Ce travail a pour objectif d’explorer les altérations de l’ADN et leurs conséquences potentielles pour les traits d’histoire de vie (survie, croissance et reproduction) d’un invertébré aquatique, Daphnia magna exposé à l’uranium appauvri. La démarche expérimentale vise à évaluer l’accumulation et la transmission des altérations de l’ADN suite à une exposition sur deux générations successives (F0 et F1). Différents scénarios d’exposition mis en place pour tester la sensibilité spécifique de divers stades de vie. Lors d’expositions continue et post-éclosion, les résultats mettent en évidence une accumulation et une transmission des dommages à l’ADN au fil des générations en parallèle de la sévérité des effets. Les altérations de l’ADN sont reportées dès l’éclosion de F1 dès 2 µg.L 1. Les effets sur la croissance et la reproduction sont plus sévères lorsque le stade embryonnaire est exposé et restent visibles dès 9,9 µg.L-1 malgré un retour en milieu non contaminé à l’éclosion. Les résultats suggèrent que les dommages à l’ADN pourraient être des indicateurs précoces de futurs effets sur les traits d’histoire de vie. Une analyse mécanistique des résultats expérimentaux est conduite à l’aide du modèle DEBtox afin de mieux cerner les causes de l’aggravation des effets au cours des générations. Un modèle à deux facteurs de stress (l’un corrélé à la concentration d’exposition et l’autre à un niveau de dommages) est développé. Les ajustements suggèrent l’implication d’un second mode d’action (une augmentation des coûts de croissance et de maturation) pour expliquer les effets immédiats de l’uranium sur la nutrition et les conséquences des dommages accumulés au fil des générations. / This PhD work explored how depleted uranium alters DNA and affects life history traits (survival, growth and reproduction) of an aquatic invertebrate, Daphnia magna. An experimental study is performed to evaluate DNA accumulation and transmission during an uranium exposure over two successive generations (F0 and F1). Different exposures scenarios are achieved to test the specific sensitivity of several life stages to uranium. Genotoxic effects are estimated using random amplified DNA technique combined with PCR. In continuous and post-hatching exposure scenarios, results highlighted an accumulation and a transmission of DNA damage across generations with an increase in effect severity. DNA alterations are reported at hatching of F1 at 2 µg L-1. Effects on growth and reproduction are stronger when the embryo stage is exposed and remain visible at 9.9 µg L-1 despite a return in a clean medium at hatching. Results suggest that DNA damage could be used as early indicators of future effects on life history traits. A mechanistic analysis of experimental results is conducted using a DEBtox model to better understand the causes of the increase in effect severity across generations. A model with two stress factors (one correlated to external concentration and another correlated to a damage level) is developed. Results of fits suggest the involvement of one second mode of action (increase in costs for growth and maturation) to explain immediate effects of uranium on nutrition and consequences of cumulated damage across generations.

Les changements phénotypiques et génétiques consécutifs au processus de domestication et plus largement du passage d'un environnement sauvage aux agro-écosystèmes sont bien décrits chez les espèces végétales. Cependant, l’impact de ces changements de traits d'histoire de vie sur les populations de pathogènes infectant les hôtes domestiqués a jusqu’alors été très peu abordé. En particulier,quelles sont les conséquences sur les traits d’histoire de vie des pathogènes du passage d’un milieu sauvage caractérisé par une grande hétérogénéité d’hôtes à des agro-écosystèmes bien plus denses et homogènes génétiquement? Est-ce que le génome des pathogènes porte des signatures de changements démographiques ou de sélection en relation avec la domestication de leurs hôtes ? Ces questions traitées dans le cadre de la présente thèse ont porté sur le champignon Venturiainaequalis, agent pathogène de la tavelure du pommier, qui partage en Asie Centrale le même centre d’origine que son hôte endémique sauvage Malus sieversii. Les travaux reposent principalement sur 1)l'étude du passage de souches sauvages virulentes sur pommier résistant VF expliquant le contournement rapide de cette résistance et 2)l'étude de génomique des populations et de variations phénotypiques comparant