L'objectif de mon projet de recherche était de déterminer l'effet de l'intensification agricole sur le potentiel immunitaire des oisillons et des femelles d'une population d'Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) dans le Sud du Québec. Pour ce faire, j'ai participé à un suivi individuel à long terme initié en 2004 par Marc Bélisle. Ce vaste système de 400 nichoirs sur 40 fermes est réparti sur une superficie d'environ 10200 km[indice supérieur 2]. Les nichoirs sont installés le long d'un gradient d'intensification des pratiques agricoles, ce qui permet d'étudier l'impact de ce changement anthropique majeur. De plus, tous les nichoirs sont suivis aux 2 jours durant la reproduction, tous les individus sont bagués avec une bague officielle du gouvernement, les mesures morphologiques de tous les individus sont prises avec précision et le sexe des individus est déterminé génétiquement. Ce système fournit donc une excellente opportunité de répondre à des questions écologiques d'intérêt. Dans le premier chapitre de mon mémoire, visant l'impact de l'hétérogénéité environnementale (intensité agricole et température) sur la réponse immunitaire chez les oisillons et les femelles hirondelles en reproduction, j'ai utilisé une mesure de la capacité pro-inflammatoire. J'ai donc étudié l'impact de l'environnement sur cette réponse immunitaire chez les oisillons et chez les femelles adultes. J'ai considéré deux variables environnementales, soit l'intensité des pratiques agricoles et la température. Mes résultats montrent que les conditions environnementales affectent la réponse à la phytohémagglutinine (PHA) aussi bien chez les femelles que chez les oisillons. La réponse à la PHA des adultes était significativement plus élevée en milieu agricole extensif qu'en milieu intensif. La température avait aussi un impact important; des températures plus élevées menant à de plus fortes réponses chez les adultes et de plus faibles réponses chez les oisillons. Mes résultats suggèrent ainsi que des individus soumis à des conditions difficiles pourraient faire un compromis entre leur immunité et d'autres fonctions importantes, telles que prodiguer des soins parentaux. De plus, il semble que les adultes soient en grande partie capables de tamponner l'effet négatif d'un habitat de moindre qualité sur les oisillons. Le second chapitre de mon mémoire est consacré à l?impact de l'hétérogénéité environnementale sur les corrélations entre les différentes mesures immunitaires chez les oisillons et sur l'effet d'un indice immunitaire intégrateur sur la valeur adaptative chez les oisillons. Pour ce faire, j'ai mesuré sept marqueurs immunitaires, ce qui permet d'avoir une image plus globale du système immunitaire des individus. Des études récentes ont montré que les corrélations entre mesures immunitaires varient selon l'espèce et selon la population. J'ai donc comparé les relations entre les mesures immunitaires des oisillons selon la qualité de l'habitat (intensif ou extensif) et l'année. Mes résultats montrent que les relations entre mesures immunitaires varient selon l?environnement aussi bien spatial que temporel. Les mesures fonctionnellement reliées sont positivement corrélées tel que prévu, mais pas de façon constante. J'ai également tenté de relier un indice global d'immunité (les deux premières composantes principales) à plusieurs indicateurs de performance individuelle. Mes résultats suggèrent que l'immunité des oisillons Hirondelle bicolore influence la masse à l'envol ainsi que la charge parasitaire, mais seulement dans certains environnements. En conclusion, mes recherches montrent le rôle clé de l'environnement sur le système immunitaire. Que le système immunitaire soit observé à l?aide d'un seul ou de plusieurs marqueurs immunitaires, les réponses immunitaires sont influencées de façon significative. La qualité de l'habitat, la température, les variations annuelles semblent tous avoir un impact sur la capacité immunitaire de l?Hirondelle bicolore. Mon mémoire met donc en évidence la complexité et la variabilité du système immunitaire ainsi que l'attention qu'il faut porter à son étude.

