Cette thèse visait à caractériser l'architecture hydraulique du xylème chez les hybrides de peuplier Populusdeltoides × P. nigra et à juger de ses relations avec le fonctionnement hydrique et carboné de l'arbre en conditions d'irrigation contrastées. A cette fin, huit génotypes se distinguant par leur discrimination isotopique vis-à-vis du carbone 13 ont été cultivés en pépinière. Nos travaux ont permis de mettre en évidence d'importantes variations entre génotypes pour les caractéristiques anatomiques du xylème, l'efficience hydraulique de la tige et de la plante entière ainsi que la résistance à la cavitation. Nos travaux démontrent également que l'anatomie et la résistance à la cavitation du xylème s'ajustent aux conditions hydriques du milieu de façon génotype-dépendante. En condition hydrique non limitante, nous avons mis en évidence un compromis entre l'efficience hydraulique et la résistance à la cavitation ou le potentiel de croissance. Ces deux compromis expliquent la relation positive observée entre la résistance à la cavitationet le potentiel de croissance. En condition hydrique limitante, cette relation n'était toutefois plus observable. Aucune relation n'a pu être identifiée entre les propriétés hydrauliques et l'efficience d'utilisation de l'eau. Ces travaux suggèrent que certaines relations couramment observées à l'échelle inter-spécifique ne sont pas nécessairement applicables à des échelles d'étude plus réduites. Ce travail ouvre des perspectives sur le plan fondamental pour l'identification du déterminisme moléculaire à l'origine de la plasticité structurale observée et sur le plan appliqué, pour la création variétale.

La résistance bactérienne aux antibiotiques est devenue un problème majeur de santé publique impliquant des actions de surveillance et de lutte contre sa diffusion. L’épidémiologie de la résistance aux antibiotiques au sein des pathogènes cliniques est indispensable notamment à la prise en charge thérapeutique. Cependant, elle est également pertinente au sein des bactéries animales et environnementales afin d’en apprécier l’ampleur et d’en appréhender la diffusion. Alors que de nombreux travaux ont été conduits sur le microbiote des animaux de compagnie, les études portant sur la faune sauvage restent rares. Or, il apparaît opportun de l’intégrer dans l’étude de la dynamique des bactéries antibiorésistantes afin d’apprécier son rôle épidémiologique dans leur dissémination et d’évaluer les risques zoonotiques qui en découlent.Sur la base de notre revue de la littérature, nous avons mis en évidence un lien étroit existant entre les activités humaines et la présence de bactéries antibiorésistantes dans la faune sauvage. Ceci nous a conduits à discuter de l’existence probable de voies d’échanges entre le compartiment humain et animal.Sur la base d’une étude ayant démontré la présence dans le sud de la France d’un réservoir aviaire d’Escherichia coli producteurs de béta-lactamases à spectre élargi, nous avons exploré le microbiote cloacal de deux espèces de goélands, différentes par leurs niches écologiques et leur mode d’alimentation, en tant que réservoir potentiel de bactéries multirésistantes aux antibiotiques.Dans un premier temps nous nous sommes intéressés à la présence de Proteus mirabilis producteurs d'AmpC acquises dans le microbiote des goélands au cours des deux années d’étude. Ces isolats étaient producteurs de céphalosporinases de type CMY-2 dont le support génétique était un élément intégratif et conjugatif (ICE) de la famille SXT/R391-like. Deux souches cliniques humaines avaient les mêmes enzymes, supports et fond génétiques que des souches aviaires. Ceci permet de supposer que ces goélands constituent un réservoir de P. mirabilis porteurs du gène blaCMY-2, et que les structures de type ICE SXT/R391-like joueraient un rôle important dans la dissémination et la persistance de ce gène de résistance.Nous avons également isolé des souches d’Escherichia coli productrices de carbapénèmases acquises, qui constituent actuellement l'une des menaces les plus préoccupantes pour la santé publique en termes d'antibiorésistance. Ces souches proviennent uniquement de goélands leucophées et sont porteuses