Cette thèse consiste à améliorer les outils statistiques adaptés à des modèles stochastiques de génétiques des populations et de développer des méthodes statistiques adaptées à des données génétiques de nouvelle génération. Pour un modèle paramétrique basé sur le coalescent, la vraisemblance en un point de l'espace des paramètres s'écrit comme la somme des probabilités de toutes les histoires (généalogies munies de mutations) possibles de l'échantillon observé. À l'heure actuelle, les meilleures méthodes d'inférence des paramètres de ce type de modèles sont les méthodes bayésiennes approchées et l'approximation de la fonction de vraisemblance.L'algorithme d'échantillonnage préférentiel séquentiel (SIS) estime la vraisemblance, en parcourant de manière efficace l'espace latent de ces histoires. Dans ce schéma, la distribution d'importance propose les histoires de l'échantillon observé les plus probables possibles. Cette technique est lourde en temps de calcul mais fournit des estimations par maximum de vraisemblance d'une grande précision.Les modèles que nous souhaitons inférer incluent des variations de la taille de la population. Les méthodes d'IS ne sont pas efficaces pour des modèles en déséquilibre car les distributions d'importance ont été développées pour une population de taille constante au cours du temps. Le temps de calcul augmente fortement pour la même précision de l'estimation de la vraisemblance. La première contribution de cette thèse a consisté à explorer l'algorithme SIS avec ré-échantillonnage (SISR). L'idée est de ré-échantillonner de façon à apprendre quelles sont les histoires proposées par la distribution d'importance qui seront les plus probables avant d'avoir terminé leur simulation et diminuer le temps de calcul. Par ailleurs, nous avons proposé une nouvelle distribution de ré-échantillonnage, tirant profit de l'information contenue dans la vraisemblance composite par paire de l'échantillon.Le développement récent des technologies de séquençage à haut débit a révolutionné la génération de données de polymorphisme chez de nombreux organismes. Les méthodes d'inférence classiques de maximum de vraisemblance ou basées sur le Sites Frequency Spectrum, adaptées à des jeux de données de polymorphisme génétique de quelques loci, supposent l'indépendance des généalogies des loci. Pour tirer parti de données beaucoup plus denses sur le génome, nous considérons la dépendance des généalogies sur des positions voisines du génome et modéliser la recombinaison génétique. Alors, la vraisemblance prend la forme d'une intégrale sur tous les graphes de recombinaison ancestraux possibles pour les séquences échantillonnées, un espace de bien plus grande dimension que l'espace des généalogies. Les méthodes d'inférence basées sur la vraisemblance ne peuvent plus être utilisées sans plus d'approximations. De nombreuses méthodes infèrent les changements historiques de la taille de la population mais ne considèrent pas la complexité du modèle ajusté. Même si certaines proposent un contrôle d'un potentiel sur-ajustement du modèle, à notre connaissance, aucune procédure de choix de modèle entre des modèles démographiques de complexité différente n'a été proposée à partir de longueurs de segments identiques. Nous nous concentrons sur un modèle de taille de population constante et un modèle de population ayant subit un unique changement de taille dans le passé. Puisque ces modèles sont emboîtés, la deuxième contribution de cette thèse a consisté à développer un critère de choix de modèle pénalisé basé sur la comparaison d'homozygotie haplotypique observée et théorique. Notre pénalisation, reposant sur des indices de sensibilité de Sobol, est liée à la complexité du modèle. Ce critère pénalisé de choix de modèle nous a permis de choisir entre un modèle de taille de population constante ou présentant un changement passé de la taille de la population sur des jeux de données simulés et sur un jeux de données de vaches. / This thesis aims to improve statistical methods suitable for stochastic models of population genetics and to develop statistical methods adapted to next generation sequencing data.Sequential importance sampling algorithms have been defined to estimate likelihoods in models of ancestral population processes. However, these algorithms are based on features of the models with constant population size, and become inefficient when the population size varies in time, making likelihood-based inferences difficult in many demographic situations. In the first contribution of this thesis, we