La sécurité alimentaire est basée sur des systèmes de cultures durables. Les agents phytopathogènes présentent un risque sérieux pour la stabilité de l'agriculture mondiale. Dans ce contexte, la biosurveillance des agents phytopathogènes s'avère indispensable afin de connaitre et de comprendre la répartition, les routes et les facteurs de dispersion des populations phytopathogènes, et de prendre les mesures adaptées pour limiter leur propagation. Le genre bactérien Xanthomonas comprend un ensemble d'espèces phytopathogènes-spécifiques s'attaquant a une large gamme d'espèces végétales dont certaines sont importantes pour la production agricole. Les deux espèces d'étude, i.e les pathovars de Xanthomonas oryzae (Xo) et Xanthomonas axonopodis pathovar manihotis (Xam), pathogènes respectivement du riz et du manioc, font partie du « top 10 » des bactéries phytopathogènes d'importance majeure dans le monde. Des travaux portant sur l''épidémiosurveillance de ces bactéries phytopathogenes doivent pouvoir être mis en place en routine. L'objectif est de typer et de relier ces souches bactériennes à différentes échelles géographiques, ainsi que de détecter et caractériser les épidémies de manière précoce. Pour ce faire, plusieurs approches de typage moléculaire à haut niveau de résolution ont été explorées. Des marqueurs moléculaires basés sur les loci VNTR (Variable Number of Tandem repeats) ont été étudiés. Chez X. oryzae, un outil MLVA-25 (Multilocus VNTR Analysis) pour le pathovar Xanthomonas oryzae pv. oryzicola (Xoc) et un outil MLVA-16 pour les trois lignées génétiques de X. oryzae ont été développés. L'étude par le MLVA-16 de populations de X. oryzae a permis de caractériser des complexes clonaux généralement associés à de nouvelles épidémies. La description de nouvelles souches de Xoc en Afrique Centrale et Afrique de l'Est indique une provenance vraisemblablement d'origine asiatique. Chez Xam, la recherche de loci VNTR polymorphiques sur 65 génomes de Xam complets a abouti à la description de seize loci VNTR robustes donc cinq ont été ensuite utilisés pour l'étude de populations de Xam dans les plaines de l'est Colombien. Cette dernière étude met en avant une structuration des populations de Xam selon les régions. Enfin, une méthode de spoligotypage associée aux locus CRISPR-Cas (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats) et des marqueurs minisatellites ont été développés chez les souches du pathovar Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Les analyses préliminaires ont permis de définir la composition de la cassette CRISPR et de proposer des outils de spoligotypage utiles pour les souches asiatiques de Xoo. D'autre part, 18 marqueurs minisatellites ont indiqué une corrélation significative avec les races des souches et peuvent servir à l'étude plus large de populations Xoo philippines ou asiatiques. En conclusion, des nouvelles approches de typage moléculaire ont été évaluées, mises au point et employées avec succès pour étudier les bactéries pathogènes du riz et du manioc appartenant au genre Xanthomonas. / Food and agriculture safety rely on durable cropping systems. Consequently, phytopathogens pose a serious risk for durable agriculture in the world. In this context, surveillance of phytopathogens is a mandatory prerequisite in order to understand and to predict pathogen repartition, dispersion routes and factors, and to trigger appropriate measures to reduce the pathogen's propagation. The genus Xanthomonas displays a large diversity of host-specific plant-pathogenic species that infect a wide range of plant species, including commercially grown crops. The two studied species, i.e. the rice-pathogenic Xanthomonas oryzae and the cassava-pathogenic Xanthomonas axonopodis pathovar manihotis (Xam), belong to the top-10 of phytopathogenic bacteria and are thus of major interest. Routine epidemiological surveillance of these bacteria has to be achieved in order to type and link strains at different geographic scales as well as to characterize outbreaks and epidemics. For this purpose, several high-resolution molecular typing approaches were explored. Firstly, VNTR (Variable Number of Tandem repeats)-based molecular markers were studied. For X. oryzae, multilocus VNTR analyses (MLVA) were developed: MLVA-25 for the pathovar oryzicola (Xoc) and MLVA- 16 for the three known lineages of X. oryzae. A large population study of X. oryzae by MLVA-16 allowed us to characterize genetic clonal complexes, which were likely associated with new epidemics. Also, the novel description of Xoc strains from central and east Africa indicated their probable Asian provenance. For Xam, the exploration of polymorphic VNTR loci in 65 available genome sequences allowed the description of sixteen robust VNTR loci. Among them, five highly polymorphic loci were further used in a population study of Xam in the eastern plain of Colombia. The results provided evidence of a geographical Xam population structuration. Secondly, CRISPR (Clustered Regularly Interspaced Short Palindromic Repeats)-associated spoligotyping and minisatellites markers were explored for a largely divergent set of Philippine strains of Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Both approaches were compared to genome-wide SNPs and races. Preliminary studies identified the composition of CRISPR arrays, which could be useful for a spoligotyping approach. On the other hand, 18 minisatellites markers revealed a significant correlation with races and could be used for a larger study of Philippine or Asian Xoo populations. In conclusion, novel molecular typing approaches were successfully evaluated, implemented and used to study rice- and cassava-pathogenic bacteria of the genus Xanthomonas.

