Les microorganismes colonisent et modulent l'ensemble des niches écologiques disponibles sur terre, incluant celles d'hôtes métazoaires. Les contributions des microorganismes dans les systèmes hôte-microbiote sont un aspect essentiel pour comprendre l'ontogénèse et l'évolution de ces systèmes. L'interconnectivité de l'hôte et de son microbiote est soulignée par le concept d'holobionte, qui présente les organismes et leur microbiote comme une unité évolutive et fonctionnelle. Diverses études menées sur des Insectes présentant des régimes alimentaires spécifiques, tels que les phytophages et les hématophages, ont clairement établi la contribution cruciale des symbiotes à la régulation du métabolisme et à l'adaptation de l'hôte à sa niche écologique spécifique. Cependant, chez les Insectes polyphages, comme la Mouche soldat noire (*Hermetia illucens*), qui doivent faire face à une grande diversité de substrats alimentaires présentant chacun ses propres défis nutritionnels, les rôles fonctionnels des communautés du microbiote sont moins clairement établis. La Mouche soldat noire est un Insecte économiquement important à cause de son usage industriel pour faire le surcyclage de résidus organiques et la production de protéines animales de qualités. Il existe donc un fort intérêt pour comprendre le rôle du microbiote dans la bioconversion et l'ontogénie de la Mouche soldat noire, dans un but d'optimisation des productions. De plus, le modèle de la Mouche soldat noire présente un intérêt fondamental pour remettre en perspective la théorie de l'holobionte chez un organisme qui présente de fortes variations du microbiote. L'objectif global de ce projet de thèse était de comprendre le rôle du microbiote dans l'ontogénèse de la Mouche soldat noire et détailler les facteurs modulant son assemblage. Dans un premier temps, l'étude du différentiel d'expression du transcriptome entre des larves avec ou sans microbiote (i.e. axéniques) a permis de démontrer des profils d'expression de gènes microbiote-dépendant pour l'hôte. Le microbiote régule positivement la transcription de gènes dans les voies métaboliques du métabolisme des glucides, le système endocrinien, le métabolisme des lipides, le système nerveux, le système sensoriel, le système immunitaire, la transduction des signaux, le transport et catabolisme et le métabolisme et biodégradation des xénobiotiques, démontrant l'influence généralisée du microbiote sur l'hôte. L'élevage de larves axéniques a aussi démontré que le microbiote ne semble pas être obligatoire à la survie des larves. Dans un deuxième temps, la dynamique du microbiote au cours de l'ontogénèse de la Mouche soldat noire a été investiguée par une approche métataxonomique utilisant des gènes marqueurs. Nos résultats ont montré l'importance relative du stade de vie, du substrat d'élevage et des régions de l'intestin comme facteurs influençant la composition du microbiote bactérien et microeucaryote. La contribution de la transformation holométabole dans la plasticité métagénomique de la Mouche soldat noire a été mise en lumière, ainsi que l'implication du mécanisme de dysbiose adaptative dans la modification de son microbiote. Finalement, afin de mieux caractériser le rôle du microbiote dans le développement des larves, nous avons développé deux microbiotes synthétiques (i.e. SynComs), des assemblages de six bactéries d'origine endogène. L'administration de ces SynComs a révélé l'importance de microbiotes complexes dans la croissance des larves, et suggère que l'adaptation fonctionnelle du microbiote au substrat d'élevage joue un rôle important dans la compétence de bioconversion de l'hôte. Cette thèse permet de clarifier le rôle du microbiote dans l'ontogénèse de la Mouche soldat noire, en démontrant son impact sur le métabolisme de l'hôte. L'ensemble des résultats de ce projet semble indiquer que la plasticité métagénomique de la Mouche soldat noire est une composante importante de la capacité d'adaptation et d'exploitation de la larve à des niches écologiques hétérogènes. Ces résultats présentent un aspect opposé du rôle des microorganismes dans la biologie des hôtes comparativement aux associations spécialisées des symbiotes, qui permettent à leurs hôtes d'exploiter des niches écologiques spécifiques (e.g. les phytophages). Ces deux aspects opposés représentent des stratégies distinctes de survie et d'adaptation par les systèmes holobiontes. La forte plasticité métagénomique de la Mouche soldat noire présente un potentiel pour optimiser la bioconversion, et potentiellement d'autres caractéristiques, à