Le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata Say) est un ravageur important des cultures de pomme de terre (Solanum tuberosum L) à travers le monde, qui montre une capacité d'adaptation remarquable au climat et aux insecticides employés pour le contrôler. Le développement d'alternatives à l'utilisation des insecticides pour le contrôle du doryphore est aujourd'hui un enjeu économique, environnemental et même de santé publique. Dans cette optique, des lignées de pomme de terre hybrides ont été produites récemment par hybridation de cultivars de pomme de terre avec l'espèce sauvage Solanum brevicaule, une solanacée proche de la pomme de terre exprimant dans ses feuilles le composé glycoalcaloïde dehydrocommersonine. Dans le cadre de ce projet, des tests de consommation foliaire « sans choix » (no-choice) ont été réalisés pour l'ensemble des stades de développement du doryphore avec la lignée 15953-12, un hybride Solanum brevicaulex Solanum tuberosum rétrocroisé (BC₅), pour évaluer son statut de résistance par le suivi des taux de croissance, de consommation foliaire et de mortalité de l'insecte, de son temps de développement, du comportement des larves et du succès reproducteur des adultes. Le taux de mortalité des larves nourries de la lignée 15953-12 a été de 30% supérieur à celui d'insectes témoins nourris de plants de pomme de terre. Le développement des larves a été altéré, avec une augmentation du temps de développement de 8,6 jours (133%) et un poids des adultes réduit de 37% à l'émergence par rapport au groupe témoin. Le poids des adultes était toujours plus faible de 33% une semaine après l'émergence et peu de femelles avaient pondu sur la plante hybride. Le nombre d'œufs pondus par les couples nourris de la lignée 15953-12 était réduit de 87% par rapport aux insectes témoins. Une réduction significative de la consommation foliaire (46%) et un évitement de la plante hybride par les larves ont semblé être les principales causes des effets observés, en concordance avec les effets généralement attribués aux composés glycoalcaloïdes. Des recherches additionnelles seront maintenant nécessaires pour évaluer le potentiel de résistance génétique du doryphore à la lignée 15953-12 et, plus spécifiquement, à la dehydrocommersonine. / Colorado Potato Beetle (CPB) (Leptinotarsa decemlineata Say) is a worldwide pest of cultivated potato (Solanum tuberosum L). The CPB can quickly and easily adapt to climate or insecticides, which explains why it is such a widespread and hardy pest. Nowadays, finding alternatives to heavy insecticide usage to control the CPB is much needed not only from economic and ecological standpoints but also from a public health perspective. To this end, plant lines were developed recently by hybridization of potato cultivars with Solanum brevicaule, a wild tuber-bearing species containing the foliar glycoalkaloid dehydrocommersonine. No-choice feeding assays were conducted across all life stages of CPB with line 15953-12, a Solanum brevicaule x Solanum tuberosum BC₅ hybrid, to assess plant resistance through the monitoring of insect growth rate, development time, leaf consumption rate, mortality, larval behaviour and adult reproductive fitness. Larvae raised on the hybrid plant showed a 30% mortality rate, which is greater than the mortality rate of potato-fed insects. Larval development was both stunted and prolonged, with an 8.6-day (133%) increase in development time and a 37% decrease of adult weight upon emergence. After one week, adults raised and fed on the hybrid were 33% lighter than their control counterparts and fewer females laid eggs. The total amount of eggs per CPB couples on the hybrid line was 87% lesser than the control group. Significatively reduced feeding (46%) and avoidance of the hybrid plant by young larvae were likely the cause of the observed effects, in line with the usually reported effects of glycoalkaloids on herbivorous insects. Further studies will now be needed to document the long-term adaptation potential of CPB to line 15953-12, and, more specifically, to dehydrocommersonine, through natural selection.

