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

Depuis une quarantaine d'années, de nombreux algorithmes et logiciels ont été développés pour inférer des arbres phylogénétiques. Cependant, certains phénomènes biologiques comme l'hybridation ou le transfert latéral de gènes ne peuvent pas être représentés sous la forme d'un arbre. On utilise ainsi de plus en plus des réseaux phylogénétiques. Les recherches sur ce sujet ont débuté il y a une dizaine d'années et les outils disponibles actuellement pour déterminer des réseaux phylogénétiques sont beaucoup moins performants que dans le cas des arbres. L'objectif principal de mes recherches consiste ainsi à développer une nouvelle méthode pour inférer des réseaux phylogénétiques en se limitant au cas de l'hybridation. J'ai ainsi développé un nouvel algorithme qui permet de retrouver tous les arbres phylogénétiques et de détecter tous les hybrides entre des branches voisines. Quand les parents des hybrides ne sont pas voisins, il trouve les bons hybrides avec des taux de détection proches de 100%, mais il trouve trop d'hybrides et n'identifie pas toujours les bons parents de ces hybrides. Ce nouvel algorithme est itératif et est basé sur le critère des moindres carrés qui permet de déterminer la configuration optimale à chaque itération. Il a été implémenté dans le langage C++ et plusieurs centaines de simulations ont été effectuées pour tester ses fonctionnalités. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : arbre phylogénétique, inférence phylogénétique, réseau réticulé, hybridation, critère des moindres carrés.

Reproduction de : Thèse doctorat : Eco-éthologie : Reims : 2007. / Titre provenant de l'écran titre. Bibliogr. p. 149-168.