En élaborant la théorie de la sélection sexuelle, Darwin a levé le voile sur les causes de l’évolution de traits extravagants plus souvent observés chez les mâles, comme la coloration du plumage chez les oiseaux. Un des mécanismes proposés pour expliquer l’évolution des couleurs vives chez les mâles est la fonction de signal de condition. Les mâles pourraient donc être préférés par les femelles puisque celles-ci obtiendraient des bénéfices directs, comme un meilleur territoire, ou des bénéfices indirects, tels que de bons gènes pour leurs oisillons. La sélection sexuelle de l’iridescence, un mode de coloration répandu chez les oiseaux, est encore peu documentée à ce jour. L’iridescence est un mécanisme de coloration directionnel, c’est-à-dire qu’il occasionne un changement de brillance avec un mouvement de l’animal. Cette propriété unique à l’iridescence amène une difficulté de quantification qui a longtemps limité son étude. Le but de mon projet était donc, dans un premier temps, de fabriquer un appareil de mesure répétable de l’iridescence déjà publié dans la littérature afin de le tester chez l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor). Dans un deuxième temps, j’ai vérifié si l’iridescence des mâles Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) influençait leur succès reproducteur. Grâce à l’appareil de mesure, j’ai pu montrer qu’il y avait des différences individuelles dans la directionnalité de l’iridescence. De plus, j’ai pu établir que ces différences étaient reliées au nombre de jeunes dans le couple du mâle. Cette variable, pour la première fois associée au succès reproducteur, pourrait jouer un rôle dans le signalement de la capacité à donner des soins parentaux. De plus, les mâles brillants avaient un avantage pour les paternités hors couple, mais seulement dans les sites à faible densité de reproducteurs. Une forte densité de reproducteurs pourrait limiter le choix de la femelle, possiblement en raison de l’agressivité des mâles ou du coût énergétique cumulatif de refuser des copulations hors couple. Globalement, j’ai non seulement montré que l’iridescence est un signal à composantes multiples pouvant jouer un rôle dans les deux constituantes du succès reproducteur, mais aussi que les conditions de compétition représentées par la densité de reproducteurs sont importantes à considérer pour avoir un portrait plus précis des patrons de sélection. Mon projet de recherche amène ainsi une meilleure compréhension de la sélection sexuelle en milieu naturel.

Les changements environnementaux actuels entrainent des modifications importantes dans les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles. Cependant, la capacité de réponse des populations à ces modifications et l’importance relative des différents mécanismes comme la plasticité phénotypique et les changements de la composition génétique des populations restent encore trop peu connus. L’objectif général de ma thèse était donc d’évaluer les rôles de la plasticité phénotypique et de la variation génétique sur le potentiel évolutif en population naturelle. Pour ce faire, j’ai utilisé comme modèle d’étude l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un passereau migrateur qui est suivi dans le Sud du Québec depuis 2004 dans un environnement hétérogène. Dans un premier temps (chapitre 2), j’ai évalué les déterminants environnementaux de la date de ponte et évalué leurs effets à des niveaux individuels et populationnels de plasticité phénotypique. Comme observé chez de nombreuses espèces aviaires, la température avait un effet important sur la synchronisation de la ponte, similaire au niveau individuel et populationnel, avec les dates de ponte plus hâtive lorsque les températures étaient plus chaudes. Par contre, ces relations semblaient contraintes par la densité locale d’hirondelles, considérée dans ce système d’étude comme un indice de la qualité de l’environnement. Plus précisément, les réponses plastiques à la température étaient moins prononcées à faible densité, c’est-à-dire dans les habitats plus contraignants. Ces résultats suggèrent donc que malgré la présence de plasticité phénotypique chez une espèce donnée, son efficacité pour pallier les changements climatiques peut être inégale entre les populations. Dans un deuxième temps (chapitre 3), je me suis intéressée à 4 gènes candidats liés à la phénologie (CLOCK, NPAS2, ADCYAP1 et CREB1) montrant de la variation