Le très abondant Boreogadus saida occupe au sein de l’écosystème marin arctique une place prépondérante, ce qui lui vaut une attention croissante des scientifiques. Arctogadus glacialis, commun dans toutes les mers arctiques, est beaucoup moins étudié. Les deux espèces et leurs jeunes stades cohabitent mais ces derniers sont pratiquement impossibles à différencier. Seuls des outils génétiques, ou une méthode utilisant la taille du noyau de l’otolithe développée dans cette thèse, peuvent distinguer les deux espèces. Ces méthodes d’identification ont permis d’étudier pour la première fois l’écologie des jeunes stades d’Arctogadus et d’estimer la proportion de cette espèce dans des échantillons de gadidés arctiques. À la lumière des observations faites en mer de Beaufort, il apparait que les jeunes Arctogadus ont une abondance environ vingt fois moindre, une taille à l’éclosion supérieure, un taux de croissance similaire, et un taux de mortalité inférieur aux jeunes Boreogadus. Pour Boreogadus, l’hypothèse selon laquelle certaines larves éclosent en hiver près des panaches des fleuves, a été testé, d’abord en comparant la saison d’éclosion dans six régions de l’océan Arctique caractérisées par différents apports d’eau douce. Conformément à cette hypothèse, l’éclosion commence en hiver dans les mers recevant de forts apports fluviaux alors que l’éclosion débute au printemps dans les régions aux apports d’eau douce limités. Les larves qui éclosent en hiver profitent d’une longue saison de croissance leur permettant d’atteindre des tailles pré-hivernales largement supérieures aux larves qui éclosent en été, ce qui favoriserait leur survie. Cette même hypothèse a ensuite été testée en comparant la composition chimique des otolithes de Boreogadus provenant de ces six régions, et les différences observées semblent appuyer l’hypothèse. Les tendances actuelles au devancement de la débâcle, au réchauffement des eaux de surface et à l’augmentation du débit des fleuves pourraient favoriser le recrutement de Boreogadus, et possiblement aussi celui d’Arctogadus. Découle de cette thèse une connaissance accrue de l’écologie de gadidés habitant un océan confronté à une pléthore de changements. / The very abundant polar cod (Boreogadus saida) plays a preponderant role in the Arctic marine ecosystem and consequently has received significant attention in recent years. The ice cod (Arctogadus glacialis), a common species in all Arctic seas, is much less studied. Both species co-occur on Arctic continental shelves and their early life stages are often found together in ichthyoplanktonic collections. However, larvae and juveniles of polar cod and ice cod are almost impossible to differentiate. Only genetic tools, or a method using the size of the otolith nucleus developed in this thesis, can distinguish the two species. These identification methods allowed to study for the first time ice cod early life stage ecology and estimate the proportion of this species in Arctic gadids samples. In light of observations made in the Beaufort Sea, it seems that young ice cod are about twenty times less abundant, hatch at a larger size, grow at the same rate, and have a mortality rate inferior to young polar cod. For polar cod, the hypothesis that some larvae hatch in winter near river plumes, was tested, first by comparing the hatching season in six regions of the Arctic characterized by different freshwater inputs. Consistent with this hypothesis, hatching starts in winter in seas receiving large river discharge while hatching starts in spring in regions with limited freshwater inputs. The larvae hatched in winter benefit from a long growth season allowing them to reach larger pre-winter size than larvae hacth in summer, a condition that likely favors their survival. This same hypothesis was further tested by comparing the otolith chemistry of polar cod juveniles from those six regions, and the differences observed seem to support the hypothesis. On-going trends of earlier ice break-up, warmer surface layer, and increased river discharge could favor polar cod, and possibly also ice cod, recruitment. Arise from this thesis an increased knowledge of the ecology of gadids living in an Ocean facing a plethora of changes.