Depuis le 19e siècle, des cultivars de peupliers à composantes exotiques comprenant les espèces Populus laurifolia Ledeb. et P. nigra L. coexistent avec les populations indigènes de P. balsamifera L. dans les Prairies canadiennes. Étant donné la facilité avec laquelle les peupliers s'entrecroisent, les taux d'hybridation spontanée entre un cultivar communément distribué [Symbole mâle]'Assiniboine' et son congénère indigène P. balsamifera ont été estimés. Un ensemble de 26 marqueurs moléculaires SNP a été utilisé afin de distinguer les espèces à l'étude. Le génotypage de plus de 2 000 graines provenant d'arbres femelles P. balsamifera a révélé la présence d'allèles paternels spécifiques à P. laurifolia, P. nigra et P. deltoides Marsh., qui sont des composantes typiques des cultivars de peupliers exotiques. Les taux d'hybridation varient entre 0,1 et 2,4 %. Le taux le plus élevé ayant été observé au site où des 'Peupliers russes' (P. laurifolia x P. nigra) centenaires ont été trouvés.

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

Vingt-quatre combinaisons de croisements ont été réalisées entre huit cultivars de rosier en vue d'obtenir des informations sur leur potentiel d'hybridation. Toutes les combinaisons ayant le rosier 'AC Marie-Victorin' comme parent mâle ont produit des cynorhodons. Ce cultivar possède un bon potentiel pour effectuer des tests de fertilité mâle ou femelle avec les cultivars dont le potentiel est inconnu. Trois combinaisons effectuées avec ce cultivar ont produit une quantité appréciable de nouveaux plants aux fleurs de couleurs rares (principalement le jaune), soit 'AC Marie-Victorin' x 'Midas Touch', 'Sunflare' x 'AC Marie-Victorin' et 'Yellow Simplicity' x 'AC Marie-Victorin'. Même si leurs descendants sont peu nombreux, les rosiers 'Morden Sunrise' et 'Melody Parfumée' doivent être retenus, le premier permettant d'obtenir des teintes rares et des dégradées de couleurs et le second, des teintes de mauve et des fleurs parfumées. En revanche, les descendants des combinaisons de croisements des rosiers 'Golden Shower' et 'Graham Thomas' n'ont suscité aucun intérêt. Aucun descendant à fleur rouge n'a été obtenu^ De plus, la composition pigmentaire des pétales de roses de six parents et d'un certain nombre de descendants a été étudiée à l'aide de la spectrophotométrie d'absorbance.

Le doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata Say) est un ravageur important des cultures de pomme de terre (Solanum tuberosum L) à travers le monde, qui montre une capacité d'adaptation remarquable au climat et aux insecticides employés pour le contrôler. Le développement d'alternatives à l'utilisation des insecticides pour le contrôle du doryphore est aujourd'hui un enjeu économique, environnemental et même de santé publique. Dans cette optique, des lignées de pomme de terre hybrides ont été produites récemment par hybridation de cultivars de pomme de terre avec l'espèce sauvage Solanum brevicaule, une solanacée proche de la pomme de terre exprimant dans ses feuilles le composé glycoalcaloïde dehydrocommersonine. Dans le cadre de ce projet, des tests de consommation foliaire « sans choix » (no-choice) ont été réalisés pour l'ensemble des stades de développement du doryphore avec la lignée 15953-12, un hybride Solanum brevicaulex Solanum tuberosum rétrocroisé (BC₅), pour évaluer son statut de résistance par le suivi des taux de croissance, de consommation foliaire et de mortalité de l'insecte, de son temps de développement, du comportement des larves et du succès reproducteur des adultes. Le taux de mortalité des larves nourries de la lignée 15953-12 a été de 30% supérieur à celui d'insectes témoins nourris de plants de pomme de terre. Le développement des larves a été altéré, avec une augmentation du temps de développement de 8,6 jours (133%) et un poids des adultes réduit de 37% à l'émergence par rapport au groupe témoin. Le poids des adultes était toujours plus faible de 33% une semaine après l'émergence et peu de femelles avaient pondu sur la plante hybride. Le nombre d'œufs pondus par les couples nourris de la lignée 15953-12 était réduit de 87% par rapport aux insectes témoins. Une réduction significative de la consommation foliaire (46%) et un évitement de la plante hybride par les larves ont semblé être les principales causes des effets observés, en concordance avec les effets généralement attribués aux composés glycoalcaloïdes. Des recherches additionnelles seront maintenant nécessaires pour évaluer le potentiel de résistance génétique du doryphore à la lignée 15953-12 et, plus spécifiquement, à la dehydrocommersonine. / Colorado Potato Beetle (CPB) (Leptinotarsa decemlineata Say) is a worldwide pest of cultivated potato (Solanum tuberosum L). The CPB can quickly and easily adapt to climate or insecticides, which explains why it is such a widespread and hardy pest. Nowadays, finding alternatives to heavy insecticide usage to control the CPB is much needed not only from economic and ecological standpoints