Des études récentes sur les organismes à fécondation externe démontrent que la disponibilité du sperme et le succès de fécondation sont très sensibles aux changements d’abondance des populations. Cependant, la sévérité de la limitation du sperme est controversée et peu d’études ont mesuré le taux de fécondation dans des populations naturelles. Au cours des hivers 2002 et 2003, nous avons utilisé des essais de fécondation pour quantifier la disponibilité du sperme dans des populations d’oursins d’abondances différentes. Des pontes intenses et des niveaux de fécondation approchant 100 % ont été observés dans la grande population tandis que la population plus petite montra une activité de ponte beaucoup moins intense. Cependant, les pontes entre les deux populations coïncidaient, suggérant l’implication d’un signal de ponte à grande échelle. Nous pensons que des pontes massives sont plus probables dans les populations de grandes abondances parce que des phéromones atteindraient des concentrations qui stimuleraient les oursins moins réceptifs à pondre. / Recent experimental studies with gamete-spawning organisms indicate sperm availability and in turn fertilization success may be sensitive to changes in population abundance. However, the occurrence of sperm limitation is controversial and few studies have measured fertilization rates during natural spawnings. During 2002 and 2003, we used fertilization assays to quantify sperm availability near urchin populations of different abundances. Extensive spawning and fertilization rates near 100% were observed near a large population, whereas smaller populations showed lower and less sustained fertilization rates and no drop in gonad size. Some increases in sperm availability occurred at the same time in different populations, suggesting spawning in response to a large-scale cue. We speculate that mass, synchronous spawning is more likely in large populations where gametes or pheromones from conspecifics reach concentrations that are high enough to trigger spawning in less responsive urchins.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Dendroctonus ponderosae, appelé le dendroctone du pin ponderosa (DPP), est l'un des insectes ravageurs les plus destructeurs de l'ouest de l'Amérique du Nord. Les champignons qu'il transporte causent de la mortalité chez plusieurs espèces du genre Pinus. L'infestation d'un pin commence par la libération d'une phéromone d'agrégation, le trans-verbénol, par un DPP femelle adulte, initiant ainsi une attaque de masse. En grand nombre, le DPP réussit à surmonter les défenses du pin incluant la production d'oléorésine contenant des composés toxiques comme l'α-pinène. La phéromone est initialement produite par l'insecte au stade larvaire par hydroxylation de l'α-pinène dans un processus de détoxification. Le trans-verbénol ainsi produit est ensuite lié à un acide gras afin d'être entreposé sous forme d'esters. Quand l'adulte colonise un nouveau pin, une carboxylestérase prédite causerait la libération de la phéromone séquestrée. L'hypothèse émise est que cette réaction est catalysée par l'estérase du clone DPO062_I20 du DPP. La production recombinante de l'enzyme a été faite dans Escherichia coli, mais celle-ci formait des corps d'inclusion. Les corps d'inclusion ont été solubilisés et la protéine solubilisée a été repliée, mais aucune activité enzymatique n'a été mesurée lors des essais préliminaires avec les esters de trans-verbénol identifiés dans le DPP. Une analyse des homologues de l'estérase a révélé qu'un organisme eucaryote pourrait être mieux adapté pour l'expression d'une enzyme active. L'estérase a donc été produite dans la levure Pichia pastoris dans laquelle elle a été retrouvée sous forme glycosylée. Cependant, aucune activité enzymatique n'a été mesurée dans les conditions testées. Différentes conditions d'expression et d'essais enzymatiques devront être étudiées afin d'obtenir une conclusion fiable quant à la caractérisation enzymatique de l'estérase. Finalement, un arbre phylogénétique des carboxylestérases du DPP a révélé que la carboxylestérase d'intérêt pourrait être spécifique à l'ordre Coleoptera ou à la sous-famille Scolytinae. / Dendroctonus ponderosae, known as the mountain pine beetle (MPB), is one of the most destructive insect pests in western North America. The fungi carried by MPB cause mortality in several Pinus species. Pine colonization is started by an adult female MPB releasing an aggregation pheromone called trans-verbenol, thus initiating a mass attack. In large numbers, MPB can overcome the host's defenses, which includes the production of oleoresin which contains toxic molecules such as α-pinene. The pheromone is initially produced at the larval stage through hydroxylation of α-pinene as a detoxification process. The resulting trans-verbenol is then conjugated with a fatty acid in order to be stored in the form of esters. When an adult MPB colonizes a new host, a predicted carboxylesterase causes the release of the sequestered pheromone. It is hypothesized that the esterase from the MPB clone DPO062_I20 catalyzes this reaction. The enzyme was recombinantly produced in Escherichia coli but formed inclusion bodies. These inclusion bodies were solubilized and the proteins were refolded, but no enzyme activity was detected in preliminary assays using trans-verbenol esters identified in MPB. Analysis of the esterase's homologs suggested that a eukaryotic organism could be more suitable for the expression of an active enzyme. The esterase was thus produced in the yeast Pichia pastoris, in which it was found to be glycosylated. However, no enzyme activity was measured under the tested conditions. Further exploration of different expression and assay conditions will be necessary to obtain a reliable conclusion regarding the enzymatic characterization of the carboxylesterase. Lastly, a phylogenetic tree of MPB carboxylesterases revealed that the carboxylesterase of interest may be specific to the Coleoptera order or to the Scolytinae subfamily (bark beetles).