de type courtes répétitions en tandem, et à leur relation avec deux traits phénologiques, la date de ponte et le temps d’incubation. Ces analyses ont montré plusieurs relations entre la variation observée à ces gènes et celle des traits phénologiques étudiés, dans la plupart des cas en interaction avec des variables environnementales (densité locale, latitude ou température printanière). Par exemple, les femelles avec en moyenne des allèles plus courts au gène CLOCK pondaient plus tôt que celles avec des allèles plus longs, une relation plus marquée à densité locale élevée. Les différents résultats suggèrent l’importance que peuvent prendre les interactions génotype-environnement, qui sont rarement prises en compte dans les études de gènes candidats, et qui pourraient expliquer une partie des résultats discordants entre les celles-ci. Dans un troisième temps (chapitre 4), j’ai vérifié la faisabilité d’une étude en génétique quantitative avec les données récoltées dans le système d’étude utilisée, caractérisé par un fort taux de reproduction hors couple et un faible recrutement des oisillons. Plus précisément, j’ai testé à l’aide de données empiriques et simulées la précision et l’exactitude des estimations d’héritabilité et de corrélations génétiques pour trois types de traits, morphologiques, reproducteurs et d’oisillons. Les résultats suggéraient un manque de précision important pour les traits morphologiques et reproducteurs, de même que des biais considérables lors de l’utilisation du pédigrée social plutôt que du pédigrée génétique. Ces analyses révèlent entre autres l’utilité des simulations pour tester adéquatement la faisabilité d’une étude en génétique quantitative sur une population donnée. Dans une dernière étude (chapitre 5), j’ai documenté les effets de l’hétérogénéité environnementale et de l’utilisation de différentes approches de génétique quantitative sur les prédictions de réponses évolutives en population naturelle. Plus particulièrement, cette étude s’est concentrée sur trois traits morphologiques (masse, longueur de l’aile et du tarse) mesurés à différents moments au cours du développement des oisillons. Les différentes analyses ont montré une sélection plus forte à faible densité locale pour la masse à 12 jours ainsi que des variations dans les composantes de variances phénotypiques selon la qualité de l’environnement (densité locale faible ou élevée) pour la plupart des combinaisons trait-âge étudiées. Il en résultait une tendance à des réponses évolutives prédites plus grandes à faible densité locale. Par contre, les prédictions obtenues avec l’équation du reproducteur et le second théorème de la sélection différaient fréquemment, et contrastaient grandement avec les tendances phénotypiques observées. En somme, les résultats de ma thèse suggèrent que les possibilités d’ajustement aux changements environnementaux par la plasticité phénotypique et d’adaptation par des changements génétiques entre les générations peuvent varier selon l’environnement expérimenté par une population. Mes recherches contribuent à une meilleure compréhension des facteurs et mécanismes influençant la persistance à long terme des populations naturelles face aux modifications dans les pressions de sélection.

La connectivité fonctionnelle est reconnue pour altérer la fréquence des rencontres entre les individus et potentiellement affecter les coûts en lien avec la recherche de partenaires sexuels. La structure du paysage peut conséquemment engendrer de la variation dans le succès reproducteur des individus et par le fait même, modifier les opportunités de sélection sexuelle. Le but de cette étude était d’identifier l’influence de la structure du paysage sur les patrons de paternités hors couple (EPP) chez l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un insectivore aérien en déclin depuis environ 30 ans au Québec. Plus précisément, il était question d’évaluer l’importance relative de la disponibilité spatiotemporelle des partenaires potentiels, de la perméabilité de l’environnement aux mouvements, des caractéristiques individuelles, et des interactions entre certaines de ces variables sur la probabilité qu’un mâle fertilise une femelle, sur le nombre de mâles hors couple ayant fertilisé une femelle et enfin, sur le nombre de jeunes hors couple produits par une femelle. Pour se faire, une approche spatialement explicite basée sur la théorie des circuits