but also from a public health perspective. To this end, plant lines were developed recently by hybridization of potato cultivars with Solanum brevicaule, a wild tuber-bearing species containing the foliar glycoalkaloid dehydrocommersonine. No-choice feeding assays were conducted across all life stages of CPB with line 15953-12, a Solanum brevicaule x Solanum tuberosum BC₅ hybrid, to assess plant resistance through the monitoring of insect growth rate, development time, leaf consumption rate, mortality, larval behaviour and adult reproductive fitness. Larvae raised on the hybrid plant showed a 30% mortality rate, which is greater than the mortality rate of potato-fed insects. Larval development was both stunted and prolonged, with an 8.6-day (133%) increase in development time and a 37% decrease of adult weight upon emergence. After one week, adults raised and fed on the hybrid were 33% lighter than their control counterparts and fewer females laid eggs. The total amount of eggs per CPB couples on the hybrid line was 87% lesser than the control group. Significatively reduced feeding (46%) and avoidance of the hybrid plant by young larvae were likely the cause of the observed effects, in line with the usually reported effects of glycoalkaloids on herbivorous insects. Further studies will now be needed to document the long-term adaptation potential of CPB to line 15953-12, and, more specifically, to dehydrocommersonine, through natural selection.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Les principes de la génétique mendélienne gouvernent l'essentiel de l'évolution des génomes et forment la base de la compréhension moderne de la génétique et de l'évolution. Les gènes encodés sur les chromosomes nucléaires sont répliqués exactement une fois par cycle cellulaire et ségrègent indépendamment durant la méiose. En contrepartie, certaines composantes des génomes eucaryotes échappent aux lois de la génétique mendélienne. Deux classes d'éléments génétiques non-mendéliens ubiquitaires sont les éléments transposables (TEs) et l'ADN mitochondrial (ADNmt). Les TEs sont des séquences capables de se répliquer de manière semi-autonome. Ce cycle de réplication distinct du reste du génome génère des copies additionnelles insérées à de nouveaux locus, formant des familles de séquences répétées. L'ADNmt est un génome cytoplasmique maintenu et exprimé dans les mitochondries qui est essentiel au métabolisme respiratoire. Les ADNmt se répliquent et ségrègent indépendamment du cycle cellulaire, ce qui rend possible l'hétérogénéité intracellulaire (hétéroplasmie) et de la ségrégation mitotique. L'hybridation cause le flux génétique entre des populations séparées et peut survenir entre des populations parentales avec divers degrés de divergence génétique. En raison de leurs dynamiques particulières, les éléments génétiques non-mendéliens peuvent avoir des conséquences profondes dans un contexte d'hybridation. Par exemple, les TEs peuvent être réactivés chez les hybrides en raison d'incompatibilités au niveau de leur régulation, menant à des effets délétères. L'évolution rapide des ADNmt entraîne une accélération de la coévolution avec les gènes du génome nucléaire, ce qui favorise l'émergence d'incompatibilités génétiques mitonucléaires qui peuvent compromettre les fonctions métaboliques mitochondriales chez les hybrides. Un objectif fondamental est d'obtenir une meilleure compréhension de la dynamique des éléments génétiques non-mendéliens en réponse à l'hybridation, particulièrement en fonction du degré de divergence évolutive séparant les génomes parentaux d'un génotype hybride. Notamment, une prédiction est qu'un plus haut degré de divergence renferme un potentiel supérieur pour les incompatibilités génétiques pouvant affecter les éléments génétiques non-mendéliens. Mes travaux de doctorat se concentrent sur l'évolution des TEs et des ADNmt dans les hybrides d'une espèce eucaryote modèle, la levure Saccharomyces paradoxus. Elle est l'espèce sœur de la levure Saccharomyces cerevisiae, qui est un modèle fondamental en biologie cellulaire, en génétique et en génomique. S. paradoxus est une espèce non-domestiquée structurée en plusieurs populations naturelles divergentes en Amérique du Nord, incluant des populations hybrides. La caractérisation des éléments génétiques non-mendéliens dans les populations naturelles permet d'inférer certains aspects de leur dynamique évolutive passée et récente. Une approche complémentaire est un type d'évolution expérimentale en laboratoire appelé accumulation de mutations (MA), qui minimise l'efficacité de la sélection naturelle et permet de caractériser l'évolution neutre des génomes. Le premier chapitre de ma thèse a testé l'hypothèse selon laquelle les populations hybrides accumulent davantage de TEs que leurs populations parentales. La caractérisation du contenu génomique en TEs dans les populations naturelles de S. paradoxus n'a révélé aucune trace de réactivation chez les hybrides. Nous avons réalisé une expérience