travers l'ingénierie du microbiote, une perspective prometteuse pour l'exploitation industrielle. / Microorganisms colonize and modulate all available ecological niches on Earth, including metazoan hosts. The contributions of microorganisms in host-microbiota systems vary depending on the interacting species and the environment, but they are an essential aspect for understanding the ontogeny and evolution of these systems. The importance of host-microbiota interactions has been highlighted by the holobiont theory, proposing that organisms and their entire microbiota form a single evolutionary unit. Several studies in insects with specific diets, such as phytophages and haematophages, have demonstrated the essential role of symbionts in host metabolism and adaptation to the host's ecological niche, providing strong evidence supporting the holobiont theory. However, in polyphagous insects like the black soldier fly (Hermetia illucens), the functional roles of microbiota communities are less clearly established. The black soldier fly is an economically important insect due to its industrial use in organic waste upcycling and high-quality animal protein production. Consequently, there is a strong interest in understanding the role of microbiota in the bioconversion and ontogeny of the black soldier fly for the purpose of production optimization. Furthermore, the black soldier fly model presents a fundamental interest in reevaluating the holobiont theory in an organism that exhibits significant variations in its microbiota. The overall objective of this thesis project was to understand the role of microbiota in the ontogeny of the black soldier fly and to detail the factors that modulate its assembly. To this end, we developed an axenic rearing model for the black soldier fly and employed a three-fold approach to: (1) assess the influence of microbiota on the host's functional gene expression, (2) investigate the composition and factors influencing the microbiota during the ontogeny of the black soldier fly, and (3) develop and test the administration of synthetic microbiota on larval growth. First, the study of differential transcriptome expression between larvae with or without microbiota (i.e., axenic) demonstrated microbiota-dependent gene expression profiles for the host, including various metabolic pathways. The microbiota positively regulates the transcription of genes in a range of pathways, including carbohydrate metabolism, the endocrine system, lipid metabolism, the nervous system, the sensory system, the immune system, signal transduction, transport and catabolism, and xenobiotic metabolism, demonstrating the widespread influence of microbiota on the host. Rearing axenic larvae also demonstrated that microbiota does not appear to be obligatory for larval survival. Second, the dynamics of the microbiota during the ontogeny of the black soldier fly were investigated using a metataxonomic approach with marker genes. Our results showed the relative importance of life stage, rearing substrate, and intestinal regions as factors influencing the composition of the bacterial and microeukaryotic microbiota. Our findings highlighted the contribution of holometabolous transformation in the metagenomic plasticity of the black soldier fly, as well as the involvement of the adaptive dysbiosis mechanism in modifying the larva-associated microbiota. Finally, to better characterize the role of microbiota in larval development, we developed two synthetic microbiota (SynComs), assemblies of six endogenous bacteria. The administration of these SynComs revealed the importance of complex microbiota in larval growth and suggested that the functional adaptation of the microbiota to the rearing substrate plays a significant role in the host's bioconversion competence. The entirety of this thesis serves to elucidate the role of microbiota in the ontogeny of the black soldier fly, demonstrating its impact on host metabolism. The results of this project appear to indicate that the metagenomic plasticity of the black soldier fly is an important component of the larva's ability to adapt to and exploit a wide range of ecological niches. These findings provide an interesting contrast to the specialization of obligate symbionts that enable their hosts to exploit restricted niches such as phytophages. The strong metagenomic plasticity of the black soldier fly holds potential for optimizing bioconversion and potentially other characteristics through microbiota engineering, a promising prospect for industrial exploitation.