du gène blaVIM-1. L’analyse de leur patrimoine génétique montre qu’elles sont liées à des souches humaines sensibles. Nous n’avons en effet pas isolé de souches humaines productrices de carbapénèmases de type VIM dans le même temps. Cette découverte pose la question d’un réservoir aviaire potentiel et d’une menace de diffusion.Lors du screening nous avons identifié une souche de Vibrio cholerae non-O1/non-O139 résistante aux carbapénèmes et provenant d’un goéland leucophée. Elle possédait des gènes blaVIM-1 et blaVIM-4 qui faisaient partie d’un integron de classe 1, situé sur un plasmide IncA/C. Il s’agit de la première description d’une souche de V. cholerae productrice de ce type de carbapénèmases. Ce travail démontre la complexité de la circulation de l’antibiorésistance au sein du microbiote étudié. Il ouvre de nombreuses perspectives d’un point de vue épidémiologique mais également fondamental sur les mécanismes et les supports génétique de cette antibiorésistance. En effet, il illustre bien les apports importants des outils d’épidémiologie moléculaire dans la surveillance de l’émergence et la compréhension de la dynamique de transmission et de diffusion des bactéries multirésistantes dans la faune sauvage. / Bacterial resistance has become a major public health problem leading to a strengthening of spread surveillance and control. The epidemiology of antimicrobial resistance (AMR) in clinical pathogens is essential for therapeutic management. It is also relevant in animal and environmental bacteria to determine and understand AMR existence and diffusion. While much work has been done on the microbiota of companion animals, studies involving wildlife are scarce. It is essential to consider wildlife when studying AMR dynamics to assess its epidemiological role in AMR spread and understand the zoonotic risk which ensues from it.With our literature review, we highlight the close link between human activities and the presence of AMR in wildlife. It led us to discuss the pathways between the human and animal compartments.A previous study reported the presence of an avian reservoir of extended spectrum beta-lactamases-producing Escherichia coli in the South of France. Based on this finding, we explored the microbiota of two gull species, differentiated by their ecological niches and diet, as a potential reservoir of AMR.First, we investigated the presence of acquired AmpC-producing Proteus mirabilis in the gulls’ microbiota over two years. The isolates produced CMY-2 cephalosporinases with the genetic support of an integrative and conjugative element (ICE) which belongs to the SXT/R391-like family. Two human strains had the same enzymes, genetic support and genetic background as the avian isolates. This suggests that these gulls may act as a reservoir of blaCMY-2-carrying P. mirabilis, and the SXT/R391-like ICEs may play an important role in this gene’s dissemination and persistence.We also isolated acquired carbapenemases-producing E. coli, which is currently one of the most serious AMR threats to public health. These strains, which carried the blaVIM-1 gene, were recovered from yellow-legged gulls. The phylogenetic analyses showed that the gulls are significantly linked with human susceptible isolates. However, VIM carbapenemase producing-human isolate was not isolated in the same time period. This discovery raises the question of a potential avian reservoir and the threat of diffusion.During the screening, we identified a carbapenem resistant non-O1/non-O139 Vibrio cholerae strain, recovered from a yellow-legged gull. It carried both blaVIM-1 and blaVIM-4 genes which were part of a class 1 integron structure located in an IncA/C plasmid. This is the first description of a V. cholera strain producing this type of carbapenemase.This work demonstrates the complexity of the AMR circulation in the microbiota studied. It opens many perspectives from an epidemiological and fundamental point of view on the mechanisms and genetic supports of AMR. It further illustrates the contribution of molecular epidemiology tools in the understanding of the dynamics of transmission and diffusion and the surveillance of the emergence of AMR in wildlife.

