Deux tiers des écosystèmes sont maintenant concernés par les effets du peuplement humain et de ses activités. Les impacts anthropiques ont des conséquences considérables sur la biodiversité. La translocation de populations de plantes et d’animaux dans différents environnements est une des principales perturbations anthropiques subies par les populations naturelles. Les salmonidés sont parmi les espèces les plus sévèrement affectées par l’hybridation introgressive, résultant d’une longue tradition d’ensemencement d’individus domestiques. L’objectif principal des travaux présentés dans cette thèse était d’identifier et caractériser en nature l’ampleur des différences génomiques fonctionnelles entre populations domestiques et sauvages chez l’omble de fontaine. La documentation de ces mécanismes moléculaires a été abordée sous trois axes d’études, i) génomique, ii) transcriptionnel iii) et immunitaire. Au moyen de nombreux marqueurs codants, nous avons identifié des régions qui représentaient des barrières à l’introgression ou de l’introgression adaptative d’allèles domestiques dans le génome sauvage. D’un point de vue fonctionnel, nos analyses ont révélé que l’introgression d’allèles domestiques était corrélée à des changements physiologiques qui se traduisaient par une reprogrammation de l’expression de gènes impliqués dans la croissance, le métabolisme énergétique et l’immunité. Globalement, les dérégulations transcriptionnelles chez les hybrides, la baisse de valeur adaptative associée à certains allèles domestiques de gènes, incluant le CMH, ainsi que l’introgression de variations génétiques potentiellement adaptatives, ont permis de mieux comprendre certains mécanismes sous-jacents à l’hybridation introgressive. D’un point de vue appliqué, cela permet d’envisager les conséquences des pratiques d’ensemencements sur l’intégrité génomique des populations sauvages ainsi que le potentiel adaptatif de ces populations. / Two thirds of the earth’s surface is impacted by human activities. These anthopogenic impacts have considerable consequences for biodiversity. One major anthropogenic impact on wild populations is the translocation of plants and animals. Salmonids are one of the species which is most affected by a long tradition of stocking to support recreational activities and fisheries, resulting in a massive introgression of domestic genes into wild salmonid populations. The main goal of this thesis was to identify and characterize the nature and scale of functional genomic differences between domestic and wild brook charr populations. We takle this objective through three approaches i) genomic studies, ii) measures of transcriptional divergence, and iii) measures of immune system function. With the help of numerous genetic markers in gene coding regions, we identified loci for which selection has favored or hampered the introgression of genomic blocks into the introgressed wild populations for traits related to evolutionary fitness such as growth, energy metabolism, and immunity. Functionally, our analysis revealed that introgression was correlated with a physiological reprogramming that was underlined by misregualtion of gene expression also involved in growth, energetic metabolism and, immunity. Globally, the reduction of adaptive introgression of domestic alleles, and differences in transcriptional patterns, helped us gain a better understanding of some of the mechanisms of outbreeding depression and predict the consequences of stocking practices on the genomic integrity and adaptive potential of wild populations.

Les mécanismes génétiques sous-jacents au phénomène d'hybridation sont encore très peu connus, en dépit de leurs importantes implications dans les processus de spéciation, d'évolution adaptative et d'innovation agronomique. Dans cette thèse, la réponse transcriptomique des hybrides d'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis) ainsi que les mécanismes responsables des différences des niveaux de transcrits et de la taille ont été étudiés. Dans un premier objectif, les niveaux de transcrits de 16006 ESTs entre les populations parentales (Laval, Rupert et domestique) et leurs hybrides ont été étudiés par biopuces. Les résultats révèlent de nombreux transcrits différentiellement exprimés entre les populations parentales, reflétant la réponse adaptative à leur environnement spécifique et la sélection directionnelle pour la population domestique. De plus, le niveau de transcrits est transmis de façon majoritairement additive ou hautement non-additive selon les croisements hybrides. Toutefois, la proportion de transcrits avec un niveau d'expression non-additif varie selon les croisements. Les résultats suggèrent que l'hétérosis et la dépression de croisement dépendent de la distance génétique entre les populations parentales et sont liés aux proportions de dominance et sur/sous-dominance de l'expression des gènes. En plus de l'effet direct de l'expression du génome, les effets parentaux représentent une importante source de variations chez les hybrides. Ainsi, le second objectif était de mesurer ces effets en comparant les niveaux de transcrits des croisements hybrides réciproques à l'aide des biopuces. Les résultats confirment que les effets parentaux agissent sur le transcriptome des hybrides de façon différentielle au cours du développement. L'importance de ces effets dépend de la distance génétique entre les populations parentales. Enfin, plusieurs mécanismes peuvent affecter le niveau de transcrits, notamment une différence dans les éléments régulateurs agissant en cis ou en trans. Le troisième objectif était de détecter les variations dans les éléments régulateurs agissant en cis entre les croisements hybrides pour plusieurs gènes par technique de séquençage à haut débit. Cette expérience a permis d'associer certains polymorphismes de séquences à la variation de taille entre individus. Les résultats de cette thèse montrent ainsi le rôle essentiel des différences d'architecture génétique, et notamment le rôle des différences d'architecture génétique de l'expression de gènes, dans les différences transcriptomique et phénotypique entre hybrides.

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