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

Chez les Mammifères, le recrutement du microbiote débute in utero, ce qui restait à démontrer chez d'autres classes de Vertébrés. L'objectif général du projet était de tester si un tel recrutement se produit chez un Vertébré non Mammifère. Nous avons testé, chez le Poisson vivipare Brachyistius frenatus, l'hypothèse selon laquelle la poche utérine est colonisée par un microbiote transmissible aux alevins, conférant à leur propre microbiote une ontogenèse semblable à celle des Mammifères. Le projet visait l'atteinte des objectifs suivant: i) caractériser le mode de transmission du microbiote, ii) établir la composition, la diversité et les relations des communautés bactériennes du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement et iii) déterminer l'ontogenèse du microbiote chez B. frenatus. Ce projet a permis de caractériser le mode de transmission du microbiote, sa séquence de recrutement, ainsi que la contribution respective de différentes communautés sources en caractérisant la diversité bactérienne du microbiote des femelles, des juvéniles et de leur environnement avec une approche métagénomique de type code barre. La région V4 du gène de l'ARNr 16S a été ciblée comme marqueur taxonomique bactérien pour identifier les taxons des différents échantillons. Cette étude nous a permis d'identifier le premier cas d'une transmission verticale du microbiote in utero chez un vivipare non Mammifère et les résultats sous-entendent que B. frenatus est peut-être un tout nouveau modèle d'ontogenèse du microbiote. Cette étude a permis l'acquisition des connaissances sur la transmission du microbiote et, dans le contexte de convergence évolutive de la viviparité, elle ouvre à de nouvelles perspectives quant aux avantages évolutifs d'une telle transmission de symbiotes microbiens. / In Mammals microbial recruitment starts in utero, something that had not been shown in any other Vertebrate class. The main goal of this project was to test whether this type of recruitment happens in a non-mammalian Vertebrate. We tested in the viviparous fish Brachyistius frenatus the hypothesis under which the uterine pouch is colonized by a microbiome transmissible to the juveniles, conferring them an ontogeny similar to Mammals. This project also aimed to i) characterize the mode of transmission of the microbiota, ii) establish the composition, diversity and relationships between the microbial communities of pregnant females, juveniles and their environment and iii) determine the ontogeny of the microbiota in B. frenatus. We characterized the mode of transmission of the microbiome, explored its recruitment and the contribution of different source communities with a metagenomic approach (bar coding). We targeted the hyper variable region V4 of the small subunit (16S) rRNA gene to determine the presence of a vertical transmission of the microbiome In this study, we confirmed the presence of a vertically transmissible microbiome in the viviparous fish B. frenatus. We documented for the first time an in utero transmission of the microbiota in a non-mammalian viviparous species. Our results also hint that B. frenatus might be a new model of microbiota ontogeny. This study contributes to the acquisition of knowledge on microbiome transmission and, in the context of evolutionary convergence of viviparity, allows the formulation of hypotheses concerning the evolutionary advantages of in utero microbiome transmission.

Une nécessaire révision des coraux plocoïdes jurassiques en morphologie, morphométrie, systématique et en nomenclature a été réalisée grâce à des spécimens-types, du matériel de collection, ou issu de la littérature. Des structures dont une nouvelle muraille, l'étallonothèque et des types d'auricules ont été identifiés. Un stade initial ontogénique tétraméral a été observé pour la première fois chez Heliocoenia et Pseudocoenia. Ceci est en désaccord avec la définition traditionnelle sur le développement fondamentalement hexaméral chez les Scleractinia. L'étude systématique aboutit à une réorganisation des familles, des genres et de leurs synonymies. Des espèces sont décrites avec des limites encore parfois ambigües nécessitant une approche morphométrique plus approfondie pour être reproductible. Les positions systématiques prises sont traduites dans le sens de la préservation de la stabilité de l'usage des noms, des actes nomenclaturaux sont proposés dans ce sens. Deux méthodes morphométriques ont été appliquées aux contours 2D des sections de polypiérites. L'analyse de Fourrier Elliptique a été utilisée sur des coupes transversales théoriques et réelles. Les résultats montrent les différentes symétries et certains genres distingués par cette méthode. L'analyse des dimensions fractales de modèles théoriques, des coupes étudiées, ou issues de la