une population de V. inaequalis échantillonnée sur M.sieversii au Kazakhstan, préalablement identifiée comme étant une relique de la population ancestrale, et d'une population Kazakhe de milieu anthropisé. Ces deux populations sont génétiquement différenciées et partiellement isolées reproductivement. L’utilisation des deux méthodes d’inférence l'une l'ABC et l'autre dadi basées sur l’alignement de 10 994 gènes échantillonnés au sein des deux populations révèlent une histoire complexe de contact secondaire, où le champignon aurait dans un premier temps « suivi » la plante hôte à travers le monde au cours de la domestication (modèle de l'hosttracking) puis échangerait à nouveau depuis peu des gènes avec la population ancestrale au Kazakhstan. Cette situation originale de remise en contact secondaire favorisant la mise en évidence d’incompatibilités génétiques, permet à la fois d’envisager de détecter des gènes impliqués dans l’adaptation à l’habitat (pommier cultivé versus Malus sieversii) et dans l’isolement reproductif post-zygotique. L’analyse des 36 génomes séquencés a ainsi permis d’identifier plus de 602 gènes présentant un indice de différentiation (Fst) supérieur à 0,7 autant de gènes verrous faisant potentiellement obstacle aux flux de gènes homogènes entre ces deux populations. Enfin, l’analyse phénotypique de ces deux populations montre que la domestication du pommier a profondément modifié les traits d’histoire de vie de V. inaequalis liés à sa dispersion. L’ensemble de ces analyses a donc permis d’identifier des locus candidats potentiellement impliqués dans des modifications des traits d’histoire de vie, et dans des barrières géniques, en lien avec la domestication du pommier. / Phenotypic and genetic changes occurring during the process of domestication are well described in plants. However, the impact of domestication in life history traits of their pathogens has been poorly studied. In particular, what are the consequences on the life history traits of pathogens that switch from the wild habitat characterized by a high host genetic and spatial heterogeneity to a much more dense and genetically homogeneous agroecosystems? Have pathogen’s genomes particular signatures of demographic changes or of selection related to the domestication of their host? Here we focused on the fungus Venturia inaequalis, causal agent of apple scab, that shares in Central Asia the same center of origin of its wild endemic host Malus sieversii. In the first part of this work we retrace evolutionary history of a population from the wild that was responsible for the rapid breakdown of the Vf resistance gene in apple orchards. We then highlight the threat of wild habitat to scab resistance apple cultivars and thus the necessity to take into account the wild in the management of resistance genes. In the second part, a comparative study based on phenotypic and genomic data was carried out between two populations sampled in Kazakhstan on M. sieversii, either in anthropized areas or in non anthropized area, the latter being identified as a relic of the ancestral population of V. inaequalis. These two populations were genetically differentiated and partially reproductively isolated. The use of two methods of inference (ABC and dadi) based on the alignment of 10 994 genes sampled in the two populations revealed a complex history of a secondary contact event. The fungus would have first followed its host worldwide by "Host-tracking" during the domestication process and then very recently it would re-exchange genes with its ancestral population in Kazakhstan. Secondary contact context is particularly favorable to detect genetic incompatibilities, this particular situation could then allow identification of genes involved in adaptation to habitat (cultivated apple versus M. sieversii) and in post-zygotic reproductive isolation. Analysis of 36 sequenced genomes has identified more than 602 genes with an index of differentiation (Fst) greater than 0.7, what represents numerous candidates genes of potential barriers to homogeneous gene flow between these two populations. Comparative phenotypic analysis between these two populations such spores size and capacity to sporulate showed that apple domestication would have also modified life history traits of V. inaequalis related to its dispersion. This study has allowed identification of candidate loci potentially involved in changes in life history traits, and genetic barriers in pathogen related to the domestication of apple.