La connectivité des populations marines est un élément majeur de la démographie des métapopulations, car elle constitue le lien entre les sous-populations. Chez les invertébrés marins ayant un cycle vital bentho-pélagique, la connectivité se produit au cours de la dissémination larvaire, laquelle est principalement dirigée par les courants marins. L’objectif principal de cette étude est de mettre en évidence la variabilité de la connectivité dans les métapopulations marines, et particulièrement pour les populations de Mytilus spp. dans l’estuaire maritime du Saint-Laurent. L’objectif secondaire consiste à analyser les variations spatiotemporelles de la colonisation et du recrutement dans ce système, car ils représentent des processus essentiels de la connectivité. (1) Les différentes méthodes pour mesurer la connectivité et sa variabilité sont exposées, ainsi que leur applicabilité dans différents systèmes. Après avoir décrit les principaux facteurs influençant la connectivité, les éléments moteurs d’une telle variabilité et leurs implications pour les métapopulations marines et la gestion de la biodiversité sont discutés. (2) Par ailleurs, des études sur le terrain ont été effectuées et ont révélé une variabilité saisonnière et interannuelle de la colonisation de Mytilus spp. dans l’écosystème boréal du Saint-Laurent. Ces observations ont montré que la colonisation, faisant suite à la phase initiale de dissémination larvaire (c.-à-d. large échelle spatiale), se déroule sur une ou deux courtes périodes (de 1 à 2 semaines) au cours de la saison de reproduction. De plus, une phase de colonisation secondaire effectuée par des stades post-métamorphiques (juvéniles) a été démontrée tout au long de la saison de reproduction. Cette phase constitue une part importante de l’ensemble de la colonisation observée, particulièrement dans les semaines suivant les évènements de recrutement primaire larvaire et les périodes de tempête. (3) Finalement, une méthode géostatistique, basée sur la relation entre la biomasse d’adultes et le recrutement dans les différentes sous-populations, a permis de mettre en évidence un couplage démographique homogène à une distance de 12-24 km au cours des cinq années d’études, dans la direction du courant dominant. Dans l’ensemble, cette étude confirme de manière empirique l’importance des fluctuations de la biomasse d’adultes, de la colonisation et du recrutement pour déterminer la variabilité de la connectivité des métapopulations marines et supporte ainsi les études théoriques considérant ces fluctuations. / Connectivity of marine populations represents a key element of metapopulation demography, as it links local populations. For marine invertebrates with a bentho-pelagic life cycle, connectivity occurs during the dispersive larval stage, which is primarily driven by marine currents. The main objective of this study was to show the variability of connectivity within marine metapopulations, especially for Mytilus spp. populations in the St. Lawrence maritime estuary. The secondary objective was to further analyse the spatiotemporal variations of settlement and recruitment in this system, since these processes are essential for connectivity. (1) Different methods to assess the variability of connectivity are described, as well as their applicability to different systems. Following a description of the main factors influencing connectivity, the drivers of variability and their implications for marine metapopulations and biodiversity management are discussed. (2) In addition, field studies were conducted and revealed seasonal and inter-annual variability of Mytilus spp. settlement in the boreal St. Lawrence marine ecosystem. These observations showed that settlement, following the initial larval dispersal phase (i.e. large spatial scale), occurred during one or two short periods of time (1 to 2 weeks) during the reproductive season. Moreover, there was also evidence for a secondary post-metamorphic settlement phase (juneniles) that extended over the entire reproductive season and represented a major part of the total settlement, particularly during weeks following primary larval settlement events and storms. (3) Finally, a geostatistic method, based on the relationship between adult biomass and recruitment in different local populations, identified homogeneous demographic coupling at scales from 12-24 km over a five year study, in the direction of the main current. Overall, this study empirically confirms the importance of variations in adult biomass, settlement, and recruitment in determining the variability of connectivity in marine metapopulations and supports theoretical studies considering such fluctuations.