La babésiose canine est une maladie parfois mortelle due a des protozoaires des genres Babesia et Theileria transmis par des tiques dont Rhipicephalus sanguineus. Malgré la présence soutenue de R. sanguineus dans le Sud de la France, son rôle dans la transmission de la maladie dans cette région reste incertain. D'autre part, le statut taxonomique de R. sanguineus reste confus et mérite d'être clarifié. Les objectifs de ce travail ont été de caractériser (i) les tiques R. sanguineus s.l. parasitant les chiens dans différentes régions du Sud de la France, (ii) les espèces des genres Babesia/Theileria potentiellement transmises par ces tiques et (iii) l'impact des variations génétiques et/ou des co-infections sur la compétence vectorielle. Au total 140 sangs de chien et 242 tiques R. sanguineus s.l. ont été récoltées et analysées entre 2010 et 2012 par PCR, PCR-RFLP et séquençage. De l'ADN de B. vogeli et B. canis a été détecté dans 13,6% et 12,9% des chiens et dans 10,7% et 1,7% des tiques respectivement avec, parfois, des prévalences significativement différentes entre les régions. Un seul chien a été détecté porteur d'ADN de T. annae. Des comparaisons phylogénétiques et phylogéographiques de séquences de R. sanguineus (ADNr-mt 12S et 16S) et B. vogeli (ARNr 18S) à l'échelle mondiale ont confirmé l'affiliation des tiques de France aux R. sanguineus des régions « tempérées » et suggèrent l'existence d'une coévolution entre le protozoaire et son vecteur. Ce travail apporte de nouvelles connaissances sur la babésiose canine en France et supporte l'existence d'au moins deux populations au sein du groupe sanguineus pouvant présenter des compétences vectorielles différentes / Study on Rhipicephalus sanguineus sensu lato ticks and their potential role in the transmission of canine babesiosis in France: prevalence of parasite infections, vector genetic diversity and epidemiology. Canine babesiosis is a potentially fatal disease caused by protozoa of the genera Babesia and Theileria transmitted by ticks including Rhipicephalus sanguineus. Although R. sanguineus is a major tick species in southern France, its role in the transmission of the disease in this area remain unknown. Moreover, the taxonomic status of R. sanguineus is controversial and needs to be clarified. The aims of this work were to characterize (i) the ticks R. sanguineus s.l. that parasitize dogs in different areas of southern France, (ii) the Babesia/Theileria species potentially transmitted by these ticks in this area and (iii) the impact of genetic variations and/or co-infections on vector competence. A total of 140 dog bloods and 588 R. sanguineus s.l. were collected from 2010 to 2012 from which all dogs bloods and 242 ticks were screened using specific PCR, PCRRFLP and sequencing. B. vogeli and B. canis DNA were evidenced in 13.6% and 12.9% of dogs and in 10.7% and 1.7% of R. sanguineus ticks respectively with sometimes significant prevalence differences between areas. A single case of T. annae infection was detected in a dog. Phylogenetic and phylogeographic analyzes performed at a global scale on 12S and 16S mt-rDNA for ticks and 18S rDNA for B. vogeli confirmed the affiliation of R. sanguineus from France with “temperate” species and suggested the existence of a coevolution process between the pathogen and its vector. This work provides new information on the epidemiology of canine babesiosis in France and supports the existence of at least two populations in the R. sanguineus group in the world with possible different vector competences

Lactococcus lactis est une espèce appartenant au groupe des bactéries lactiques, largement utilisées dans l’industrie pour leur capacité à produire de l’acide lactique au cours de la fabrication des produits laitiers fermentés. L’étude de la diversité globale de L. lactis ssp. lactis a été entreprise par l’intégration de données biologiques obtenues à partir d’analyses génétiques, génomiques, physiologiques, transcriptomiques et métaboliques. L’accès à la phylogénie de l’espèce par l’étude de la variabilité génétique du génome cœur par MLST (MultiLocus Sequence Typing) a permis de décrire deux groupes de souches : les souches environnementales, génétiquement très diverses, isolées de laits crus, de plantes ou d’animaux et les souches domestiquées, génétiquement très proches, isolées des levains utilisés dans l’industrie laitière. Malgré la perte de diversité génétique observée dans les souches domestiquées probablement associée à un processus de spécialisation à un environnement technologique, l’approche intégrative a permis de montrer que ce groupe présente une diversité génomique et fonctionnelle aussi importante que les souches environnementales. L’investigation des génomes de la sous-espèce lactis par la mesure de la taille des chromosomes et la caractérisation en nombre et en taille du contenu plasmidique, a révélé une variabilité de plus de 300 kb en capacité de codage génétique des souches domestiquées et environnementales. D’autre part, les souches domestiquées appartenant au biovar Diacetylactis ont montré des physiologies et des régulations métaboliques différentes, résultant en une production d’arômes de type diacetyl ou acétoïne variable selon la souche. Enfin, le séquençage du génome de la souche environnementale A12 isolée d’un levain de panification, et sa comparaison avec les 4 génomes actuellement séquencés de L. lactis a révélé un pangénome (ensemble des gènes