littérature ont été analysées. Les formes étudiées se placent selon un gradient de complexité croissante du contour correspondant à la maximisation de l'interface squelette-porosité. Le long de ce gradient, les différents taxons se répartissent, leur distinction restant souvent délicate par suite d'un léger recouvrement / A review of Jurassic plocoid corals in morphology, morphometry, systematics and in nomenclature was necessary. This study was realized with collection materials, type specimens and material from the literature. The morphological study enables identifying structures such as a new type of wall, the etallonotheca and some new types of auricles. A tetrameral initial ontogenetic stage was observed for the first time in Heliocoenia and Pseudocoenia. This is in disagreement with the traditional definition of the septal development supposed to be fundamentally hexameral in Scleractinia. The systematic study led to a significant reorganization of families, genera and their synonyms. Species are described but their limits are still ambiguous and so still require more detailed morphometric approaches to be reproducible. The systematic positions chosen here are translated in terms of nomenclature in order to preserve the stability of names. This requires in various cases nomenclatural acts. Two morphometric methods were applied on 2D contours of calices sections. Elliptical Fourier analysis was used on theoretical and real transversal sections. The results show that the different symmetries and some genera can be distinguished by this method. Analysis of fractal dimensions has also been applied. Theoretical models and the sections studied in this work or issued from the literature were analyzed. The studied forms are placed according to an increasing complexity gradient of the contour corresponding to the maximization of the interface skeleton-porosity. The different taxa are distributed along this gradient, due to their small overlaps; their true distinction often remains difficult

Les deux aspects essentiels de la mémoire sont la formation de la trace et la rétention du souvenir à long terme. Afin de comprendre ces processus, nous avons étudié leur mise en place au cours de l'ontogenèse. Chez le raton, nous avons montré que : 1) ERK1/2 et la synthèse de nouvelles protéines sont nécessaires à la consolidation et reconsolidation dès 3 jours postnatals ; 2) les cinétiques de stabilisation de la mémoire raccourcissent au cours du développement post-natal ; 3) une mémoire précoce peut s'inverser avec l'âge ; 4) la capacité de rétention à très long terme apparaît pendant une période critique (une semaine avant le sevrage). Il semble donc que la mémoire précoce implique des mécanismes moléculaires similaires à ceux observés chez l'adulte, mais sa dynamique évolue au cours du développement post-natal.

L'étude qualitative et quantitative du mode de développement des plantes envahissantes est actuellement considérée comme une étape clef dans la compréhension des phénomènes d'invasion. L'objectif de ce travail est de préciser les relations qui existent entre la structure architecturale des buissons et leur caractère proliférant. Nous avons sélectionné cinq espèces buissonnantes (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) qui sont connues pour leur aptitude à bloquer la succession végétale sous certaines conditions au Sud du Québec (Canada). L'analyse architecturale a permis chez ces espèces de caractériser les unités structurelles et leurs modifications ontogéniques. Ces modifications ontogéniques doivent être prise en compte afin d'obtenir une description complète de la plasticité phénotypique chez ces espèces. L'analyse des différentes unités structurelles révèle qu'elles ne possèdent pas la même signification fonctionnelle : les niveaux d'organisation les plus grands sont responsables majoritairement des capacités de plasticité phénotypique de la plante et de sa compétition. Ces analyses ont abouti à la définition de trois stratégies architecturales correspondant à des comportements individuels et qui sont également pertinentes pour expliquer la prolifération des populations