Nous avons étudié l’impact de contraintes mécaniques contrastées sur la structure des pattes de canard (Anas platyrhynchos) pour comprendre l’influence de l’environnement sur la variabilité phénotypique. Des canards ont été élevés sous quatre conditions expérimentales: 1/ marche restreinte, 2/ marche libre 3/marche augmentée 4/ marche et nage. Les vingt-huit muscles et les trois os longs de la patte de ces oiseaux ont été mesurés. Une comparaison a été faite entre les appareils locomoteurs des canards des cailles et des pies pour établir un lien entre les types de marche et la morphologie des pattes. Les résultats montrent que les muscles sont principalement affectés par une restriction de mouvement, alors que les os sont principalement touchés par une augmentation de l’exercice. Les variations de forme des os touchent principalement le genou. Cette articulation est aussi celle qui montre la plus de variabilité au cours de la locomotion des différentes espèces comparées. / We investigated the impact of contrasting mechanical constrains on duck leg structure (Anas platyrhynchos) to understand the influence of the environment on phenotypic variability. Ducks were raised under four experimental conditions: 1/ restricted walking, 2/ free walking 3/ increased walking 4/ walking and swimming. The twenty-eight muscles and three long bones of the leg of these birds were measured. A comparison was made between locomotive devices of quail, ducks and magpies to establish a link between the types of walking and the morphology of the legs. The results show that the muscles are mainly affected by a restriction of movement, while the bones are mainly affected by an increase in exercise. The variations in the shape of the bones mainly affect the knee. This joint is also the one that shows the most variability during the locomotion of the different compared species.

Les populations répondent aux variations de l'environnement par une adaptation dans un premier temps plastique puis, à plus long terme, génétique. Cette faculté à évoluer est aujourd'hui confrontée à un changement climatique à la fois très rapide et de grande ampleur. L'étude de 15 provenances de sapin pectiné (Abies alba Mill.) réparties sur trois gradients altitudinaux (~ 900 à 1600 m) nous a permis d'évaluer par des approches de dendroécologie et de génétique quantitative leurs caractéristiques phénotypiques et génétiques ainsi que leur potentiel d’acclimatation et d’adaptation. La croissance radiale de 129 arbres adultes répartis le long des gradients a été analysée. Six traits adaptatifs liés à la croissance, la phénologie et la survie ont été mesurés sur 57 descendances maternelles issues de ces provenances et installées en transplantations réciproques dans neuf jardins communs répartis sur les gradients. Les résultats montrent que (i) la diversité phénotypique des populations est principalement due à l’environnement (i.e. plasticité phénotypique), (ii) l’ensemble des traits mesurés sur les semis sont sous contrôle génétique, (iii) les populations étudiées ne semblent pas avoir été soumises à des sélections différenciées (iv) le sapin est très sensible à la sécheresse estivale, d’autant plus si elle se répète d’une année sur l’autre. L’ensemble de ces résultats suggère que les populations étudiées présentent de bonnes capacités d’adaptation mais qu’à plus ou moins court terme, le sapin pectiné est menacé d’extinction à basse altitude ou en marge sud de son aire de répartition. / Natural populations respond to environmental variations firstly by plastic behavior, and, in the longer term, by genetic adaptation. Currently, the rapid and widespread climate change is challenging this ability to evolve. We studied 15 provenances of silver fir (Abies alba Mill.) distributed along three altitudinal gradients (~900 to 1600 m). We evaluated their phenotypic and genetic characteristics and their acclimation and adaptation potential, using dendroecological and quantitative genetic approaches. The radial growth of 129 adult trees distributed along the gradients were analyzed. Six adaptive traits related to growth, phenology and survival were measured on 57 maternal families collected from these provenances and planted following a reciprocal transplant experimental design in nine common gardens distributed along the gradients. The results show that (i) the phenotypic diversity of populations is mainly due to the environment (i.e. phenotypic plasticity), (ii) all the traits measured on seedlings are under genetic control, (iii) the studied populations do not appear to have been subjected to differentiated selections, (iv) silver fir is very sensitive to summer drought, especially when it is repeated over years. All these results suggest that studied populations have great adaptive capacities but that in the short term, silver fir is threatened by extinction on the southern or low elevation margins of its range.