d'évolution par MA à large échelle sur une diversité de génotypes hybrides entre les populations naturelles de S. paradoxus et S. cerevisiae. Cette expérience a montré que le degré de divergence entre les parents d'un hybride ne prédit pas le changement d'abondance des TEs. Le second chapitre de ma thèse a caractérisé la charge en TEs dans les lignées MA avec une grande résolution par l'emploi d'une technologie de séquençage à longues lectures. Ces données ont montré que la transposition a un rôle mineur dans l'évolution de la charge en TEs comparativement à d'autres formes de variation génomique structurale. Des essais de transposition in vivo ont montré que la mobilisation des TEs varie en fonction de plusieurs aspects spécifiques aux génotypes hybrides individuels. Le troisième chapitre de ma thèse a caractérisé la résolution de l'hétéroplasmie mitochondriale dans les lignées MA. Les résultats ont montré que le taux de recombinaison des ADNmt n'est pas prédit par le degré de divergence parentale des hybrides. Le taux de larges délétions mitochondriales causant la perte de fonction du métabolisme respiratoire était corrélé positivement avec le degré de divergence parentale, suggérant l'existence d'incompatibilités génétiques menant à l'instabilité de l'ADNmt. Ces travaux soulignent plusieurs aspects contre-intuitifs de la dynamique des éléments génétiques non-mendéliens chez les hybrides, notamment l'absence fréquente de relation avec la divergence parentale et des effets hautement spécifiques à certains génotypes hybrides individuels. / The principles of mendelian genetics govern the largest part of the evolution of genomes and constitute the basis of the modern understanding of genetics and evolution. Genes encoded on nuclear chromosomes are replicated exactly once per cell cycle and segregate independently during meiosis. In contrast, many components of eukaryotic genomes escape the laws of mendelian genetics. Two classes of ubiquitous non-mendelian genetic elements are transposable elements (TEs) and mitochondrial DNAs (mtDNAs). TEs are sequences capable of semi-autonomous replication. This replication cycle distinct from the rest of the genome generates additional copies at new insertion loci, creating families of repeated sequences. MtDNAs are cytoplasmic genomes maintained and expressed within mitochondria that are essential for respiratory metabolism. MtDNAs replicate and segregate independently from the cell cycle, which enables intracellular heterogeneity (heteroplasmy) and mitotic segregation. Hybridization causes gene flux between distinct populations, which can be separated by various levels of parental genetic divergence. Because of their singular dynamics, non-mendelian genetic elements can have profound consequences in the context of hybridization. For instance, TEs can be reactivated in hybrids as a consequence of incompatibilities in their regulation, leading to deleterious effects. The rapid evolution of mtDNAs accelerates the coevolution with interacting nuclear-encoded genes, which favors the emergence of mitonuclear genetic incompatibilities that can compromise mitochondrial metabolic functions in hybrids. A fundamental objective is to gain a better understanding of the dynamics of non-mendelian genetic elements in response to hybridization, especially as a function of the level of evolutionary divergence between the parental genomes of a hybrid genotype. Notably, one prediction is that higher divergence levels have superior potential for genetic incompatibilities that can affect non-mendelian genetic elements. The work presented in this thesis focuses on the evolution of TEs and mtDNAs in hybrids of a model eukaryotic species, the yeast Saccharomyces paradoxus. It is the sister species of the yeast Saccharomyces cerevisiae, a fundamental model species for cell biology, genetics and genomics. S. paradoxus is an undomesticated species structured in many divergent natural populations in North America, including many hybrid populations. The characterization of non-mendelian genetic elements in natural populations allows to infer certain aspects of their past and recent evolutionary dynamics. One complementary approach is a type of experimental evolution termed mutation accumulation (MA), which minimizes the efficiency of natural selection and enables the characterization of neutral genome evolution. The first chapter of my thesis tested the hypothesis stating that hybrid populations accumulate more TEs than their parental populations. The characterization of genomic TE content in natural populations of S. paradoxus revealed no evidence for reactivation in hybrids. We performed a large-scale evolution experiment by MA on a diversity of hybrid genotypes between natural populations of S. paradoxus and S. cerevisiae. This experiment showed that parental divergence levels cannot predict the resulting change in TE abundance. The second chapter of my thesis decomposed the TE load in MA lines at a high resolution with a