L’observation des productions actuelles fait apparaitre une tendance à l’hybridation des disciplines. Ce constat touche en particulier un type de pratique design, qui s’oriente de plus en plus vers la conception d’objets en petites séries ou en pièces uniques, interrogeant le rapport de l’usager aux espaces familiers et plus spécifiquement à la sphère intime. Bien que la plupart des designers refusent le rapprochement de leur travail avec les Arts Plastiques, il n’en demeure pas moins que certains d’entre eux adoptent des démarches analogues à celles des plasticiens. La formulation de cette hypothèse interroge la validité des catégories en vigueur et la légitimité des lois qui président à leur constitution. Par ailleurs, la production des designers qui intègrent une démarche similaire à celles des artistes se construit sur un mode évolutif, faisant croître l’objet vers l’installation, une forme de pénétrable que peut expérimenter le spectateur/usager. Il suffit d’examiner les variations d’échelles et la répétition modulaire créant une architecture mouvante chez Ronan et Erwan Bouroullec pour comprendre les glissements opérés entre l’unité et l’environnement qu’elle construit. La manipulation des échelles questionne, au cœur de l’espace même (qu’il s’agisse du cadre institutionnel de l’exposition ou de la sphère personnelle de chaque individu), la classification des objets, ainsi que leur hiérarchisation. Ces problématiques sont propres à un type de pratique, dont la poïétique use du détournement des produits de la nature et, notamment, des trois règnes animal, végétal et minéral. La transposition de pratiques naturalistes visant à établir un dépaysement par l’objet (au sens d’un déplacement hors d’un contexte habituel) découle d’une réflexion autour des modalités de l’hybridation. Ainsi, lorsqu’on se penche sur les textes jalonnant l’histoire naturelle et, en particulier sur ceux traitant des problématiques de classification, d’Aristote à Pline l’Ancien, en passant par la nomenclature de Carl von Linné, on remarque la récurrence (ou « survivance » pour reprendre la formule initiée par Georges Didi-Huberman), d’éléments situés dans l’entre-deux. Ces « types », que nous pouvons qualifier d’« aléatoires » révèlent un déplacement constant de la norme et questionnent la détermination du monstre. À partir de quel moment pouvons-nous juger du caractère anormal de tel élément ? N’existe-t’il pas des objets, qui, tout en présentant tous les « symptômes » du monstre coïncident malgré tout avec les modèles établis ? L’analyse des pratiques actuelles convoquant des démarches de création à la croisée des Arts Plastiques et du design révèle une influence profonde de ce type de fabrique pour un imaginaire scientifique, qui prend sa source dans le theatrum mundi des cabinets de curiosités. D’ailleurs, on observe, depuis le début des années 1990 (et surtout suite à la constitution de la collection d’art contemporain Curios & Mirabilia par Jean-Hubert Martin en 1993, visant à confronter un lieu chargé d’histoire, le château d’Oiron à la production d’artistes divers) une recrudescence des expositions empruntant la forme des cabinets de curiosités, afin de susciter un intérêt renouvelé pour l’objet d’art et en particulier les échos foisonnants entre les artefacts (œuvres et objets d’art, même s’ils prennent l’apparence d’installation) et l’univers poétique de la nature, manifestation viscérale d’un retour aux origines. Ainsi, l’emprunt symbolique de la figure des « zoophytes » ou plantes-animaux, mentionnés dans les traités d’histoire naturelle les plus anciens nous permet d’interroger la transversalité des pratiques artistiques qui cherchent à provoquer un décloisonnement des disciplines, en faisant de l’objet une entité située à la croisée des démarches de création. / The observation of the actual artistic productions shows a trend towards a hybridization of disciplines. This statement concerns particularly a type of design practices which is increasingly shifting towards objects manufactured in small quantity, even in unique pieces questioning the relations between the users and their familiar spaces and more specifically their intimate sphere. Even though most designers reject the comparison of their production with plastic arts, we can see that some of them have adopted approaches similar to those of plasticians. The formulation of this hypothesis brings up the questions of the validity of classifications and the legitimacy of the laws presiding to their constitution. Furthermore, the production of designers who integrate similar approaches to those of artists is built on an evolutive mode, the object being developed towards art installation, a form of penetrability a spectator/user can experience. By examining the scales variations and the modular repetition creating a fluid architecture in Ronan and Erwan Bouroullec design, we can understand the shifts operated between the piece and the environment it builds. Scales manipulation questions at the heart of the space itself the established objects classifications as well as their hierarchization (in domestic space and in exhibitions too).These issues are specific to a type of practice, which the poetic uses, of diverted natural products and especially the three systems : vegetal, animal and mineral. The transposition of naturalistic practices aiming at bringing a change through the object ( in the sense of placing it out of the usual context ) derives from considerations around the processes of hybridization. Thus, when one looks at natural history writings, and, in particular, those of Aristotle, Pliny the Elder or the nomenclature of Carl von Linné, we notice the recurrence ( or” survivance” to use the expression initiated by Georges Didi- Huberman) of elements located in an in-between space. Those types that we can describe as “random practices” reveal a constant displacement of the norms and question the determination of the monster. At which moment, can we designate an element as being abnormal? Aren’t there objects which, while presenting all the characteristics of the monster, coincide nonetheless with established models ? The analysis of actual practices standing at a crossroad between plastic arts and design reveals a profound influence from this type of process for a scientific imaginary inspired by the theatrum mundi of the curiosities cabinets. Moreover, we can observe since the beginning of the 1990ies (in particular, following the constitution of the contemporary art collection “Curios & Mirabilia” by Hubert Martin, aiming at confronting a place charged with history , Oiron Castle, to the production of various artists) a resurgence of exhibitions using curio cabinets forms. The aim is to renew the interest in artifacts and especially the relations of those manufactured objects and the poetic universe of nature, a manifestation of visceral attachment to primitive origins. Thus, the symbolic use of the figure of “zoophytes” or animal-plants, mentioned in the most ancient natural history treaties helps to show the transversality of artistic practices trying to dismantle the partitions between disciplines by placing the object as an entity at the crossroad between the creation processes. Through artists, designers and actors of institutions interviews, we can identify too major types of practices inscribed in a fertile prolongation of nature : a type of art which uses the formal aspects of flora and fauna to create a common vocabulary for art and design, alongside with a type of production transposing natural mechanisms which become creation protocols applied to the conception of objects.