a été employée. La collecte de données s’est faite sur 8 saisons de reproduction au sein d’un réseau de 40 fermes (10 nichoirs/ferme) situé le long d’un gradient d’intensification agricole de manière à ce que les individus se retrouvent dans des conditions socioécologiques contrastées. Selon les résultats obtenus, la densité de partenaires potentiels non locaux (i.e. hors ferme, mais au sein d’un rayon de 15 km) a eu un effet négatif sur la probabilité que deux individus produisent des jeunes hors couple, probablement à cause de l’effet de dilution entre compétiteurs. Cette même variable a également induit une augmentation du nombre de pères hors couple non locaux et de leurs jeunes dans une couvée donnée, mais seulement lorsque la résistance aux déplacements était faible. La densité locale a pour sa part eu l’effet inverse, ce qui laisse penser que les femelles auraient tendance à se contenter de leurs voisins immédiats quand les coûts de recherche dans le paysage sont trop élevés en comparaison à ce qui est disponible à proximité. Quant aux caractéristiques individuelles, leurs effets semblent négligeables à l’exception faite de la charge parasitaire moyenne des mâles locaux, laquelle pousserait les femelles à chercher des mâles en dehors de la ferme lorsqu’elle est élevée. Ce facteur ne représente toutefois pas seulement un indice potentiel de la qualité des jeunes produits par ces mâles, mais aussi un risque direct de transmission de parasites lors de copulations hors couple. Somme toute, il semble que les patrons de EPP soient davantage affectés par les variables du paysage que par la morphologie et la condition physique des individus. Ces découvertes sont d’un intérêt particulier puisque la compréhension des effets de l’écologie sur les paternités hors couple est essentielle pour une meilleure connaissance de la sélection sexuelle, des stratégies d’appariement et par le fait même, des processus évolutifs. De plus, identifier le rôle joué par le paysage dans les stratégies sexuelles pourrait aider à élaborer des plans de conservation appropriés pour les espèces dont le déclin est attribuable à des changements dans l’environnement.

L’anthropisation est un phénomène mondial qui affecte plusieurs taxa qui se retrouvent dans des milieux variés, autant terrestres qu’aquatiques. Même si, pour quelques espèces, ces changements sont bénéfiques, pour la plupart d’entres-elles ils entrainent des conséquences désastreuses pouvant mener au déclin de leurs populations. L’avifaune insectivore aérienne champêtre n’est pas épargnée par ce phénomène puisque la détérioration des aires de reproduction par l’intensification des pratiques agricoles a participé, de manière non équivoque, au déclin de cette faune. En effet, plusieurs études ont montré des effets négatifs de l’intensification agricole sur certains traits d’histoire de vie de ses oiseaux (p. ex. : diminution de la croissance et du succès reproducteur chez les oiseaux de milieux intensifs vs milieux extensifs). Afin d’expliquer ces effets, l’hypothèse la plus souvent suggérée se base sur le fait que dans les milieux agricoles intensifs où des insecticides sont utilisés, la disponibilité en insectes est inférieure aux milieux naturels. Donc, par l’entremise d’une diminution en abondance et en diversité d’insectes disponibles dans les milieux agricoles, la diète des oiseaux est affectée ce qui peut potentiellement participer au déclin des insectivores aériens. Or, peu d’études ont tenté de déterminer la diète d’un insectivore aérien champêtre en déclin dans les milieux agricoles ou ont tenté de déterminer les variables qui peuvent influencer sa sélection de proies, changeant potentiellement la composition même de la diète. Sachant que 1) la diète insectivore est influencée par la disponibilité de proies dans le milieu; que 2) la disponibilité de proies est influencée par l’environnement (paysage, conditions météorologiques et temporelles, etc.); et que 3) les stratégies de quête alimentaire de l’insectivore aérien (fréquence et durée des quêtes, nombre de proies capturées, stratégies de sélection et d’évitement de proies, etc.) fluctuent et dépendent de la disponibilité de proies dans l’environnement et de l’environnement lui-même, je me suis intéressée, dans ce mémoire, aux fluctuations dans la sélection de proies d’un insectivore aérien, selon différentes variables. Plus particulièrement, je me suis intéressée