Les symbiotes d'insectes peuvent considérablement influencer leurs hôtes de diverses manières. Nous avons étudié ici la communauté de microbes de la mouche du chou (Delia radicum) et plus particulièrement le rôle de son microbiote intestinal et de Wolbachia, une bactérie intracellulaire. La transmission verticale et maternelle de Wolbachia était de 100% et nous n’avons trouvé aucune preuve de manipulation de la reproduction telles que l’incompatibilité cytoplasmique, la parthénogenèse thélytoque, la féminisation ou la dégénérescence des embryons mâles. Les effets de Wolbachia sur D. radicum étaient significatifs mais modérés, et se compensaient mutuellement (réduction du taux d’éclosion, meilleure survie larvo-nymphale, temps de développement plus long et augmentation de la mortalité des femelles en conditions de stress), ce qui suggère une infection quasi neutre chez cette espèce, même si nous avons observé une augmentation de la fréquence d’infection en conditions idéales. L'influence du microbiote intestinal a été étudiée en utilisant un antibiotique, la tétracycline, avec un protocole sur trois générations, ce qui a permis de discerner l’effet direct (toxique) de la tétracycline de ses effets indirects (perte de symbiotes) sur l’hôte. Le traitement antibiotique de D. radicum a eu de multiples effets, généralement négatifs, sur les traits d’histoire de vie des descendants, ces effets pouvant être détectés jusqu'à deux générations après le traitement. La perturbation du microbiote intestinal semble avoir un rôle plus important qu'un simple effet toxique de la tétracycline elle-même. De plus, l’étude suggère que le microbiote semble avoir un rôle bénéfique chez cette espèce, et qu’il est au moins partiellement hérité de la mère. Pour finir, nous avons étudié si Wolbachia pouvait modifier le dialogue plante-insecte entre D. radicum et l’une de ses plantes-hôtes, le colza (Brassica napus). La présence du symbiote a diminué les concentrations de glucosinolates dans les feuilles, ce qui suggère que Wolbachia pourrait améliorer la fitness de son hôte en diminuant les signaux chimiques de la plante pouvant être utilisés par les conspécifiques et/ou ennemis naturels de D. radicum. Cette étude a montré le potentiel d'une bactérie intracellulaire à influencer les relations plantes-insectes et a permis de discuter des interactions tri-trophiques entre les symbiotes, leurs insectes-hôtes et un troisième niveau trophique : la plante. Cette thèse démontre qu'il est maintenant nécessaire de prendre en compte les symbiotes dans de prochaines études, afin de mieux comprendre les relations possibles entre différents partenaires, ainsi que leurs implications écologiques ou évolutives. / Microbial symbionts can deeply influence their animal hosts in various ways. Here, we studied the community of microbes of the cabbage root fly (Delia radicum) and more precisely the role of its gut microbiota and of Wolbachia, an intracellular bacterium. The vertical maternal transmission of Wolbachia was perfect, and we found no evidence of manipulation of reproduction such as cytoplasmic incompatibility, thelytokous parthenogenesis, feminization nor male killing. Wolbachia infection had significant but moderate and mutually compensating effects on D. radicum (reduced hatch rate, improved larvo-nymphal viability, longer development time and increased female mortality in stress conditions), suggesting that infection might be nearly neutral in this strain, although we observed an increase in infection frequency in ideal rearing conditions. The influence of the gut microbiota was studied using an antibiotic, tetracycline, with a protocol spanning three generations, which allowed to discriminate the possible direct (toxic) effect of tetracycline from its indirect effects (due to the loss of gut symbionts). Antibiotic treatment of adults led to multiple and mostly negative effects on life history traits of their offspring and grandchildren. Data suggested a larger role of gut microbiota perturbation than of a toxic effect, that the microbiota was partially inherited maternally, and that the “wild-type” gut microbiota was beneficial in this species. Finally, we investigated whether Wolbachia could modify the insect-plant dialogue between D. radicum larvae feeding on roots of oilseed rape (Brassica napus). The presence of the symbiont decreased glucosinolate concentrations in the leaves, suggesting that Wolbachia could increase the fitness of its host by decreasing plant cues used by D. radicum conspecifics and/or natural enemies. This study showed the potential of an intracellular bacteria to influence plant-insect relationships, and allowed to discuss the tri-trophic interactions between symbionts, their insect hosts and a third trophic level: the plant. This thesis demonstrates the necessity to consider intracellular and extracellular symbionts in further studies, in order to unravel all the possible relationships between different partners, as well as their ecological or evolutionary implications.