La cécidomyie du sapin, Paradiplosis tumifex Gagné (Diptera : Cecidomyiidae), est un ravageur important du sapin baumier puisqu’il cause la sénescence prématurée des aiguilles ce qui diminue sa valeur esthétique comme arbre de Noël. Notre objectif est d’élucider la structure chimique de la phéromone sexuelle émise par la femelle pour l’utiliser dans un piège à phéromone comme outil de dépistage. Ainsi, nous avons collecté les effluves des femelles et des mâles où, en les analysant par chromatographie en phase gazeuse, un signal ayant seulement été observé chez les femelles pourrait correspondre à la phéromone. À l’aide des similarités entre les structures de celles connues chez 17 autres espèces de cécidomyies, nous avons synthétisé des analogues dont les indices de rétention ont été comparés à la phéromone afin d’aider à son identification. Finalement, bien que la structure n’ait pas été établie, les options disponibles pour atteindre notre but ont été exposées. / The balsam gall midge, Paradiplosis tumifex Gagné (Diptera: Cecidomyiidae), is a significant pest of the balsam fir causing premature needle senescence, which diminishes its aesthetic value as a Christmas tree. Our goal is to elucidate the female-produced sex pheromone chemical structure to use it in a pheromone trap as a monitoring tool. Thus, we collected female and male effluents where, by analysing them using gas chromatography, a signal shown exclusively in females was observed. Using structural similarities of sex pheromones known for 17 other cecidomyiidae species, we synthesized analogues for which retention indexes were compared to the pheromone to help its identification. Finally, even though the structure has not been determined, the available alternatives to reach our target were discussed.

Il existe chez D. melanogaster et D. simulans un polymorphisme des hydrocarbures mâles qui pourrait jouer un rôle dans la mise en place d’un isolement sexuel. Le 7-tricosène (7-T; C23:1) et le 7-pentacosène (7-P; C25:1) sont les phéromones principales des mâles. Elles interviennent dans le comportement de cour et varient en fonction des paramètres géoclimatiques. Cette thèse a pour objectif d'étudier le rôle des phéromones mâles sur l’isolement sexuel ainsi que les changements génétiques à l’origine de leur variation et de leur évolution. Un des volets de cette thèse porte sur des aspects physiologiques et comportementaux. Nous avons étudié l'impact de la température sur la synthèse des hydrocarbures mâles et l'influence du rapport 7-T/7-P sur la résistance à la dessiccation et sur la réceptivité des femelles de différentes populations de D. melanogaster et D. simulans. Nous avons observé un isolement sexuel significatif entre des souches 7-T et 7-P de ces deux espèces présentes au laboratoire depuis des décennies, ainsi qu'entre des lignées issues d'une même population soumises à une sélection artificielle. Il apparaît également que les souches synthétisant de grandes quantités de 7-P s’adaptent plus rapidement aux modifications importantes de température. La seconde partie de cette thèse consiste en la détermination et l'étude des gènes d’élongase pouvant être impliqués dans la synthèse du 7-T et du 7-P chez les mâles de D. melanogaster et dans une moindre mesure chez ceux de D. simulans. Les travaux réalisés nous ont permis de mettre en évidence qu’un gène, situé sur le chromosome II, joue un rôle majoritaire dans la synthèse du 7-P. / In D. melanogaster and D. simulans there is a male hydrocarbon polymorphism that may play a role in sexual isolation. The main male pheromones are the 7-tricosene (7-T C23: 1) and the 7-pentacosene (7-P, C25: 1). They are involved in courtship behavior and depend on geo-climatic parameters. The aim of this thesis is to study the role of male pheromones on sexual isolation and to better understand the genetic changes responsible for the variation and the evolution of male pheromones. The first part investigates the plasticity of CHCs in response to temperature and focuses on the role of 7-T and 7-P in resistance to desiccation and in sexual selection in D. melanogaster and D. simulans. In both species there was partial sexual isolation between 7-T and 7-P flies from wild-type laboratory strains and also from lines that have been artificially selected. Males with high levels of 7-P seemed to modify their CHCs profiles more quickly in response to temperature changes. The second part is the identification of elongase genes that might be involved in the synthesis of 7-T and 7-P in D. melanogaster and D. simulans males. A gene, located on chromosome II, could play a major role in the synthesis of 7-P in D. melanogaster.