à l’effet de l’intensification agricole, de la disponibilité de proies dans les milieux agricoles, de la condition morphologique de la femelle, de l’état de sa niché et des conditions environnementales et temporelles sur la sélection de proies d’un insectivore aérien en déclin. Ainsi, dans cette étude, des becquées alimentaires ont été récoltées chez l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), passereau insectivore aérien en déclin dans le Nord-Est de l’Amérique du Nord depuis plus de 25 ans, puis comparées à des échantillons d’insectes disponibles, tous deux récoltés le long d’un gradient d’intensification agricole dans de Sud du Québec. Mes résultats montrent d’abord que les diptères représentent l’ordre le plus important dans la diète de l’Hirondelle bicolore et supportent l’idée d’un effet négatif de l’intensification des pratiques agricoles sur l’abondance en arthropodes disponibles dans le milieu. Par ailleurs, j’ai également montré que les associations entre les composantes du paysage agricole et certains taxa d’insectes étaient différentes entre les becquées et les pièges à insectes, suggérant une potentielle sélection de proies de la part des hirondelles. J’ai finalement déterminé les variables qui affectent le plus fortement la sélection de diptères par l’Hirondelle bicolore, c’est-à-dire la disponibilité de diptères dans le milieu, l’intensification agricole et la date de récolte des échantillons et ce, contrôlé pour des variables météorologiques et temporelles confondantes Cette étude est, jusqu’à présent, la plus développée et complète sur ce sujet tant au niveau de la couverture spatio-temporelle qu’au niveau de l’ampleur de l’échantillonnage qui aboutit en une base de données inégalée De plus, seule l’approche statistique complexe réalisée dans le cadre de cette étude permet d’adéquatement caractériser les déterminismes de la sélection de proies qui visent à comprendre une réponse comportementale potentielle de l’insectivore aérien face à des pressions au niveau des proies lui étant disponibles dans les milieux agricoles causée par l’intensification des pratiques agricoles.

La prévalence des parasites vectoriels peut être modulée par de nombreuses caractéristiques de l’environnement. De plus, les impacts négatifs de ces parasites sur les communautés animales peuvent être amplifiés par des perturbations environnementales qui sont, souvent, d’origine anthropique. À ce jour, les connaissances disponibles du rôle des perturbations anthropiques dans la distribution spatiale des parasites sont limitées. Dans ce contexte, ce projet tente d’évaluer le rôle de diverses variables environnementales, dont les conditions climatiques, la densité et la diversité des hôtes et les caractéristiques du paysage, dans la dynamique de la malaria aviaire (Plasmodium spp., Haemoproteus spp. et Leucocytozoon spp.) chez une population d’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) en déclin, nichant dans un paysage agricole. Une faible prévalence et une diversité parasitaire modérée ont été identifiées chez les adultes et les oisillons confirmant qu’une transmission parasitaire peut se produire durant la période de reproduction et ce, même à des latitudes aussi nordiques. Certaines variables environnementales, dont la proportion de zones anthropiques, de cultures extensives et de zones forestières, ainsi que la fluctuation journalière moyenne de la température, semblent être impliquées dans l’hétérogénéité spatiale de la prévalence de la malaria aviaire, et ce, différemment selon le genre parasitaire analysé. Chez les oisillons, les précipitations et l’identité du nichoir s’avèrent être les seules variables associées à la probabilité d’infection, suggérant l’implication de l’environnement à fine échelle. De plus, la variation interannuelle du statut d’infection pour certains individus semble montrer leur capacité à contrôler l’infection parasitaire. Cette étude suggère que les perturbations anthropiques du paysage peuvent moduler la distribution spatiale de la malaria aviaire chez l’Hirondelle bicolore. De plus, cette étude est une des seules en région tempérée qui a déterminé que des facteurs environnementaux puissent être à l’origine de l’hétérogénéité spatiale de la prévalence de ce parasite sanguin. Ces résultats serviront donc de comparaison pour les futures études de la malaria aviaire réalisées dans des milieux anthropisés et tempérés.

