparative basée sur le séquençage de 15 isolats. Cette analyse a mis à jour des patrons de polymorphisme corrélés à la distribution des virulences au sein des isolats tout en révélant la nécessité d'une étude populationnelle. Pour se faire, une étude de génétique des population basée sur le génotypage de 600 isolats de M. larici-populina échantillonnés de 1992 à 2012 a été conduite. Cette analyse m'a permis de décrire l'histoire démographique des populations de M. larici-populina et de documenter l'impact majeur du contournement de la R7 sur la structure des populations. Enfin, j'ai mené une analyse de génomique des populations afin d'obtenir un scenario démographique décrivant les liens historiques entre les populations et d'identifier les régions sous sélection. Cette analyse est basée sur le séquençage en Illumina de 86 isolats répartis en quatre populations clés mises en évidence par l'analyse de la structure génétique des populations. Plus de 1 000 000 positions polymorphes ont été identifiées. Un scenario fiable a été identifié par ABC à partir duquel les enveloppes de confiance des indices de génétique des populations ont été mesurées. L'analyse du génome scan qui a été réalisée sur les 86 génomes en utilisant ces mêmes indices a révélée 20 régions génomiques contenant 14 gènes candidats potentiellement impliquées dans le contournement de la R7. / Melampsora larici-populina is a pathogenic fungus responsible of poplar leaf rust, causing severe damages in plantations worldwide. Almost all poplar resistances deployed so far in France have been overcome and a major event that occurred in 1994 with the breakdown of resistance R7 mostly used in poplar cultivation. In order to identify candidate genes linked to pathogenicity, I conducted a comparative genomics study based on the sequencing of 15 isolates. This analysis revealed polymorphism patterns correlated to the distribution of virulences among isolates while the necessity of a population genetics study. I then analyzed the genetic structure of a comprehensive collection of 600 isolates of M. larici-populina sampled from 1992 to 2012. This analysis demonstrated the major impact of the R7 breakdown on populations. Finally, I conducted a population genomics analysis to obtain a demographic scenario describing the historical links between populations and to identify genomic regions under selection. This analysis is based on the Illumina sequencing of 86 isolates in four key populations identified by the population genetic analysis. Over 1,000,000 polymorphic positions were identified. The best demographic scenario was assessed using Approximate Bayesian Computation algorithms based on coalescent simulations. Using this demographic scenario, I computed the confidence interval of several population genetic indices. This genome scan analysis was performed on the 86 genomes using this same indices and revealed 20 genomic regions containing 14 genes potentially involving in the resistance 7 breakdown

Le Liban est un pays qui constitue un carrefour des civilisations. Depuis le temps des pharaons, ses ressources forestières ont été exploitées, notamment pour le commerce du bois. Le Liban, connu pour son cèdre, possède une autre espèce emblématique, le sapin de Cilicie, dont les forêts sont en majorité non protégées. Historiquement, le bois de sapin a été exploité durant le Nouvel Empire égyptien ancien pour la construction des temples et des navires. Il représentait ainsi un signe de pouvoir du pharaon, en formant notamment la barque d'Amon. De même, le sapin a été coupé pour la construction du temple de Jérusalem, ainsi que des instruments de musique et de guerre. La fragmentation des sapinières au Liban n'est pas ancienne mais cette faible divergence se traduit cependant par un dème Nord-Est englobant 11 populations et un dème Sud-Ouest englobant 4 populations qui semblent être le résultat de deux processus démographiques consécutifs ou simultanés durant l'histoire du sapin au Liban. Le premier est un phénomène de migration en altitude en réponse à des changements dans l'environnement ou le climat. La reconstruction de la dynamique passée du sapin au Liban a montré que le sapin a subi des fluctuations importantes dans sa taille, depuis le Tardiglaciaire, il y a 14,000 ans. Notamment, le sapin a connu des périodes d'absence du registre pollinique qui pourrait être liées à la fragmentation anthropique de l'habitat ou à des extinctions locales ou contraction de l'aire de répartition. De même, il a connu des périodes d'expansion notamment au cours des événements de sécheresse dans le climat, notamment à 4090 cal. BP, à 5010 cal. BP et de 7800 à 8090 cal. BP. La richesse en allèles privés dans le dème Nord-Est indique la présence de plusieurs micro-refuges glaciaires de basses et de hautes altitudes, ainsi que des zones de suture issues de la recolonisation. Dans le dème Sud-Ouest, une recolonisation postglaciaire en altitude à partir du seul micro-refuge glaciaire détecté est probable. Le deuxième phénomène est lié à une migration asymétrique des populations génétiquement diversifiées du centre du dème vers les populations marginales génétiquement peu diversifiées. Ce processus, qui semblait être le résultat de la faible taille des populations cibles, pourrait permettre de retarder l'extinction des populations marginales, localement menacées. La superformance de la migration sur la dérive génétique et la dispersion sur des longues distances de 15 à 20 km constituent les effets médiateurs de ces processus démographiques. L'empreinte de cette dynamique démographique est une réduction historique de la taille effective des populations sur le long terme avec un signal ancien plutôt que récent, et une diversité génétique et richesse allélique basses. Cette diversité génétique semble être façonnée par les effets anthropiques ainsi que par les changements dans l'environnement ou le climat. La conservation in situ et ex situ de ces sapinières est nécessaire pour préserver leur patrimoine historique et génétique. / The Lebanon is a country that constitutes a crossroads