Face à la menace des pathogènes présents dans l’environnement, l’immunité représente une fonction cruciale pour la survie des organismes. Cependant, cette fonction représente divers coûts de développement et d’utilisation, et le caractère limité des ressources dans l’environnement impose des compromis d’allocation entre différentes fonctions (immunité, croissance, reproduction). Sur le long-terme, ces choix peuvent avoir de lourdes conséquences sur les probabilités de se reproduire et de survivre à chaque âge. L’objectif de cette thèse a été de décrire les variations avec l’âge du phénotype immunitaire d’un mammifère longévif, le chevreuil (Capreolus capreolus) et de mieux comprendre les compromis régissant l’allocation de ressources entre l’immunité et les autres grandes fonctions de l’organisme. Cette thèse a été menée au sein de deux populations naturelles, permettant de tester l’influence de conditions environnementales contrastées sur ces variations. Nous avons montré qu’une croissance rapide pendant les premiers mois de vie du chevreuil n’imposait pas de coûts en terme de développement du phénotype immunitaire sur la même période (niveaux des traits innés et acquis), ni sur le long-terme. Nous avons aussi montré que le développement de l’immunité des jeunes n’était pas dépendant de l’âge de leur mère, mais était fortement influencé par la condition corporelle de celle-ci. Chez les adultes, nous avons décrit les variations avec l’âge d’une dizaine de traits reflétant l’immunité innée et adaptative. Cela a permis de mettre en évidence de profondes modifications du profil immunitaire aux âges avancés, i.e. une augmentation de la production de marqueurs inflammatoires (haptoglobine, beta-globulines) et une diminution de la réponse adaptative (lymphocytes). L’augmentation parallèle avec l’âge de la charge parasitaire des individus appuie l’idée que le chevreuil est sujet à l’immunosenescence. Enfin, nous avons montré que la longueur des télomères leucocytaires varie avec l’âge. Nous n’avons pas trouvé d’associations entre la longueur des télomères et les proportions de chaque forme leucocytaire (neutrophiles, monocytes, lymphocytes). Cependant, nous avons montré que de forts niveaux de certains marqueurs inflammatoires (beta- et alpha1-globulines) semblent être associés à des télomères courts dans les cellules immunitaires. Ces résultats ouvrent de nombreuses pistes pour une meilleure compréhension des mécanismes physiologiques à la base du vieillissement / Immunity determines an organism’s sensitivity to pathogens and parasites and thus represent a crucial function that affects survival of individuals in the wild. However, this function represents several energy costs for development and use, and in natural conditions, resources are limited. Organisms consequently face energy allocation trade-offs between costly functions such as immunity, growth or reproduction. On the long term, these allocations are supposed to have serious consequences on probability of individuals to reproduce and to survive at each age.The aim of this thesis was to describe age-related variations of immune phenotype in a wild and long-lived mammal, the roe deer (Capreolus capreolus), and to provide a better understanding of energy trade-offs between immune function and other life-history traits. This thesis was conducted in roe deer of both sexes and from two natural populations, which allow to test the influence of sex and contrasting environmental conditions on these variations.We first described that rapid growth did not impair the development of young roe deer immune phenotype (levels of innate and adaptive traits), neither on the short-term (during growth), neither on the long-term (during adulthood). We also proved that immune development of juveniles was not dependent of maternal age, but was strongly influenced by maternal body condition. In adult roe deer, we have described the precise patterns of age-related changes in ten immune traits reflecting both innate and adaptive immunity. It revealed that roe deer are subjected to profound changes in their immune profile with increasing age, i.e. an increase in the production of inflammatory markers (haptoglobin, beta-globulin) and a decrease in the adaptive response (lymphocytes). In the same individuals, the parallel increase with age of parasite load supports the idea that deer are subject to immunosenescence. Finally, we described age-related changes in leukocyte telomere length. We found no associations between telomere length and proportions of each leukocyte form (neutrophils, monocytes, lymphocytes). However, we observed that high levels of some inflammatory markers (beta- and alpha1-globulin) tend to be associated with short telomeres in immune cells. These results open many avenues for a better understanding of the physiological mechanisms underlying aging

Le changement climatique en cours modifie les conditions environnementales et les espèces doivent s'adapter à ces nouvelles conditions, en restant sur place ou en se déplaçant conduisant alors à de nouvelles distributions. Ce repositionnement revêt deux dimensions principales : (i) l'adaptabilité des espèces aux nouvelles conditions (changement de traits d'histoire de vie) liée à la résilience des populations et (ii) leur capacité à explorer de nouveaux habitats favorables. Cette étude avait pour objectif l’élaboration d’un modèle dynamique mécaniste intégrant ces deux dimensions de manière à pouvoir évaluer, comprendre et prédire les possibilités de repositionnement des poissons migrateurs amphihalins européens face au changement climatique.Pour accomplir leurs cycles de vie, les espèces migratrices amphihalines utilisent nécessairement des écosystèmes dulçaquicoles, estuariens et marins. Ces cycles de vie particuliers leur confèrent un plus grand potentiel de repositionnement que les espèces dulçaquicoles. Une base de données sur les traits de vie de ces espèces intégrant notamment ceux pouvant potentiellement être influencés par le changement climatique et ceux pouvant jouer un rôle dans le potentiel de dispersion des espèces a été construite pour l’ensemble des espèces amphihalines européens. Une méthode d’analyse multicritère hiérarchique a été proposée pour définir un indice basé sur les traits de vies visant à caractériser le potentiel de