Nous avons montré que l'enzyme de conversion de l'angiotensine (ACE) est un nouveau marqueur de la cellule souche hématopoïétique et identifie l’émergence de l'hématopoïèse dans tous les sites hématogènes de l’embryon humain. L'ACE fait partie du système rénine-angiotensine (SRA) dont la fonction principale est d'agir sur l'angiotensine I pour former l'angiotensine II (AngII), un puissant vasoconstricteur.De plus, nous montrons que les principaux composants du SRA (les récepteurs AT1 et AT2, l’angiotensinogène et la rénine) sont exprimés dans la même région de l'embryon qui exprime l'ACE, suggérant ainsi l’existence d’un SRA local dans l'embryon précoce. Des tests fonctionnels, conduits in vitro chez l'embryon de la souris, montrent que l’Ang II stimule dans la culture l'émergence des progéniteurs hématopoïétiques, effet qui peut être bloqué par un antagoniste spécifique de l’AT1. Ces observations suggèrent pour la première fois, le rôle direct du SRA dans l’émergence hématopoïétique au cours de l’ontogenèse. De plus, nous mettons en évidence l'existence d'un SRA local dans la moelle osseuse (MO) adulte et nous montrons que les principaux éléments de ce système sont surexprimés dans la MO de patients atteints de leucémie aiguë myéloïde, aussi bien dans les blastes que dans les cellules stromales. Ces observations suggèrent une contribution du SRA à la dérégulation de la niche observée dans les hémopathies.Ainsi, la présence d’un SRA local dans la niche hématopoïétique intra-embryonnaire et dans la MO chez l’adulte place ce système dans une position stratégique comme acteur important de l’émergence et de la régulation du système sanguin définitif. / We have shown that the angiotensin-converting enzyme (ACE) is a new marker of human hematopoietic stem cells and also identifies emerging hematopoiesis in all hemogenic sites inside the human embryo. ACE is a key component of renin-angiotensin system (RAS) as it catalyses the production of angiotensin II (Ang II) well known for its effect in the control of blood pressure, through AT1 and AT2 receptors.Furthermore, we observe the presence of the main elements of the RAS (AT1, AT2 receptors, angiotensinogen and renin) in the same region of the embryo expressing ACE, meaning that a local RAS exists in the embryo. Functional in vitro analyses, carried out in mouse model, show a stimulatory effect of AngII in the hematopoietic precursors emergence, an effect inhibited by a specific AT1 antagonist. These observations suggest for the first time a direct role of RAS in the emergence of hematopoiesis during ontogeny. In addition, our data indicate the presence of a local RAS inside the adult bone marrow (BM). This system is overexpressed in the BM of acute myeloid leukemia (AML) patients, both in hematopoietic cells and in stromal cells suggesting a RAS contribution to the bone marrow niche deregulation, always observed in these hemopathies.Therefore, the existence of a local RAS in the intraembryonic niche and in the adult bone marrow suggests that this system is an important actor in the emergence and regulation of the definitive blood system.

La qualité des carcasses et des viandes bovines dépend de l’équilibre entre les masses musculaires et adipeuses qui conditionnent le poids de carcasse et son rendement (composition en muscle et en gras), mais aussi la qualité sensorielle de la viande (tendreté, jutosité et flaveur). Comprendre comment contrôler le rapport des masses de muscle relativement à celles des tissus adipeux (TA) représente donc un enjeu majeur pour les filières de viande bovine. Ce rapport dépend du nombre et du volume des cellules musculaires et adipeuses. Ces propriétés sont sous le contrôle d’événements cellulaires se mettant en place précocement chez le bovin puisque le nombre de cellules musculaires est fixé dès l’âge 180 jours post-conception (jpc) chez le fœtus. Des analyses de l’évolution des protéomes de ces deux tissus, au cours de la vie fœtale ont produit des données originales mais insuffisantes. En outre, il n’est pas toujours aisé d’extraire ou de générer une information biologique pertinente à partir d’expérimentations de génomique. Ceci est particulièrement vrai chez les ruminants, car ils sont peu annotés dans les bases de données et peu de ressources bioinformatiques leur sont dédiées. Dans ce contexte, notre objectif était de concevoir un serveur web « tout en un » permettant une fouille des données de génomique chez le bovin afin d’améliorer les connaissances sur les mécanismes associés à la croissance par hyperplasie et par hypertrophie des tissus musculaire et adipeux. Aussi, nous avons organisé notre travail de thèse en deux axes. Un outil d’analyse de données de génomique, dédié aux ruminants (bovin, ovin et caprin) nommé ProteINSIDE (www.proteinside.org) a été développé. En une seule requête, il synthétise l'information biologique stockée dans les bases de données publiques ou fournie par les annotations fonctionnelles issues de l’ontologie des gènes. Il prédit aussi les protéines qui sont sécrétées (sécrétome des tissus) et qui interviennent dans la signalisation entre les cellules ou tissus. Il lie les protéines selon leurs interactions moléculaires afin d’identifier et de visualiser celles qui contribuent à un même processus biologique et celles qui sont centrales à un processus biologique. ProteINSIDE a été testé avec des jeux de données de 1000 protéines par espèce et a été comparé avec succès à DAVID, BioMyn et AgBase, conçus pour la recherche d'information et l'annotation, ainsi qu'à PrediSi et