modify a previous sequential importance sampling algorithm to improve the efficiency of the likelihood estimation. Our procedure is still based on features of the model with constant size, but uses a resampling technique with a new resampling probability distribution depending on the pairwise composite likelihood. We tested our algorithm, called sequential importance sampling with resampling (SISR) on simulated data sets under different demographic cases. In most cases, we divided the computational cost by two for the same accuracy of inference, in some cases even by one hundred. This work provides the first assessment of the impact of such resampling techniques on parameter inference using sequential importance sampling, and extends the range of situations where likelihood inferences can be easily performed.The recent development of high-throughput sequencing technologies has revolutionized the generation of genetic data for many organisms : genome wide sequence data are now available. Classical inference methods (maximum likelihood methods (MCMC, IS), methods based on the Sites Frequency Spectrum (SFS)) suitable for polymorphism data sets of some loci assume that the genealogies of the loci are independent. To take advantage of genome wide sequence data with known genome, we need to consider the dependency of genealogies of adjacent positions in the genome. Thus, when we model recombination, the likelihood takes the form of an integral over all possible ancestral recombination graph for the sampled sequences. This space is of much larger dimension than the genealogies space, to the extent that we cannot handle likelihood-based inference while modeling recombination without further approximations.Several methods infer the historical changes in the effective population size but do not consider the complexity of the demographic model fitted.Even if some of them propose a control for potential over-fitting, to the best of our knowledge, no model choice procedure between demographic models of different complexity have been proposed based on IBS segment lengths. The aim of the second contribution of this thesis is to overcome this lack by proposing a model choice procedure between demographic models of different complexity. We focus on a simple model of constant population size and a slightly more complex model with a single past change in the population size.Since these models are embedded, we developed a penalized model choice criterion based on the comparison of observed and predicted haplotype homozygosity.Our penalization relies on Sobol's sensitivity indices and is a form of penalty related to the complexity of the model.This penalized model choice criterion allowed us to choose between a population of constant size and a population size with a past change on simulated data sets and also on a cattle data set.

Les espèces coralliennes Acropora palmata (Lamarck, 1816) et A. cervicornis (Lamarck, 1816) ont un rôle majeur en termes de bio-construction et structuration des récifs dans la Caraïbe. Cependant, les populations de ces deux espèces sont en déclin et elles sont maintenant classées en danger critique d’extinction par l’Union Internationale de Conservation de la Nature (UICN). De récentes études principalement menées sur les récifs de la Floride et des Grandes Antilles se sont ainsi intéressé à la structure et à la dynamique des populations de ces espèces, mais le statut génétique des populations des Petites Antilles est moins connu.Le présent sujet a pour but d’étudier l’état des populations des coraux Acropora palmata et A. cervicornis sur les récifs de Guadeloupe et des Petites Antilles et d’élucider les mécanismes qui président à la survie de ces espèces et au recrutement des jeunes coraux. / In the Caribbean, Acropora palmata (Lamarck 1816) and A. cervicornis (Lamarck 1816) are major coral species for reef building. Since the 80’s, these species populations are decreasing and are now classified as critically endangered species by the International Union for Conservation of Nature (IUCN). Recent studies, mainly conducted on the reefs of Florida and the Greater Antilles concerned the structure and the dynamics of Acropora populations, while the genetic status of the populations in the Lesser Antilles remains less studied. The purpose of the study is to determine the status of the coral populations of Acropora palmata and A. cervicornis on reefs of Guadeloupe and Lesser Antilles and to elucidate the mechanisms governing the survival of these species and the recruitment of young corals.