Les larves de mouches soldat noires (Hermetiaillucens, HI) sont une source alternative de protéines et d’énergie pour l’alimentation du bétail. De nombreux aspects liés à l’optimisation des procédés de transformation pour assurer l’innocuité, la conservation et la qualité nutritionnelle de ce nouvel ingrédient sont cependant encore peu connus. Cette étude vise à optimiser les techniques de conditionnement et de séchage des larves pour réduire efficacement leur contenu en eau et leur charge microbienne, afin d’établir les paramètres de transformation en une farine de larves respectant les exigences de l’Agence canadienne d’inspection des aliments, tout en minimisant les impacts négatifs sur la qualité nutritionnelle. Après 10 jours d’alimentation sur une diète de contrôle Gainesville à 27°C et 70% d’humidité, les larves de mouches HI ont été récoltées par immersion, rincées à l’eau stérile, emballées sous vide pour être congelées, et ainsi euthanasiées, à -40°C (n=3 productions). Après décongélation, des aliquotes de 30g/traitement (n= 3) ont été prétraitées, ou non, par blanchiment (100°C/40s), ébouillantage (100°C/2, 4, 6 et 8min) ou perforées mécaniquement avant d’être séchées à air chaud (60°C) ou lyophilisées (40°C) jusqu’à une activité de l’eau finale ≤ 0,3 pour la farine de larve. La qualité microbiologique des larves a été évaluée par dénombrement incluant les aérobes mésophiles totaux (AMT), Pseudomonasspp., Listeriaspp., les bactéries lactiques présomptives, les entérobactéries et les coliformes. L’impact des techniques de séchage sur les propriétés physicochimiques et nutritionnelles a été déterminé par la couleur (L*, a*, b*, ∆E), le pH des larves avant et après transformation, l’oxydation des lipides (TBARS, Xylénol Orange) ainsi quela teneur en lipides et en protéines. Nos analyses ont montré que la contamination initiale des larves en AMT (9 log ufc/g de larves fraîches sur base sèche) pouvait être réduite de l’ordre de 3 à 4 log ufc/g après prétraitement suivi d’un séchage à air chaud (60°C). L’ébouillantage pendant 4min à 100 °C suivi d’un séchage à l’air chaud à 60 °C pendant 6h se sont avérés être les paramètres à suivre pour un traitement optimal. La présence d’une cuticule recouverte de cires, qui réduit la déshydratation chez les larves vivantes, pourrait bien constituer un frein notable à l’évaporation lors du séchage. / Black soldier fly larvae (Hermetia illucens; BSFL) are an alternative source of protein and energy for livestock feeding. Many aspects related to process optimization to ensure the safety, conservation and nutritional quality of this new ingredient are still unknown. The presence of a wax-coated cuticle, to reduce drying of the larvae, constitutes a barrierto evaporation. The purpose of this study was to optimize larval conditioning and drying techniques to effectively reduce their water content and microbial load in order to establish the processing parameters into larval meal required by the Canadian Food Inspection Agency while minimizing negative impacts on nutritional quality. After 10 days of feeding on a Gainesville control diet at 27°Cand 70% moisture, BSFL were collected by sieving, they were rinsed with sterile water, packaged under vacuum, frozen at -40°C (n=3 replicates). After thawing, aliquots of 30g/treatment (n=3) were pretreated, or not, by blanching (100°C for 40s), boiling (100°C for 2, 4, 6 or 8 min) or mechanically perforated before being hot-air dried (60°C) or freeze-dried (40°C) until a final water activity ≤0.3 was obtained for the larval meal. The microbiological quality of the larvae was assessed by enumeration of total aerobic mesophilic (AMT), Pseudomonasspp., Listeriaspp., presumptive lactic acid bacteria, Enterobacteriaceae and coliforms. The impact of drying techniques on physicochemical and nutritional properties have been evaluated using colour (L*, a*, b*), larval pH before and after processing, lipid oxidation (xylenol orange, TBARS) and proximal composition including lipid and protein levels. The results demonstrate that the initial larvae contamination (9logCFU/g AMT of fresh larvae on dry basis) was reduced by 3 to 4 log CFU/gafter a pre-treatment followed by hot air drying (60°C); 4min boiling at 100°C followed by hot air drying at 60°C for 6h was found to be the optimal treatment parameter.

Le système de la baie d'Hudson comprend la baie d'Hudson, la baie James et le détroit d'Hudson. La baie d'Hudson est une grande mer intérieure peu profonde avec un apport d'eau douce très élevé issu de vastes bassins de drainage s'étendant sur une grande surface du Canada. La couverture de glace de mer y est saisonnière, et cet écosystème subarctique représente la limite sud de la répartition de plusieurs espèces endémiques à l'Arctique. Une absence de glace pluriannuelle et des apports d'eau douce accrus devraient également être des conditions rencontrées dans le Haut Arctique dans un future proche, ce qui permet d'envisager le système de la baie d'Hudson comme une fenêtre ouverte sur ce qui pourrait être observé à des latitudes plus élevées dans un avenir proche. Cependant, les données sur le zooplancton et les poissons du système de la baie d'Hudson demeurent relativement rares. Avec les recherches présentées dans cette thèse, nous visons à établir des informations de référence sur le zooplancton et les larves de poissons du système de la baie d'Hudson. De plus, nous visons à mieux comprendre les mécanismes par lesquels les espèces adaptées à l'Arctique persistent dans cet environnement subarctique dynamique, afin de comprendre comment elles pourraient également y parvenir à des latitudes plus élevées. Les résultats du chapitre 1 montrent que les larves de morue arctique (Boreogadus saida) ont tendance à éclore plus tôt dans les zones affectées par les plumes d'eau douce provenant des rivières. Ces éclosions hâtives permettent à certaines jeunes morues arctiques d'atteindre de plus grandes tailles à la fin de l'été, les rendant plus susceptibles de survivre à leur premier hiver comparativement aux larves qui ont éclos plus tardivement. Puisque la croissance de ces larves hâtives doit être soutenue par la présence de proies adéquates, dans le chapitre 2, nous caractérisons la variabilité des assemblages