Les interactions entre individus sont un socle vital pour l’organisation des colonies d’abeilles, en particulier lors du recrutement pour le butinage. Outre la communication de la localisation d’une source de nourriture par la fameuse danse, les abeilles recrutées apprennent les caractéristiques de l’odeur des fleurs butinées au cours de transferts de nectar (trophallaxie). Les mécanismes de cet apprentissage ne sont pas encore éclaircis car il est parfois effectif sans aucun transfert de nectar, suggérant que d’autres mécanismes, comme par exemple d’apprentissage social, sont impliqués. Nous avons reproduit cette interaction en laboratoire, suivant un protocole basé sur le conditionnement olfactif appétitif de la réponse d’extension du proboscis (REP). Ici, un composé odorant initialement neutre (Stimulus conditionnel) était associé à un contact avec une congénère (Stimulus Inconditionnel social), sans récompense sucrée. Nos expériences montrent que ce simple contact social entre congénères peut constituer un renforcement pour les abeilles. A la suite de cette association, celles-ci montrent donc des REP à l’odeur préalablement associée au contact social. Nos expériences montrent de plus que des contacts antennaires entre les abeilles sont indispensables à l’efficacité de cet apprentissage social, représentant un indice social tactile. Nous avons alors développé un dispositif permettant d’enregistrer les mouvements des antennes de manière précise et à haute vitesse (90 hz) et étudié les différents facteurs modulant les mouvements antennaires des abeilles. Les abeilles montrent des réponses contrastées et reproductibles à des odeurs de valeurs biologiques différentes. De plus, le couplage de ces enregistrements à des expériences de conditionnement associatif montre que ces réponses antennaires sont plastiques et modifiées par l’expérience des individus. Ce travail a permis de mettre en lumière un nouveau type d’apprentissage social chez les insectes et d’approfondir l’étude des mouvements antennaires comme indicateurs de l’état motivationnel, attentionnel et physiologique des abeilles ainsi que de la valence des stimuli perçus. / In honeybees, interactions between individuals are cornerstones for the organization of the colony, especially during recruitment for foraging. Besides learning the location of a food source thanks to the well-known dance, the recruited bees learn the characteristics of odors of foraged flowers through nectar transfer (trophallaxis). The underlying mechanisms are still unclear because this learning can occur without any nectar transfer, suggesting that other, probably social, learning mechanisms are involved. We reproduced this interaction in the lab, using a protocol based on the appetitive olfactory conditioning of the proboscis extension response (PER). Here, an initially neutral odorant (conditioned stimulus) was associated with a contact with a nestmate (social unconditioned stimulus), without any sugar reward. Our experiments show that this simple social contact between workers can act as a reinforcement for bees. As a result, they show PER to the odor previously associated with a social contact. We further demonstrate that antenna contacts are essential for the effectiveness of this social learning, representing a tactile social cue. We thus developed a system allowing to record bees’ antennal movements accurately and at high frequency (90 hz). We then determined the factors modulating bees’ antennal movements. First, we show that bees display contrasted and reproducible responses to odors of different biological values. Second, the coupling of these recordings with associative conditioning experiments shows that these antennal responses are plastic and modified by individual experience. This work has shed light on a new type of social learning in insects and has furthered our understanding of antennal movements as indicators of the motivational, attentional and physiological state of bees and of the valence of perceived stimuli.

