Les lipides représentent non seulement la forme d'énergie la plus dense qui est transférée lors des interactions trophiques en milieu marin, mais comprennent également des acides gras essentiels (AGE) que les herbivores ne peuvent pas synthétiser de novo et doivent assimiler par alimentation pour assurer leur croissance, leur survie et leur reproduction. Puisque la croissance des microalgues qui produisent la grande majorité des AGE est conditionnée par de nombreuses propriétés physico-chimiques de l'eau (p. ex., température, lumière, nutriments, pH), la variabilité environnementale et les changements climatiques en cours pourraient affecter significativement la synthèse d'acides gras, soit directement en induisant une réponse physiologique des microalgues, soit indirectement en favorisant des changements taxinomiques. Ces modifications pourraient alors se répercuter sur les herbivores et l'ensemble du réseau alimentaire. Cette thèse a étudié ces possibilités au moyen d'approches empiriques et expérimentales combinant un échantillonnage inédit à grande échelle dans les eaux arctiques et subarctiques du Canada et une expérience de croissance en microcosme. Malgré une grande variabilité des propriétés physico-chimiques à travers l'aire d'étude, la composition taxinomique des assemblages phytoplanctoniques s'est imposée comme principal déterminant de la composition lipidique de la matière organique. Au sein des communautés dominées soit par des flagellés ou des diatomées, le pH et de façon inattendue, la salinité, ont influencé la synthèse d'omega-3 et de l'acide eicosapentaénoïque (EPA) en particulier. Cette étude souligne également l'importance des maximums subsuperficiels de chlorophylle a (SCM) qui perdurent durant tout l'été et fournissent une source persistante de matière organique à forte teneur en acides gras polyinsaturés. L'examen de marqueurs trophiques caractéristiques des diatomées suggère que la majeure partie du contenu en acide gras des copépodes a été acquise par broutage récent au SCM plutôt que par accumulation antérieure lors de l'efflorescence printanière en surface. Au-delà du couplage observé dans les teneurs de certains AGE chez les copépodes et le phytoplancton sur de courtes échelles de temps, des différences notables dans la composition lipidique des animaux étaient attribuables à l'espèce et au stade de développement. L'approche expérimentale visant à simuler le développement d'une floraison de diatomées a démontré que leur composition lipidique était davantage affectée par la température que par la lumière ou le pH, et que le signe de la réponse pouvait s'inverser selon l'acide gras considéré. Cependant, les changements observés peuvent être considérés comme modestes étant donné les perturbations fortes et soudaines imposées par le protocole expérimental. Dans l'ensemble, la thèse montre que l'impact principal du forçage physico-chimique sur le contenu en acides gras des organismes à la base des réseaux alimentaires des eaux canadiennes arctiques et subarctiques se produit par la sélection environnementale des différents groupes de phytoplancton et de copépodes. Bien que les profils lipidiques de ces organismes puissent également être affectés directement par les propriétés physico-chimiques, que ce soit in situ ou in vitro, ces réponses sont généralement faibles et suggèrent un haut degré de résistance physiologique de ces espèces. / In addition to being the densest form of energy that can be transferred during trophic interactions in the marine environment, lipids include essential fatty acids (EFA) that herbivores cannot synthesize de novo and must acquire from their diet in order to ensure growth, survival and reproduction. Since the growth of the microalgae that produce the vast majority of these EFA is conditioned by a host of physicochemical water properties (e.g., temperature, light, nutrients, pH), environmental variability and ongoing climate change could significantly alter their fatty acid composition, either directly by inducing physiological responses or indirectly by promoting changes in species assemblages. These alterations could then propagate to herbivores and, presumably, the upper food web. This thesis investigated these possibilities using empirical and experimental approaches combining large-scale sampling across Canadian Arctic and sub-Arctic waters with a microcosm experiment simulating a diatom bloom. Despite high variability in physicochemical properties across the sampling area, the taxonomic composition of phytoplankton assemblages emerged as the primary determinant of their lipid composition. Within communities dominated by either flagellates or diatoms, pH and surprisingly, salinity then modulated the synthesis of omega-3 and eicosapentaenoic acid (EPA) in particular. The results underscore how the maintenance of long-lived subsurface chlorophyll maxima (SCM) during summer and fall provide copepods with a persistent source of elevated organic matter with a high content of polyunsaturated fatty acids. An analysis of trophic markers that are characteristic of a diatom diet suggested that a major portion of the fatty acid content of copepods was acquired by recent grazing on SCM rather than prior feeding on spring blooms at the surface. Beyond this tight coupling of copepod and phytoplankton EFA content at short time scales, notable differences in the lipid composition of the animals were attributable to species and developmental stage. The microcosm experiments showed that the lipid composition of diatoms that dominate SCM communities was more impacted by temperature than by light or pH, and that the sign of the response was different depending on the specific EFA considered. However, the changes observed can generally be considered as modest given the strong and sudden perturbations imposed by the experimental protocol. Overall, the thesis shows that the main impact of physicochemical forcing on the fatty acid content of organisms in the lower food webs of Eastern Canadian Arctic and sub-Arctic seas occurs through the environmental selection of different phytoplankton groups and copepod species. While the lipid profiles of these organisms can also be affected directly by physicochemical conditions, either in situ or in vitro, these responses are generally small and imply a high degree of physiological resistance.