Depuis l'émergence récente de l'éco-­immunologie, une question majeure a été soulevée: pourquoi, malgré une évolution des systèmes immunitaires de plus en plus complexes, les hôtes sont encore sensibles aux infections? Plusieurs facteurs expliquent cette variation. Par exemple, produire une réponse immunitaire nécessite des ressources énergétiques, qui peuvent varier selon l'environnement. Une distribution hétérogène des ressources alimentaires causée notamment par l'intensification agricole pourrait avoir des conséquences sur les réponses immunitaires des populations sauvages. D'autre part, cette variation peut être due à des facteurs génétiques. Pendant mon doctorat, j'ai étudié les effets de l'intensification agricole sur une fonction du système immunitaire inné (en opposition à acquis) d'une population sauvage d'Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un passereau migrateur qui niche au Sud du Québec au Canada. J'ai aussi étudié les effets de la variation de gènes immunitaires sur la fonction immunitaire innée et les conséquences sur la reproduction de ce passereau. D’abord, j'ai déterminé l'effet de l'intensification agricole sur la capacité bactéricide du plasma contre E. coli chez les adultes d'Hirondelle bicolore. Contre toute attente, l'intensification agricole a eu un effet positif sur la capacité bactéricide contre E. coli. Cela pourrait suggérer une exposition plus forte à des souches de E. coli dans les milieux intensifs, où les individus développeraient une capacité bactéricide plus importante que les individus en milieux non-intensifs. Ensuite, je me suis aussi intéressée aux effets génétiques qui pourraient influencer la capacité bactéricide des individus. Pour cela, j'ai utilisé des gènes de β­-défensine qui codent pour des peptides impliqués dans plusieurs aspects du système immunitaire, dont les réponses immunitaires innées. Les résultats indiquent que certains gènes de β­-défensine influencent la capacité bactéricide des individus. Finalement, j'ai aussi montré une association positive entre la capacité bactéricide des adultes et la proportion d'oisillons ayant survécu jusqu’à l’envol, ce qui suggère l’absence de compromis énergétique entre cette fonction immunitaire innée et l'effort de reproduction. Mes recherches de doctorat soulèvent des questions sur l'importance de la capacité bactéricide et ce qu'elle reflète chez les populations sauvages de passereaux. Mes travaux représentent aussi une première tentative de liaison entre la variation des gènes de β-­défensine et une fonction immunitaire mais aussi avec des traits de succès reproducteurs, et ouvrent la voie à l’étude des effets des gènes de β­-défensine sur les traits liés à l’aptitude phénotypique chez des organismes sauvages.

En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d'intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd'hui 85% des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparu en 20 ans afin de répondre aux besoins de l'homme. Ces changements d'usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d'oiseaux champêtres, les insectivores aériens tel l'Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présente un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l'origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d'occupation des sites de reproduction) chez l'Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d'étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d'un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d'utilisation, a permis de réduire les biais d'estimation des probabilités de survie et de dispersion de l'espèce. Cette approche a permis de tester l'effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l'habitat, l'information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuent jusqu'à 19% la survie des mâles. Les femelles sont quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui est d'autant plus grand en milieu intensif qu'il y a présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n'est pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépasse pas les 4% chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu'à 14 fois plus s'appuient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmente jusqu'à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous montrons que la probabilité de disperser est augmentée l'année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion sont stables dans le temps. La dispersion apparait donc comme un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaît comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répond à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l'utilisation de l'information publique (densité en partenaires, productivité en jeunes l'année précédente) dans la décision de s'établir sur un site et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la proportion de cultures intensives dans un rayon proche participent également à la sélection d'un site. D'après mes résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l'Hirondelle bicolore. / In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85% of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19% lower. Females are affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability is not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and is restricted to 4% in males. Females, which disperse up to 14 times more than males, base their decision on their personal experience. Breeding failure increases up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increases if the individual has dispersed in the previous year. These dispersal patterns are stable in time. Dispersal appears as a costly process compared to site fidelity and is a minority phenotype in the population. It appears an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision has been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nestboxes are used as information to select a breeding site. Based on my findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.