de l’espèce) étendu, montrant que cette espèce offre un grand réservoir de diversité. Environ 20 % des gènes spécifiques de souches ont été mis en évidence témoignant des grandes capacités adaptatives de la sous-espèce. L’étude approfondie de la souche A12 par une analyse transcriptomique a permis de rendre compte des mécanismes impliqués dans l’adaptation d’une souche à un écosystème complexe / The Lactococcus lactis species belong to lactic acid bacteria group widely used for their ability to produce lactic acid in fermented dairy products. The study of the global diversity of L. lactis ssp. lactis was carry out by the integration of biological data obtained from genetic, genomic, physiological, transcriptomic and metabolic analyses. The genetic variability investigated by MLST (MultiLocus Sequence Typing) describe two strains groups according to their phylogeny : the “environmental” strains, displaying high genetic diversity and isolated from different natural environments such as raw milks, plants and animals and the “domesticated” strains, genetically closely related, isolated from starters in dairy industries. Despite the lost of genetic diversity in domesticated strains, probably associated to a specialisation process, the integrative approach showed a genomic and functional diversity as huge as in environmental strains. The characterization of chromosome size and plasmidic content of the lactis subspecies revealed a variation higher than 300 kb in genetic coding capacity for domesticated and environmental strains. Moreover, the domesticated strains belonging to the biovar Diacetylactis showed different physiologies and metabolic regulations resulting in variable amount of aroma produced according to the strains. Finally, the genome sequencing of the A12 strain isolated from sourdough bread and its comparison with 4 other L. lactis genomes already sequenced revealed a spread pangenome (all the genes of a species). Approximately 20 % of each genome correspond to strain specific genes, showing large adaptive capacities of the subspecies. The in-depth study of the A12 strain by transcriptomic analysis allows to highlight mechanisms involved in the adaptation of a strain to a complex ecosystem

Les montagnes sont des hotspots de biodiversité dont les réseaux plantes-pollinisateurs constituent un élément central, et où les conséquences du réchauffement climatique sont déjà avérées. Malgré le nombre colossal d’espèces potentiellement affectées par la destructuration du mutualisme entre les angiospermes et leurs pollinisateurs dans ces écosystèmes, les patrons spatio-temporels des communautés de pollinisateurs le long des gradients altitudinaux sont toujours méconnus. La première partie de ce travail propose une analyse des effets de l’altitude et de la phénologie sur l’abondance et la diversité des insectes anthophiles le long d’un gradient altitudinal de 1700 m. Nous montrons qu’il existe une structuration altitudinale et trophique entre les principaux ordres de pollinisateurs (hyménoptères, diptères, coléoptères), avec une nette prédominance des diptères dès 1500 m d’altitude qui s’amplifie jusqu’à la limite supérieure du gradient (2700 m). Ces diptères appartiennent principalement à trois familles (Anthomyiidae, Empididae, Muscidae) qui se structurent également le long du gradient par l’altitude, la phénologie et le choix des plantes visitées. Leur biologie, efficacité pollinisatrice comprise, est encore largement méconnue. Dans un second temps, nous étudions l’écologie de la pollinisation et les causes évolutives du succès d’un groupe central de ces communautés anthophiles, les Empidinae. Nous avons mesuré 1) leur importance relative dans un réseau plantes-visiteurs à l’étage subalpin et 2) leur efficacité pollinisatrice par rapport à celles des autres visiteurs pour une plante de ce réseau (Geranium sylvaticum L.). Nous montrons que les visites d’une grosse espèce d’Empis produisent le même nombre de graines que celles de l’abeille domestique (Apis mellifera L.), pollinisatrice réputée très efficace. Ces résultats suggèrent un rôle majeur des gros Empidinae dans la pollinisation des plantes alpines. Pour comprendre le rôle de la floricolie dans la diversification des Empidinae et l’origine de leur abondance en altitude, nous avons construit une phylogénie moléculaire mondiale sur la base de 4 marqueurs et pour plus de 210 espèces. La plupart des clades d’Empidinae contiennent des espèces qui occupent diverses altitudes, indiquant qu’il n’y a pas de conservatisme de niche impliqué dans leur distribution le long du gradient. L’association angiospermes-Empidinae remonte à la période de fin de radiation des angiospermes et semble, par l’intermédiaire de l’allongement de la trompe, avoir favorisé la radiation évolutive de certains clades en parallèle avec celles des plantes à fleurs. Leur large distribution altitudinale et leur capacité à visiter des morphotypes floraux inaccessibles à d’autres floricoles pourraient leur conférer une importante résistance aux changements globaux. / Mountains are biodiversity hotspots, where the effects of global warming have already been demonstrated in numerous studies. Plant-pollinator networks are a central element of these ecosystems, but, despite the tremendous number of species potentially affected by the disruption of this mutualism, spatial and temporal patterns of pollinator communities along altitudinal gradients are still poorly