Le bar est une espèce économique majeure de l’aquaculture méditerranéenne. La nécrose nerveuse virale (VNN), une maladie qui affecte au moins 70 espèces aquatiques, est devenue la menace la plus grave pour l’aquaculture de cette espèce. Bien que de nombreuses études aient été réalisées afin de contrôler cette maladie, aucune procédure simple et efficace n’est disponible. Dans cette thèse, nous évaluons la variabilité génétique de la résistance à cette pathologie et le potentiel d’amélioration génétique pour lutter contre cette menace.Après une introduction générale (premier chapitre) et une revue de la littérature sur la nodavirose en aquaculture (second chapitre), nous explorons dans le troisième chapitre la variabilité génétique de résistance de populations sauvages de bar, Atlantique Nord (NAT), Méditerranée ouest (WEM), Nord-Est Méditerranée (NEM) et Méditerranée Sud-Est (SEM). Pour ce faire, 2011 descendants d’un croisement factoriel complet, où 9 mères WEM ont été croisées avec 60 pères NAT, WEM, NEM et SEM (15 mâles par population), ont été élevés en "common garden". Après 202 jours, 1472 poissons ont été infectés par injection intrapéritonéale nodavirus à 15.8g de poids moyen. Le reste des poissons a été conservé pour collecter les paramètres de performance. Après la récupération du pedigree, nous révélons une forte variabilité de résistance en fonction de l’origine des pères (de 53 à 90%), les descendants de pères Est-Méditerranéens étant les plus résistants (83 à 90% de survie), les descendants WEM étant intermédiaires (62% de survie) et les descendants de père NAT étant les plus sensibles (53% seulement de la survie). Une héritabilité modérée mais significative pour la résistance (0,26 ± 0,11) a été estimée et des corrélations négatives entre la résistance et les traits de production ont été montrées.Dans le quatrième chapitre une recherche de loci à effets fort (QTL) sur la résistance a été effectuée avec une carte de liaison moyenne-densité. Pour cela, 1717 individus appartenant à 397 familles de plein-frères et leurs parents ont été génotypés pour 2722 marqueurs SNP imprimés sur une puce SNPs. À partir de 1274 loci significatifs, une carte de liaison contenant 24 groupes de liaison, ainsi que des cartes sexe-spécifiques et origine-spécifiques ont été construites. Ces résultats révèlent une hétérochiasmie, avec un taux de recombinaison 1,25 fois plus fort chez les femelles par rapport aux mâles. La recherche de QTL a été effectuée à partir de différentes méthodes, mais bien qu’aucun QTL pour le «temps de survie» ou la survie, n’ait été identifié, nous discutons de l’effet du plan expérimental utilisé.Dans le quatrième chapitre, une étude association génomique a été effectuée en deux étapes: non pondérée (GWAS) puis pondérée (wGWAS) à partir de modèles mixtes linéaires utilisant les mêmes SNP que pour la cartographie de QTL, l’objectif étant de détecter des SNPs liés à la résistance au VNN. Un SNP significatif expliquant 3.11% de la résistance appartenant à LG9 a pu être détecté. Le potentiel de prédiction de la génomique pour la résistance au VNN en utilisant différents modèles génomiques a enfin été évalué, mais aucune différence significative n’a été montrée entre les valeurs génétiques estimées à partir des données génomiques ou à partir du pedigree.En conclusion, cette étude montre forte variation génétique de la résistance au VNN des populations sauvages de bar avec des corrélations génétiques négatives avec les traits de production. Ces derniers résultats sont précieux pour aider à définir des stratégies d’amélioration génétique de la résistance au VNN du bar. Enfin, de premières hypothèses sur l’emplacement de QTL putatifs plaident pour une future cartographie fine pour localiser ces QTLs, une valeur ajoutée dans un schéma de sélection assistée par marqueurs pour améliorer la résistance au VNN du bar. / European seabass is one of the most economic species in aquaculture in Mediterranean areas. Viral nervous necrosis (VNN), a disease affecting at least 70 aquatic species, has become the most serious threat to seabass cultured industry. While numerous studies have been performed in order to control this disease, no simple and effective procedures are available. In this thesis, we question genetic variability and the potential of selective breeding as an opportunity to address thwart this threat.After a general introduction (first chapter) and a deep literature review of nodavirus in aquaculture (second chapter), we explore in the third chapter the genetic variability of resistance of different wild populations of European seabass, namely Northern Atlantic (NAT), Western Mediterranean (WEM), Northern-East Mediterranean (NEM) and Southern-East Mediterranean (SEM). To address this question, 2011 fish derived from a full-factorial mating scheme, where 9 WEM dams were crossed with 60 sires originated from NAT, WEM, NEM and SEM (15 sires per population), were reared in “common