de mésozooplancton du moment de la débâcle en juin jusqu'à la fin de l'été en octobre. Nous montrons que la variation de composition entre les communautés de mésozooplancton pourrait s'expliquer par l'impact important du retrait des glaces sur la production primaire et par la profondeur. Parmi les organismes zooplanctoniques, les copépodes du genre Calanus sont adaptés aux conditions arctiques et très riches en lipides, ce qui en fait des proies de choix pour le reste du réseau trophique. Ces copépodes sont plus nombreux au début de la saison alors qu'il y a encore de la glace dans la baie, et dans les zones profondes centrales du système de la baie d'Hudson. À la fin de l'été, l'abondance plus faible de Calanus coïncide avec l'abondance plus élevée des petits copépodes du genre Pseudocalanus pour entraîner une biomasse globale plus faible de mésozooplancton dans le système. Au niveau trophique supérieur, les assemblages d'ichtyoplancton variaient également beaucoup entre le début et la fin de l'été, comme le montre le chapitre 3. Les larves de capelan, un poisson boréal, étaient de loin les plus abondantes dans l'ensemble, même si elles étaient géographiquement limitées à la partie sud ouest de la baie et particulièrement abondantes seulement à la fin de l'été. En revanche, les assemblages dominés par les larves de morues arctiques étaient répandus plus équitablement à travers la baie d'Hudson et le détroit d'Hudson, si bien que les jeunes stades de morue arctique et de capelan se chevauchaient peu géographiquement et temporellement. Cependant, les larves de morue arctique se retrouvaient souvent en compagnie de celles des lançons et d'autres espèces des familles Cottidae, Liparidae et Stichaeidae. Dans ces cas là, les tailles des larves étaient de plus comparables et une compétition pour la nourriture est alors possible. Dans l'ensemble, les résultats de cette thèse soutiennent l'hypothèse selon laquelle la persistance des espèces de zooplancton et d'ichtyoplancton adaptées à l'Arctique dans un environnement subarctique nécessite des stratégies d'hivernage et de reproduction leur permettant de tirer pleinement parti de la courte période de production essentiellement limitée à la période de débâcle des glaces. Plus tard dans l'été, les conditions nettement plus chaudes donnent probablement un avantage concurrentiel aux espèces boréales. / The Hudson Bay system consists of the Hudson Bay, James Bay and Hudson Strait. The Hudson Bay is a large shallow inland sea with a very high freshwater input. It is seasonally ice-covered and is considered a sub-Arctic ecosystem representing the southern limit of the distribution of several Arctic-adapted species. Since a seasonal ice regime precluding multi-year ice and a significant increase in freshwater runoff are predicted to prevail soon in the High Arctic, current conditions in this system might represent an open window on what could be observed at higher latitudes in the near future. Data on the zooplankton and fish in the Hudson Bay system are still relatively scarce. With the research presented in this thesis, we aim to lay baseline information on the zooplankton and fish larvae of the Hudson Bay system. Furthermore, we aim to understand the mechanisms by which Arctic-adapted species are persisting in this sub-Arctic environment and thus understand how they might also do so at higher latitudes. The findings of Chapter 1 show that Arctic cod (Boreogadus saida) larvae tend to hatch earlier in areas affected by riverine freshwater under the ice. These early hatchers are larger by the end of summer and thus more likely to survive their first winter compared to later hatchers. In Chapter 2 we show that mesozooplankton assemblages are different from the time of ice breakup in June to autumn in October and that the variation between mesozooplankton communities could be explained by the ice retreat and by depth. The lipid-rich, Arctic-adapted Calanus spp. copepods are more numerous early in the season while there is still ice in the bay and in the central deeper areas of the Hudson Bay system. The lower abundance of Calanus spp. copepods at the end of summer and the higher abundance of the small copepod Pseudocalanus spp., result in an overall lower biomass of mesozooplankton in the Hudson Bay system in late summer. The ichthyoplankton assemblages were also quite different from early to late summer as shown in Chapter 3. Larvae of the boreal capelin were by far the most abundant overall, even though they were geographically restricted to the southwestern part of the bay and only highly abundant in late summer. In contrast, assemblages featuring Arctic cod were widespread over the Hudson Bay and Hudson Strait, and geographical overlap between capelin and Arctic cod was minimal. Arctic cod larvae, however, overlapped temporally and geographically with sand lance and with other fish larvae, such as species from the Cottidae, Liparidae and Stichaeidae families. In these cases, the sizes of the larvae were comparable, and competition for food may be possible. Overall, the results from this thesis support the hypothesis that for Arctic-adapted zooplankton and ichthyoplankton species to persist in a sub-Arctic environment, it is important to have overwintering and reproductive strategies that allow them to make full use of the short productive period during ice break-up. Later in the summer, the warmer conditions probably give boreal species a competitive advantage.