repositionnement des espèces migratrices amphihalines.Le modèle GR3D (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) a ensuite été développé pour étudier de façon dynamique le repositionnement potentiel de ces espèces, à large échelle, dans un contexte scénarisé de changement climatique. Il s’agit d’un modèle de simulation stochastique, individus centré, intégrant les principaux processus de dynamique de population d’un poisson migrateur amphihalin (reproduction, mortalité, croissance, migration de montaison avec dispersion, migration de dévalaison).Un premier cas d’étude exploratoire simulant le repositionnement d’une population virtuelle de grande alose (Alosa alosa) de son bassin versant d’origine à un bassin versant voisin inhabité dans un contexte d’augmentation de la température a permis de réaliser une analyse de sensibilité globale du modèle GR3D à la fois aux paramètres incertains de dynamique de population et aux paramètres reliés à la structure de l’environnement. Il a été mis en évidence une sensibilité particulière du modèle aux paramètres liés à la durée de vie et à la mortalité en mer ainsi qu’à la distance entre les deux bassins versants de l’environnement pour déterminer le succès de colonisation.Enfin, l’utilisation du modèle GR3D sur un cas d’application réel a permis de commencer à évaluer l’évolution de la persistance de la grande alose à l’échelle de son aire de répartition (i.e. la façade atlantique) dans un contexte de changement climatique.Les simulations du modèle GR3D devraient ainsi trouver à terme des applications pour la gestion et la conservation des espèces migratrices amphihalines. / The ongoing climate change is modifying the environmental conditions and species have to adapt to these new constraints, either on the same site or migrating in new suitable sites leading to a modification of distribution area. This repositioning has two main dimensions: (i) the species capacity to adapt to the new conditions (modification of life history traits) which is linked to the species resilience and (ii) the species capacity to explore new suitable habitats. The objective of this study was to build a mechanistic model incorporating these two dimensions in order to evaluate, understand and predict the repositioning possibilities of European diadromous fish facing climate change.In their life cycles, diadromous fish species have to use freshwater, estuarine and marine ecosystems. These specific life history strategies represent a great repositioning potential in comparison to freshwater fish species. A database of diadromous fish life history traits, incorporating those that could be influenced by climate change and those that could have an importance in the species repositioning potential, has been built. An Analytic Hierarchy Process has been suggested to develop a composite score based on life traits aiming at assessing the diadromous species repositioning potential.Then, the GR3D model (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) has been developed in order to study with a dynamic approach the repositioning potential of diadromous fish, at a large scale, in a context of climate change. This model is a simulation, stochastic and individual-based model incorporating the main population dynamics processes of a diadromous fish (reproduction, mortality, growth, upstream migration with dispersal and downstream migration).A first exploratory application case simulating the repositioning of a virtual allis shad (Alosa alosa) population between two river catchments under a scenario of temperature increase has been carried out and the associated global sensitivity analysis has been performed in order to determine the influence of uncertain population dynamics parameters and of parameters defining the landscape stucture. The results showed that dispersal distance and parameters related to sea lifespan and to survival at sea were crucial to determine the success of colonization.Finally, the use of GR3D in a real application case allowed improving the understanding of allis shad persistence at the scale of its distribution area (i.e. the Atlantic coast) in a context of climate change.Over time, simulation results of GR3D should be relevant and useful in management and conservation of diadromous fish species.

In this thesis, I examine the variation in plant species richness along gradients of productivity and disturbance in grasslands and forest habitats in southern Sweden, and I compare the documented patterns with theoretical predictions. Moreover, I evaluate the relative importance of habitat quality and habitat configuration for the occurrence of field layer species in deciduous forests. Finally, I present a new method for the determination of the regional species pool. To examine regional and local variation in plant species richness, I gathered data on species composition in plots of different size (0.001 - 1000 m2) in three vegetation types (deciduous forests, dry grasslands and coastal meadows) in four regions of southern Sweden (Öland, Gotland, Småland and Uppland). As predicted by the species pool hypothesis, differences in small-scale species richness of deciduous forests and dry grasslands were correlated with differences in the size of the regional species pool. Moreover, among plots large-scale diversity was predictive of small-scale diversity. Species diversity showed a hump-shaped relationship with productivity in forests, and was related to environmental heterogeneity and the size of the 'habitat-specific' species pool. In the two types of grassland examined, grazed sites were richer in species than abandoned sites. Moreover, both species composition and the representation of plants with different life-history characteristics differed between grazed and abandoned sites. As predicted by the intermediate disturbance hypothesis, species richness was highest at intermediate levels of grazing in coastal meadows. However, all the above patterns were scale-dependent, and not observed at all plot sizes. The occurrence of field layer species in deciduous forests was more strongly related to habitat quality (mainly soil factors) than to habitat configuration (forest area and isolation). Across species, low seed production, clonal reproduction and habitat specificity were negatively associated with isolation.