Résumé : En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d’intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd’hui 85 % des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparus en 50 ans afin de répondre aux besoins de l’Homme. Ces changements d’usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d’oiseaux champêtres, les insectivores aériens tels l’Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présentent un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l’origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d’occupation des sites de reproduction) chez l’Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d’étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d’un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d’utilisation, a permis de réduire les biais d’estimation des probabilités de survie et de dispersion de l’espèce. Cette approche a permis de tester l’effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l’habitat, l’information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuaient au maximum de 19 % la survie des mâles. Les femelles étaient quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui était d’autant plus grand en milieu intensif qu’il y avait une présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n’était pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépassait pas les 4 % chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu’à 14 fois plus s’appuyaient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmentait jusqu’à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous avons montré que la probabilité de disperser était augmentée l’année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion étaient stables dans le temps. La dispersion semblait donc être un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaissait comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répondait à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l’utilisation de l’information publique dans la décision de s’établir sur un site généralement fortement dense et productif en jeunes l’année précédente et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la forte proportion de cultures intensives dans un rayon proche participaient également à ll‘évitement des sites lors de l’établissement. D’après ces résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l’Hirondelle bicolore. / Abstract : In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85 % of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree Swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree Swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree Swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19 % lower. Females were affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability was not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and was restricted to 4 % in males. Females, which dispersed up to 14 times more than males, based their decision on their personal experience. Breeding failure increased up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increased if the individual had dispersed in the previous year. These dispersal patterns were stable in time. Dispersal appeared as a costly process compared to site fidelity and was a minority phenotype in the population. It appeared an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision had been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nest boxes were used as information to select a breeding site. Based on these findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.

L’intensification des pratiques agricoles a été identifiée comme cause majeure du déclin de la biodiversité. Plusieurs études ont documenté l’impact de la fragmentation du paysage naturel et de l’agriculture intensive sur la diversité des espèces, mais très peu ont quantifié le lien entre la structure du paysage et les interactions trophiques, ainsi que les mécanismes d’adaptation des organismes. J’ai étudié un modèle biologique à trois niveaux trophiques composé d’un oiseau hôte, l’hirondelle bicolore Tachycineta bicolor, de mouches ectoparasites du genre Protocalliphora et de guêpes parasitoïdes du genre Nasonia, au travers d’un gradient d’intensification agricole dans le sud du Québec. Le premier objectif était de déterminer l’abondance des espèces de mouches ectoparasites et de leurs guêpes parasitoïdes qui colonisent les nids d’hirondelles dans la zone d’étude. La prévalence de nids infectés par Protocalliphora spp. était de 70,8% en 2008 et 34,6% en 2009. Le pourcentage de nids comprenant des pupes de Protocalliphora parasitées par Nasonia spp. était de 85,3% en 2008 et 67,2% en 2009. Trois espèces de Protocalliphora ont été observées (P. sialia, P. bennetti et P. metallica) ainsi que deux espèces de Nasonia (N. vitripennis et N. giraulti). Il s’agit d’une première mention de P. bennetti et de N. giraulti dans la province de Québec. Mon deuxième objectif était d’évaluer l’impact de l’intensification agricole et de la structure du paysage sur les relations tri-trophiques entre les organismes à l’étude. Les résultats