En Afrique subsaharienne, une large partie de la population pratique l’agriculture pluviale. Cette agriculture est particulièrement sensible à la variabilité climatique. Le mil (Pennisetum glaucum L Br) est une des céréales pluviales qui jouent un rôle majeur dans la sécurité alimentaire en Afrique subsaharienne. L’apparenté sauvage du mil cultivé pousse dans des environnements encore plus extrêmes que la forme cultivée. L’objectif de la thèse est l’étude de l’adaptation du mil à la variation environnementale. En utilisant des approches d’association génotype /phénotype, nous avons démontré que le gène de la myosine 11 est associé à la variation du nombre de fleurs chez le mil sauvage observée le long d’un gradient environnemental. En plus, ce gène a également été identifié dans les candidats pour les gènes sélectionnés durant la domestication. En utilisant des données génomiques, nous avons aussi démontré que le gène du Photochrome C déjà connu pour son rôle dans le contrôle de la variation du temps de floraison chez le mil cultivé, est aussi associé à la variation du temps de floraison chez le mil sauvage. Nous avons aussi démontré l'existence d'un polymorphisme fonctionnel cryptique (caché) qui n’apparaît que dans certaines conditions particulières associées au temps de floraison. Ce polymorphisme cryptique peut être mobilisé dans des conditions climatiques ou environnementales particulières. Chez le mil cultivé, nous avons aussi pu mettre en évidence la sélection in situ sur deux gènes de floraison. Nos résultats suggèrent que de nombreux polymorphismes associés à l’adaptation sont présents dans les populations et peuvent être partagés entre forme sauvage et cultivée. En réponse aux changements environnementaux, ces polymorphismes pourraient être mobilisés pour proposer des variétés mieux adaptées. / In sub-Saharan Africa, a large fraction of the population practice rainfed agriculture. Rainfed agriculture is particularly sensitive to climate variability. Pearl millet (Pennisetum glaucum L R) is one of the main cereals that play an important role in food security in sub-Saharan Africa. Wild pearl millet populations grow also in more extreme climate conditions up to the limit of the desert. The aim of this PhD was to study pearl millet adaptation to climate variation. Using an association genotype / phenotype approach, we demonstrated that the myosin 11 gene is associated with flower number variation in wild millet along an environmental gradient. Interestingly, this gene was also a candidate gene target of selection during domestication. The Myosin XI gene is thus a good candidate for fitness related adaptation in wild populations. We also demonstrated that Photochrome C gene, already known for its role in cultivated pearl millet, is also related to flowering time variation in wild pearl millet. We have demonstrated the existence of cryptic functional polymorphisms associated with flowering time. Such cryptic functional polymorphism might contribute to adaptation in specific new environment. In cultivated pearl millet, we also show in situ selection on two flowering genes. Our results suggest that the functional polymorphisms are observed in these populations, some genes are also associated with both adaptations in wild and cultivated populations. In response to environmental changes, such polymorphism could be used to propose better adapted cultivated varieties.

Cette thèse se place dans le cadre de l'analyse des forces évolutives qui génèrent les polymorphismes et les divergences entre les génomes d'une même espèce. Le cadre théorique utilisé dans la majorité des domaines de l'évolution moléculaire est la théorie neutraliste, proposée par Motoo Kimura en 1968. Ce modèle est caractérisé par les hypothèses de neutralité, de taille constante de la population étudiée, et de panmixie. Dans un premier temps nous avons cherché à comprendre comment ce cadre théorique est utilisé en pratique et quelles peuvent être les conséquences de ces hypothèses sur les inférences et les prédictions faites dans ce cadre théorique. Pour cela nous avons mené deux études confrontant des données à des méthodes existantes d'inférence démographique. Une première étude a montré que les méthodes utilisées fréquemment pour l'inférence démographique microbienne, basées sur la reconstruction d'un arbre phylogénétique unique, sont biaisées par la sélection, la recombinaison et les biais d'échantillonnage. Nous avons ensuite comparé plusieurs méthodes d'inférence démographique en les appliquant à une population humaine africaine, les Yoruba. Cette étude a montré les limites d'une méthode existante, et elle illustre le problème d'identifiabilité des histoires démographiques lorsque l'inférence est basée sur le spectre de fréquence. Enfin, dans un troisième temps nous avons analysé plusieurs jeux de données de polymorphisme génétique avec un modèle de référence alternatif à coalescences multiples avec démographie. Nous avons comparé comment le modèle de référence actuel et ce modèle alternatif pouvaient expliquer les données observées de diversité génétique. / The general setting of this thesis is the analysis of evolutionary forces that generate polymorphisms and divergence between genomes within a species. The theoretical framework used in the majority of disciplines of molecular evolution is the neutral theory, formulated by Motoo Kimura in 1968. This model is characterized by the hypotheses of neutrality, constant population size and panmixia. First, we investigated how this theoretical framework is used in practice and what are the consequences of these hypotheses on the inferences and predictions made in this framework. To this end, we carried out two studies confronting existing demographic inference methods with data. A first study demonstrated that methods frequently used for bacterial demographic inference, based on a single reconstructed phylogenetic tree, are biased by selection, recombination and sampling bias. We then compared several demographic inference methods, by applying them to an African human population, the Yoruba. This study showed the limits of an existing method, and illustrates the issue of identifiability of demographic histories, when the inference is based on the site frequency spectrum. Finally, in a third study we analyzed several genetic polymorphism datasets with an alternative reference model comprising multiple mergers and demography. We compared how the current reference model and this alternative model can explain the observed genetic diversity.