Les éléments transposables (TEs) sont des séquences d'ADN répétées dispersées pouvant se propager au sein d'un génome hôte. Selon l'hypothèse du choc génomique proposée par McClintock en 1984, l'hybridation de deux espèces constituerait une source de stress pouvant perturber les mécanismes de contrôles des TEs et causer leur activation. Bien que de récentes études réalisées chez la levure, un champignon modèle, aient montré que les TEs ne se transposent pas davantage dans un génome hybride, les TEs pourraient tout de même montrer des signes de dérégulation au niveau moléculaire. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc de déterminer si l'expression globale des familles de TEs est plus élevée chez les hybrides que chez leurs espèces parentales. À partir de données de séquençage d'ARN d'hybrides de levures du genre Saccharomyces disponibles publiquement, nous avons effectué une analyse d'expression différentielle de leurs TEs. Nos analyses des niveaux d'ARNm montrent que les TEs ne sont généralement pas différentiellement exprimés chez les hybrides, même si ces derniers sont exposés à une condition de stress de basse température. Seulement 2 familles de TEs sur 26 montrent une expression significativement supérieure chez les hybrides. Globalement, nos résultats ne soutiennent pas l'hypothèse que l'hybridation pourrait déclencher systématiquement l'expression des TEs chez la levure et suggèrent que l'impact de l'hybridation sur l'activité des TEs est spécifique à chaque souche et TE. / Transposable elements (TEs) are dispersed repeated DNA sequences that can propagate within a host genome. According to the genomic shock hypothesis proposed by McClintock in 1984, the hybridization of two species constitutes a source of stress that could disrupt the control mechanisms of TEs and cause their activation. Although recent studies in yeast, a model fungus, have shown that TEs do not transpose more in a hybrid genome, TEs could still show signs of deregulation at the molecular level. The objective of this master's project is therefore to determine whether the overall expression of TE families is higher in hybrids than in their parental species. Using publicly available RNA sequencing data from yeast hybrids of the genus Saccharomyces, we performed a differential expression analysis of their TEs. Our analyses of mRNA levels show that TEs are generally not differentially expressed in hybrids, even when exposed to a low temperature stress. Only 2 TEs families out of 26 show significantly higher expression in hybrids. Overall, our results do not support the hypothesis that hybridization systematically triggers TEs expression in yeast and suggest that the impact of hybridization on TEs activity is strain and TE specific.

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

Introduction : L'hybridation in situ en fluorescence (FISH) est souvent utilisée pour l'étude des populations microbiennes hétérogènes. Toutefois, cette méthode n'est pas adaptée pour détecter des bactéries sous forme de spores, vue leur grande résistance aux traitements de perméabilisation conventionnels. Cependant, les bactéries formant des spores ont un rôle écologique, économique et médical important. Le but de cette étude est de développer des protocoles de perméabilisation rapides afin de détecter des spores de Bacillus par FISH. Méthodes : Un protocole pour les spores de B. megaterium a été adapté et optimisé pour les modèles choisis (B. cereus, B. atrophaeus et B. megaterium). Des sondes universelles et spécifiques ont été utilisées lors de l'hybridation. L'effet du traitement de perméabilisation a été évalué à Laide de la microscopie électronique à transmission et à balayage. Par la suite, les protocoles ont été adaptés pour permettre l'entrée de grosses molécules (comme la streptavidine) afin de permettre l'utilisation de méthode d'amplification de signal. Résultats : Avec les protocoles développés, les spores de Bacillus ont été détectées avec des sondes par FISH. La microscopie électronique à balayage a permis d'observer les différences de surface entre les spores traitées et non traitées. Des spores de Bacillus ont été détectées avec les protocoles adaptés pour la streptavidine. Conclusion : Des protocoles efficaces ont été développés pour détecter rapidement des spores de Bacillus par FISH. En utilisant cette technique, il est possible de détecter des spores de Bacillus en moins d'une heure.