known. The first part of this work analyses the effects of elevation and phenology on the abundance and diversity of anthophilous insects along a 1700 m altitudinal gradient. I show that the main orders of pollinators (Diptera, Hymenoptera, Coleoptera) are structured by elevation and foraging preferences, with an increasing predominance of flies from 1500 m altitude up to 2700 m, the upper limit of the gradient. Most of these fly species belong to four families (Anthomyiidae, Empididae, Muscidae and Syrphidae) which also segregate along the gradient according to altitude, phenology and the choice of flowering plants they visit. The systematics and biology of these taxa, including their pollination efficiency, are still largely under-investigated. Second, I studied the pollination ecology and the evolutionary causes of the success of empidine dance flies (Empidinae), a central group in these anthophilous communities. I measured 1) their relative importance in the plant-visitor network of a subalpine meadow; and 2) the pollinating effectiveness of their visits to Geranium sylvaticum L. relative to the other visitors. Visits by large species of Empis produced the same number of seeds as those by the domestic bee (Apis mellifera L.), a highly effective pollinator. Such results suggest a major role of large empidines in the pollination of alpine plants. To understand the role of anthophily in Empidinae diversification and the origins of their abundance at altitude, I built a worldwide molecular phylogeny for the subfamily. The resulting cladogram includes 212 species for which four molecular markers were sequenced (28S D1-D2, D4-D5, 16S mtDNA, COI). Most clades of Empidinae contain species occupying various altitudes, indicating that there is no phylogenetic niche conservatism involved in their distribution along the gradient. The association between Empidinae and Angiosperms dates back to the end of the angiosperm radiation and seems, through the lengthening of the proboscis, to have favoured the evolutionary radiation of several clades in parallel with flowering plants. Their wide altitudinal distribution, combined with their ability to visit floral morphotypes inaccessible to other anthophilous insects, could confer them a strong resistance to global changes.

Madagascar fait partie de la zone de haute endémicité pour l‟hépatite B dont le profil de circulation varie selon la ruralité de la zone d‟habitation. De par son insularité et les origines de ses peuplements, nous avons supposé que ce profil de circulation du VHB était dû à la variabilité du VHB et à l‟hétérogénéité du profil de transmission. Ce projet de thèse a pour objectif principal de déterminer les facteurs épidémiologiques et moléculaires influençant la dynamique de transmission et l‟évolution vers les complications de l‟infection par le virus de l‟hépatite B à Madagascar. Résultats : la séroprévalence globale pondérée en Ag HBs est de 6,9% avec des variations allant de 0% à 26% selon les zones géographiques considérées. La prévalence augmente en s‟éloignant des grandes villes et des principales routes nationales les reliant et chez les individus à faible statutsocio-économique. L‟étude du flux génétique des souches virales de l‟hépatite B montre que les zones les plus reculées représentent un réservoir pour la dissémination du virus. L‟infection par le virus de l‟hépatite B est responsable de 31% des maladies hépatiques chroniques rencontrées dans les services hospitaliers investigués à Antananarivo. L‟introduction du VHB s‟est probablement faite au cours du XIXème siècle. Sa propagation à l‟intérieur du pays a pris une allure exponentielle durant les années 80s probablement durant les épidémies de paludisme et suite à des réutilisations des matériels d‟injections. Conclusion : Les résultats de ces différents travaux nous ont permis de plaider pour une politique de lutte visant en particulier les zones très reculées de l‟île où la prévalence en AgHBs est la plus importante. / Madagascar is part of endemic region of HBV. Distribution is different in rural and urban area. The historic of human settlement and its insularity might impact distribution and molecular characteristic of HBV in Madagascar, we then supposed that difference observed in distribution and prevalence of HBV were due to viral variability and different pattern of viral transmission. Therefore, the main objective of this thesis was to determine molecular and epidemiological pattern that may influence dynamic transmission and complications of infection. Results: weighted prevalence of HBsAg was 6.9%. It varied from 3% to 26% according to area of sampling. Populations with a low socio-economic status and those living in rural areashad a significantly higher seroprevalence of HBsAg. Gene flow study showed rural area remain important in virus diffusion.HBV infection was found to be responsible of 31% of chronic liver disease encountered in the main public hospital in the capital of the country. Because of its recent emergence, its introduction dated from XIX century during colonization period. Its expansion during 1980s might be due to use of unsafe injection material mainly during malaria epidemic. Conclusion: The result of these work allowed us to advocate for a policy of struggle, in particular in the very remote areas of the island where the HBsAg prevalence is the most important and where care and preventive measures such as vaccinations are scarce.