Les claudines sont des protéines des jonctions serrés (JS) dont l'expression est perturbée en cas de cancer. Dans ce travail, nous montrons d'abord que la surexpression de la claudine-2 agit comme intermédiaire de l'effet pro-tumorigène de la symplékine en coopération avec le facteur de transcription ZONAB dans le cancer colorectal (CCR) (Buchert, Papin et al 2010). Nous avons alors étudié le rôle de la claudine-2 sur les cellules souches cancéreuses (CSC), considérées comme responsables du maintien à longue durée de la tumorigénèse, en analysant les conséquences de sa sous-expression expérimentale dans les CSC coliques putatives exprimant le marqueur LGR5. Sur la lignée de CCR humain DLD1, l'inhibition de claudine-2 par shRNA ou siRNA diminue le nombre de cellules LGR5(+) et augmente l'expression du marqueur de différenciation CK20. La sous-expression de la claudine-2 dans les cellules LGR5(+) diminue leur capacité à survivre en dilution clonale en suspension dans un milieu sans sérum, réduit le nombre et la croissance de tumeurs qu'elles induisent après xénogreffe, et augmente l'expression des clusters de microRNA miR-182/183/203, miR-141/200a et miR-200b/c/429, inhibiteurs du phénotype CSC. Ces résultats suggèrent que la claudine-2 participe au maintien du phénotype CSC des cellules LGR5(+). Nous montrons de plus que le génotype des cellules LGR5(-) isolées est plastique, et que cette population contient aussi une sous-population de type CSC. Celle-ci pourrait exprimer une activité ALDH, et l'inhibition de claudine-2 induit une augmentation paradoxale de la formation de sphéroïdes par les cellules ALDH(+) isolées. La claudine-2 peut donc moduler différemment la capacité d'initiation tumorale des cellules LGR5(+) et ALDH(+). L'inhibition de tumorigénicité induite par la sous-expression de la claudine-2 prédomine dans la population tumorale globale, au sein de laquelle les cellules LGR5(+)/(-) et ALDH(+)/(-) coexistent. / Claudins are tight junction proteins frequently displaying abnormal expression patterns in cancer. In this work, we first showed that claudin-2 overexpression acts as an essential intermediate in the tumor-promoting role of the Symplekin/ZONAB complex in colorectal cancer (CRC). We then set out to analyze the function of Claudin-2 in cancer stem cells (CSC), which are strongly suspected to drive long-term tumorigenicity. To this effect, we experimentally down-regulated claudin-2 expression in LGR5-expressing cells, putative CRC cancer stem cells. We showed that claudin-2 inhibition by shRNA increased the expression of the epithelial differentiation marker CK20 and decreased the number of LGR5(+) cells, without inducing their apoptosis. Claudin-2-depleted LGR5(+) cells were no longer able to survive as single cells in suspension in serum free medium, and formed less and smaller tumors in a xenograft model. Moreover, the inhibition of claudin-2 increased the expression of the miRNA clusters miR-182/183/203, miR-141/200a and miR-200b/c/429, known as potent CSC phenotype inhibitors. Hence, our results suggest that claudin-2 promotes the CSC phenotype of LGR5(+) cells. In addition, we show that the genotype of isolated LGR5(-) cells is unstable and that this population also contains a CSC-like sub-population, potentially displaying a high ALDH activity. Interestingly, claudin-2 down-regulation in isolated ALDH(+) cells induces a paradoxical increase in their sphere-forming ability. Claudin-2 can thus differentially modulate the tumor-initiating capability of LGR5(+) and ALDH(+) cells. The inhibitory effect on tumorigenicitiy induced by claudin-2 depletion is clearly predominant in the global, heterogenous tumor cell population, where LGR5(+)/(-) and ALDH(+)/(-) cells coexist.

Dans les savanes d'Afrique de l'Ouest, les moustiques Anopheles coluzzii et An. gambiae, qui transmettent le paludisme, pullulent en saison des pluies et disparaissent en saison sèche. Les mécanismes permettant le maintien des populations d'Anophèles d'une année sur l'autre restent inconnus et difficiles à mettre en évidence sur le terrain. Au cours de ce travail, nous avons étudié, par des approches comparatives et expérimentales, la plasticité physiologique et morphologique des femelles An. coluzzii et An. gambiae exprimée en réponse aux conditions déshydratantes de la saison sèche. Des analyses métabolomiques, protéomiques, morphométriques et respirométriques, nous ont permis de mettre en évidence une grande variabilité des profils exprimés entre les espèces et entre les différentes populations d'An. coluzzii. / In dry savannahs of West Africa, the malarial mosquitoes Anopheles coluzzii and An. gambiae swarm during the rainy season but almost disappear at the onset of the dry season. Interestingly, the ecological and physiological bases enhancing the survival of these insects during the desiccating conditions of the dry season remain unknown, and hard to understand with field studies. In the present work, we conducted experimental and comparative studies to analyse the physiological and morphological plasticity of female An. coluzzii and An. gambiae mosquitoes in response to the environmental conditions of the dry season. Metabolomic, proteomic, morphometric and gas exchange analyses highlighted a wide range of responses to the dry season conditions in these species, and enables distinguishing the two considered species.