Les éléments transposables (TEs) sont des séquences d'ADN répétées dispersées pouvant se propager au sein d'un génome hôte. Selon l'hypothèse du choc génomique proposée par McClintock en 1984, l'hybridation de deux espèces constituerait une source de stress pouvant perturber les mécanismes de contrôles des TEs et causer leur activation. Bien que de récentes études réalisées chez la levure, un champignon modèle, aient montré que les TEs ne se transposent pas davantage dans un génome hybride, les TEs pourraient tout de même montrer des signes de dérégulation au niveau moléculaire. L'objectif de ce projet de maîtrise est donc de déterminer si l'expression globale des familles de TEs est plus élevée chez les hybrides que chez leurs espèces parentales. À partir de données de séquençage d'ARN d'hybrides de levures du genre Saccharomyces disponibles publiquement, nous avons effectué une analyse d'expression différentielle de leurs TEs. Nos analyses des niveaux d'ARNm montrent que les TEs ne sont généralement pas différentiellement exprimés chez les hybrides, même si ces derniers sont exposés à une condition de stress de basse température. Seulement 2 familles de TEs sur 26 montrent une expression significativement supérieure chez les hybrides. Globalement, nos résultats ne soutiennent pas l'hypothèse que l'hybridation pourrait déclencher systématiquement l'expression des TEs chez la levure et suggèrent que l'impact de l'hybridation sur l'activité des TEs est spécifique à chaque souche et TE. / Transposable elements (TEs) are dispersed repeated DNA sequences that can propagate within a host genome. According to the genomic shock hypothesis proposed by McClintock in 1984, the hybridization of two species constitutes a source of stress that could disrupt the control mechanisms of TEs and cause their activation. Although recent studies in yeast, a model fungus, have shown that TEs do not transpose more in a hybrid genome, TEs could still show signs of deregulation at the molecular level. The objective of this master's project is therefore to determine whether the overall expression of TE families is higher in hybrids than in their parental species. Using publicly available RNA sequencing data from yeast hybrids of the genus Saccharomyces, we performed a differential expression analysis of their TEs. Our analyses of mRNA levels show that TEs are generally not differentially expressed in hybrids, even when exposed to a low temperature stress. Only 2 TEs families out of 26 show significantly higher expression in hybrids. Overall, our results do not support the hypothesis that hybridization systematically triggers TEs expression in yeast and suggest that the impact of hybridization on TEs activity is strain and TE specific.

La question abordée est celle de la structure génétique des anchois Atlanto-méditerranéens analysée grâce à 6 locus microsatellites et un gène du cytochrome b de l'ADN mitochondrial sur un échantillonnage dont quatre en provenance de lagunes réparti entre la Tunisie, la France, la Mer Noire et le Maroc. Deux locus microsatellites parmi les six étudiés révèlent une forte différenciation liée à l'habitat lagunaire. L'étude du cytochrome b de l'ADN mitochondrial montre la présence de deux clades mitochondriaux trouvés en sympatrie en fréquence variable dans tous les échantillons. L'analyse combinée montre un déséquilibre nucléo-cytoplasmique significatif, confirmant l'existence d'incompatibilités génétiques partielles entre les deux entités. Ces deux entités génétiques doivent de ce fait être considérées comme des unités de gestion distinctes. / We study the genetic structure of Mediterranean anchovy by analyzing six microsatellite loci and the cytochrome b gene of mitochondrial DNA on anchovy populations with four lagoons, which are from Tunisia, Morocco, France and Black Sea. Two strongly differentiated loci and nucleo-cytoplasmic disequilibrium revealed a differentiation related to a lagoon habitat. The study of cytochrome b mitochondrial DNA showed the presence of two mitochondrial clades found on sympatric with variable frequency in all samples. By contrast, four microsatellites were undifferentiated within the entire set of samples, testifying to a variable permeability of the two interacting genomes. Our findings confirm the existence of partial genetic incompatibilities between the two entities that should then be considered as distinct from a conservation point of view.