Les larves de mouches soldats noires représentent un ingrédient alternatif prometteur pour le bétail, mais les étapes de transformation peuvent affecter leur qualité. Les périodes de vidange gastrique utilisées pour évacuer les excréments du tractus digestif afin de réduire sa charge microbienne, et les méthodes d’abattage sont variables et peu documentées. Ce projet vise à optimiser la vidange gastrique et l’abattage des larves pour en maximiser la qualité. En effet, un jeûne prolongé et une méthode d’abattage inadéquate pourraient altérer la composition et la microbiologie du produit. Le temps d’évacuation du tractus digestif des larves alimentées de Gainesville a été déterminé en suivant l’excrétion des fèces aux douze heures. Puis, l’impact du temps de jeûne sur la composition et la contamination ont été mesurés quotidiennement pendant quatre jours. Également, les effets de dix méthodes d’abattage sur la composition, la microbiologie et la coloration ont été comparés : ébouillantage (40 s), dessiccation (60 °C, 30 min), congélation (-20 °C et -40 °C, 1 h; azote liquide, 40 s), hautes pressions hydrostatiques (3 min, 600 MPa), broyage (2 min) et asphyxie (CO2 et conditionnement sous vide, 120 h; N2, 144 h). Bien que le temps d’évacuation du tractus digestif médian fût de 72 h, un jeûne de 96 h n’a pas permis de réduire la contamination. Certaines méthodes d’abattage ont affecté le pH, la stabilité de la couleur ainsi que la charge microbienne. De plus, ébouillantage, asphyxie et dessiccation ont affecté la composition proximale et l’oxydation des lipides. Malgré l’incapacité de la vidange gastrique à réduire la contamination des larves, l’ébouillantage apparait comme la méthode la plus appropriée en réduisant la charge microbienne et l’humidité tout en minimisant l’oxydation des lipides. Nous proposons donc un protocole pour abattre les larves répondant aux exigences réglementaires canadiennes en matière de transformation des insectes. / Black soldier fly (BSF) larvae represents a promising alternative ingredient for animal feed, but post-production processing can affect their quality. Feed withdrawal periods (FWP) used to evacuate fecal matter from the gastrointestinal tract, reducing the microbial load (ML), and killing methods are variable and poorly documented. This project aims to optimize the FWP and killing methods of BSF larvae to maximize product quality. Indeed, a prolonged FWP and an inappropriate killing method could alter larvae composition and ML. The gastrointestinal evacuation time (GET) of BSF larvae fed on coloured Gainesville diet was determined by following frass excretion every 12 h for 108 h. Then, FWP impact on the proximate composition and ML was measured daily over four days. Finally, the effects on the chemical composition, ML and colour of 10 killing methods were compared, i.e., blanching (B = 40 s), desiccation (D = 60 °C, 30 min), freezing (F20 = − 20 °C, 1 h; F40 = − 40 °C, 1 h; N = liquid nitrogen, 40 s), high hydrostatic pressure (HHP = 3 min, 600 MPa), grinding (G = 2 min) and asphyxiation (CO2 = 120 h; N2 = 144 h ; vacuum conditioning, V = 120 h). Although, the median GET was 72 h, a 96 h FWP did not reduce larvae ML. Certain killing methods affected the pH (B, asphyxiation), total moisture (B, asphyxiation and D), ash (B), lipid content (asphyxiation) and lipid oxidation (B, asphyxiation and D), as well as the colour stability during freeze-drying. FWP were ineffective in reducing the ML. Blanching appeared as the most appropriate method since it minimizes lipid oxidation, reduces ML and total moisture (78.1 ± 1.0%). Our studies propose a standardize protocol to kill BSF that meet the Canadian regulatory requirements of the insect production and processing industry.

Les percidés, dont le doré jaune (Sander vitreus), représentent une opportunité considérable de diversification de l'offre pour l'industrie aquacole au Canada, mais aussi ailleurs dans le monde. Malgré son fort potentiel, les producteurs de dorés sont marginaux, car l'élevage larvaire s'avère difficile et complexe, résultant en des succès de survie variables. Pour un développement durable de l'aquaculture, mais aussi pour assurer un meilleur contrôle des paramètres environnementaux, et conséquemment une meilleure rentabilité, les nouvelles méthodes d'élevage s'orientent vers l'utilisation de systèmes en recirculation où l'eau est majoritairement filtrée et recyclée. Un premier volet de nos travaux réalisés en 2014 a confirmé que (i) les méthodes intensives d'élevage larvaire peuvent être adaptés dans les systèmes en recirculation, que (ii) la moulée commerciale enrichie de farine de krills offre une meilleure croissance qu'une moulée commerciale enrichie aux microalgues, (iii) que des artémies vivantes ne favorise pas l'ingestion alimentaire lorsqu'ils sont ajoutés à des rations d'une moulée commerciale enrichie de farine de krills et (iv) que le développement de la vessie natatoire est le défi principal afin de produire du doré en circuit recyclé de façon rentable. Une étude menée en 2015 visait à favoriser le développement de la vessie natatoire du doré dans les systèmes en recirculation. Quatre traitements ont été comparés soit, un jet d'eau de surface faible, un jet d'eau de surface fort, un microbulleur et un rondin commercial d'absorption d'huile. Nous avons démontré que (i) l'utilisation d'un jet d'eau de surface faible n'était pas suffisant pour favoriser le développement de la vessie natatoire du doré dans les systèmes où l'eau est fortement recirculée et (ii) qu'un rondin d'absorption d'huile est le dispositif le plus efficace pour favoriser le développement de la vessie natatoire du doré. Les prochains travaux devraient se pencher sur (i) l'élaboration de bassins adaptés aux réalités de l'élevage intensif des percidés, (ii) sur des efforts de domestication du doré par sélection génétique afin d'augmenter la survie dans les systèmes en recirculation et sur (iii) des études bioéconomiques afin de réduire les risques associés aux démarrages de nouvelles piscicultures.