Le défi actuel de la production animale est de maximiser l'efficacité alimentaire tout en minimisant les coûts de production et les impacts environnementaux. L'efficacité alimentaire est influencée par les caractéristiques des animaux telles que l'utilisation de l'énergie, qui dépend de la teneur énergétique du gain de poids corporel, en particulier des lipides corporels. Cependant, il existe une variation importante des lipides corporels et de l'efficacité alimentaire chez les porcs même lorsqu'ils sont issus d'une même génétique et élevés dans les mêmes conditions. Par conséquent, comprendre les mécanismes associés à cette variation pourrait aider à améliorer la production animale et/ou à manipuler la composition corporelle chez les porcs. L'objectif de cette thèse était de comprendre les facteurs liés aux variations de la composition corporelle et à l'utilisation de l'énergie afin d'améliorer les connaissances sur les processus métaboliques responsables de la variation observée entre les animaux dans leur capacité à utiliser les nutriments alimentaires. La sensibilité à l'insuline et le comportement alimentaire ont été sélectionnés comme candidats en raison de leur influence sur la dynamique des hormones métaboliques telles que l'insuline qui régule la synthèse des lipides et des protéines. Dans ce travail, une approche originale pour décrire le comportement alimentaire tenant compte des limitations des paramètres d'alimentation conventionnels est proposée, et une technique in vivo pour estimer la lipogenèse de novo a été adaptée des isotopes radioactifs aux isotopes stables. Les résultats de ce travail suggèrent que : 1) le comportement alimentaire n'est pas un facteur important influençant l'utilisation de l'énergie chez les porcs. Cependant, l'indice pour décrire l'irrégularité de la prise alimentaire proposée dans ce travail a abouti à une approche appropriée pour décrire les comportements alimentaires individuels. Cet indice intègre la plupart des informations sur le comportement alimentaire obtenues à l'aide de plusieurs variables de comportement alimentaire conventionnelles et peut être utilisé dans des études concernant l'effet de facteurs externes ou animaux sur le comportement alimentaire. 2) contrairement au comportement alimentaire, la sensibilité à l'insuline était fortement et négativement corrélée avec les lipides corporels totaux et expliquait environ 45 % des variations des lipides corporels totaux et des protéines chez les porcs. De plus, des associations importantes entre la sensibilité à l'insuline et les processus métaboliques ont été trouvées au niveau de l'expression génétique et de la synthèse (par exemple, la synthèse des lipides). Cela indique que la sensibilité à l'insuline est un facteur important déterminant en l'utilisation de l'énergie alimentaire et des nutriments avec des implications pour la composition corporelle des porcs en finition. Ce travail a permis de comprendre le rôle de la sensibilité à l'insuline dans la modulation des réponses à l'insuline et son implication dans l'utilisation de l'énergie et la composition corporelle. En outre, cette thèse suggère que la modulation de l'utilisation de l'énergie par des facteurs externes et le comportement alimentaire ne peut être obtenue si les caractéristiques métaboliques telles que la sensibilité à l'insuline ne sont pas prises en compte au niveau individuel. / The current challenge in animal production is to maximize feed efficiency while minimizing production costs and environmental impacts. Feed efficiency is influenced by animal characteristics such as energy utilisation, which depends on the energy content of body weight gain, especially body lipids. However, there is important variation in body lipids and feed efficiency among pigs of the same genetic background. Therefore, understanding the mechanisms associated with this variation could help to improve animal production and/or manipulate body composition in pigs. The aim of this thesis was to understand factors related with body composition variations and energy utilisation to improve the knowledge regarding the metabolic processes responsible for the observed variation between individual animals in their ability to use dietary nutrients for growth. Insulin sensitivity and feeding behavior were selected as candidates due to their influence in the dynamic of metabolic hormones such as insulin that regulates lipid and protein synthesis. In this work, an original approach to describe feeding behavior accounting for limitations of conventional feeding parameters is proposed, and an in vivo technique to estimate de novo lipogenesis was adapted from radioactive to stable isotopes. The results of this work suggest that: 1) feeding behavior is not an important factor influencing energy utilisation in pigs. However, the index to describe the irregularity of feed intake proposed in this work resulted in a suitable approach for describing individual feeding behavior patterns. This index integrates most of the information on feeding behavior obtained using several conventional feeding behavior variables and can be used in studies regarding the effect of externals or animal factors on feeding behavior. 2) unlike feeding behavior, insulin sensitivity was strongly and negatively correlated with total body lipids and explained about 45 % of the total body lipids and protein variations among pigs. In addition, important associations among insulin sensitivity with metabolic processes were found at the genetic expression and synthesis level (e.g., lipid synthesis). This indicates that insulin sensitivity is an important factor determining the utilization of dietary energy and nutrients with implications for body composition in finishing pigs. This work helped to understand the role of insulin sensitivity in the modulation of insulin responses and its implication in energy utilisation and body composition. In addition, this thesis suggests than modulation of energy utilisation by external factors and feeding behavior cannot be achieved if metabolic characteristics such as insulin sensitivity are not accounted at the individual level.