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Stream fishes are highly diverse, yet highly imperiled by human alterations of stream environments. Many species are poorly characterized with regard to the size and structure of populations and patterns of dispersal between populations, which complicates assessment of how human activities, both harmful and beneficial, will affect persistence. I used genetic tools to further this understanding in three case-study fish species of the southeastern United States: Roanoke logperch (Percina rex) of the greater Roanoke River basin and redline (Etheostoma rufilineatum) and greenside darters (E. blennioides) of the upper Tennessee River basin. I found that endangered P. rex persists in seven isolated populations. Within populations, individuals exhibit extensive dispersal and gene flow, which maintains connectivity throughout entire watersheds. Most populations exhibit small contemporary effective population sizes and occupy few stream channels, and thereby face an elevated risk of extinction. Genetic estimates of divergence indicate that fragmentation was recent, coincident with the construction of major dams throughout the species' range. Close evolutionary relationships between most populations suggest that a translocation strategy could decrease extinction risks. I developed a framework to help guide the process of balancing small-population versus translocation risks when formulating conservation strategies. When the framework was applied to populations of P. rex, straightforward management prescriptions emerged. The framework also may prove useful for other fragmented species. Unlike P. rex, E. rufilineatum and E. blennioides are relatively abundant where they occur. However, both species were strongly affected by fragmentation due to hydroelectric dams and reservoirs. Populations in small streams flowing directly into a reservoir had lower genetic diversity than populations in larger, more fluvially connected streams. Furthermore, indices of watershed urbanization (e.g., percent impervious surface, road density) were negatively correlated with genetic diversity and with a genetic index of population stability. This suggests that darters occupying isolated streams and/or urbanizing watersheds experience smaller, more variable population sizes than darters elsewhere. Monitoring of such genetic responses could provide a useful early indicator of ecosystem stress and a useful complement to other biomonitoring techniques. / Ph. D.

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L’expansion agricole ne cesse d’agir sur la perte d’habitats essentiels et nécessaires au développement des espèces. Bien que plusieurs espèces réussissent à survivre dans ces habitats peu adéquats, la persistance et la santé de plusieurs populations semblent compromises par l’utilisation souvent intensive de polluants chimiques agricoles et de fertilisants. Cette étude a pour but de déterminer l’impact des contaminants et de l’écologie du paysage sur la diversité génétique des populations de ouaouarons retrouvées en milieu agricole. Notre hypothèse de départ stipule qu’une exposition chronique aux polluants agricoles induira des différences génétiques au niveau des populations exposées. Le bassin versant de la rivière Yamaska a été désigné comme site d’étude puisqu’il fait partie de la région agricole la plus importante du Québec et parce qu’on y retrouve un gradient d’utilisation des terres pour l’agriculture (faible, moyen, élevé). Le ouaouaron a été choisi à titre de modèle biologique puisque ses caractéristiques physiologiques et écologiques en font une espèce sentinelle capable de rendre compte de l’état de santé global des écosystèmes. La caractérisation génétique des populations a été effectuée à partir de marqueurs d’AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Les résultats montrent que la diversité génétique est liée à la colonisation à partir de l’embouchure de la rivière Yamaska et que quelques populations sont génétiquement différenciées. De plus, nous avons démontré une relation positive entre le nombre de locus polymorphes et l’atrazine, l’indice de contamination et le métolachlore et la concentration en azote ainsi qu’entre l’hétérozygotie attendue et la concentration en phosphate. / Agricultural expansion continues to act on the loss of critical habitats for the development of species and affects the integrity of remaining habitats. Although several species manage to survive in such inadequate ecosystems, persistence and health of many populations seem compromised by the intensive use of pesticides and fertilizers. This study aims at determining the impact of pollutants and landscape ecology on the genetic diversity of bullfrog populations inhabiting an agricultural area. Our hypothesis states that chronic exposure to agricultural pollutants induces genetic differences in exposed populations. The watershed of the Yamaska River was designated as the study site because it is part of the largest agricultural region in Quebec and because the sampling sites represent a gradient of land use for agriculture (low, moderate, high). The bullfrog was chosen as the biological model, since its physiological and ecological characteristics make it a sentinel species, which can reflect the overall health of an ecosystem. Population genetic characterization has been conducted from AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) markers. The results show that genetic diversity is correlated to colonization from the mouth of the Yamaska River and that some populations are genetically differentiated. Furthermore, we demonstrated a positive relationship between the number of polymorphic loci and the atrazine, the contamination index and the nitrogen concentration as well as between expected heterozygosity and phosphate concentration.