garden”. At 202 days, 1472 were challenged by nodavirus intraperitoneal injection at a mean body weight of 15.8 g. The rest of fish were kept in a single tank in order to collect performance traits. Strikingly, after pedigree recovery, we reveal a very strong and significant differentiation in VNN resistance among sires’ origin (ranging from 53 to 90%), offspring from East Mediterranean sires being the most resistant (83-90% of survival), offspring from WEM sires being intermediate (62% of survival) and offspring from NAT sires being the most sensitive (53% of survival only). A moderate liability heritability for VNN resistance (0.26±0.11) was estimated and negative correlations between resistance and production traits were shown.In the fourth chapter, a search of Quantitative Trait Loci (QTL) linked to the resistance was performed using a medium linkage map as examined. Therefore, 1717 individuals belonging 397 full-sib families and their parents were genotyped for 2722 SNP markers spotted on a SNPChip. From 1274 significant loci, a 24 linkage groups medium-density linkage map was constructed, as well as sex-specific and Origin-specific linkage maps. From these results, we show a 1.25-fold sex-biased heterochiasmy in favor to female recombination rate. Finally, genome scans for QTLs were performed in different methods, and while no QTLs were identified for both “time to death” or survival, we discuss the effect of the experimental design used.In the fifth chapter, a two-step unweighted then weighted Genome-Wide Association Study (GWAS & wGWAS) was carried out based on linear mixed models using the same SNPs as for QTL mapping. The aim was to determine whether we can detect significant individual SNPs linked to resistance against VNN. After SNPs weight calculation, the wGWAS detected one significant SNP explaining 3.11% of the resistance belonging to LG9. Finally, the potential for genomics prediction for VNN resistance using the different genomic models was performed and extensively presented. However, no significant differences were observed between genomic-based estimated breeding values and pedigree-based estimated breeding values.In conclusion, this study depicts a large genetic variation for VNN resistance in wild seabass populations but with negative genetic correlations with production traits. These latter results are valuable to help to define strategies for genetic improvement of resistance against VNN of European seabass. Moreover, the first assumptions on the location of potential QTLs claim for a fine QTL mapping and an expectable add-value of the use of genomic information in potential marker-assisted selection to VNN resistance in European seabass.

L'augmentation de la production d'huile de colza (Brassica napus L.) pour répondre à la demande alimentaire et industrielle exige d'optimiser le rendement dans un contexte de réduction des intrants, notamment azotés. Les approches de génétique offrent une voie pour répondre à ces enjeux. En effet, la connaissance des régions génomiques (QTLs) et des mécanismes qui contrôlent l'élaboration des composantes du rendement sous contrainte azotée est un prérequis à la création variétale. Dans ce contexte, les questions de recherche posées dans cette thèse sont les suivantes: i) quelle est l'architecture génétique du rendement en huile chez le colza cultivé en bas intrants azotés?, ii) quelles sont les interactions des QTLs avec l'environnement et plus particulièrement avec l'intensité du stress azoté?, et iii) comment la combinaison de données agronomiques, génétiques et génomiques peut-elle contribuer à l'amélioration de caractères d'intérêt chez le colza? Une stratégie de détection de QTLs par analyse de liaison et analyse d'association a été mise en place sur deux populations biparentales et un panel de colzas d'hiver. Ces populations ont été expérimentées sur sept lieux et six années de culture (2009-2014) en condition de nutrition azotée limitante ou suffisante. Pour chaque essai, sept caractères phénotypiques relatifs à l'élaboration du rendement ont été mesurés. Peu d'interactions génotype × azote ont été détectées sur les caractères étudiés et un nombre important de QTLs a été retrouvé dans les deux conditions azotées. A l'inverse, de fortes interactions génotype × environnement ont été mises en évidence pour la majorité des caractères et les QTLs étaient pour la plupart spécifiques d'un lieu de culture. Dix régions génomiques d'importance, stables entre environnement et populations ont ainsi été identifiés et leur organisation structurale dans le génome du colza a été analysée. Le contrôle génétique de la teneur en huile des graines de colza a ensuite été étudié en combinant à la fois les informations de dix études indépendantes, les informations procurées par la récente publication du génome de B. napus et la recherche de variabilité haplotypique dans une région d'intérêt identifiée sur le chromosome A1 dans une population