Phobius qui prédisent les protéines sécrétées. ProteINSIDE a été appliqué à l’analyse des protéomes des tissus musculaires et adipeux. Une première analyse des données relatives à l’ontogenèse des tissus, a révélé des liens entre des protéines présentes dans les deux tissus fœtaux et des protéines impliquées dans les processus d’autophagie. Dans une seconde étude, nous avons décrit les protéomes des deux tissus à 140 jpc. Nous avons identifié 514 protéines musculaires et 752 protéines adipeuses, dont 346 communes. Ces protéines interviennent par exemple dans la régulation négative de l’apoptose, dans les processus d’autophagie, dans la régulation de la prolifération cellulaire et dans la voie de signalisation Wnt. Nous avons identifié 47 et 93 protéines potentiellement sécrétées par le muscle et le TA, dont 24 communes. L’intégration des connaissances sur les protéines sécrétées avec celles disponibles pour le « surfaceome » a suggéré des protéines qui participeraient au dialogue muscle-TA. Nous avons donc produit un serveur web pour la fouille de données de génomique non seulement chez le bovin, l’ovin, le caprin, mais aussi chez l’homme, le rat et la souris. Ce type de serveur devrait être particulièrement utile à la communauté scientifique. Son application a conduit à la production de connaissances nouvelles et d’hypothèses de travail pour la compréhension des mécanismes de régulation de la croissance fœtale du muscle squelettique et du tissu adipeux. / The quality of carcasses and meats depends on the balance between muscle and adipose tissue (AT) masses that determine carcass weight and performance (muscle and fat composition), but also the sensory quality of the meat (tenderness, juiciness and flavor). Understanding how to control the ratio of muscle mass relative to AT mass represents a major challenge for beef producers. The balance between these masses depends on the number and volume of muscle and AT cells. These cellular events are taking place at the early steps of fetal period in cattle, as the total number of muscle cells is fixed at 180 days post-conception (dpc) in the fetus. The analysis of the evolution of these two proteome tissues during fetal life produced original but insufficient data. In addition, it is not always easy to extract or generate relevant biological information from genomic experiments. This is particularly true in ruminant species because they are not annotated in databases and few bioinformatic resources are dedicated to them. In this context, our objective was to design an “all in one” web service to analyze genomic data in cattle in order to improve knowledge of the mechanisms involved in fetal muscle and AT growth. Thus, we have organized our thesis in two axes. We developed a genomic data analysis tool, dedicated to ruminant species (cattle, sheep and goat) and named ProteINSIDE (www.proteinside.org). In a single query, this tool synthesizes the biological information stored in public databases or provided by functional annotations from gene ontology. It also predicts proteins that are secreted (tissue secretome) and which are involved in signaling between cells or tissues. It links proteins according to their molecular interactions to identify and visualize those that contribute to the same biological processes and those that are central to a biological process. ProteINSIDE was tested with data sets of 1000 proteins by species and has been successfully compared with DAVID, BioMyn, and AgBase (designed for information retrieval and annotation), as well as PrediSi and Phobius (that predict proteins secreted). We applied ProteINSIDE to the proteome analysis of muscle and AT. A first analysis of data on the ontogenesis of the tissue revealed links between proteins of both fetal tissues and proteins involved in autophagy processes. In a second study, we constructed and described the bovine proteomes of both tissues at 140 dpc. We identified 514 muscle protein and 752 AT proteins, including 346 commons proteins. As an example, these proteins are involved in the negative regulation of apoptosis, in autophagy processes, in the regulation of cell proliferation, and in the Wnt signaling pathway. We identified 47 and 93 potentially secreted proteins by muscle and TA, including 24 commons proteins. The integration of knowledges about the secreted proteins with those available for the “surfaceome” suggested proteins which could participate in the cross-talk between muscle and AT. Thus, we produced a web server to mine genomic data from bovine, sheep, and goat species, but also from human, rat and mice species. This type of server should be particularly useful to the scientific community. Its implementation has led to the production of new knowledge and working hypotheses for the understanding of the mechanisms which regulate fetal growth of muscle and AT.