long-read sequencing technology. These data showed that transposition has a minor role in TE load evolution in comparison to other types of structural genomic variation. In vivo transposition assays showed that TE mobilization is modulated by many aspects specific to individual hybrid genotypes. The third chapter of my thesis characterized the resolution of mitochondrial heteroplasmy in MA lines. The results showed that the recombination rate of mtDNAs is not predicted by the level of parental divergence in hybrids. The rate of large mtDNA deletions causing the loss of function of respiratory metabolism was positively correlated with the level of parental divergence, suggesting the existence of genetic incompatibilities leading to mtDNA instability. This work highlights many counter-intuitive aspects of the dynamics of non-mendelian genetic elements in hybrids, including the frequent absence of a relationship with parental divergence levels and effects that were highly specific to certain individual hybrid genotypes.

Un objectif fondamental de la biologie évolutive est de comprendre comment l’information contenue dans le génotype peut être transmise au phénotype. Les hybrides, issus du croisement entre deux espèces différentes, représentent une opportunité unique d’explorer le lien qui existe entre génotype et phénotype. L’hybridation peut mener à la mise en place de phénotypes extrêmes (tels que l’hétérosis ou la sous-dominance) et beaucoup d’études s’intéressent aux bases génétiques de ces phénotypes. Pourtant, il y a une véritable lacune dans notre compréhension du lien entre génotype et phénotype chez les hybrides. Notre hypothèse était que ce lien se fait par l’intermédiaire des complexes protéiques et que l’hybridation devrait induire une réorganisation des complexes. Pour tester cette hypothèse, nous avons utilisé une méthode d’étude des complexes protéiques (SEC-PCP-SILAC) qui permet de cibler un grand nombre de complexes dans la cellule. Des hybrides de levures ont été générés au laboratoire et SEC-PCP-SILAC a été utilisé pour comparer les complexes protéiques des hybrides par rapport aux complexes parentaux. Nous avons été en mesure de capturer une large fraction de l’interactome avec la détection de 39% des complexes protéiques présents chez la levure. Nos résultats mettent en évidence la robustesse générale des complexes protéiques après hybridation. Toutefois, des modifications non négligeables du réseau d’interactions ont aussi été détectées. Ces modifications affectent deux voies biologiques majeures : la voie de synthèse du glucose et la voie liée à l’activité ribosomale. Ce sont des voies candidates intéressantes pour expliquer la différence de phénotype qui peut exister entre parents et hybrides. Finalement, l’utilisation d’une méthode alternative, la PCA, a permis de complémenter les données de spectrométrie de masse, en démontrant notamment la présence d’interactions parentales (intra-espèces) et chimériques (inter-espèces) chez les hybrides. Ce mémoire souligne ainsi l’importance d’adopter une approche intégrative pour une meilleure compréhension du lien génotype-phénotype. / A fundamental goal in evolutionary biology is to understand how the information contains in the genotype can be transmitted to the phenotype. Hybrids, that are the result of the cross between different species, represent a unique opportunity to investigate the link between genotype and phenotype. Hybridization can lead to extreme phenotypes (such as heterosis or underdominance) and many studies try to understand the genetic bases of these phenotypes. However, there is a real gap in our understanding of the link between genotype and phenotype in hybrids. Our hypothesis was that protein complexes would play a key role and that hybridization would lead to changes in the organisation of protein complexes. To test this hypothesis, we used a method (SEC-PCP-SILAC) that allows studying broadly protein complexes in the cell. Hybrids between yeast species were generated in the laboratory and SEC-PCP-SILAC was applied to compare the protein complexes of the hybrids with their parental species. We were able to detect a large fraction of the interactome with the identification of 39% of the protein complexes reported in yeast. Our results highlight the general robustness of the protein complexes after hybridization. However, some significant changes of the interaction networks were also detected in hybrids. These modifications involve two main biological pathways: the glucose synthesis pathway and the ribosomal activity pathway. They are promising candidates to explain the phenotypic differences between hybrids and parents. Finally, a complementary PCA approach was used to complement the mass-spectrometry data and we demonstrated the presence of both parental (within species) and chimeric (between species) interactions. This thesis emphasizes the importance to use an integrative approach for a better understanding of the link between genotype and phenotype.