Les parasites exercent une pression de sélection quasiment universelle. Cette thèse aborde les relations hôte-parasite dans le système Lymnaeidae (Gastropoda) Fasciolidae (Trematoda, douves) sous différents aspects, afin de brosser une image de cette interaction et de son évolution. J'ai tout d'abord établi les relations phylogénétiques entre les espèces de Lymnaeidae, puis retracé l'évolution de différents caractères, tels que la susceptibilité à l'infestation par Fasciola hepatica et F. gigantica. Alors que F. hepatica est un parasite généraliste, capable d'infester des mollusques de presque tous les clades de la famille Lymnaeidae, l'infestation par F. gigantica est plus restreinte à un clade. J'ai ensuite étudié plus finement la coévolution entre le parasite F. hepatica et deux de ses hôtes Lymnaeidae (Galba truncatula et Omphiscola glabra) au sein d'une métapopulation, ce qui a confirmé la stratégie généraliste de F. hepatica. En plus, il semblerait que les mollusques parasités et non parasités de G. truncatula aient des différences génétiques, au moins dans cinq des huit populations étudiées. J'ai caractérisé la diversité génétique de deux espèces de mollusques envahissantes, préférentiellement autogames et impliquées dans la transmission de F. hepatica : Pseudosuccinea columella et Lymnaea sp. On trouve une diversité génétique très réduite, chez ces deux espèces, ce qui pourrait faciliter leur expansion géographique et leur infestation par F. hepatica. Ce travail m'a ensuite conduit à mesurer le temps d'attente avant l'autofécondation et la dépression de consanguinité chez ces deux espèces. J'ai trouvé que ces deux espèces sont caractérisées par une dépression de consanguinité très faible et un temps d'attente nul, ce qui confirme les résultats obtenus lors d'une collaboration dans une étude à plus large échelle. Cette thèse souligne l'importance des études en évolution pour comprendre l'épidémiologie des maladies parasitaires. / Parasites constitute a selective pressure to almost all living beings. This thesis addresses the host-parasite interaction in the Lymnaeidae (Gastropoda) Fasciolidae (Trematoda; liver flukes) system through different approaches, with the aim to give a comprehensive image of this interaction and its evolution. First, I established the phylogenetic relationships among Lymnaeidae species, and then mapped the evolution of different characters such as the susceptibility to the infection by Fasciola hepatica and F. gigantica. While F. hepatica is a generalist parasite, capable to infect snails from almost all clades of the Lymnaeidae, infection by F. gigantica is restricted to one clade. Next, I studied the co-evolution between the parasite F. hepatica and two of its intermediate host species (Galba truncatula and Omphiscola glabra) at a finer scale: within a metapopulation. This study confirmed the generalist strategy of F. hepatica. In addition, it seems that parasitized and non-parasitized G. truncatula snails exhibit genetic differences, at least in five out of eight studied populations.I also characterized the genetic diversity of two species of invasive snails involved in the transmission of F. hepatica: Pseudosuccinea columella and Lymnaea sp. We discuss the possible reasons of invasion success in these snails, despite their low genetic diversity, which could facilitate their infection by F. hepatica. Their capacity to respond to parasitism is certainly reduced, all the more that these species are preferential selfers. This work has then led me to measure the waiting time before self-fertilization and inbreeding depression in these two snails. I found that these two species are characterized by low inbreeding depression and present no waiting time, which confirms the results obtained in a collaborative project at larger phylogenetic scale. This thesis strengthens the importance of evolutionary studies to understand the epidemiology of parasitic diseases.