Les patrons de structuration des espèces animales à fine et à large échelles peuvent être façonnés par des facteurs environnementaux et des traits comportementaux individuels. Les objectifs de cette thèse combinant des approches sociales, génétiques, isotopiques et morphométriques sont de décrire et comprendre i) les structures sociale, écologique et génétique de la population de grands dauphins du golfe Normand-Breton (NB) et ii) la structure de population de l'espèce à l'échelle de l'Atlantique Nord-Est (ANE). Les grands dauphins du golfe NB forment une unique population génétique qui est composée de trois ensembles sociaux et écologiques distincts. Les associations entre individus semblent être influencées par l'écologie et non par les liens de parenté. La structure génétique du grand dauphin à l'échelle de l'ANE est hiérarchique, avec deux écotypes, l'un côtier et l'autre pélagique, qui sont chacun divisé en deux populations. Les populations côtières sont issues d'une population pélagique et auraient colonisé les habitats côtiers libérés lors de la dernière déglaciation, ce qui a permis la diversification de l'espèce. Cette structure semble maintenue par les spécialisations écologiques et le comportement social des individus. Par ailleurs, l'origine pélagique des grands dauphins du golfe NB pourrait expliquer certains de leurs traits sociaux. Pour conclure, les patrons de structuration à fine et à large échelles de ce prédateur supérieur semblent influencés par les comportements sociaux et écologiques, les conditions environnementales présentes et passées ainsi que par son histoire évolutive. L'absence de différences morphologiques marquées entre les deux écotypes pourrait s'expliquer par leur divergence relativement récente ou par un faible contraste entre les habitats pélagiques et côtiers dans l'ANE. Ce travail souligne l'intérêt de combiner de multiples approches à différentes échelles temporelles et spatiales pour comprendre la structure sociale et la structure de population d'espèces mobiles et cryptiques. Ces résultats ont également des implications majeures pour la conservation, en particulier pour la définition d'unités de gestion. / Complex interactions between environmental factors and behavioral traits may shape the fine and large scale structuring patterns of animal species. The objectives of this dissertation were to describe and understand i) the fine-scale social, ecological and genetic structures of bottlenose dolphins in the Normano-Breton (NB) gulf and ii) the population structure of the species at the scale of the North-East Atlantic (NEA) by combining social, genetic, stable isotope and morphometric approaches. Coastal bottlenose dolphins in the NB gulf form a single genetic population subdivided in three social and ecological clusters. Ecology but not kinship may influence association patterns. In the NEA, bottlenose dolphin genetic structure is hierarchical. They form two ecotypes, i.e. coastal and pelagic, each of them being further divided in two populations. This genetic structure was likely triggered by past changes in the environment (i.e. deglaciation) that created ecological opportunities for diversification. Ecological specializations and social behavior may maintain genetic divergence. In turn, the pelagic origin of bottlenose dolphins in the NB gulf may explain some of their social structure traits. Thus, an interaction between social and ecological behaviors, current and past environmental conditions, and evolutionary history may drive the fine and large scale structuring patterns of this top predator. The absence of strong differences in morphology between the two ecotypes may be explained by their relatively recent divergence or by low contrasts between the pelagic and coastal habitats in the NEA. This work highlights the power of combining approaches at different temporal and spatial scales for assessing the social and population structures of highly mobile and difficult to access species. The results have also major conservation implications especially for the designation of management units.