Pendant la période de reproduction, les mâles et les reines d’abeilles du genre Apis se regroupent au sein de congrégations. Ces congrégations qui ont lieu haut dans le ciel sont particulièrement difficiles à étudier sur le terrain. Nous avons donc développé un simulateur de marche permettant de tester l’attractivité de signaux olfactifs chez l’abeille domestique, A. mellifera. Avec ce dispositif, notre travail montre qu’une odeur dégagée par un groupe de mâles en âge de se reproduire attire les autres mâles et les reines vierges. Cette interattraction des mâles est dépendante de l’âge et apparaît uniquement chez les mâles matures sexuellement (12-15 jours). En parallèle, des extraits chimiques de mâles ont été effectués et permettent de proposer des molécules candidates possiblement impliquées dans l’attraction des mâles et des reines vierges. Ce travail conforte l’hypothèse d’une phéromone sexuelle/d’agrégation émise par les mâles sexuellement matures et qui jouerait un rôle dans la formation et le maintien des congrégations. Nous nous sommes ensuite intéressés à l’évolution de la communication sexuelle phéromonale chez 5 espèces du genre Apis. Nous avons ainsi analysé l’organisation neuroanatomique du lobe antennaire (premier centre olfactif) des mâles. Les données montrent des différences marquées dans le nombre et la position des macroglomérules, structures spécialisées dans la détection des phéromones sexuelles. Les espèces d’abeilles naines (A. florea) et d’abeilles géantes (A. dorsata) possèdent 2 macroglomérules et les abeilles de cavités (A. cerana, A. koshevnikovi et A. mellifera) entre 3 et 4 macroglomérules, suggérant une complexification des échanges sexuels phéromonaux dans ce groupe. Cependant, toutes les espèces du genre Apis présentent un même macroglomérule, connu pour détecter le composé majeur de la phéromone de reine, le 9-ODA, chez Apis mellifera. Ce travail établit l’existence d’une phéromone de mâles chez les abeilles du genre Apis et suggère une influence des signaux olfactifs dans l’isolement reproducteur et la spéciation de ces abeilles. / During the mating season, honey bee males (drones) and queens gather at congregation areas high up in the air, which make their onsite study arduous. We developed a walking simulator to test the attractiveness of olfactory signals under controlled laboratory conditions in honey bees A. mellifera. Our results show that mature drones and virgin queens are both attracted by groups of sexually mature drones. This attraction between drones is influenced by sexual maturity, as only sexually mature drones (12-15 days old) display an inter-attraction. In parallel, we performed analyses of drones’ chemical profiles and proposed a number of candidates molecules possibly involved in olfactory attraction of virgin males and queens. This study supports the existence of a sexual/aggregation pheromone emitted by sexually mature drones, which may play a pivotal role in the formation and maintenance of congregations. We were then interested in the evolution of pheromonal sex communication in 5 species of the genus Apis. We thus analyzed the neuroanatomical organization of the drone antennal lobe (primary olfactory center). Our data revealed marked differences in the number and position of macroglomeruli, insects’ functional units dedicated to sex pheromone processing. Dwarf (A. florea) and giant (A. dorsata) honey bee species possess 2 macroglomeruli while cavity nesting bees (A. cerana, A. koshevnikovi and A. mellifera) present 3 or 4 macroglomeruli, suggesting an increase in the complexity of sexual communication in the genus Apis. Interestingly, one macroglomerulus, which is dedicated to the detection of the queen pheromone, 9-ODA in A. mellifera, was conserved in all species. This work establishes the existence of a male pheromone in Apis species and suggests an influence of olfactory signals in the reproductive isolation and speciation of these bees.