Les crevettes Palaemonidae sont issues d'un clade ancestral marin, qui a montré une tendance évolutive remarquable à s'adapter à des conditions non-marines, envahissant avec succès les milieux estuariens et limniques. Adulte, Macrobrachium amazonicum (A) est une espèce d'eau douce (ED) avec une stratégie d'exportation vers les estuaires des larves qui ont besoin d'eau salée pour se développer. Des populations se sont trouvées au cours du temps isolées en ED ; elles ont récemment été décrites comme une nouvelle espèce, M. pantanalense (P), qui a acquis au cours de son évolution la capacité d'effectuer tout son cycle en ED, grâce à l'acquisition de l'hyper-osmorégulation en ED dès l'éclosion, et en perdant l'hypo-osmorégulation en eau salée. Ces deux espèces représentent un bon modèle pour la reconstruction des transitions évolutives des crevettes de l'eau salée à l'ED. L'objectif de ce travail est de comprendre les différences liées à l'adaptation physiologique et moléculaire à l'ED et donc à l'osmorégulation entre les deux espèces au cours de l'ontogénèse. Pour cela nous avons étudié l'ontogenèse comparative des organes osmorégulateurs, en particulier de la cavité branchiale, et la localisation et expression de différents transporteurs ioniques. Au niveau structural, aux stades larvaires, P a un développement branchial plus précoce que A. La Na+/K+ ATPase (NKA) a été essentiellement immunolocalisée au niveau des branchies chez P et au niveau des branchiostégites chez A aux mêmes stades larvaires. Ceci suggère que la forte capacité d'hypo-osmorégulation durant l'ontogenèse de A est liée aux transports ioniques dans les branchiostegites, alors que les lamelles branchiales ne sont pas complètement développées. Sur le plan ultrastructural, les lamelles branchiales des deux espèces comportent deux types de cellules associées, les cellules septales et les cellules piliers qui toutes deux présentent des caractéristiques d'ionocytes. Une différentiation ultrastructurale a été observée au niveau des cellules piliers et de l'épithélium interne des branchiostégites suite à une acclimatation en ED. Ces cellules présentent des microvillosités apicales, profondes et nombreuses, ce qui semble être une adaptation aux faibles salinités permettant une absorption efficace d'ions. Les transporteurs ioniques impliqués dans l'osmorégulation ont été étudiés. La V-H+ ATPase (VHA) a été détectée au niveau des cellules piliers et de l'épithélium interne des branchiostégites. La NKA et l'échangeur Na+/H+ (NHE-3) ont été localisés au niveau des cellules septales. Des différences d'expressions géniques de la VHA, du NHE-3 et de la NKA ont été mesurées en comparant les 2 espèces à certains stades de développement. La distribution différentielle de ces transporteurs entre les cellules piliers et septales suggère que ces deux cellules pourraient fonctionner comme un complexe cellulaire pour absorber ou sécréter des ions. Chez P, la capacité de tous les stades à hyper-réguler en ED peut provenir du développement précoce des branchies fonctionnelles, et la perte de l'hypo-régulation peut être liée au manque de transports ioniques au niveau des branchiostégites. Enfin, les glandes excrétrices antennaires produisent de l'urine hypotonique chez les juvéniles et adultes des deux espèces en ED, ce qui diminue les pertes ioniques. Ces résultats illustrent des adaptations évolutives (perte et gain de fonctions) qui ont permis l'invasion des habitats d'ED. / Palaemonid shrimps originate from an ancestral marine clade showing a remarkable evolutionary ability to adapt to non-marine conditions, successfully invading estuarine and limnic habitats. Macrobrachium amazonicum (A) is a freshwater (FW) species as an adult with an export strategy toward estuaries of larvae requiring salt water for their development. Over time, some populations ended up isolated in FW; recently, they have been described as a new species, M. pantanalense (P), which during its evolution has become able to complete its entire life cycle in FW, thanks to the acquisition of hyper-osmoregulation in FW from hatching, while loosing hypo-osmoregulation in salt water. The two species offer a valuable model to reconstruct the evolutionary transitions of shrimps from salt water to FW. The objective of this study was to decipher the differences in physiological