L’Océan austral est l’un des pivot des écosystèmes et du climat de notre planète, qui concentre plus de 20% de la productivité primaire marine mondiale. La complexité de ses réseaux trophiques et son inaccessibilité rendent plus encore qu’ailleurs nécessaire l’utilisation d’espèces bio-indicatrices. Plusieurs espèces de manchots (comme le Manchot Royal et le Manchot Empereur) sont ainsi l’objet de programmes de suivi à long terme. Dans cette étude, nous utilisons les données offertes par la génomique des populations (« RAD-sequencing » couvrant le génome de centaines d'individus issus couvrant la distribution de ces deux espèces) et les représentations numériques du climat de l’IPCC-CMIP5 pour calibrer dans le temps long les analyses démographique plus précises réalisées à l'échelle de quelques générations dans le cadre de suivis démographiques, et mieux comprendre la réponse des manchots au changement climatique. Au-delà de ses conséquences immédiates pour l’étude des Manchots en tant que sentinelles de l’Océan Austral, cette étude montre l’intérêt d’une plus forte intégration de la génomique des populations dans les études démographiques et comportementales. / The Southern Ocean plays a central role in the regulation of the Earth’s climate and ecosystems, and accounts for more than 20% of the world’s marine productivity. The complexity of its trohpic networks and its sheer inaccessibility make the use of bioindicator species more necessary there than anywhere else. Several penguin species (such as the King and the Emperor penguin) are therefore the focus of long-term monitoring programs.In this study, we use the information from population genomics (« RAD-sequencing » data covering the genome of hundreds of individuals from the two species’ full distribution) and from IPCC-CMIP5 numerical climate models to calibrate in the long time the more precise demographic analyses realised in the framework of field surveys, and understand penguin responses to cliamte change. Beyond its implications for the study of penguins as sentinels of the Southern Ocean, our work demonstrates the interest of a stronger integration of population genomics in demographic and behavioural investigation.

Les populations humaines ont été confrontées à de nombreux changements environnementaux au cours de leur histoire et présentent aujourd’hui une grande diversité d’habitats et de modes de subsistance. Cependant, l’ampleur de l’adaptation génétique et des réponses épigénétiques à ces changements est débattue. Nous avons d’abord étudié la puissance de diverses statistiques pour détecter les balayages sélectifs dans le contexte des données de séquençage à haut débit, et évalué leur robustesse à différents facteurs confondants. En utilisant des jeux de données de séquençage, nous montrons que les balayages sélectifs ont eu un impact modéré mais non négligeable dans l’évolution récente du génome humain. Les régions sous sélection sont enrichies en mutations associées à des variations phénotypiques. Nous avons ensuite évalué l’impact respectif des facteurs génétiques et environnementaux sur la diversité épigénétique humaine. Pour cela, nous avons obtenu les génotypes et les profiles de méthylation de l’ADN de populations d’Afrique Centrale présentant des différences récentes d’habitat ou historiques de modes de vie et de profil génétique. Nous montrons que les deux facteurs ont un effet similaire sur le méthylome mais diffèrent par les fonctions biologiques affectées et les mécanismes expliquant les variations observées. Plus généralement, les variations de méthylation sont fortement associées à des mutations génétiques qui sont enrichies en signaux de sélection positive. En conclusion, ce travail apporte un aperçu de la contribution des mutations génétiques et des réponses épigénétiques à l’adaptation humaine aux changements environnementaux sur plusieurs échelles de temps. / Human populations have faced a large number of environmental challenges during their evolutionary history and present today a wide range of habitats and mode of subsistence. However, the extent of genetic adaptation and epigenetic responses to such environmental variation remains controversial. We first explored the power of several statistics to detect hard selective sweeps in the context of whole-genome sequencing data, and evaluated their robustness to demography and other selection modes. Using data from the 1,000 Genomes Project and Complete Genomics, we showed that hard sweeps targeting low-frequency standing variation have played a moderate, albeit significant, role in recent human evolution. The signals of selection detected were moreover enriched in functional variants detected by genome-wide association studies. We then evaluated the relative impacts of genetic and environmental factors on human epigenomic diversity. To do so, we generated genome-wide genetic and DNA methylation profiles for Central African populations differing in their current habitat or in their historical lifestyle and genetic background. We found that both factors have similar critical impacts on the shaping of the global methylome, but the biological functions affected and the mechanisms underlying DNA methylation variation strongly differ. More generally, methylation variation shows strong associations with nearby genetic variants that, moreover, are enriched in signals of natural selection. Together, this work provides new insight into the contribution of genetic adaptation and epigenetic responses to the adaptation of humans to environmental changes over different time scales.