Un défi important en Biologie est de comprendre comment les organismes s’adaptent à des environnements fluctuants et de déterminer l’importance relative de la plasticité phénotypique et des mutations dans cette adaptation. Nous avons examiné la réponse d’un pathogène du blé (Zymoseptoria tritici) aux fluctuations de température grâce à des approches de transcriptomique, de phénotypage (fitness relative et pathogénie) et de génomique. Pour cela, une évolution expérimentale a été menée in vitro à partir de deux clones ayant évolué dans trois régimes thermiques : à 17°C, à 23°C et en température fluctuante. Le niveau d’expression de 11% du génome a évolué de manière distincte entre les deux génotypes fondateurs en conditions de fluctuations. Nous avons également observé une plus forte densité de gènes différentiellement exprimés dans des régions connues pour être riches en éléments transposables. L’évolution en conditions fluctuantes a favorisé la robustesse du transcriptome. La fitness relative estimée dans les conditions d’évolution a augmenté uniquement pour les lignées fluctuantes issues d’un des deux génotypes fondateurs. La différence de croissance entre les deux ancêtres en conditions de fluctuations et leur différent niveau de plasticité d’expression pourraient expliquer ces résultats différents. Enfin, nous avons observé : i). des pertes de pathogénie in planta suite à l’évolution à 17°C et en fluctuations, ii). aucune perte de chromosomes accessoires, iii). de nombreuses mutations dans le génome, dont des mutations codantes dans des effecteurs. Ces travaux apportent de nombreux éléments de compréhension des mécanismes évolutifs et moléculaires sous-jacents à l’évolution de Z. tritici dans des environnements variables. / An important challenge in Biology is to understand how organisms adapt to fluctuating environments and to determine the relative significance of phenotypic plasticity and mutations in this adaptation. We examined the response of a wheat pathogen (Zymoseptoria tritici) to temperature fluctuations using transcriptomics, phenotyping (relative fitness and disease level) and genomics. With this goal, we conducted an in vitro experimental evolution from two Z. tritici clones that evolved in three thermal conditions: at 17°C, at 23°C and under temperature fluctuations. Expression level of 11% of the genome evolved in a different way between the two founder genotypes that evolved under fluctuating conditions. We also observed a higher density of differentially expressed genes in regions known to be enriched in transposable elements. Evolution under fluctuating selection promoted robustness of the transcriptome. The relative fitness estimated in the same conditions as for the experimental evolution did increase for fluctuating lineages only for one of the founder genotypes. The difference of growth between the two ancestors in fluctuating conditions and their distinct level of expression plasticity could explain these opposite results. Finally we observed: i). in planta pathogenicity losses for lineages evolved at 17°C or under fluctuations ii). no accessory chromosome loss, iii). many de novo mutations, including coding mutations in effector genes. This work contributes to shade light on the evolutionary and molecular mechanisms underlying the evolution of Z. tritici in variable environments.