de colzas d'hiver. / The increase of rapeseed (Brassica napus L.) oil production to answer the demand for human consumption and industrial applications requires the optimisation of seed yield in a context of reduction of inputs, including the nitrogen fertilization. Genetic approaches are a way to respond to this challenge. Indeed, determining the genomic regions (QTLs) and mechanisms controlling seed yield components under nitrogen limitation is a prerequisite for plant breeding programs. In this context, the scientific questions raised in this thesis are: i) what is the genetic architecture of seed yield components in rapeseed grown under limiting nitrogen condition? ii) how do the QTLs interact with the environment, and especially with the nitrogen stress?, and iii) how the combination of agronomic, genetic and genomic information can lead to the improvement of traits of interest in rapeseed? A strategy of QTL detection by linkage and linkage disequilibrium analyses was set up on two biparental populations and a winter oilseed rape diversity set. Those populations were trialled in seven location and six growing seasons (2009-2014) under low and sufficient nitrogen conditions. For each trial, seven seed yield-related traits were acquired. Few genotype × nitrogen condition interactions were detected and an important number of QTLs were common to the two nitrogen regimes. On the contrary, strong genotype × environment interactions were evidenced for most of the traits under study and the majority of the QTLs were location-specific. Ten critical genomic regions for yield associated traits stable through the environments and populations were identified and their structural organization in the rapeseed genome was investigated. The genetic control of oil content was then studied by combining the information from ten independent reports, the genomic information provided by the recent release of the B. napus genome and the haplotype variations among a winter oilseed rape population within one particular region identified on the A1 chromosome.

La canalisation génétique est définie comme la capacité d’un organisme à avoir un développement constant en dépit des mutations qui l’affectent. A l’heure actuelle, trois hypothèses majoritaires cherchent à expliquer l’apparition de ce processus : évolutive, congruente et intrinsèque. Pour tester ces hypothèses, j’ai choisi d’étudier les réseaux de régulation. Pour cela, j’ai réutilisé un modèle théorique pour simuler in silico l’évolution des architectures génétiques, et les analyser par les outils de la génétique quantitative. J’ai d’abord étudié les comportements évolutifs de notre modèle et sa capacité de réponse à la sélection stabilisante. Outre l’analyse de l’impact des paramètres du modèle, j’ai mis en évidence l’absence d’équilibre mutation – sélection – dérive après des milliers de générations du fait de l’augmentation progressive de la canalisation. J’ai ensuite montré que les réseaux soumis à des mutations fréquentes et fortes, sélectionnés vers des optimums phénotypiques extrêmes, et dans lesquels certains gènes sont laissés libres d’évoluer sont plus aptes à faire évoluer de la canalisation génétique. Ces résultats nous ont amenés à proposer un double mécanisme impliqué dans l’évolution de la canalisation dans les réseaux de régulation : la réduction de la cible mutationnelle et la redondance de la régulation génique. Je termine ce manuscrit en présentant quelques pistes d’études complémentaires, portant notamment sur l’étude de la canalisation contre les perturbations environnementales et l’utilisation de modèles alternatifs. / Genetic canalization is defined as the capacity of an organism to undergo a normal development even when the genome is altered by mutations. Currently, three main hypotheses are prone to explain the apparition of such a process: evolutionary, congruent and intrinsic. To test these hypotheses, I chose to study gene regulatory networks. To this end, I used a theoretical model, ran in silico simulations, and analyzed the genetic architecture by using quantitative genetics tools. I first studied the evolutionary behavior of the model, and its capacity to respond to stabilizing selection. In addition to the sensitivity analysis to model parameters, I evidenced the absence of mutation-selection-drift equilibrium after several thousand generations, which reveals the evolution of canalization. I also showed that networks submitted to frequent and large mutations, and/or selected toward extreme phenotypic optima are more prone to evolve genetic canalization. This result leads us to propose a two-fold mechanism able to explain the evolution of canalization in gene regulatory networks: shrinkage of mutational targets and redundancy in genetic regulation. At the end of this manuscript, I propose some possible future studies, such as the study of canalization towards environmental perturbations, and use of alternative models.