Au cours des 60 dernières années le développement des infrastructures de transports (Autoroutes, Lignes Grandes Vitesse, Nationales doubles voies) a fragmenté l'habitat des cerfs élaphe (Cervus elaphus). D'après les observations naturalistes, cette anthropisation a causé la fragmentation de deux populations géographiques existantes en sept dans la partie Sud et d'une en trois dans la partie Nord. Afin d'évaluer l'impact de ces infrastructures sur la structuration génétique de ces populations de cerfs, nous avons échantillonné chacune de ces populations grâce à la coopération de trois fédérations de chasse. Le cours laps de temps écoulé depuis la construction de ces infrastructures nous a conduits à choisir comme marqueurs moléculaires les microsatellites, efficaces dans l'inférence d'évènements récents. Les nouvelles techniques de séquençages (NGS) permettent d'obtenir d'importants jeux de données rapidement, nous avons choisi d'utiliser ces méthodes de séquençage pour obtenir nos données. Aucun logiciel ne permettant de traiter les données de séquençage haut débit des microsatellites pour des espèces dont le génome n'est pas complètement séquencé, nous avons alors réalisé un programme, MicNeSs qui permet de génotyper rapidement et objectivement (sans intervention humaine) un grand nombre d'individus et de locus. Nous avons utilisé MicNeSs pour génotyper 345 individus pour 17 locus microsatellites. A partir de ce jeu de données, nous avons montré l'existence d'une structuration génétique des populations de cerfs élaphe en Île-de-France en liaison avec les infrastructures routières et ferroviaires. Nous avons mis en évidence un effet fort des jumelages autoroutes/LGV et une efficacité différentielle des passages grande faune de 2ème et 3ème génération sur les populations de cerfs élaphe en Île-de-France. / During the last 60 years, the development of urban areas, main roads, highways and railways in Île de France, has fragmented the habitat of the red deer (Cervus elaphus). According to naturalistic observations, it caused the fragmentation of the two existing putative populations in the South in to seven putative populations and one in three in the North.In order to estimate the impact of the infrastructure on the genetic structure of these populations we sampled each of the putative population with the help of three hunting societies. Due to the short time passed since the first highway construction we chose microsatellite loci as molecular markers, efficient in the inference of recent events. The next generation sequencing (NGS) enable to have quickly important data set, we chose to use this technic to obtain our data. No software permits to treat microsatellites data from NGS for the species without complete genome, we made one program, MicNeSs which genotypes quickly and objectively a lot of individuals and loci. We used MicNeSs to genotype 345 individuals for 17 microsatellite loci. With this data set we showed the presence of a genetic structure of the red deer populations in association with the road and rail infrastructure. We highlighted a strong impact of the paired of highway/railway and a differential efficiency of the wildlife passages of the second and third generation on the red deer populations in Île-de-France.

Les invasions biologiques ont des conséquences écologiques telles que l'émergence de pathogènes et de ravageurs. Les populations invasives font face à de nouvelles conditions biotiques et abiotiques qu'elles doivent surmonter. Ces invasions biologiques sont des systèmes modèles pour étudier l'évolution sur de courtes échelles de temps car elles nécessitent une adaptation rapide qui fait intervenir différents processus (sélection naturelle, dérive, plasticité phénotypique). Du fait des introductions multiples et de l'hybridation, une augmentation de la variabilité génétique nucléaire peut-être observée dans ces populations, support d'une réponse adaptative plus rapide. De plus, chez les insectes, les symbiotes peuvent jouer un rôle important dans l'adaptation, contribution encore largement inconnue. Le ravageur de culture Bemisia tabaci est un complexe d'espèces dont les barrières reproductives sont peu connues et dont les différentes entités --- les cytotypes --- présentent des cortèges symbiotiques qui leur sont spécifiques. Grâce à une description de la dynamique spatio-temporelle de ces cytotypes, en contexte invasif en France et plus largement dans le bassin méditerranéen, nous avons constaté la présence simultanée de deux de ces entités et nous nous sommes interrogés sur un éventuel remplacement ou une coexistence. Cette situation originale nous a permis de tester leurs limites reproductives grâce à des microsatellites et des tests comportementaux, ainsi que la possibilité de transferts horizontaux de bactéries. Transferts que nous avons tenté de reproduire en laboratoire. Nous avons