Riches en protéines et énergie, les larves de mouches soldats noires (MSN, Hermetia illucens) démontrent un fort potentiel comme aliments alternatifs pour l'industrie aquacole. Toutefois, la présence de facteurs antinutritionnels (ex. anti-protéases) pourrait limiter l'inclusion des farines de larves de MSN chez les salmonidés, notamment, la truite arc-en-ciel (Oncorynchus mykiss), une espèce importante pour l’industrie aquacole québécoise. Des traitements thermiques généralement utilisés pour réduire la charge bactérienne et permettre l’entreposage prolongés sont proposés pour désactiver les facteurs anti-protéolytiques et augmenter la digestibilité des nutriments présent dans la farine de MSN. Ainsi, cette étude propose la comparaison de différents traitements thermiques (séchées au four à 60°C pendant 12h (LB); ébouillantées (100°C) et séchées au four à 60°C pendant 6h (LE); séchées au four à 130°C pendant 2 h (LS) sur 1) la réduction de l'activité anti-protéolytique in vitro des farines de larves de 5, 10, 15 jours post-éclosion traités avec des extraits d’enzymes digestives de truites arc-en-ciel juvéniles et 2) la digestibilité des nutriments in vivo des farines de larves de 10 jours (stade de récolte commercial). Lors des essais in vitro, nous avons observé que l'activité anti-protéolytique des farines de MSN varie entre les différents stades larvaires (p<0,001) et est maximale chez les farines de larves de 10 jours post-éclosion (inhibition = 22,4 ± 3,7%). Lors des essais de digestibilité, les diètes ont été formulées en remplaçant 30% d’un régime de référence pour les salmonidés avec l’ajout de 1% d’un marqueur indigeste (SipernatTM50). Deux méthodes analytiques (cendres insolubles à l’acide (AIA) et fluorescence X à dispersion d’énergie (EDXFR) ont été utilisées et comparées pour doser le marqueur indigeste et déterminer les coefficients de digestibilité apparente (CDA). De plus, des traitements thermiques ≥ 100°C (LE et LS) permettent d’inhiber complètement l’activité anti-protéolytique. Une plus grande variabilité dans l’estimation des CDA des différents nutriments ainsi que la mise en évidence de valeur CDA inférieurs ont été obtenues par la méthode AIA que par la méthode EDXFR. Quel que soit le procédé de transformation (LB. LE et LS) aucune différence significative n’a été observée avec les protéines réelles, lipides bruts, matière sèche. Les larves stérilisées (LS) ont obtenu des CDA inférieurs aux deux autres traitements (LB et LE) pour l’acide gras C16 :1 et l’acide aspartique, et la lysine. De plus l’acide glutamique s’est montré plus digeste avec les larves ébouillantées (LE) que les deux autres traitements (LB et LS). Les acides gras C12, C17 :0 des farines brutes se sont avérés moins digestes que ceux des farines ébouillantées (LE) et stérilisées (LS). Les minéraux tels que : le phosphore, le calcium se n’ont pas été digérés quel que soit le procédé de transformation, alors que le fer n’a pas été digéré pour les traitements LB et LS. Et le zinc s’est montré plus digeste avec les traitements LB et LS. Malgré les traitements la chitine reste une composante qui n’a pas été digéré chez la truite arc-en-ciel. Compte tenu de l’absence d’études de digestibilité dans la littérature, les résultats obtenus par fluorescence X à dispersion d’énergie (EDXRF) n’ont pas pu être été discutés. Toutefois, c’est une méthode qui a montré moins de variabilités entre les données plus rapide et potentiellement plus précise qui permet de déterminer le silicium, mais aussi d’autres minéraux dans les échantillons tels que le phosphore, calcium, zinc et fer. Et les digestibilités obtenues avec les différents traitements proposés se sont montrés plus efficaces que la méthode standard (AIA). / Rich in protein and energy, black soldier fly larvae (BSF, Hermetia illucens) have a great potential as alternative feed ingredients for the aquaculture industry. However, the presence of antinutritional factors (e.g. antiproteases) could limit the inclusion of insect larvae meals for salmonids, including those for rainbow trout, an important species for the Quebec aquaculture industry. Heat treatments usually used to reduce the bacterial load to allow prolonged storage, could also deactivate antiproteases and increase the protein digestibility. The objective of this study was to compare different heat treatments (oven-dried at 60 °C for 12h (LB); scalded (4 minutes in 100°C water) and oven-dried at 60 °C for 6h (LE); ovendried at 130 °C for 2h (LS) on: 1) the inhibition of the anti-proteolytic activity in vitro of meal from larvae grown to 5, 10, 15 days post-hatching using digestive enzymes extracts of juvenile rainbow trout and 2) the digestibility of nutrients in vivo from 10-day larvae meal (standard commercial harvest age). In in vitro evaluations, we observed that the anti-proteolytic activity of BSF meals varies between the different larval stages (p <0.001) and is maximal in meals from 10-day posthatching BSF (inhibition = 22,4 ± 3.7%). In digestibility tests, the diets were formulated by replacing 30% of a reference diet for salmonids with the addition of 1% of an indigestible marker (Sipernat50™). Two analytical methods (acid-insoluble ash (AIA) and energy dispersive X-ray fluorescence (EDXFR)) were used and compared quantification of the indigestible marker and determine the coefficients of apparent digestibility (CDA). In addition, heat treatments ≥ 100 ° C (LE and LS) completely inhibited the