La phylogénie moléculaire fournit un outil complémentaire aux études paléontologiques et géologiques en permettant la construction des relations phylogénétiques entre espèces ainsi que l’estimation du temps de leur divergence. Cependant lorsqu’un arbre phylogénétique est inféré, les chercheurs se focalisent surtout sur la topologie, c'est-à-dire l’ordre de branchement relatif des différents nœuds. Les longueurs des branches de cette phylogénie sont souvent considérées comme des sous-produits, des paramètres de nuisances apportant peu d’information. Elles constituent cependant l’information primaire pour réaliser des datations moléculaires. Or la saturation, la présence de substitutions multiples à une même position, est un artefact qui conduit à une sous-estimation systématique des longueurs de branche. Nous avons décidé d’estimer l‘influence de la saturation et son impact sur l’estimation de l’âge de divergence. Nous avons choisi d’étudier le génome mitochondrial des mammifères qui est supposé avoir un niveau élevé de saturation et qui est disponible pour de nombreuses espèces. De plus, les relations phylogénétiques des mammifères sont connues, ce qui nous a permis de fixer la topologie, contrôlant ainsi un des paramètres influant la longueur des branches. Nous avons utilisé principalement deux méthodes pour améliorer la détection des substitutions multiples : (i) l’augmentation du nombre d’espèces afin de briser les plus longues branches de l’arbre et (ii) des modèles d’évolution des séquences plus ou moins réalistes. Les résultats montrèrent que la sous-estimation des longueurs de branche était très importante (jusqu'à un facteur de 3) et que l’utilisation d'un grand nombre d’espèces est un facteur qui influence beaucoup plus la détection de substitutions multiples que l’amélioration des modèles d’évolutions de séquences. Cela suggère que même les modèles d’évolution les plus complexes disponibles actuellement, (exemple: modèle CAT+Covarion, qui prend en compte l’hétérogénéité des processus de substitution entre positions et des vitesses d’évolution au cours du temps) sont encore loin de capter toute la complexité des processus biologiques. Malgré l’importance de la sous-estimation des longueurs de branche, l’impact sur les datations est apparu être relativement faible, car la sous-estimation est plus ou moins homothétique. Cela est particulièrement vrai pour les modèles d’évolution. Cependant, comme les substitutions multiples sont le plus efficacement détectées en brisant les branches en fragments les plus courts possibles via l’ajout d’espèces, se pose le problème du biais dans l’échantillonnage taxonomique, biais dû à l‘extinction pendant l’histoire de la vie sur terre. Comme ce biais entraine une sous-estimation non-homothétique, nous considérons qu’il est indispensable d’améliorer les modèles d’évolution des séquences et proposons que le protocole élaboré dans ce travail permettra d’évaluer leur efficacité vis-à-vis de la saturation. / Molecular phylogeny provides an additional tool complementary to paleontological and geological studies, allowing the reconstruction of phylogenetic relationships between species and the estimate of their divergence time. Researchers are mainly focusing on the topology of a phylogenetic tree; i.e. the relative connection between different nodes. Whereas, the branch lengths of this phylogeny are often considered as secondary, i.e. as additional parameters containing little information. However, the branch lengths are the primary information for molecular dating. Importantly, saturation, the presence of multiple substitutions at the same position, is an artifact that leads to an underestimation of the branch length. We are therefore interested in estimating the magnitude of this phenomenon and its impact on divergence time. We chose to study the mammalian mitochondrial genome, which is available for many species and displays a high level of saturation. Furthermore, the phylogenetic relationships of mammalians are known, thus allowing us to fix the topology, thus eliminating one of the parameters influencing the branch lengths. We used two main approaches to improve the detection of multiple substitutions: (i) an increase in the number of species breaks the longest branches of the tree, (ii) more realistic models of sequence evolution. The results demonstrate that there is a very pronounced underestimation of branch lengths (up to a factor of 3). Furthermore, the use of a large number of species is the factor that influences most the detection of multiple substitutions, not the improvement of the model of sequence evolution. This suggests that even the most complex evolutionary models currently available, like the CAT+ Covarion model, which takes into account the heterogeneity of the substitution process between sites and the rates of evolution over time, are still far from taking the entire complexity of biological processes into account. Despite the important underestimation of branch lengths, the impact on dating appeared to be relatively limited, because the underestimation is more or less homothetic. This is obviously true for the complex evolutionary models. Since multiple substitutions are most effectively detected when breaking the long internal branches via the addition of species. This raises the problem of bias in the taxonomic sampling, due to the impact of extinction on the history of life on earth. Because this kind of bias leads to a non-homothetic underestimation, we consider it essential to improve models of sequence evolution and suggest that the protocol developed in this work will allow to evaluate their effectiveness towards saturation.