Le phylum Hemichordata est composé exclusivement d'organismes marins et, avec les embranchement Echinodermata et chordata, il forme le groupe des Deutérostomes sur l'arbre de la vie des animaux. Dans les chapitres d'introduction et le deuxième, je donne un aperçu des hémichordés, y compris les enteropneustes solitaires et les pterobranches coloniaux et je les défini dans un contexte évolutif ou phylogénétique. Les enteropneustes sont souvent considérés comme le meilleur proxy vivant de l'ancêtre des deutérostomes. Les ptérobranches comprennent les Cephalodiscida et les Graptolithina. Les graptolites (graptos = écrit, lithos = roche) sont principalement représentés par des espèces fossiles remontant à la Période Cambrienne, il y a plus de 500 millions d'années. Ces «écritures dans la roche» sont largement connues et étudiées par les paléontologues et sont si abondantes qu'elles sont utilisées comme fossiles indicateurs pour identifier les couches sédimentaires. Les graptolites sont éteints sauf pour cinq espèces benthiques appartenant au genre Rhabdopleura, membres de la famille Rhabdopleuridae, que j'examine en détail dans le chapitre trois. Rhabdopleura recondita de la mer Méditerranée fait l'objet de cette thèse. Il est courant le long des côtes sud de l'Italie d'où je l’ai échantillonné en plongée sous- marine. Il est inhabituel que des colonies résident cachées à l'intérieur de la zoaria des bryozoaires morts. Seuls les tubes érigés font saillie à partir de la matrice de l'hôte. Les chapitres quatre et cinq sont les contributions les plus significatives de cette thèse, avec un accent sur les tubes de R. recondita. Le chapitre quatre fournit des observations de la construction de tubes par R. recondita gardé en captivité. J'ai observé la capacité des larves, des zooïdes et des colonies à sécréter de nouveaux tubes en présence et en l'absence du matériel hôte du zoarium bryozoaire. Nous avons découvert que la colonisation larvaire et la sécrétion du dôme peuvent se produire sans l'hôte bryozoaire, mais la croissance continue de la colonie nécessite le substrat de l'hôte. Les zooïdes adultes ne peuvent reformer de nouveaux tubes que s'ils sont capables de s'abriter à l'intérieur du matériel hôte. Un résultat surprenant des observations des zooïdes a été la sécrétion d'un opercule et d'un tube évasé. Les colonies qui avaient des tubes érigés enlevés ont pu fabriquer de nouveaux tubes, mais à un faible nombre. Une étude parallèle a été réalisée sur des colonies dont les tubes avaient été retirés, puis cultivées dans des canaux à quatre vitesses d'écoulement. Cette expérience a été conçue pour induire une réponse plastique phénotypique à l'écoulement. Au lieu de cela, je n'ai trouvé aucune différence significative dans la longueur du tube ou le nombre de tubes en réponse à quatre vitesses d'écoulement. Ce résultat suggère que le développement du tube de R. recondita peut être canalisé ou fixé. Il est significatif car il suggère que de petites différences qui distinguent les espèces primitives de graptolites encroûtantes sont bonnes. Le chapitre cinq porte sur la composition des tubes de R. recondita. Plusieurs hypothèses et de nombreuses analyses ont été faites sur ce sujet, mais aucune n'a été concluante. J'utilise ici la génomique et la bioinformatique, l'immunochimie et la spectroscopie et rejette les hypothèses selon lesquelles les tubes sont de la kératine ou de la cellulose. Au lieu de cela, j'ai trouvé huit gènes de chitine synthase dans le génome et le trascriptome, un complexe composé d'un polysaccharide semblable à la chitine, d'une protéine, d'un acide gras et de composants élémentaires inattendus. Cette étude est significative car elle ferme la porte sur une ancienne hypothèse de composition de tube de graptolite et révèle qu'il s'agit d'une structure complexe comprenant de la chitine. Le chapitre de conclusion est un bref résumé des résultats et une réflexion sur les aveenues potentiellement fructueuse pour des recherches futures. / The phylum Hemichordata is comprised of exclusively marine organisms, and together with the Echinodermata and Chordata forms the Deuterostomia branch on the animal tree of life. In the introductory and second chapters I provide a background on Hemichordata including the solitary Enteropneusta and the colonial Pterobranchia and define them in an evolutionary or phylogenetic context. The enteropneusts are often regarded as the best living proxy of the deuterostome ancestor. Pterobranchs, include the Cephalodiscida and