Il existe des millions d'espèces différentes dans le monde qui ont évolué grâce à des interactions complexes avec leur environnement. La biologie évolutive contemporaine connaît une révolution grâce au séquençage de génomes ainsi qu’au criblage et la manipulation génétique, mais l'objectif reste le même qu'il y a 160 ans: comprendre les mécanismes sous-jacents impliqués dans la spéciation. Cela peut être réalisé en étudiant les mécanismes génétiques impliqués dans l'adaptation locale et la spécialisation écologique lors des premiers événements de spéciation. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'adaptation et la différenciation des populations dans un complexe de jeunes espèces de la levure Saccharomyces paradoxus, naturellement présentes dans les forêts de feuillus d'Amérique du Nord. En utilisant diverses approches, telles que la génomique des populations, la biologie expérimentale, la transcriptomique et le phénotypage à haut débit, nous (1) disséquons les bases génétiques de la spécialisation écologique et (2) étudions les effets de l’hybridation sur la divergence rapide et la spéciation. Nous documentons d’abord que la spécialisation écologique à différentes températures (un phénotype reconnu pour jouer un rôle important dans la divergence de deux principales lignées de S. paradoxus) est en partie causée par une sélection assouplie avec des compromis. Les travaux portant sur deux événements d'hybridation inter-espèces démontrent, quant à eux, un croisement entre une espèce hybride et son espèce parentale, ce qui indique que l'hybridation est probablement plus fréquente dans l'évolution des espèces qu'on ne le pensait auparavant. Nos travaux soulignent l’importance de la différenciation écologique par une sélection relaxée plutôt que par une divergence adaptative de la fixation de mutations bénéfiques. En outre, nos travaux montrent que l'hybridation dans la nature joue probablement un rôle important dans la création d'une nouvelle diversité par le biais de la ségrégation transgressive et que cela peut se répéter par des croisements incluant des espèces hybrides. Des études à venir sur des espèces jeunes et des complexes hybrides permettront de comprendre davantage les bases génétiques de la différenciation des populations, les conséquences de l'hybridation inter-espèces et de sa récurrence dans l'origine des espèces. / Millions of different species inhabiting the world have evolved through complex interactions with their environment. Contemporary evolutionary biology is experiencing a revolution in genome sequencing, screening and genetic manipulation technologies. Its aim, however, remains the same as 160 years ago when pioneers like Darwin and Wallace published the first articles about the evolutionary theory: to understand the underlying mechanisms involved in speciation, because such knowledge is key to shed light into species diversification. This can be achieved by studying the genetic mechanisms involved in local adaptation and ecological specialization during early speciation events. The main objective of this work is to investigate the molecular mechanisms underlying adaptation and population differentiation in a young species complex of the budding yeast Saccharomyces paradoxus, naturally found in the North American deciduous forests. Using different approaches, such as population genomics, experimental biology, transcriptomics and high-throughput phenotyping we (1) dissect the genetic bases for ecological specialization and (2) investigate the effect of hybridization in facilitating rapid divergence and speciation. First, we document that the ecological specialization to different temperatures, a phenotype that has been previously shown to play an important role in the divergence of two main S. paradoxus lineages, is partially driven by relaxed selection with trade-offs. Second, with the work on two inter-species hybridization events, we document a back-cross between a hybrid taxa and its parental species, which highlights that hybridization is likely more common in the evolution of species than previously thought. Our work underlines the importance of ecological differentiation through relaxed selection, rather than adaptive divergence from the fixation of beneficial mutations. Additionally, our findings show that hybridization in nature likely plays an important role in creating new diversity through transgressive segregation, and that this can reiterate through crosses that include hybrid species. Studies on young species and hybrid complexes will enable to further understand the genetic bases of population differentiation and the consequences of inter-species hybridization and its recurrence in the origin of species.