Connaître le sexe d’un oiseau est important pour divers domaines notamment pour les vétérinaires, les écologistes ainsi que pour les éleveurs d’oiseaux qui veulent former des couples qui serviront à la reproduction. Plusieurs espèces d’oiseaux, juvéniles et adultes, n’ont pas de dimorphisme sexuel. L’utilisation de l’ADN est une façon rapide de déterminer le sexe à partir d’un échantillon de sang, de muscle, de plumes ou de fèces. Par contre, la méthode devrait être validée pour chaque espèce et idéalement, standardisée. Le premier objectif de cette étude est de développer une méthode de sexage par séquençage des oiseaux à partir des séquences du gène CHD, en utilisant les oiseaux de proie et les perroquets vus en clinique au Québec. Un deuxième objectif est de faire l’identification de l’espèce à sexer, à partir du gène mitochondrial COX-1 et aussi à partir des séquences CHD-Z et CHD-W, utilisés pour le sexage. Un troisième objectif est d’évaluer les séquences sorties (CHD-Z, CHD-W et COX-1) en vue d’une étude phylogénique. Une extraction d’ADN a été effectuée chez 27 espèces de perroquets, 34 espèces d’oiseaux de proie, une corneille (Corvus brachyrhynchos) et un poulet (Gallus gallus). Une amplification par PCR a été exécutée pour les exons partiels 23 et 24 du gène CHD. Le séquençage de cet amplicon permettait de savoir s’il s’agissait d’un mâle (séquence simple CHD-Z) ou d’une femelle (séquences CHD-Z et CHD-W qui se chevauchent). Afin d’avoir des séquences CHD-W distinctes, un sous-clonage a été fait chez les femelles de chaque espèce. De cette manière, les séquences partielles du gène CHD, Z et W, ont été trouvées pour les espèces échantillonnées. Une étude phylogénique a été effectuée avec les séquences de COX-1, CHD-Z et CHD-W grâce au site « Clustal-Omega ». La méthode de sexage des oiseaux par séquençage du gène CHD est standard et efficace. Le gène COX-1 permet une meilleure identification des espèces parentes et le gène CHD-Z est le plus utile pour étudier la phylogénie profonde. / Knowing the sex of a bird is important for many disciplines, notably for veterinary, ecological and evolutionary studies, not to mention for bird breeders who need to form pairs for reproduction. For many species of birds, juveniles and adults do not display a sexual dimorphism. The use of DNA, derived from a sample of blood, muscle, feathers or feces, is a rapid method to determine a bird’s sex. However, this method must be validated for each species, and ideally, standardised. The first objective of this work was to develop a method of sexing birds by sequencing portions of their CHD gene, for birds of prey and parrots seen in veterinary clinics in Quebec. A second objective was to identify the species being sexed, first of all using the mitochondrial gene COX-1, and second of all using the CHD-Z and CHD-W sequences used for sexing. The third objective of these studies was to evaluate the sequences obtained (CHD-Z, CHD-W and COX-1) for performing phylogenetic studies. DNA was extracted from 27 species of parrots, 34 species of birds of prey, from one species of crow (Corvus brachyrhynchos) and from the chicken (Gallus gallus). A PCR amplification was performed for partial exons 23 and 24 of the CHD gene. Sequencing this amplicon resulted in simple CHD-Z sequences for a male and overlapping CHD-Z and CHD-W sequences for a female, allowing sexing of the bird. In order to obtain distinct CHD-W sequences, a sub-cloning was performed for females of each species. In this fashion, partial sequences of the CHD gene, both -Z and –W, were generated for the species studied. A phylogenetic study was performed using COX-1, CHD-Z and CHD-W sequences and the site “Clustal-Omega”. The method of sexing birds by sequencing was found to be standard and efficient. The COX-1 gene permitted a better resolution of closely related species, while the CHD-Z gene was the most useful for estimating deep phylogenetic relationships.

Comprendre l'influence de l'environnement sur la distribution des espèces végétales est une préoccupation à la base même de l'écologie végétale. L'objectif de cette thèse est de comprendre comment les communautés végétales de parcours des Grands Causses s'assemblent en fonction de la disponibilité en ressources édaphiques. Pour cela, la structure de niche des communautés a été caractérisée en termes de gestion des ressources, de stratégie de régénération, de niche temporelle et d'histoire évolutive des espèces le long d'un gradient édaphique. Par une approche basée sur les traits fonctionnels, nous avons mis en évidence (i) des processus de filtres, d'origine abiotique et biotique, qui restreignent localement la gamme de variation des traits et trient les espèces le long du gradient, ainsi que (ii) des patrons de divergence ou de convergence des traits au sein des communautés qui révèlent les conditions locales de coexistence des espèces. En milieux peu contraints et productifs, nous observons une convergence des stratégies d'utilisation des ressources, probablement en réponse à une forte compétition aérienne, qui est associée à une divergence des stratégies de reproduction et de régénération. A l'inverse, vers les milieux plus contraignants, une diversité de stratégies de gestion de la ressource coexiste, entrainant un maximum de diversité fonctionnelle en conditions de contraintes intermédiaires. Nous montrons par ailleurs une forte convergence phylogénétique dans ces parcours, associée à la dominance des espèces graminoïdes, qui s'atténue dans les milieux les plus contraints, où une diversité de lignées évolutives adaptées à la sécheresse coexiste. De plus, nous avons pu mettre en évidence que la dominance dans ces parcours est associée à des caractères fonctionnels généraux – tels qu'une teneur en matière sèche élevées, de grosses graines et une hauteur reproductive élevée – mais que celle-ci est ensuite modulée par les conditions édaphiques à une échelle plus fine via d'autres traits tels que la surface spécifique foliaire. Enfin, nous montrons que la phénologie des communautés joue un rôle essentiel dans l'assemblage de ces communautés le long du gradient, à la fois en réponse aux contraintes