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Projet de recherche réalisé avec Bernard Angers comme directeur de maîtrise, Denis Réale en tant que co-directeur et grâce à la collaboration active d'Emmanuel Milot. / La région métropolitaine de Montréal est formée de nombreuses îles à la jonction du fleuve Saint-Laurent et de la rivière des Outaouais, isolant ainsi les populations insulaires en fonction de distances respectives ainsi que des courants. Ce système offre un contexte idéal pour évaluer l’effet de la perte d’habitat liée à la pression d'urbanisation dans un paysage métropolitain insulaire ou en situation d’archipel. La présente étude a pour objectif de comparer l’effet de la perte d’habitat sur la diversité génétique de deux serpents très distincts, Storeria dekayi et Thamnophis sirtalis. Des analyses réalisées à l’aide de marqueurs microsatellites révèlent une plus importante structure génétique entre les populations de S. dekayi (FST=0,19) qu’entre celles de T. sirtalis (FST=0,07) dans la région montréalaise. Chez les deux espèces étudiées, la majorité des populations des habitats réduits présente une richesse allélique moyenne comparable à celle observée dans les habitats plus vastes. Néanmoins, certaines populations présentent des réponses différentes, dont des traces de goulots d’étranglement, une perte de richesse allélique ou encore une importante modification des fréquences alléliques. Au niveau régional, les résultats présentent une importante perte de diversité génétique chez les couleuvres se trouvant sur le continent alors que les populations insulaires de la région montréalaise constituent désormais un réservoir de diversité génétique. Les résultats observés auprès des populations insulaires démontrent que les effets de la perte d’habitat peuvent s’avérer très spécifiques à chaque situation et que la détection de traces génétiques d’un tel phénomène peut nécessiter un contexte logistique très particulier. Un nombre croissant de publications reportent une absence de signature génétique suite à la perte d’habitat chez des oiseaux et des mammifères. Il s’agit de la première étude témoignant de ce phénomène chez les reptiles. Une note est fournie en annexe à l’intention des gestionnaires au sujet de la conservation de la couleuvre brune, S. dekayi. / The Montreal metropolitan community includes numerous islands located at the confluence of the Saint-Lawrence and Ottawa Rivers. In such a fragmented landscape, dispersal of animals is limited by the distance between islands as well as the currents. This system offers an ideal context for the study of the effects of habitat loss on the genetic diversity of animal populations located on islands or archipelagos. This study seeks to assess the effects of habitat area by comparing the organization of genetic diversity of two highly distinct snake species, Storeria dekayi and Thamnophis sirtalis. Analysis realized with microsatellite markers reveals a much stronger genetic organisation in S. dekayi (FST=0.19) than in T. sirtalis (FST=0.07) in the Montreal area. For both studied species, most populations found in reduced habitats showed similar genetic diversity to what was observed in larger habitats. Nevertheless, some populations showed different responses to the loss of habitat, including traces of genetic bottlenecks, a loss in mean allelic richness or an important alteration of their allelic frequencies. This study also reveals an important loss of genetic diversity in the continental snake populations. At the regional scale, the results reveal an important loss of genetic diversity in the continental snake populations and that the insular populations of the Montreal area now constitute a reservoir of the remnant genetic diversity. Moreover, this study not only demonstrates that the genetic response to habitat loss can be very case-specific, but also that to detect traces of such a phenomenon can require a very particular framework. A growing number of publications based on birds and mammals have reported the absence of a genetic signature following a habitat loss. This is the first study to report this phenomenon in reptiles. A note intended for managers is provided about the conservation of the Dekay’s brown snake, S. dekayi.

La gale bactérienne des Solanées à graines est une maladie répandue dans la plupart des aires de production de tomate et des Capsicum spp. (piment, poivron) du monde. Elle est très sévère dans les régions tropicales et subtropicales et sa présence est récurrente dans la région Sud-Ouest de l’océan Indien. Cette maladie est complexe car cinq taxons sont actuellement reconnus comme agents causaux, X. vesicatoria , X. perforans , X. gardneri , X. euvesicatoria et X. campestris pv. raphani . Néanmoins certaines études récentes suggèrent des synonymies de certaines de ces espèces entre elles et également avec d’autres Xanthomonas. Les objectifs principaux de la thèse étaient (1) l’analyse de la diversité sur une collection mondiale à l’aide des deux techniques moléculaires à haut débit, AFLP et MLSA, avec un accent particulier sur la diversité génétique et pathologique régionale (2) la description des relations phylogénétiques entre ces taxons et les autres Xanthomonas (3) la mise au point d’un outil d’identification rapide qui tienne compte de la diversité de l’agent pathogène et basé sur des marqueurs SCAR identifiés par AFLP. Une absence de congruence entre les topologies d’arbres dérivées des séquences de 4 gènes de ménage étudiés a été mise en évidence, de même que plusieurs évènements de recombinaison sur trois d’entre eux. Un inventaire des espèces trouvées dans les îles SWIO a pu être dressé, mettant à jour une grande diversité dans cette région. Nos données ont confirmé de fortes similarités génétiques entre X. alfalfae , X. euvesicatoria et X. perforans d’une part et de X. cynarae et X. gardneri d’autre part, qui ont probablement le statut d’espèces-synonyme. / Bacterial spot of Solanaceae is present in most areas of the world where tomato and pepper are cultivated. Its incidence is especially high in tropical and subtropical regions, such as the islands of South West Indian Ocean. This desease can be caused by five taxa: X. vesicatoria , X. perforans , X. gardneri , X. euvesicatoria et X. campestris pv. raphani, but recent studies suggest that some of those species are synonymous or actually correspond to other species of Xanthomonas. The objectives of this work were (1) to assess the genetic diversity of a word collection of strains using two high throughput molecular techniques: AFLP and MLSA; (2) to describe the phylogenetic relationships between the different taxa caising bacterial spot and other Xanthomonas; (3) to develop a rapid identification method based on SCAR markers identified by AFLP, which would take into account the global diversity of the pathogen. Tree topologies derived from the sequences of four housekeeping genes were not congruent and recombination events could be detected in three of them. A survey of bacterial spot of tomato and pepper in the South West Indian Ocean showed a broad diversity of the species causing this disease in the region. Our data confirmed the strong genetic similarity between, X. alfalfae , X. euvesicatoria et X. perforans, as well as between X. cynarae and X. gardneri, which are probably synonymous species.