Primates are one of the best characterized phylogenies with vast amounts of comparative data available, including genomic sequences, gene expression, and epigenetic modifications. Thus, they provide an ideal system to study sequence evolution, regulatory evolution, epigenetic evolution as well as their interplays. Comparative studies of primate genomes can also shed light on molecular basis of human-specific traits. This dissertation is mainly composed of three chapters studying human and non-human primate evolution. The first study investigated evolutionary rate difference between sex chromosome and autosomes across diverse primate species. The second study developed an unbiased approach without the need of prior information to identify genomic segments under accelerated evolution. The third study investigated interplay between genomic and epigenomic evolution of humans and chimpanzees. Research advance 1: evolutionary rates of the X chromosome are predicted to be different from those of autosomes. A theory based on neutral mutation predicts that the X chromosome evolves slower than autosomes (slow-X evolution) because the numbers of cell division differ between spermatogenesis and oogenesis. A theory based on natural selection predicts an opposite direction (fast-X evolution) because newly arising beneficial mutations on the autosomes are usually recessive or partially recessive and not exposed to natural selection. A strong slow-X evolution is also predicted to counteract the effect of fast-X evolution. In our research, we simultaneously studied slow-X evolution, fast-X evolution as well as their interaction in a phylogeny of diverse primates. We showed that slow-X evolution exists in all the examined species, although their degrees differ, possibly due to their different life history traits such as generation times. We showed that fast-X evolution is lineage-specific and provided evidences that fast-X evolution is more evident in species with relatively weak slow-X evolution. We discussed potential contribution of various degrees of slow-X evolution on the conflicting population genetic inferences about human demography. Research advance 2: human-specific traits have long been considered to reside in the genome. There has been a surge of interest to identify genomic regions with accelerated evolution rate in the human genome. However, these studies either rely on a priori knowledge or sliding windows of arbitrary sizes. My research provided an unbiased approach based on previously developed “maximal segment” algorithm to identify genomic segments with accelerated lineage-specific substitution rate. Under this framework, we identified a large number of human genomic segments with clustered human-specific substitutions (named “maximal segments” after the algorithm). Our identified human maximal segments cover a significant amount of previously identified human accelerated regions and overlap with genes enriched in developmental processes. We demonstrated that the underlying evolutionary forces driving the maximal segments included regionally increased mutation rate, biased gene conversion and positive selection. Research advance 3: DNA methylation is one of the most common epigenetic modifications and plays a significant role in gene regulation. How DNA methylation status varies on the evolutionary timescale is not well understood. In this study, we investigated the role of genetic changes in shaping DNA methylation divergence between humans and chimpanzees in their sperm and brain, separately. We find that for orthologous promoter regions, CpG dinucleotide content difference is negatively correlated with DNA methylation level difference in the sperm but not in the brain, which may be explained by the fact that CpG depleting mutations better reflect germline DNA methylation levels. For the aligned sites of orthologous promoter regions, sequence divergence is positively correlated with methylation divergence for both tissues. We showed that the evolution of DNA methylation can be affected by various genetic factors including transposable element insertions, CpG depleting mutations and CpG generating mutations.