abiotiques saisonnières, particulièrement la précocité de la sécheresse édaphique, mais également aux interactions biotiques qui limitent le chevauchement des floraisons dans les milieux productifs. La combinaison des différentes approches fonctionnelle, phénologique et phylogénétique de la structure des communautés nous permet ainsi de proposer une vision intégrative des processus complexes d'assemblage des communautés dans ces parcours. / Understanding how the environment influences plant species distribution is a fundamental question in plant ecology. This work aims at understanding how soil resource availability influences plant community assembly and structure in Mediterranean rangelands of Southern France. To do this, the niche structure of plant communities has been described in terms resource use, regeneration strategy, phenology and evolutionary history along a soil resource gradient. Using a trait-based approach, we show that (1) filtering processes, both abiotic and biotic, may restrain trait ranges within communities and sort species along a gradient of soil resource availability, and (2) patterns of functional convergence and divergence among species within communities may reveal different processes of local species coexistence under different soil conditions. Within productive habitats, we found a strong convergence in resource use strategies, possibly resulting from strong aboveground competition, which was accompanied by a divergence in reproductive and regenerative strategies. By contrast, towards more constrained habitats, and despite a strong abiotic filter, a diversity of resource use strategies coexisted, creating a maximum of functional diversity at intermediate levels of constraints. Moreover, the strong phylogenetic convergence in these rangeland communities, mainly related to the dominance of graminoid species, diminished towards the more constrained soils where a diversity of drought-adapted lineages coexisted. In addition, we were able to relate dominance in these rangelands to a few general characters – namely high leaf dry matter content, large seeds and high reproductive heights – which were modulated at a finer spatial scale by local soil conditions influencing different criteria such as specific leaf area. Finally, we highlight the strong phenological response of communities to soil resource availability and the timing of summer drought. However, results also suggest a role of biotic factors, such as competition, in limiting flowering overlap among coexisting species in productive habitats. Combining functional, phenological and phylogenetic approaches allowed us to provide an integrative understanding of the complex processes driving community assembly in these rangelands.

Les Loricariinae appartiennent à la famille des poissons-chats néotropicaux cuirassés Loricariidae, la famille de poissons-chats la plus riche en espèce au monde, et se caractérisent par un pédoncule caudal long et aplati et par l’absence de nageoire adipeuse. Préalablement aux études évolutives réalisées, une phylogénie exhaustive et robuste a été établie sur la base de données mitochondriales et nucléaires. Cette phylogénie a ensuite été utilisée dans des analyses multivariées et multi-tableaux afin de révéler les principales tendances évolutives de la sous-famille. La phylogénie obtenue indique que la tribu Harttiini forme un groupe paraphylétique et est restreinte à trois genres, et que dans la tribu Loricariini, deux sous-tribus soeurs se distinguent, les Farlowellina et les Loricariina, chacune présentant des patterns évolutifs complexes. Plusieurs nouveaux taxa ont aussi été mis en évidence et décrits. En utilisant la phylogénie comme outil exploratoire, nous avons démontré : (1) avec l’analyse de co-inertie que les caractères diagnostiques fournis pour définir les différents genres étaient sous dépendance phylogénétique ; (2) avec l’analyse de co-inertie multiple que les forces évolutives sous-jacentes dirigeant leur diversification incluaient des composantes intraphénotypiques (morphologie et génétique) et extraphénotypique (écologie et distribution) ; (3) avec l’analyse RLQ que des évènements de co-dispersion entre espèces codistribuées avaient eu lieu et étaient responsables de la distribution actuelle des espèces ; et (4) avec l’analyse de patterns multi-échelles que la co-évolution des traits liés aux caractéristiques de la bouche était liée à des fonctions reproductrices responsables d’une évolution tertiaire de cet organe. / The Loricariinae belong to the Neotropical mailed catfish family Loricariidae, the mostspeciose catfish family in the world, and are united by a long and flattened caudal peduncle and the absence of an adipose fin. Despite numerous works conducted on this group, no phylogeny is presently available. Prior to conduct evolutionary studies, an exhaustive and robust phylogeny was reconstructed using mitochondrial and nuclear data. Then, this phylogeny was used in multivariate and multi-table analyses to reveal the main evolutionary trends of the subfamily. The resulting phylogeny indicated that the Harttiini tribe, as classically defined, formed a paraphyletic assemblage and was restricted to three genera, and within the Loricariini tribe, two sister subtribes were distinguished, Farlowellina and Loricariina, both displaying complex evolutionary patterns. In addition several new taxa were highlighted and described. Subsequently using this phylogeny as exploratory tool, we demonstrated: (1) using co-inertia analysis that the diagnostic features provided to define the different genera were phylogenetically dependent; (2) using multiple co-inertia analysis that the underlying evolutionary forces shaping their diversification included intraphenotypic (morphology and genetics) and extraphenotypic (ecology and distribution) components; (3) using the RLQ analysis that co-dispersion events occurred between co-distributed species responsible for the current fish distribution; and (4) using the multi-scale pattern analysis that the co-evolution in traits related to the mouth characteristics was linked to reproductive functions responsible for a tertiary evolution of this organ.