L’Omble de fontaine est l’espèce la plus pêchée de façon récréative au Québec. Afin de supporter cette activité économique, des programmes intensifs d’ensemencement ont été mis en place et visent à maintenir la productivité des stocks. Cependant, de plus en plus d’études démontrent les effets négatifs des ensemencements sur la génétique des populations sauvages. Il est donc primordial de mieux comprendre la dynamique d’hybridation introgressive entre les populations sauvages et domestiques et ce à l’aide de plusieurs milliers de marqueurs génétiques. L’état génétique des populations suite à l’arrêt des ensemencements et les facteurs modulant les niveaux d’hybridation introgressive doivent également être mieux définis. Pour ces raisons, cette étude vise à tester et proposer un modèle capable d’expliquer et de prédire la variation observée dans les niveaux d’hybridation introgressive dans les populations sauvages d’omble de fontaine en utilisant des variables d’intensité d’ensemencement et des paramètres environnementaux. Ainsi, nous avons récolté des échantillons d’ADN (n = 862, moyenne = 30 poissons par lac) provenant de 29 lacs ayant subi différentes intensités d’ensemencement en plus de recueillir des données environnementales. En moyenne, 4 750 SNPs ont été obtenus pour chacun des lacs à l’aide du Génotypage-Par-Séquençage et ont été utilisés afin de déterminer l’appartenance moyenne à la population domestique. Un processus exhaustif de sélection de modèles a ensuite été réalisé pour obtenir un meilleur modèle permettant d’expliquer 56% de la variance observée entre les valeurs d’appartenance moyenne à la population domestique. Les prédictions basées sur notre meilleur modèle ont révélé que chaque population échantillonnée pouvait, potentiellement, retourner à un état génétique d’origine après l’arrêt des ensemencements. En somme, notre étude suggère que les impacts des ensemencements pourraient être réversibles avec le temps et propose un modèle aux gestionnaires de la faune permettant de prédire les niveaux d’hybridation entre populations sauvages et domestiques. / In fisheries management, intensive stocking programs are commonly used to enhance population abundance and maintain stock productivity. However, such practices are increasingly raising concerns since multiple studies exposed adverse stocking impacts on wild population genetic. Improvement of stocking management relies on a better understanding of the dynamic of introgressive hybridization between wild and domestic populations and on assessment of the genetic state of wild populations after stocking cessation. In Québec, Canada, five million captive reared Brook Charr (Salvelinus fontinalis) are stocked every year to support recreational fishing activities. Here, we investigated the impact of stocking history and environmental conditions on the genetic integrity of Brook charr wild populations. We collected DNA samples (n = 862, average of 30 individuals per lake) from 29 lakes that underwent different stocking intensities through time and also collected environmental parameters for each sampled lake. An average of 4,750 high quality filtered SNPs was obtained for each lake using Genotyping-By-Sequencing which were then used to quantify the mean domestic membership of each sampled population. An exhaustive process of model selection was conducted to obtain a best-fitted model that explained 56% of the variance observed in mean domestic genetic membership. The number of years since the mean year of stocking was the best explanatory variable to predict variation in mean domestic genetic membership. Our model predictions also revealed that each sampled wild population could potentially return to a wild genetic state (absence of domestic genetic background) after stocking cessation. Overall, our study provides new insights on factors determining introgressive hybridization level and suggests that stocking impacts could be reversible with time.