aussi développé des marqueurs RADSeq pour de futures analyses génomiques / Biological invasions have ecological consequences such as the emergence of pathogens and pests. Invasive populations face new biotic and abiotic conditions that they have to overcome.These biological invasions are model systems to study the evolution over short time scales because they require rapid adaptation that involves different processes (natural selection, drift, phenotypic plasticity).Because multiple introductions and hybridization, an increase in the nuclear genetic variability may be observed in these populations, supporting a faster adaptive response.Moreover, in insects, symbionts can play an important role in adaptation, a contribution largely unknown yet.Bemisia tabaci crop pest is a complex of species whose reproductive barriers are poorly known and whose different entities --- the cytotypes --- have symbiotic associations specific to them.Through a spatio-temporal dynamics description of these cytotypes in invasive context in France and more widely in the Mediterranean bassin, we found the simultaneous presence of both of these entities and we wondered about a possible replacement or coexistence.This peculiar situation has allowed us to test their reproductive boundaries with microsatellites and behavioral tests, as well as the possibility of horizontal transfer of bacteria. Transfers that we tried to reproduce in the laboratory. We have also developed RADSeq markers for future genomic analyzes

Les maladies infectieuses sont l’une des principales causes de mortalité à travers le monde. La réponse immunitaire est l’un des phénotypes les plus complexes qui existent. Elle présente une variabilité au sein et entre les populations. Cette thèse vise à identifier des facteurs génétiques et des mécanismes moléculaires sous-jacents aux différences de susceptibilité aux maladies infectieuses grâce à l’utilisation d’une combinaison d’approches in silico et ex vivo. Nous avons tout d’abord réalisé des analyses de génétique des populations et de génétique évolutive pour évaluer l’impact de la sélection naturelle sur les gènes de l’immunité innée. Nos résultats montrent l’étendue et l’hétérogénéité des pressions sélectives sur ces gènes et suggèrent que l’introgression d’allèles provenant de l’Homme de Néandertal dans certaines de ces séquences ont participé à l’adaptation des populations Européennes et Asiatiques à leurs environnements respectifs. Nous avons ensuite estimé l’implication des miARN dans la réponse des cellules dendritiques à l’infection par Mycobacterium tuberculosis. Nos résultats soulignent les conséquences de l’infection sur les réseaux de régulation de l’expression des gènes par les miARN et montrent que l’expression de 3% des miARN est associée à des facteurs génétiques proximaux. Nous identifions en particulier deux associations qui ne sont observées que dans un contexte infectieux. Le travail présenté ici constitue la plus large étude de génétique évolutive et de génétique des populations axée sur les gènes de l’immunité innée réalisée à ce jour et la première caractérisation de l’architecture génétique de la réponse à l’infection impliquant les miARN. / Infectious diseases remain one of the leading causes of death worldwide. The immune response to pathogens, one of the most complex phenotypes that exist, presents substantial variability among individuals and populations. This thesis aims to identify genetic factors and molecular mechanisms underlying differences in susceptibility to infectious diseases using a combination of in silico and ex vivo approaches. First, we performed population and evolutionary genetics analyses to assess the impact of natural selection on innate immunity genes. Our analyses reveal the widespread and heterogeneous nature of the selective pressures acting on those genes. In addition, we suggest that the introgression of Neanderthal alleles in some of these sequences contributed to the adaptation of European and East Asian populations to local pathogens. Second, we profiled the miRNA response to Mycobacterium tuberculosis infection in human dendritic cells. Our results highlight the impact of infection on miRNA-mediated gene regulatory networks and show that the expression of 3% of miRNAs is associated with proximate genetic variants. More specifically, we identify two infection-specific associations. The work presented here provides the largest evolutionary genetics analysis of innate immunity genes to date and the first attempt to characterize the genetic architecture of the miRNA response to infection. Our work offers new insights into the genetic basis of inter-individual variability in immune responses and provides a set of candidate genetic variants for future functional validation to elucidate novel molecular mechanisms underlying differences in susceptibility to infectious diseases.