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

Comprendre quels mécanismes contrôlent la variabilité phénotypique et comment ces mécanismes influencent et contraignent la divergence interspécifique est un objectif important en biologie de l'Evolution. Dans cette thèse, nous avons essayé d'étudier comment l'histoire phylogénétique, la génétique, l'environnement, et le développement influencent l'évolution d'une structure morphologique complexe, en utilisant la mandibule de la souris domestique comme modèle.Afin d'étudier les processus qui contrôlent la variation phénotypique, des analyses de génétique quantitative ont été réalisées sur un pedigree obtenu à partir des individus sauvages d'une population de la souris domestique. Les descendants ont été divisés en deux, l'un suit un régime alimentaire dur et l'autre un régime alimentaire mou, pour que l'effet de la plasticité phénotypique puisse être considérée. On montre que le développement et les contraintes épigénétiques pourraient changer l'architecture génétique des traits morphologiques dans une population. En outre, les résultats suggèrent que la plasticité phénotypique pourrait être adaptative dans certaines conditions environnementales, mais pas dans d'autres.Ensuite, on a utilisé la mandibule de la souris domestique pour étudier les patrons de l'évolution morphologique des populations de cette espèce dans un contexte phylogéographique. Les résultats suggèrent que la divergence morphologique chez la souris domestique a suivi la différenciation génétique. On a aussi trouvé que la variation morphologique a augmenté au cours de l'expansion des sous-espèces sans qu'une convergence significative n'accompagne l'évolution vers le commensalisme avec l'homme. Finalement on a déterminé si l'hypothèse d'évolution de la mandibule sous l'effet de la dérive génétique peut expliquer la diversification morphologique au cours de la divergence et d'expansion de la souris domestique. Les résultats rejettent cette hypothèse et plaident en faveur d'autres forces évolutives telles que la sélection.Nos résultats, dans leur ensemble, montre une origine multifactorielle de la variation et permettent de mieux comprendre la diversification morphologique des populations et des sous-espèces de la souris domestique. / A major goal of evolutionary biology is to understand which mechanisms monitor phenotypic variation and how this variation can generate species diversity. In this thesis we tried to investigate how phylogenetic, genetic, environmental, and development influence the evolution of a complex morphological structure using house mouse mandible as a model.In order to study the processes monitoring phenotypic variation, quantitative genetic analyses were performed on a pedigree of wild captured specimens of house mouse. The progenies were divided into two groups followed two different diets (soft and hard), so that the effect of phenotypic plasticity can be regarded. We show that developmental and epigenetic factors could influence the genetic architecture of morphological traits in a population. Moreover, the results suggest that phenotypic plasticity might be adaptive in some environmental conditions but not in the others.We then used the house mouse mandible in order to study the patterns of morphologic evolution of the populations of this species in a phylogeographic context. Our results show that morphological divergence in the house mouse was followed the genetic differentiation. We also found that morphological variation was increased during the expansion of house mouse subspecies without a significant convergence due to commensalism with human. Finally, we investigated whether the hypothesis of genetic drift could explain the morphological diversification during the divergence and expansion of the house mouse. The results reject this hypothesis and argue for the interfering of other evolutionary forces like selection.Our results, all in all, show a multifactorial origin for phenotypic variation and permit us to better understand the morphological divergence of the population of the subspecies of house mouse.