La diversité génétique est un paramètre capital pour les populations comme pour les individus. Ainsi, l'hétérozygotie confère généralement un avantage de valeur sélective aux individus dans de nombreux taxa, et il existe divers processus de sélection sexuelle permettant d'optimiser l'hétérozygotie de la descendance. Nous avons testé ces hypothèses chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare. Nous avons pu mettre en évidence un meilleur succès reproducteur des mâles les plus hétérozygotes, qui peut résulter de la compétition intrasexuelle comme du choix de partenaire, ainsi que d'un choix pour un partenaire génétiquement dissimilaire. Ces deux processus ont pour conséquence d'augmenter l'hétérozygotie des descendants. Nous avons aussi décrit pour la première fois un fort taux de paternité multiple dans les populations naturelles comme expérimentales, augmentant la richesse allélique des portées et permettant à la sélection sexuelle post-copulatoire d'avoir lieu. De plus, nous avons pu observer que les animaux les plus hétérozygotes survivent mieux face à une infection bactérienne, probablement via une meilleure tolérance. Les individus les plus hétérozygotes sont également plus gros à âge équivalent, ce qui revêt une importance particulière pour les femelles puisqu'une grande taille leur confère une meilleure fécondité. Ces résultats suggèrent que divers mécanismes sont à l'origine du maintien de la diversité génétique dans les populations d'A. vulgare et confèrent aux individus une meilleure valeur sélective. Ainsi les populations de cet isopode terrestre possèdent vraisemblablement un potentiel adaptatif important permettant leur maintien à long terme. / Genetic diversity is a crucial parameter for both populations and individuals. As such, heterozygosity often confers a selective advantage to individuals in numerous taxa, and sexual selection processes can result in an optimisation of offspring heterozygosity. We tested these hypotheses in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. In this work, we highlighted a higher reproductive success for more heterozygous males, which could result from both intrasexual competition and mate choice, as well as a choice for a genetically dissimilar partner. These two processes result in an increase in offspring heterozygosity. Moreover, we described for the first time a high rate of multiple paternity in natural as well as in experimental populations, increasing brood allelic richness and allowing post-copulatory sexual selection processes. Besides, we showed that more heterozygous individuals survive better when confronted to a bacterial infection, probably through a better tolerance. More heterozygous individuals are also bigger at the same age, which is particularly important in females because a big size leads to a higher fecundity. These results suggest that various mechanisms result in genetic diversity maintenance in A. vulgare populations and confer a better fitness to individuals. Thereby, it is likely that populations of this terrestrial isopod possess a high adaptive potential enabling their long-term maintenance.

L’anchois et la sardine appartiennent à la guilde des petits poissons pélagiques, qui tiennent une place considérable à l’échelle des écosystèmes et des pêcheries. Ces deux espèces sont très largement répandues dans les mers et océans du globe et souvent occupent les mêmes écosystèmes. Leurs populations montrent d’importantes fluctuations interannuelles de biomasses, dont les tendances ne suivent pas les mêmes schémas, voire sont parfois déphasées. Une littérature croissante suggère que ces dynamiques sont dues à des sensibilités relatives aux conditions environnementales différentes induites par des traits biologiques distincts. Bien que de prime abord anchois et sardines semblent très similaires, ils montrent notamment des stratégies alimentaires et reproductives quelque peu différentes. Comprendre ces divergences biologiques et de stratégies d’histoire de vie apparait donc essentiel pour appréhender les dynamiques passées et éventuellement anticiper les évolutions futures de ces stocks. L’objectif de cette thèse est de déterminer en quoi se démarquent ces deux espèces en termes de traits biologiques et d’histoire de vie sur une base physiologique. En effet, du fait de la complexité de potentielles interactions entre les traits biologiques et de leurs évolutions ontogéniques, il convient, pour répondre à cette question, de mettre en œuvre une approche intégratrice via la modélisation bioénergétique à l’échelle du cycle de vie. Dans un premier temps l’étude a été dédiée à un indice de condition : la densité énergétique (contenu énergétique par unité de masse). La densité énergétique résulte de nombreux processus physiologiques, intégrant ainsi l’historique des dépenses énergétiques diverses face aux gains acquis via l’alimentation. L’analyse de cet indice a notamment permis d’identifier divers effets sur la condition énergétique du poisson : l’espèce, la taille, la saison et la zone géographique. En lien avec l’énergie observée, un modèle du cycle de vie a été paramétré pour les deux espèces dans le golfe de Gascogne, afin de disposer d’un outil intégrateur, exploratoire et prédictif. Il s’agit d’un modèle bioénergétique basé sur la théorie du « Dynamic Energy Budget » (DEB). Ce cadre vise à prédire le cycle de vie d’un organisme, en fonction de forçages environnementaux, en simulant la résultante des différents flux d’énergies qui s’y produisent. Cette approche