of civilizations. Back in the time of pharaohs, fir forests in Lebanon were exploited, particularly for the timber trade. Lebanon, known for its cedar, has another emblematic species, the Cilician fir, whose forests are in majority unprotected. Historically, the fir was used during the ancient Egyptian New Kingdom rule over Phoenicia for the construction of temples and ships. Notably, it represented a sign of power of the pharaoh, forming the sacred barque of Amun. Similarly, this tree was cut from Lebanon to build the temple of Jerusalem, as well as for making instruments of music and war. The fragmentation of the fir populations in Lebanon is not ancient but their low divergence, however, is marked by a Northeastern Ridge including 11 populations and a Southwestern Ridge including 4 populations that seem to be the result of two consecutive or simultaneous demographic processes during the history of fir in Lebanon. The first is a phenomenon of altitudinal migration in response to changes in the environment or climate. The reconstruction of the past dynamics of fir in Lebanon showed that it has undergone significant fluctuations in size, since the Late Glacial, 14,000 years ago. In particular, the tree has experienced periods of absence from the pollen record that could be related to anthropogenic habitat fragmentation or to local extinctions or contraction of the range of distribution. Similarly, there have been periods of expansion especially during periods of drought in the climate, at 4090 cal. BP, at 5010 cal. BP and between 7800 and 8090 cal. BP. The private allelic richness in the Northeastern Ridge indicated the presence of multiple glacial microrefugia of low and high elevations, as well as suture zones issues from recolonization. In the Southwestern Ridge, postglacial altitudinal recolonization from single microrefugial population is moslty probable. The second phenomenon is related to an asymmetric Northeast-Southwest migration from genetically diverse populations towards marginal and less genetically diverse populations. This process, which seems to be the result of the small size of the target populations, could help delay the extinction of marginal populations, locally threatened. The outperformance of migration over genetic drift and the dispersal over long distances of 15 to 20 km constitute the mediating effects of these demographic processes. The footprint of these population dynamics is a historic reduction in the effective population size on the long-term rather than on the short term, and weak genetic diversity and allelic richness. This genetic diversity seems to be shaped by anthropogenic effects as well as by changes in the environment or climate. In situ and ex situ conservation of fir populations in Lebanon is necessary to preserve their historical and genetic heritage.

Caenorhabditis elegans fait partie des modèles animaux les plus étudiés en laboratoire. La découverte des premiers virus infectant naturellement des Caenorhabditis apporte de nouveaux modèles animal-virus très prometteurs.Le virus d'Orsay, infectant spécifiquement C. elegans, et le virus de Santeuil, infectant spécifiquement C. briggsae, sont des virus à ARN positif simple brins (Hépatites A, C et E, Chikungunya, Coronavirus etc¿) qui provoquent une désorganisation de la structure des cellules intestinales de leur hôte. Par ailleurs, une variation dans la sensibilité à ce virus au sein des espèces est observée. Grâce à une étude statistique d'association pangénomique portant sur la sensibilité au virus d'Orsay de 97 isolats naturels de C. elegans, nous avons pu mettre en évidence une région chromosomique qui contient un polymorphisme responsable de cette sensibilité. Il s'agit une délétion dans le gène drh-1 qui code une protéine similaire à la protéine RIG-I, connue pour initier une réponse antivirale chez les vertébrés. Cependant, C. elegans est incapable de produire la même réponse antivirale que ces derniers. Ainsi, DRH-1 est impliquée dans la reconnaissance des ARN viraux et dans la production d'une réponse spécifique à l'infection virale par les petits ARN. Les gènes impliqués dans l'immunité sont soumis à une forte pression de sélection. Pourtant, de manière surprenante, la délétion du gène drh-1 est présente dans 23% des isolats étudiés. Cette délétion est génétiquement liée à une région plus large de 3 Mb. Cependant, au laboratoire, cette région n’apporte pas d’avantage sélectif qui expliquerait comment cette délétion peut se propager dans les populations. / Caenorhabditis elegans is a commonly studied animal model in laboratories. The discovery ofthe first natural viral infections of Caenorhabditis brings new models to study animal-virusinteractions.The Orsay virus, specifically infecting C. elegans, and the Santeuil virus, specificallyinfecting C. briggsae, are positive single strand RNA viruses (Hepatites, Chikungunya,Coronavirus etc…) disrupting the structure of intestinal cells of their host. However, weobserved a strong variability in the sensitivity to those viruses at the intraspecific level.To identify the genetic basis of the sensitivity, we performed a genome wide association studyon 97 wild isolates of C. elegans. We were able to identify the center of chromosome IV as aregion containing the locus responsible for this sensitivity. A deletion in the drh-1 gene,coding for a RIG-I-Like protein, confers sensitivity to their carrier. RIG-I is known torecognize viral RNA and to trigger an antiviral response through the production of interferonsin vertebrates. However, C. elegans is not able to produce interferons but it appears thatDRH-1 initiates a viral specific siRNA pathway.Immunity genes are under strong selective pressure. Thus, it is surprising that such animportant protein for the antiviral pathway appears to be disrupted in 23% of the wild isolates.This deletion shows high linkage disequilibrium with a broader region of 3Mb, suggestingthat the deletion propagates with this region. However, this region does not seem to provideany advantage to their owner under laboratory conditions.