antiprotease activity. Greater variability in the estimation of CDA of the various nutrients as well as the demonstration of lower CDA values were obtained by the AIA method than by the EDXFR method. Irrespective of processing method (LB, LE and LS) no significant difference was observed for proteins, crude lipids, dry matter. The sterilized larvae (LS treatment) demonstrated lower CDAs than the other processing treatments (LB and LE) for C16: 1 fatty acid, aspartic acid, and lysine. In addition, glutamic acid was more digestible with scalded larvae (LE) versus the other two treatments (LB and LS). Also, the fatty acids C12, C17: 0 of raw insect meals were less digestible than those of scalded and sterilized meals. Minerals including phosphorus and calcium were indigestible irrespective of the processing treatment; Iron was indigestible for LB and LS treatments, whereas zinc was more digestible with LB and LS treatments. Under all processing methods, chitin remained indigestible. Despite the absence of digestibility studies in the literature, employing EDXRF to measure external digestibility markers, this approach is a chemical free, faster and potentially more accurate method for determining silicon, but also other minerals in samples such as phosphorus, calcium, zinc and iron. The digestibilities obtained with the different treatments were higher using the EDXRF method versus the standard method measuring AIA. Ultimately, this work should enable insect producers and aquafeed manufacturers meet the specific nutritional of aquaculture species.

Les larves de poulamon (Microgadus tomcod) élevées au laboratoire ont permis de valider l'accroissement journalier desotolithes. Des comparaisons portant sur la taille, l'âge et le taux de croissance ont été vérifiées en utilisant l'otolithe. Les résultats indiquent que les poissons nés tôt pendant la période d'éclosion étaient plus petits et avaient un taux de croissance plus faible que ceux nés plus tard. L'analyse numérique démontre que les écarts importants au niveau de la taille sont dus à la période prolongée d'éclosion. L'hypothèse voulant qu'un gradient spatio-temporel de taille soit attribué a une mortalité sélective a été vérifiée chez les individus de petite taille nés tôt dans la saison. Des indices sur les dates de naissance et la survie comparée indiquent que les poissons de plus grande taille n'ont pas nécessairement un avantage sur ceux de plus petite taille, mais plutôt que la survie était plus évidente selon la date d'éclosion.

Chez les espèces d’insectes dont le développement larvaire nécessite plusieurs hôtes, la survie larvaire peut être dépendante à la fois du comportement d’oviposition des femelles et du comportement de recherche des larves. La présente thèse porte sur l'étude de ces deux comportements et leurs possibles impacts sur la performance larvaire de la pyrale de la canneberge, Acrobasis vaccinii (Lepidoptera: Pyralidae), une espèce dont chaque larve a besoin de plusieurs fruits de canneberge, Vaccinium oxycoccos (Ericacae), pour compléter son développement. Dans un premier temps, j’ai démontré que les femelles en laboratoire pondent significativement plus souvent sur les plus gros fruits disponibles; la taille des larves sortant du premier fruit choisi par la femelle étant proportionnelle à la taille de ce fruit. Cependant, sur le terrain, cette préférence n’a pas été observée et mon étude met en évidence que la période d’oviposition survient tôt dans la saison, dès l’apparition des premiers fruits; ceci impliquant une faible variabilité dans la taille des sites de ponte disponibles. Cette étude démontre également une distribution hétérogène des fruits de canneberge en nature et une variabilité importante dans la production annuelle de fruits entre mes deux années d’étude. Le fait que les fruits puissent être rares certaines années serait une raison conduisant les femelles à accepter les fruits de plus faible qualité (fruits de petite taille). Ainsi, cette étude démontre une plasticité dans le comportement d’oviposition chez A. vaccinii, les femelles ne devenant sélectives que lorsque les conditions sont favorables (telles que celles en laboratoire). Dans un deuxième temps, mon étude du comportement d'alimentation des larves a démontré l'induction du rougissement des fruits après l'attaque par une larve. Cette modification peut constituer un indice dissuadant les conspécifiques de se diriger vers des fruits déjà occupés et représente un moyen de réduire la compétition intraspécifique larvaire. Cette étude démontre également la capacité des larves à tenir compte de la taille des fruits et de la distance à parcourir pour atteindre les hôtes. Les larves A. vaccinii présentent une plasticité comportementale en accordant une importance variable à chacun de ces différents facteurs (taille du fruit, couleur du fruit et distance entre les fruits) selon le contexte, ceci leur permettant de maximiser la recherche de nourriture tout en réduisant les risques de compétition intraspécifique et de prédation. / In insect species whose larvae need several hosts to complete their development, larval survival is usually dependent on both the choice of oviposition sites by females and the food searching behaviour of larvae. In this thesis, I studied oviposition behaviour and larval foraging behaviour and their possible impacts on larval fitness in the cranberry fruitworm, Acrobasis vaccinii (Lepidoptera: Pyralidae), a species in which each