Afin d'utiliser les phéromones sexuelles dans les programmes de lutte intégrée des espèces nuisibles d'insectes, il est essentiel d'identifier les composés chimiques phéromonaux et de comprendre adéquatement la biologie reproductive des espèces considérées. Cette thèse porte sur l'étude de ces deux thèmes chez le puceron de la pomme de terre, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), un insecte nuisible pour l'agriculture à l'échelle mondiale. Les femelles sexuées vierges du puceron de la pomme de terre émettent leur phéromone sexuelle afin d'attirer les mâles conspécifiques. Lorsque soumisent à des températures froides, elles expriment ce comportement à un plus jeune âge que dans des conditions plus chaudes. En laboratoire, pour tous les régimes thermiques, une grande différence était observée au niveau du comportement d'appel en fonction de l'âge (i.e., les vieilles femelles appelaient plus tôt après l'ouverture des lumières et passaient plus de temps à appeler). Toutefois, sur le terrain, compte tenu des effets des faibles températures, des vents élevés et de la pluie sur l'activité des femelles en appel, les changements liés à l'âge étaient beaucoup moins prononcés. La phéromone sexuelle libérée par les femelles de M. euphorbiae a été identifiée comme étant un mélange de deux monoterpenoïdes, le nepetalactol (I) et la nepetalactone (II). Ces deux composés étaient présents dans un rapport de 4:1 à l'émergence des femelles. Ce ratio a changé avec l'âge, les femelles les plus âgées libérant un mélange au rapport de 2:1. Des proportions semblables de mâles de M. euphorbiae ont répondu aux mélanges synthétiques des rapports de 3:1, 4:1 et 5:1 et aux femelles vierges en appel. Cependant, les mâles mettaient plus de temps pour atteindre une source de phéromone synthétique que des femelles en appel. Le comportement des mâles face aux femelles sexuées en appel a été étudié dans des bioessais en laboratoire et sur le terrain. En laboratoire, les mâles détectaient la phéromone et s'orientaient vers la source mais ne volaient pas contre le vent lorsqu'ils étaient exposés à une source de phéromone. Par contre, ils rejoignaient la source si un pont était présent entre la source de phéromone et les cages de relâche pour leur permettre de marcher contre le vent. Sur le terrain, les comportements d'appel des femelles et de marche des mâles ont été étudiés pour différentes vitesses de vent inférieures à 5 m/s. Les femelles appelent jusqu'à une vitesse de 4 m/s mais le comportement de vol des mâles était inhibé à des vélocités supérieures à 2 m/s. Tel qu'observé en laboratoire, les mâles marchaient vers la source à des vitesses de vent élevées. Toutefois, contrairement aux résultats de laboratoire où les mâles atteignaient tous la source en marchant, 30% des mâles volaient contre le vent et se posaient sur la source. L'étude détaillée des patrons de vent a démontré qu'en présence de vent, les mâles marchaient vers la source, mais s'envolaient et progressaient vers l'avant lorsqu'une accalmie temporaire du vent se présentait. / In order to use insect sex pheromones in integrated management programme of pest species, it is essential to have the correct identification of the chemical composition of pheromones and a solid understanding of the reproductive biology for the species in question. In this thesis, I examined the two aspects in the potato aphid, Macrosiphum euphorbiae (Homoptera: Aphididae), an agricultural pest of importance worldwide. Virgin female oviparae of the potato aphid release sex pheromone to attract conspecific males. At cooler temperatures females express this behavior at a younger age that at warmer ones. Under all constant temperature regimes in the laboratory there was a significant change in calling behavior as a function of age, with older females calling sooner after the "lights on" signal and spending more time calling. However, under field conditions the age related changes were much less evident due to the effects of low temperatures, high winds and rain on female calling activity. The sex pheromone emitted by calling females of M. euphorbiae was identified as a mixture of two monoterpenoids nepetalactol (I) and nepetalactone (II). The two components were present in a 4:1 ratio in the young females, but this changed with age and older females released a 2:1 ratio. A similar proportion of M. euphorbiae males responded to 3:1, 4:1, and 5:1 synthetic blends and to calling virgin, although the time taken to reach the source was less when conspecific females were used. Males' behaviour to the calling females was examined in the laboratory and field bioassays. In the laboratory, males detected and oriented themselves to the source but did not fly upwind when exposed to calling females or appropriate lures, and only reached the source if there was a bridge available between the release cage and pheromone source allowing them to walk upwind. Under field conditions female calling, and male walking behavior were observed under variable wind speeds <5m/s, but male flight behavior was inhibited at variable winds >2m/s. In contrast to laboratory results where males only reached the source by walking, nearly 40% of males reaching the source did so by flying. A detailed examination of the wind patterns showed that in the presence of wind males walked towards the source but would take flight and make forward progress when there was a temporary lull in the wind.