L'alternance de production est définie comme la charge en fruit d'un arbre irrégulière sur plusieurs années consécutives. La principale hypothèse en soulignant l'alternance est que la charge en fruits d'une année en cours inhibe la formation de fleurs pour l'année suivante. Ce phénomène génère d'importants problèmes agronomiques pour les espèces fruitières comme le pommier, en réduisant la production de fruits au cours des années 'OFF' et la qualité des fruits au cours des années 'ON', tout en augmentant les coûts de gestion des vergers, en particulier pour l'éclaircissage des fruits. Une stratégie pour atténuer l'alternance est de développer de nouvelles variétés avec une production régulière. Les principaux objectifs de ma thèse étaient: (i) d'améliorer les stratégies de phénotypage et les méthodes pour caractériser l'alternance de production, (ii) de disséquer le contrôle génétique de l'alternance de production en utilisant une descendance de pommier en ségrégation et d'identifier les principales régions génétiques responsables de la variation du caractère, et (iii) d'étudier les processus physiologiques sous-jacents à l'alternance de production. J'ai combiné des méthodes comme la modélisation, la génétique quantitative, la détection de Quantitative Trait Loci (QTL) et de gènes candidats ainsi que la cartographie et l'expression de gènes.Mon étude a utilisé une population de pommier ségrégation obtenue à partir d'un croisement entre des parents contrastés pour les caractéristiques architecturales et de floraison (‘Starkrimson' x 'Granny Smith'). Le phénotypage de la population pour l'alternance de production a été réalisée à l'échelle d'arbres entiers, en observant les occurrences de floraison pendant six années consécutives, et à l'échelle locale, en observant la succession de méristèmes floraux vs végétative en position terminale de rameaux. De ces données, de nouveaux modèles ont été développés afin de quantifier l'alternance de la production, en tenant compte de la croissance ontogénétique de la production et la présence / absence de floraison entre les années successives le long des pousses courtes. Ceci nous a conduits à proposer de nouveaux descripteurs de la tendance d'un génotype à l'alternance de production dans les premiers stades de développement des arbres et ouvre des possibilités pour une évaluation plus rapide et plus précoce de ce caractère dans les programmes de sélection de fruits à pépins.Pour identifier les régions génomiques impliquées dans l'alternance, une détection de QTL a été réalisée sur la base des données phénotypiques et des valeurs de BLUP obtenues à partir des modèles. J'ai démontré que la régularité de la production est sous contrôle polygénique. J'ai extrait une liste de gènes qui sont présents au sein de ces QTL en utilisant la séquence du génome du pommier. Les principaux gènes candidats identifiés sont liés aux gibbérellines, aux auxines, et à la floraison. J'ai étudié l'expression des gènes candidats co-localisant avec des QTLs par PCR quantitative en utilisant les méristèmes prélevés sur les arbres portant une forte charge en fruits vs une faible charge. Une analyse microarray m'a permis d'obtenir un aperçu global des processus biologiques et de l'expression des gènes qui sont modulés dans le méristème lorsque des fruits sont présents. Certains gènes liés à la floraison, au développement du méristème, aux gibbérellines et aux auxines ont montré un profil d'expression affectée par la présence de fruits.Mes résultats fournissent des éclaircissements sur le contrôle physiologique et génétique de ce caractère complexe qui est l'alternance et ouvrent la perspective d'inclure la régularité de production dans les schémas de sélection de pommier et d'autres espèces fruitières / Biennial bearing is defined as the irregular crop load of a tree over consecutive years. The main assumption underlining biennial bearing is that the fruit load of a given year inhibits flower formation for the following year. This phenomenon generates major agronomic problems for fruit species such as apple, by reducing fruit production during ‘OFF' years and fruit quality during ‘ON' years, while increasing orchard management costs, especially for fruit thinning. A strategy to attenuate biennial bearing is to develop new varieties with regular production. The main objectives of my project were (i) to improve phenotyping strategy and methodology for biennial bearing characterisation, (ii) to dissect the genetic control of biennial bearing using an apple segregating progeny and to identify key genetic regions responsible for the trait variation, and (iii) to investigate physiological processes underlying biennial bearing. I combined methodologies such as modelling, quantitative genetics, candidate gene and Quantitative Trait Loci (QTL) mapping and gene expression.My study used an apple segregating population issued from a cross between contrasting parents for architectural and flowering features (‘Starkrimson' x ‘Granny Smith'). Phenotyping of the population for biennial bearing was achieved at whole tree scale by observing flowering occurrence for six consecutive years, and at local scale, by observing the succession of floral vs. vegetative meristems in terminal position of shoots. From this data, new models were constructed to quantify the alternation of production, taking into account the ontogenetic increasing