Graptolithina. Graptolites (graptos=written, lithos=rock) are mostly represented by fossil species dating back to the Cambrian Period, more than 500 million years ago. These “writings in the rock” are widely known and studied by paleontologists and are so abundant that they are used as index fossils to identify sedimentary layers. Graptolites are extinct but for five benthic species belonging to the genus Rhabdopleura, members of the Rhabdopleurida, which I extensively review in chapter three. Rhabdopleura recondita from the Mediterranean Sea is the subject of this thesis. It is common along the south coasts of Italy from where I sample it by SCUBA diving. It is unusual in that colonies reside hidden inside of the zoaria of dead bryozoans. Only erect tubes project from the host matrix. Chapters four and five are the most significant contributions of this thesis, with a focus on R. recondita tubes. Chapter four provides observations of tube building by R. recondita kept in captivity. I observed larvae, zooids and colonies abilities to secrete new tubes in the presence and absence of the bryozoan zoarium host material. We discovered that larval settlement and dome secretion can occur without the bryozoan host, but the continued growth of the colony requires the host substrate. Adult zooids can reform new tubes only if they are able to shelter inside of host material. A surprising result from the zooid observations was the secretion of an operculum and a flared tube. Colonies that had erect tubes removed were able to make new tubes, but fewer in number. A parallel study was done on colonies that had tubes removed and then were cultured in channels at four flow velocities. This experiment was designed to induce a phenotypic plastic response to flow. Instead, I found no significant difference in tube length or tube number in response to four flow velocities. This result suggests that the tube development of R. recondita may be canalized, or fixed. It is significant because it suggests that small differences that distinguish primitive, encrusting graptolite species, are good. Chapter five is on the composition of R. recondita tubes. Several hypotheses and numerous analysis have been done on this topic, but none were conclusive. Here I use genomics and bioinformatics, immunochemistry and spectroscopy and reject the hypotheses that the tubes contain keratin or cellulose. Instead I found eight chitin synthase genes in the genome and transcriptome, a complex made of a chitin-like polysaccharide, protein, fatty acid and unexpected elemental components. This study is significant because it closes the door on old hypothesis of graptolite tube composition and reveals that it is a complex structure including chitin. The conclusion chapter is a brief summary of the results and a reflection on fruitful avenues of future research.

Afin de prévoir les conséquences des changements environnementaux sur la biodiversité, une approche est de mieux comprendre la réponse des espèces à une modification de leur environnement. Les écosystèmes de montagne sont particulièrement concernés par ces changements environnementaux. En particulier, dans les Alpes françaises, les pelouses et prairies constituent des formations végétales importantes, du point de vue de leur intérêt patrimonial et de la biodiversité en espèce animales et végétales qu'elles renferment. Pour estimer la capacité des espèces à s'adapter/s'acclimater à de nouvelles conditions environnementales, différentes expériences ont été mises en place afin d'estimer le rôle de la variabilité génétique et de la plasticité phénotypique dans la variation des traits fonctionnels. Les résultats mettent en évidence l'importance de la plasticité phénotypique comme source de variation des traits fonctionnels, la variabilité génétique expliquant une part significative mais plus faible de la réponse. Cette coexistence des deux mécanismes indique que les espèces étudiées sont capables de s'acclimater et, à plus long terme, pourront s'adapter. Toutefois, des niveaux différents de plasticité et de contraintes ont été observés au sein et entre les espèces, pouvant conduire des réponses différentes selon les espèces et les populations. Les différents résultats ont permis de mettre en évidence la complexité de la réponse des espèces à leur environnement. Les différents aspects ainsi que l'origine de la réponse sont donc des éléments clés pour prévoir la réponse des espèces aux changements globaux de l'environnement, et donc l'évolution de la biodiversité.