a notamment permis de souligner le caractère particulièrement structurant des stratégies reproductives sur le cycle bioénergétique annuel des deux espèces. / Anchovy and sardine belong to the guild of small pelagic fish and are of peculiar importance at the scales of ecosystems and fisheries. Both species are worldwide spread and commonly occur in the same ecosystems. They display large interannual variability in biomass with markedly different trends or even asynchronous. A growing literature suggests that those dynamics are due to respective sensibility to environmental conditions driven by different biological traits. A priori both species are very similar but show slightly distinct feeding behaviours and reproductive strategies. Understanding divergences in both species biology and life history strategies is thus crucial to understand and predict past and future dynamics of these stocks. The aim of this PHD is to assess how both species diverge in terms of biological and life history traits on a physiological basis. Owing to the complexity of biological traits, potential interactions among these traits and ontogenetic evolutions, to answer this question an integrative approach based on a bioenergetics model of the whole life cycle is requested. First the study focus on a condition index: the energy density (energy content per unit of mass). Energy density integrates historic of numerous physiological processes, both gain from food and diverse metabolic expenses. This analysis shows effects on the bioenergetics cycle of the fish, namely species, size, season and geographic area. Linked with bioenergetics data, a full life cycle model has been parametrised for both species in the Bay of Biscay, in order to get an integrative, predictive and exploratory tool. This model is based on the “Dynamic Energy Budget” theory. This theory aims at predicting the life cycle of an organism, using environmental forcing, by simulating energy fluxes inside the organism. This modelling approach underlines the particularly significant feature of reproductive strategies on the bioenergetics annual cycle of both species.

Les activités humaines dispersent quotidiennement une grande variété de produits chimiques dans l’environnement. Les populations d’organismes aquatiques sont ainsi exposées à des polluants chimiques tout au long de leur cycle de vie, ce qui pose la question de l’impact de ces polluants émergeants sur les écosystèmes aquatiques. Au cours de ce travail, nous avons étudié les traits d’histoire de vie de populations de moustiques Aedes aegypti exposées à trois polluants : l’ibuprofène, le bisphénol A et le benzo[a]pyrène. Nos observations rendent compte de modifications de traits d’histoire de vie susceptibles d’influencer la dynamique des populations de moustiques Aedes aegypti, observés lors d’exposition à des concentrations cohérentes avec les mesures effectuées dans l’environnement. Ces études révèlent notamment de nombreuses conséquences trans-générationnelles de l’exposition aux polluants. Une approche intégrative associant des études transcriptomique, métabolomique et hormonale réparties à différentes étapes du cycle de vie des individus exposés à l’ibuprofène a été adoptée afin de mieux comprendre les impacts de ce polluant sur les individus. Cette approche a révélé chez les larves exposées un mécanisme d’action similaire au mécanisme pharmacologique de ce médicament sur les vertébrés. Ces perturbations sont en outre accompagnées de modifications importantes de l’état physiologique de leur descendance. Ces modifications, mises en évidence notamment par la potentialisation de la signalisation hormonale par l’ecdysone ainsi que la surreprésentation des mécanismes de réponse aux stress, aboutissent à un développement plus rapide et à une meilleure tolérance de cette descendance aux périodes de jeun. Notre approche met en évidence l’intérêt de la prise en compte du cycle de vie dans sa globalité, incluant la descendance, dans l’évaluation des risques écotoxicologiques. / Human activities daily release a wide variety of chemicals in the environment. Populations of aquatic organisms are thus exposed to pollutants throughout their life cycle, raising the question of the impacts of these pollutants on aquatic ecosystems. In this work, we study life history traits of populations of Aedes aegypti mosquito exposed to three pollutants: ibuprofen, bisphenol A and benzo[a]pyrene. Our observations reveal life history traits alterations likely to affect Aedes aegypti populations dynamic at environmental concentrations, more particularly showing the importance of transgenerational effects in those modifications. An integrative approach combining transcriptomic, metabolomic and hormonal studies on several phases of the life cycle of individuals exposed to ibuprofen was adopted in order to deepen the understanding of impacts of this pharmaceutical on individuals. This approach reveals a mechanism of action similar to the pharmacological mode of action on vertebrates of this pharmaceutical. Those perturbations are associated with crucial changes in the physiological state of their progeny. The identified modifications include ecdysone signalling potentialization and stress response mechanism over-representation, leading to a faster development and an increased tolerance to starvation of this progeny. Overall, our approach highlights the importance of taking into account the all life cycle of organisms, including their progeny, in ecotoxicological risk assessment.