trend of production and the presence/absence of flowering between successive years along short shoots. This led us to propose new descriptors of the tendency of a genotype to biennial bearing in the early stages of tree development and opens possibilities for a faster and earlier evaluation of this character in pipfruit breeding programmes and for orchard management.To identify genomic regions involved in biennial bearing, a QTL detection was performed on the basis of phenotypic data and BLUP values obtained from the models. I demonstrated that the regularity of production is under polygenic control. I mined a list of genes that are present within these QTLs using the apple genome sequence. The main candidate genes identified are related to gibberellins, auxins, and flowering.I investigated the expression of candidate genes co-locating with QTLs by quantitative PCR using meristems collected on trees bearing heavy fruit load vs. light crop. A microarray analysis enabled me to obtain a global overview of biological processes and gene expression that are modulated in the meristem when fruits are present. Some genes related to flowering, meristem development, gibberellins and auxins showed an expression profile affected by the presence of fruit.My results provide elucidation on the physiological and genetic control of the complex trait that is biennial bearing and open up the perspective of including regular bearing in breeding schemes for apple and other fruit species.

Dans le contexte des changements climatiques prévisibles et d'une demande évaporative accrue vis à vis des cultures, ce travail de thèse vise à évaluer la variabilité génétique du pommier pour sa réponse à la contrainte hydrique. Cette évaluation est d'un intérêt certain pour l'amélioration future de l'espèce, qu'il s'agisse de mieux tolérer le stress pouvant résulter d'une sécheresse temporaire du sol, ou d'une efficience accrue d'utilisation de l'eau. Les méthodes de phénotypage actuellement disponibles pour l'étude de la réponse à la contrainte hydrique ne permettent pas un haut débit de mesure compatible avec les comparaisons simultanées entre de nombreux individus. En conséquence, ce travail de thèse s'est focalisé sur l'application de l'imagerie multi-spectrale aéroportée comme outil de phénotypage à haut débit en condition de plein champ et sur l'évaluation de sa pertinence pour l'analyse quantitative des réponses à la contrainte hydrique et la recherche des déterminismes génétiques associés. Les essais ont été réalisés sur une population hybride de pommiers (croisement Starkrimson x Granny Smith) âgée de 4 ans au début de l'étude, implantée dans le sud de la France. A partir d'images acquises dans les longueurs d'onde du visible, du proche infrarouge et de l'infrarouge thermique, à une résolution spatiale proche de 30cm, différents indices de végétation et de stress ont été calculés permettant d'apprécier la vigueur des arbres et leur transpiration. La prise en compte, dans des modèles linéaires mixtes, de six dates d'expérimentation, couvrant deux campagnes d'acquisitions, et de régimes d'irrigation différenciés sur la population a permis de mettre en évidence l'héritabilité des indices phénotypiques et conduit à la détection de nombreux QTLs. 18 QTLs se sont révélés indépendants de la date d'acquisition. Pour quatre de ces QTLs, dits adaptatifs, c'est-à-dire exprimés en conditions de stress, un certain nombre de gènes candidats potentiellement impliqués dans les réponses précoces responsables de la régulation stomatique ont été identifiés. / In the context of foreseen climate changes and higher evaporative demand in crops, this PhD work is aiming at assessing the apple tree variability in response to hydric constraints. This could be of great interest for future breeding programs in this species, either in respect to temporary abiotic stress tolerance, or looking at a better water use efficiency. Phenotyping methods presently available for evaluating the plant response to hydric constraints do not allow the high-throughput that could be compatible with simultaneous comparison of a high number of individuals. As a consequence, this thesis focused on the application of airborne multispectral imagery as a tool for high-throughput field phenotyping, and it assessed the relevancy of this method for quantitative analysis of response to drought and further dissection of associated genetic determinisms. Trials were realized on a segregating hybrid apple population (Starkrimson x Granny Smith cross), 4-year old at the beginning of study, installed in the South of France. Images acquired in visible, near infrared and thermal infrared, with a spatial resolution close to 30cm, were the calculation basis of various vegetation and stress indices, allowing estimation of individual tree vigor and transpiration. Linear mixed models taking account of six flight dates, covering two acquisition campaigns and including two contrasted irrigation regimes over the apple population, made it possible to highlight the heritability of phenotypic indices and to perform numerous QTLs mapping. Eighteen QTLs were revealed independently from the acquisition date. Out of this QTLs set, a further analysis on 4 of them, which were adaptative i.e. expressed in stress conditions, allowed first identification of putative candidate genes potentially involved in the early stomatal closure.