révèlent que les réponses à la structure du paysage de l’hirondelle, de l’ectoparasite et de l’hyperparasite dépendantent de l’échelle spatiale. L’échelle spatiale fonctionnelle à laquelle les espèces répondent le plus varie selon le paramètre du paysage modélisé. Les analyses démontrent que l’intensification des pratiques agricoles entraîne une diminution des populations d’oiseaux, d’ectoparasites et d’hyperparasites. De plus, les populations de Protocalliphora et de Nasonia sont menacées en paysage intensif puisque la dégradation du paysage associée à l’intensification des pratiques agricoles agit directement sur leurs populations et indirectement sur les populations de leurs hôtes. Mon troisième objectif était de caractériser les mécanismes comportementaux permettant aux guêpes de composer avec la variabilité de la structure du paysage et de la qualité des hôtes. Nos résultats révèlent que les femelles Nasonia ajustent la taille de leur ponte en fonction de la taille de la pupe hôte et de l’incidence d’hyperparasitisme. Le seul facteur ayant une influence déterminante sur le ratio sexuel est la proportion de paysage dédié à l’agriculture intensive. Aucune relation n’a été observée entre la structure du paysage et la taille des filles et des fils produits par les femelles Nasonia fondatrices. Ce phénomène est attribué aux comportements d’ajustement de la taille de la ponte et du ratio sexuel. En ajustant ces derniers, minimisant ainsi la compétition entre les membres de leur progéniture, les femelles fondatrices sont capables de maximiser la relation entre la disponibilité des ressources et la valeur sélective de leur progéniture. En conclusion, ce travail souligne l’importance de considérer le contexte spatial des interactions trophiques, puisqu’elles influencent la biodiversité locale et le fonctionnement de l’écosystème. / Landscape fragmentation and homogenization are considered to be the main causes of the worldwide decline in biological diversity. The degradation of habitat quality is mainly caused by the expansion and intensification of human land-use activities, primarily for agricultural purposes. Many studies documented the impact of landscape fragmentation and agricultural intensification on the overall fitness of animals across various taxa, but few works have studied this phenomenon in relation to trophic interactions. Here, we investigated the effects of landscape structure on the tri-trophic interactions between a bird host (the Tree Swallow Tachycineta bicolor (Vieillot)), its blowfly ectoparasites (Protocalliphora Hough), and their parasitoid wasps (Nasonia Walker) along a gradient of agricultural intensification covering 10, 200 km2 in southern Québec, Canada. The first objective was to describe the assemblages of Protocalliphora and Nasonia species found in Tree Swallow nests within our system. The prevalence of nest infestation by Protocalliphora was of 70.8% in 2008 and 34.6% in 2009. The percentage of nests containing Protocalliphora pupae parasitized by Nasonia spp. was of 85.3 % in 2008 and 67.2% in 2009. Three species of Protocalliphora were collected (P. sialia, P. bennetti and P. metallica) and two species of Nasonia (N. vitripennis and N. giraulti). Secondly, I evaluated the impact of landscape structure and agricultural intensification on the number of Tree Swallow fledglings, number of Protocalliphora per nest and the level of hyperparasitism by Nasonia. Our results revealed that organisms from different trophic levels perceived the landscape at distinctive spatial extents. This perception, however, differed based on whether the proportions of intensive or extensive culture in the landscape were considered. Furthermore, the number of Tree Swallow fledglings, the abundance of P. sialia and the level of hyperparasitism by N. vitripennis all decreased with an increase in the proportion of intensive culture in the landscape. Protocalliphora and Nasonia were more susceptible to extinction within highly intensive landscapes as they are confronted with both the direct effect of habitat degradation on their populations and the indirect effect of habitat degradation on their host populations. The last objective was to investigate how parasitoid wasps respond to environmental variability. We showed that the size of the P. sialia pupae hosts decreased in more intensive landscapes. Wasps clutch size was shown to increase within increasing host size and the sex ratio of offspring produced by N. vitripennis became more male biased as the proportion of intensive culture increased in the landscape. In addition, both female and male size was influenced by resource availability (size of host and number of competitors). Our data indicate that by producing smaller male biased clutches in the smaller hosts within intensive landscapes, females were able to respond to poor environments and maximize the size of their offspring. To conclude, this work highlights the importance of considering the landscape context of trophic interactions, as these interactions dictate local biodiversity and ecosystem function.