Les activités humaines sont à l’origine de profondes modifications de la distribution naturelle des espèces. Les introductions d’espèces sont en particulier à l’origine de contacts secondaires entre espèces non isolées reproductivement et ayant divergé en allopatrie. Cette situation est un cas d’étude particulièrement intéressant pour étudier des processus éco-évolutifs, tels que la coexistence d’espèces occupant de même niches écologiques ou les flux de gènes contemporains (i.e. hybridation et introgression) entre espèces indigènes et non-indigènes. Cette thèse s’est ainsi intéressée aux interactions écologiques et génomiques entre deux ascidies congénériques et interfertiles, Ciona robusta et Ciona intestinalis. Ces deux ascidies, abondantes dans les habitats portuaires, sont en sympatrie en Manche Occidentale suite à l’introduction récente de C. robusta (supposée originaire du Pacifique Nord-Ouest) dans l’aire de distribution naturelle de C. intestinalis. Par une étude de la distribution spatiale et temporelle (inter-saisonnière et inter- annuelle) des adultes des deux espèces et de la sédentarisation de leurs juvéniles, nous avons montré que les deux espèces coexistent de façon durable, au sein de communautés similaires, à l’échelle régionale. Elles vivent en syntopie dans la majorité des habitats portuaires étudiés, bien qu’il existe une importante dynamique saisonnière de leur abondance relative : C. robusta est surtout présente en fin d’été et en automne, et toujours en moindre abondance par rapport à sa congénère indigène. Cette syntopie, l’interfertilité des deux espèces et le synchronisme de leur maturité sexuelle indiquent un potentiel d’hybridation important entre les deux espèces. L’hybridation réalisée est pourtant faible, comme montré avec quatre marqueurs moléculaires diagnostiques des deux espèces, analysés sur plus de 3000 individus : seulement 4% des individus présentent des génotypes compatibles avec de l’hybridation ou de l’introgression. Ces résultats ont été complétés par une étude de génomique des populations (310 marqueurs SNPs et 450 individus collectés dans différents océans) : ils confirment que les flux de gènes interspécifiques sont très rares. Par ailleurs, les rares locus présentant du polymorphisme partagé montrent un taux d’introgression hétérogène, et l’introgression est également observée dans des localités où seule l’une des espèces existe (ex. côtes américaines et chiliennes). L’ensemble des résultats génétiques et génomiques indiquent que le flux de gènes interspécifique observé résulte d’introgressions anciennes (probablement au Pléistocène) et non contemporaines. Une dernière étude menée à l’échelle mondiale avec des marqueurs mitochondriaux a par ailleurs permis de montrer que les processus d’introduction de C. robusta diffèrent selon les régions d’introduction et pose la question du statut réellement non-indigène des deux espèces dans certaines régions. Ainsi, cette thèse a montré la (quasi)-absence d’hybridation actuelle entre C. robusta et C. intestinalis, en situation de syntopie. Elle ouvre des perspectives quant à l’étude des mécanismes d’isolement reproductif entre ces deux espèces. La question du devenir à long terme des deux espèces, qui par leur coexistence étroite sont en compétition, est posée. Cette compétition pourrait être modulée par leurs préférences environnementales et les changements climatiques en cours dans l’Atlantique Nord. Enfin, cette thèse illustre comment des processus contemporains et anciens interagissent pour façonner la distribution et l’évolution des espèces, la structure génétique de leurs populations et l’architecture de leur génome. / Human activities severely alter species ranges that have been built on evolutionary time scales, and biological introductions promote secondary contacts between non-reproductively isolated species that were in allopatry. Such a situation is a very interesting case-study to examine eco-evolutionary processes, for instance coexistence between species sharing the same ecological niche or inter-specific gene flow (i.e. hybridization and introgression) between native and non-native species. This PhD thesis studied ecological and genomic interactions between two biologically similar, interfertile and congeneric tunicates, namely Ciona robusta and Ciona intestinalis. They are both abundant in harbours and marinas. They are sympatric in the Western English Channel because of the recent introduction of C. robusta (putatively native to Asia) in the natural range of C. intestinalis. Based on spatial and temporal (seasons and years) adult abundance data and examination of recruitment patterns of the two species, we showed that the two species are sustainably coexisting at a regional scale in Brittany, within similar communities. They live in syntopy in most of the study marinas. However, there are significant changes in their relative abundance through time: C. robusta is mostly present at the end of the summer and in the autumn, although always being less abundant than its native congener. Syntopy, interfertility between the two species and synchronous sexual maturity all indicated a high likelihood of hybridization between the two species. The realized hybridization is however very low, as shown by 4 species-diagnostic molecular markers genotyped over more than 3000 individuals: only 4% of the individuals displayed a genotype compatible with hybridization or introgression. This result has been confirmed with a population genomics study (310 SNPs; 450 individuals collected worldwide): inter-specific gene flow is very low. In addition, the few loci showing shared polymorphism displayed variable introgression rates and introgression was observed even in allopatric localities (where only one of the two species exists nowadays). Overall, the genetic and genomic results indicate that interspecific gene flow is most likely due to past introgression events (that may have occurred during the Pleistocene). Finally, a study carried out at a worldwide scale with two mitochondrial loci, showed that the introduction processes of C. robusta are different among the introduced regions. This study also questions the non-native status of the two Ciona species in some regions. This work showed the near absence of contemporary hybridization between C. robusta and C. intestinalis, even in syntopy, opening new research perspectives about the mechanisms preventing their reproduction in the wild. It also questions the fate of these two competing species; this competition may depend on the interaction between their specific environmental preferences and on on-going climatic changes in the North Atlantic. Altogether, this work illustrates the interplay between contemporary and past processes on species distribution and evolution, population genetic structure and genomic architecture.