Afin de prévoir les conséquences des changements environnementaux sur la biodiversité, une approche est de mieux comprendre la réponse des espèces à une modification de leur environnement. Les écosystèmes de montagne sont particulièrement concernés par ces changements environnementaux. En particulier, dans les Alpes françaises, les pelouses et prairies constituent des formations végétales importantes, du point de vue de leur intérêt patrimonial et de la biodiversité en espèce animales et végétales qu'elles renferment. Pour estimer la capacité des espèces à s'adapter/s'acclimater à de nouvelles conditions environnementales, différentes expériences ont été mises en place afin d'estimer le rôle de la variabilité génétique et de la plasticité phénotypique dans la variation des traits fonctionnels. Les résultats mettent en évidence l'importance de la plasticité phénotypique comme source de variation des traits fonctionnels, la variabilité génétique expliquant une part significative mais plus faible de la réponse. Cette coexistence des deux mécanismes indique que les espèces étudiées sont capables de s'acclimater et, à plus long terme, pourront s'adapter. Toutefois, des niveaux différents de plasticité et de contraintes ont été observés au sein et entre les espèces, pouvant conduire des réponses différentes selon les espèces et les populations. Les différents résultats ont permis de mettre en évidence la complexité de la réponse des espèces à leur environnement. Les différents aspects ainsi que l'origine de la réponse sont donc des éléments clés pour prévoir la réponse des espèces aux changements globaux de l'environnement, et donc l'évolution de la biodiversité.

Des changements de méthylation de l'ADN peuvent affecter l'expression des gènes et pour certains être transmis au travers des générations. De telles " épimutations " qui concernent des groupes de cytosines à proximité ou dans les gènes sont donc une source potentielle de variation phénotypique héritable en absence de changements de la séquence de l'ADN. Chez les plantes la méthylation de l'ADN est cependant principalement observée au niveau des séquences répétées. Il reste à déterminer dans quelle mesure les changements de méthylation au niveau de ce type de séquences peuvent être héritées et affecter les phénotypes. Afin de répondre à ces questions, plus de 500 épiRIL (epigenetic Recombinant Inbred Lines) quasi-isogéniques a été générée chez Arabidopsis thaliana. Cette population a été obtenue par le croisement d'un parent sauvage et d'un parent mutant pour le gène DDM1 présentant une très forte réduction du taux de méthylation de l'ADN. Après un rétrocroisement de la F1 avec une plante sauvage, les individus sauvages pour le gène DDM1 ont été sélectionnés et propagées sur 6 générations par autofécondation. Nous avons montré par l'analyse du méthylome de plus de 100 épiRIL que l'hypométhylation induite par ddm1 présente selon les séquences affectées différents degrés de transmission au travers des générations. La réversion de l'hypométhylation concerne des régions associées à une abondance élevée en sRNA de 24 nt. Nous avons utilisé l'hypométhylation stablement transmise dans les épiRIL induite par ddm1 afin de détecter des QTL (Quantitative Trait Loci) affectant le temps de floraison et la longueur de la racine primaire, deux caractères pour lesquels les variations observées dans les épiRIL présentent une héritabilité importante. En dernier lieu, nous avons recherché par différentes approches les variations causales de ces QTL.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.