Ce travail s’intègre dans le cadre général de l’étude de l’écologie chimique des insectes dont il aborde deux aspects distincts.<p><p>Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l’origine biogénétique des glycosides triterpéniques présents dans la sécrétion défensive de Platyphora kollari.<p>A cet effet, nous avons développé des schémas de synthèse originaux pour préparer la [2,2,3-2H3]&61537;-amyrine [48] et l’acide [2,2,3-2H3]oléanolique [56].<p> <p>Ces précurseurs marqués au deutérium ont ensuite été incorporés chez Platyphora kollari. Après incorporation, l’analyse des sécrétions par HPLC-ESIMS ont montré que cette espèce transforme efficacement l’acide oléanolique [34] en le glycoside triterpénique [27]. Par ailleurs, l’&61537;-amyrine [36] est beaucoup moins bien incorporée dans ce glycoside que la & / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Comment la diversification biologique peut-elle avoir lieu malgré les échanges génétiques? Comment les barrières reproductives entre espèces évoluent-elles et fonctionnent-elles? Les changements adaptatifs de certains traits favorisent-ils la diversification et la spéciation? Ces questions ouvertes en biologie évolutive constituent la base de ce projet. Pour y répondre, nous nous sommes intéressés aux papillons du genre néo-tropical Heliconius qui constituent une partie importante des communautés diversifiées de papillons néotropicaux. Les papillons de ce groupe sont immangeables pour les prédateurs, arborent des colorations d’avertissement qui signalent leur toxicité, et miment d’autres papillons toxiques dans leurs communautés locales. Ce genre a connu une radiation adaptative des motifs colorés soumis à la sélection naturelle favorisant le mimétisme de divers signaux locaux, mais ces motifs sont également connus comme signaux intraspécifiques favorisant les appariements homogames. Mes travaux ont permis d’approfondir les connaissances actuelles sur la fonction écologique et la base génétique de la couleur des ailes chez ces papillons, et d’explorer l'importance de la couleur des ailes par rapport aux signaux chimiques au cours des premières étapes de diversification. Dans cette optique, j’ai caractérisé la divergence adaptive entre les taxons à différents stades du continuum de spéciation, par une approche intégrative combinant des données génomiques, phénotypiques, comportementales, chimiques et écologiques. Plus précisément, j’ai étudié le sous-clade de Heliconius appelé sylvaniformes, contenant des espèces de papillons aux motifs tigrés, qui participent à des relations de mimétisme avec de nombreuses autres espèces fortement apparentées ou non. Mes travaux incluent la description comparative de l'architecture génétique des motifs colorés adaptatifs parallèlement chez les espèces H. hecale et H. ismenius, en utilisant des croisements, du génotypage génomique à haut débit, et de la morphométrie des motifs colorés. J’ai également exploré l'importance de la sélection naturelle et sexuelle sur les locus contrôlant ces motifs colorés aux stades précoces de divergence dans ce genre. En particulier, j’ai analysé la structure et le maintien de la zone d’hybridation entre deux races parapatriques de H. hecale montrant des colorations différentes, en combinant la génétique et la génomique des populations, ainsi que l’analyse phénotypique de clines et des tests comportementaux sur le choix de partenaire chez les mâles. Enfin, j’ai effectué des analyses génomiques de la divergence et du flux de gènes en me basant sur des données de re-séquençage de génomes complets afin de rechercher des traces d'introgression entre des espèces co-mimétiques et étroitement apparentées. Ceci a été également couplé à des expériences de préférence et de comportement sexuel, ainsi qu’à des analyses chimiques montrant d'importantes différences dans des composés qui pourraient intervenir dans la reconnaissance spécifique et le maintien des limites entre espèces. Dans l'ensemble, mes travaux montrent que bien que la sélection agissant sur les motifs colorés des ailes ait été centrale dans la diversification du genre Heliconius, l'accumulation d'autres barrières au flux de gènes peut jouer un rôle important dans l’aboutissement du processus de spéciation. / How does biological diversification occur in the face of genetic exchange? How do reproductive barriers evolve and function? What is the role of adaptive traits in promoting diversification and speciation? These open questions in evolutionary biology are at the core of this project. In order to tackle them, we have focused on butterflies in the neo-tropical