La diversification des signaux aposématiques dans un cadre de mimétisme müllérien est un phénomène intrigant. Alors que la théorie relative à l'aposématisme et au mimétisme suggère l'évolution vers un signal aposématique unique, d'impressionnantes variations peuvent être observées entre les populations, et cela à petite échelle spatiale. Il a été supposé que la variation spatiale des pressions de sélection engendrées par différents prédateurs puisse être à l'origine de ce phénomène. Afin de tester cette hypothèse, nous avons étudié la transition entre deux systèmes géographiques caractérisés par des patrons aposématiques distincts chez des grenouilles mimétiques et toxiques du nord du Pérou (Dendrobatidae) en combinant les outils de génétique des populations aux outils écologiques. Dans chacun de ces systèmes, Ranitomeya imitator vit en sympatrie avec R. ventrimaculata ou R. variabilis. Il s'agit du principal exemple empirique suggérant que dans un cadre de mimétisme müllérien, il n'y a pas convergence des signaux aposématiques des deux espèces, mais plutôt convergence unidirectionnelle où R. imitator, étant polymorphe, imite des espèces monomorphes avec lesquelles elle est sympatrique. Premièrement, les résultats réfutent les prémisses qui suggèrent que R. imitator converge vers le signal aposématique d’une autre espèce. La haute similarité génétique entre les espèces modèles suggère qu'elles ont divergé plus récemment que les populations de R. imitator ou qu'elles sont encore connectées par du flux génique. Ces résultats indiquent que ces espèces ont été identifiées à tort comme des espèces différentes. De fait, l'identification de l'espèce imitatrice basée sur la variabilité phénotypique est invalidée dans ce système puisque R. imitator et R. variabilis/ventrimaculata démontrent la même variabilité. Deuxièmement, nos résultats démontrent que la prédation varie spatialement, autant en intensité qu'en direction, créant ainsi un paysage hétérogène de pressions de sélection. Ainsi, de fortes pressions de prédation stabilisatrice permettent le maintien de l'organisation géographique de différents signaux aposématiques et expliquent l'uniformité de ces signaux ainsi que les relations mimétiques. Par contre, le relâchement temporaire des pressions de prédation permet l'apparition de nouveaux phénotypes aposématiques via les processus évolutifs neutres, conduisant à un haut polymorphisme au niveau de ces populations. L'interaction de ces modes sélectifs nous a permis de démontrer pour la première fois comment la théorie évolutive de Wright (shifting balance theory) permet la diversification adaptative dans un système naturel. Pour conclure, cette étude a permis de mettre en évidence à quel point les systèmes de mimétisme müllérien peuvent être dynamiques. L'alternance spatiale entre les processus évolutifs neutres et la sélection naturelle permet l'émergence de nouveaux phénotypes aposématiques à une échelle locale, ainsi que l'apparition d'une organisation géographique des signaux d'avertissement et des relations de mimétisme müllérien. / The diversification of aposematic signals in Müllerian mimicry systems is a puzzling phenomenon. Although aposematism and mimicry are expected to promote uniformity in warning signals, impressive variations may be observed among populations at relatively small spatial scales. It has been suggested that spatial variation in selective pressures caused by predators might be responsible for this phenomenon. In order to test this hypothesis, we studied the transition in the aposematic signals of the mimetic poison-dart frogs of Northern Peru (Dendrobatidae) between two geographical systems characterized by distinct aposematic signals. This was done by combining population genetics and ecological tools. In both systems, Ranitomeya imitator is sympatric with either R. ventrimaculata or R. variabilis. This system is recognized as a rare example in support of the hypothesis for advergence: R. imitator, which is polymorphic, is believed to mimic distinct sympatric monomorphic model species. However, our results do not support the hypothesis for advergence of the aposematic signals by R. imitator. The genetic similarity between the model species suggests that they have diverged more recently than R. imitator populations or that they are still connected by gene flow. These results indicate that these species were misidentified as being different species. As such, the identification of the mimetic species based on phenotypic variability is invalidated in this system, since R. imitator is as variable as R. variabilis/ventrimaculata. Also, our results demonstrate that predation pressure is spatially variable, in both intensity and direction, thus creating a heterogeneous selective landscape. As such, strong and directed stabilizing selective pressures maintain the geographic organisation of aposematic signals and explain phenotypic uniformity and mimetic relationships. Relaxation of these selective pressures enables for the appearance of novel aposematic phenotypes and promotes high phenotypic variability via neutral evolutionary processes. The interaction between these selective regimes has enabled us to demonstrate, and this for the first time, how the Wright’s shifting balance theory of evolution may promote adaptive diversification in a natural system. In conclusion, this study highlights just how dynamic Müllerian mimicry systems can be. The interplay between neutral evolutionary processes and natural selection enables for the predominance of novel aposematic phenotypes at a local scale, and the geographical organisation of warning signals and Müllerian relationships.