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2019-2020. / L’hybridation a souvent été considérée comme impossible ou encore comme un faux pas de la part des espèces, donnant naissance à de soi-disant culs-de-sac évolutifs. Les observations de lignées hybrides et l’accumulation de données génomique nous ont permis de comprendre que plusieurs organismes participent à des événements d’hybridation. On reconnaît aujourd’hui l’hybridation comme un mécanisme puissant de génération de nouvelles lignées. Cependant, la contribution de l’hybridation au processus de spéciation est une des questions qui reste en suspens. Quelques exemples de spéciation par hybridation ont été décrits chez les plantes et les animaux, mais peu de données à ce sujet ont été récoltées chez les microorganismes sexués. Les exemples chez les microorganismes se limitent à des organismes ayant un lien intime avec les activités humaines (pathogènes ou ferments). Le manque de données sur les populations naturelles de microorganismes pourrait laisser croire que leurs hybrides sont peu compétitifs ou encore infertiles, menant à leur extinction dans l’environnement. Au cours des travaux effectué dans le cadre cette thèse, nous avons utilisé une approche de génomique des populations sur une collection de souches naturelles de la levure Saccharomyces paradoxus. La biogéographie de cette espèce suggère que les deux lignées indigènes de l’Amérique du Nord sont en cours de spéciation. Nos analyses ont révélé une lignée auparavant cryptique qui est le résultat d’un évènement de spéciation par hybridation entre ces deux espèces naissantes. À l’aide de ce système d’étude, nous avons exploré en laboratoire deux aspects de l’hybridation. Premièrement, nous avons comparé la croissance d'hybrides à celle de leurs lignées parentales dans plusieurs environnements à la recherche d’une performance diminuée des hybrides qui pourrait expliquer leur rareté dans leur environnement naturel. Cette approche nous a permis de montrer que les hybrides de souches naturelles ont souvent des phénotypes supérieurs à ceux des parents. En second lieu, nous avons utilisé une méthode d’évolution expérimentale pour suivre la dynamique de la fertilité après l’hybridation. Les résultats obtenus suggèrent qu’après l’hybridation, les hybrides infertiles peuvent redevenir fertiles rapidement à la suite d’évènements spontanés de duplication du génome. Les résultats présentés dans cette thèse contribuent à l’amélioration des connaissances à propos de la contribution de l'hybridation à la formation de nouvelles espèces, particulièrement chez les organismes unicellulaires. De plus, les souches génétiquement modifiées et évoluées disponibles pourront être utilisées dans le cadre de futures recherches à propos d’autres aspects de l’écologie et de l’évolution des hybrides. / Hybridization was often considered as impossible or as a blunder for species, as it gave birth to so-called evolutionary dead ends. The observations of hybrid lineages and the accumulation of genomic data lead to the realization that hybridization is rather common in multiple organisms. Hybridization is now recognized as a powerful mechanism for the generation of new lineages. One of the questions still pending is about the contribution of hybridization to the speciation process. The few examples of hybrid speciation remain limited to plants and animals. Little data is available for sexual microorganisms which could lead to the belief that their hybrids are poor competitors or suffer from infertility, leading to their extinction in the environment. In the course of this thesis, we used a population genomics approach on a collection of natural isolates of the yeast Saccharomyces paradoxus. The biogeography of this species suggests that the two indigenous lineages found in North America are nascent species. Our analyses revealed a precedently cryptic lineage which rose from the hybridization of the two incipient species. Using this study system in the laboratory, we explored two aspects of hybridization. We first compared the growth of hybrids to their parents’ in multiple environments in search of decreased hybrid performance which could explain their rarity in the natural environment. This approach allowed us to show that hybrids between natural strains often show superior phenotypes when compared to their parents. We then used experimental evolution to follow the dynamics of fertility following hybridization. Our results suggest that initially infertile hybrids can rapidly become fertile again following spontaneaous genome duplication events. The results presented in this thesis contribute to a better understanding of how hybridization can shape the formation of new species, particularly in microorganisms. Also, the genetically modified and evolved strains available can be used in future studies about the ecology and evolution of hybrids.