genus which are an important component of the diverse butterfly communities in the Neo-tropics. Butterflies in the genus Heliconius are unpalatable to predators, use warning colours to advertise their defences, and mimic other defended butterflies in their local communities. The genus has undergone an adaptive radiation in wing colour patterns as a result of natural selection for mimicry, and is also well known for assortative mating based on wing pattern. I have extended the current knowledge about the ecological function and the genetic basis of wing color patterns in these butterflies and explored the importance of wing coloration relative to chemical signaling in the early stages of diversification. To this aim, I have characterised the adaptive divergence between lineages at different stages of the speciation continuum, by integrating genomic, phenotypic, behavioural, chemical and ecological data. More precisely, I have studied the so-called silvaniform sub-clade of Heliconius, known for harbouring species with tiger patterns that participate in mimicry with large groups of other closely and distantly-related species. My work includes the comparative description of the genetic architecture of wing pattern adaptation in two species, H. hecale and H. ismenius, using crosses, genome-wide next-generation genotyping, and advanced morphometrics of colour patterns. I have also explored the importance of natural and sexual selection on wing-patterning loci at early stages of divergence in the genus. In particular, I have analysed the structure and maintenance of a hybrid zone between two distinctly coloured parapatric races of H. hecale by using a combination of population genetics and genomics, coupled to a phenotypic analysis of the clines and to behavioural assays on male-based mate choice. Finally, I have carried out genome-wide analyses of divergence and gene flow with whole genome sequencing data to look for evidence of introgression between coexisting, hybridising co-mimetic species. This was again coupled to experiments on mating preferences and behavior, and yielded evidence for important differences in putative pheromone signals which may mediate species recognition and the maintenance of species boundaries. Overall, my results show that although selection on wing pattern divergence have been central to the diversification of the genus Heliconius, the accumulation of other barriers to gene flow may be important for the speciation process to be completed.

Ce travail s’intègre dans le cadre général de l’étude de l’écologie chimique des insectes dont il aborde deux aspects distincts. Dans la première partie de cette thèse, nous avons étudié l’origine biogénétique des glycosides triterpéniques présents dans la sécrétion défensive de Platyphora kollari. A cet effet, nous avons développé des schémas de synthèse originaux pour préparer la [2,2,3-2H3]-amyrine [48] et l’acide [2,2,3-2H3]oléanolique [56]. Ces précurseurs marqués au deutérium ont ensuite été incorporés chez Platyphora kollari. Après incorporation, l’analyse des sécrétions par HPLC-ESIMS ont montré que cette espèce transforme efficacement l’acide oléanolique [34] en le glycoside triterpénique [27]. Par ailleurs, l’-amyrine [36] est beaucoup moins bien incorporée dans ce glycoside que la -amyrine [33]. Ces résultats, combinés à ce qui avaient déjà été établi précédemment, nous ont permis d’avancer le schéma de biosynthèse présenté ci-dessous : Dans la deuxième partie de ce travail, nous avons identifié la phéromone de piste qui est aussi la phéromone sexuelle mâle de Zootermopsis nevadensis et Zootermopsis angusticollis (Termopsidae, Termopsinae). Pour ce faire, nous avons mis au point la synthèse racémique du mélange syn-anti du 4,6-diméthyldodécanal [69] et du syn 4,6-diméthyldodécanal [111]. La comparaison des temps de rétention et des spectres de masse (GC-MS) du mélange des 4 stéréoisomères du 4,6-diméthyldodécanal [69] et des deux énantiomères du syn-4,6-diméthyldodécanal [111] avec ceux des sécrétions naturelles des Zootermopsis a montré que la phéromone de piste (et la phéromone sexuelle mâle) de ces termites est le dl, d ou l syn-4,6-diméthyldodécanal. Par ailleurs, afin d’identifier la nature de la phéromone de piste des termites Hodotermopsis sjoestedti et H. japonicus, nous avons effectué la synthèse racémique du 4-méthyldodécanal [70]. La comparaison de l’indice de rétention et du spectre de masse du 4-méthyldodécanal synthétisé [70] avec ceux de la sécrétion naturelle d’Hodotermopsis japonicus a montré que la phéromone naturelle est différente du 4-méthyldodécanal.