larva must feed on several fruits of the cranberry, Vaccinium oxycoccos (Ericacae), to complete its development. Firstly, I demonstrated that females, under laboratory conditions, exhibit a significant preference for the largest fruit available when choosing oviposition sites; larvae leaving these maternally selected large fruits were significantly larger than those larvae leaving smaller fruits. In the field, however, this preference based on fruit size was not observed. This lack of preference in nature may be due, in part, to the fact that the oviposition period of A. vaccinii is relatively early during the summer when cranberry fruits are still small and when there is little variation in the size of fruits available. I also found a heterogeneous distribution of hosts in patches of varying fruit densities, and a large variability in fruit production between the two years of my study. The fact that, in any given year, hosts may be rare may be a reason why females accept relatively low-quality hosts (i.e., relatively small fruits). Thus, this study demonstrates a behavioural plasticity in A. vaccinii, females selecting largest fruits only when environmental conditions are good (such as in our laboratory conditions). A second study on larval feeding behaviour demonstrated that green cranberry fruit become red following attacks by A. vaccinii larvae. This host modification (fruit colour) may be a cue used by conspecific larvae to avoid already infested fruits, thus reducing the risk of intraspecific competition. I also showed that A. vaccinii larvae are able to take into account two other factors - fruit size and distance between hosts - in their choice of fruit. Larvae of A. vaccinii show behavioural plasticity when choosing fruit in that they accord a different degree of importance to each factor (fruit size, fruit colour and distance between fruit) depending on the context. This plasticity allows the larvae to maximise foraging efficiency while minimising intraspecific competition and predation risk.

L’étude expérimentale de la résilience d’un réseau complexe repose sur la capacité à reproduire l’organisation structurelle et fonctionnelle du réseau à l’étude. Ayant choisi le réseau neuronal du poisson-zèbre larvaire comme modèle animal pour sa transparence, on peut utiliser des techniques telles que l’imagerie calcique par feuillet de lumière pour imager son cerveau complet plus de deux fois par seconde à une résolution spatiale cellulaire. De par les bonnes résolutions spatiale et temporelle, les données à segmenter représentent par le fait même un gros volume de données qui ne peuvent être traitées manuellement. On doit donc avoir recours à des techniques numériques pour segmenter les neurones et extraire leur activité.Trois techniques de segmentation ont été comparées, soit le seuil adaptatif (AT), la forêtd’arbres décisionnels (ML), ainsi qu’un réseau de neurones à convolution (CNN) déjà entrainé. Alors que la technique du seuil adaptatif permet l’identification rapide et presque sans erreurdes neurones les plus actifs, elle génère beaucoup plus de faux négatifs que les deux autres méthodes. Au contraire, la méthode de réseaux de neurones à convolution identifie plus deneurones, mais en effectuant plus de faux positifs qui pourront, dans tous les cas, être filtrés parla suite. En utilisant le score F1 comme métrique de comparaison, les performances moyennes de la technique de réseau de neurones (F1= 59,2%) surpassent celles du seuil adaptatif (F1= 25,4%) et de forêt d’arbres de décisions (F1= 48,8%). Bien que les performances semblent faibles comparativement aux performances généralement présentées pour les réseauxde neurones profonds, il s’agit ici d’une performance similaire à celle de la meilleure techniquede segmentation connue à ce jour, soit celle du 3dCNN, présentée dans le cadre du concours neurofinder (F1= 65.9%). / The experimental study of the resilience of a complex network lies on our capacity to reproduceits structural and functional organization. Having chosen the neuronal network of the larvalzebrafish as our animal model for its transparency, we can use techniques such as light-sheet microscopy combined with calcium imaging to image its whole brain more than twice every second, with a cellular spatial resolution. Having both those spatial and temporal resolutions, we have to process and segment a great quantity of data, which can’t be done manually. Wethus have to resort to numerical techniques to segment the neurons and extract their activity. Three segmentation techniques have been compared : adaptive threshold (AT), random deci-sion forests (ML), and a pretrained deep convolutional neural network. While the adaptive threshold technique allow rapid identification and with almost no error of the more active neurons, it generates many more false negatives than the two other methods. On the contrary, the deep convolutional neural network method identify more neurons, but generates more false positives which can be filtered later in the proces. Using the F1 score as our comparison metrics, the neural network (F1= 59,2%) out performs the adaptive threshold (F1= 25,4%) and random decision forests (F1= 48,8%). Even though the performances seem lower compared to results generally shown for deep neural network, we are competitive with the best technique known to this day for neurons segmentation, which is 3dCNN (F1= 65.9%), an algorithm presented in the neurofinder challenge.