and molecular adaptations to FW, thus in osmoregulation, between both species during ontogeny. We studied the comparative ontogeny of osmoregulatory organs, particularly the branchial chamber, and the localization and expression of ion transporters. During the larval phase, we found that the gill development starts earlier in P than in A. Na+/K+ ATPase (NKA) was mainly localized in gills of P and in branchiostegites of A at the same larval stages. This suggests that the high capacity to hypo-osmoregulate during the ontogeny of A originates from ionic transports in branchiostegites, while gill lamellae are not fully developed. In both species, the gill lamellae contain two associated cells types, septal and pillar cells, displaying features of ionocytes. After FW acclimation, ultrastructural differences were observed in pillar cells and in the inner epithelium of branchiostegites. These cells possess numerous deep apical microvilli, a possible adaptation to low salinities for efficient ion uptake. Regarding ion transporters involved in osmoregulation, V-H+ ATPase (VHA) was detected in pillar cells and in the inner branchiostegite epithelium. NKA and Na+/H+ exchanger (NHE-3) were localized in septal cells. Differences in VHA, NHE-3 and NKA gene expression were observed by comparing the two species at certain developmental stages. The differential distribution of these transporters between pillar and septal cells suggest that these two cells may function as a cell complex for ion absorption or secretion. In P, the capacity of all stages to hyper-regulate in FW may originate from the early development of functional gills; and the loss of hypo-regulation may originate from an absence of ion transport in branchiostegites. Finally, the excretory antennal glands produce hypotonic urine in juveniles and adults of both species in FW, thus reducing ion loss. These results illustrate evolutionary adaptations (gain and loss of functions) that have permitted the invasion of FW habitats.

Réalisé en cotutelle avec l'Université Montpellier II / L’étude qualitative et quantitative du mode de développement des plantes envahissantes est actuellement considérée comme une étape clef dans la compréhension des phénomènes d’invasion. L’objectif de ce travail est de préciser les relations qui existent entre la structure architecturale des buissons et leur caractère proliférant. Nous avons sélectionné cinq espèces buissonnantes (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) qui sont connues pour leur aptitude à bloquer la succession végétale sous certaines conditions au Sud du Québec (Canada). L’analyse architecturale a permis chez ces espèces de caractériser les unités structurelles et leurs modifications ontogéniques. Ces modifications ontogéniques doivent être prise en compte afin d’obtenir une description complète de la plasticité phénotypique chez ces espèces. L’analyse des différentes unités structurelles révèle qu’elles ne possèdent pas la même signification fonctionnelle : les niveaux d’organisation les plus grands sont responsables majoritairement des capacités de plasticité phénotypique de la plante et de sa compétition. Ces analyses ont abouti à la définition de trois stratégies architecturales correspondant à des comportements individuels et qui sont également pertinentes pour expliquer la prolifération des populations. / Qualitative and quantitative studies of the pattern of invasive plant development is now considered a key aspect in understanding invasiveness. This work was performed to determine relationships between shrub architectural plasticity and proliferating behaviour. We selected five shrub species (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) known to arrest plant succession under certain conditions in Southern Québec, Canada. Architectural analysis revealed species’ structural units and their ontogenic changes. These ontogenic changes need to be calibrated if a full description of phenotypic plasticity is to be obtained. Analysis of the plant structural units reveals that they are of different functional significance: the higher the level of organization, the greater the capacity for phenotypic plasticity and competition. We defined three architectural strategies related to individual behaviours and which can relevantly explain the population proliferation of shrubs.