La structure phylogéographique et l’histoire postglaciaire du sapin baumier (Abies balsamea), ont été étudiées en utilisant l’ADN mitochondrial (ADNmt) et l’ADN chloroplastique (ADNcp). La différenciation génétique entre populations est ainsi apparue importante pour l’ADNmt (dispersé par les graines) et pour l’ADNcp (dispersé par le pollen puis par les graines), impliquant donc un flux de gènes par le pollen plus restreint chez le sapin baumier que celui habituellement observé chez d’autres conifères boréaux. Cette faible dispersion du pollen est supposée due aux propriétés structurales et la faible production de pollen, mais aussi à la récurrence des épidémies de tordeuse du bourgeon de l’épinette limitant les efforts reproductifs du sapin baumier. Par ailleurs, les polymorphismes de l’ADNmt et de l’ADNcp sont apparus géographiquement structurés, mettant en évidence une concordance incomplète d’au moins cinq lignées chloroplastiques et cinq lignées mitochondriales, résultante des flux de gènes chloroplastiques en place depuis l’Holocène. Enfin, de nouvelles combinaisons de génomes cytoplasmiques ont été observées permettant la détection de plusieurs cas de capture de génome cytoplasmique. L’étude de l’étendue et de la direction de l’introgression cytoplasmique est utile pour comprendre la dynamique des zones hybrides entre espèces interfécondes. L’introgression cytoplasmique entre Abies lasiocarpa x Abies balsamea a été caractérisée en utilisant des marqueurs de l’ADNmt et de l’ADNcp. L’utilisation des données génétiques et paléobotaniques a permis de définir la dynamique de la zone hybride en évaluant la concordance entre les localisations actuelle et historique de la zone hybride. Les flux de gènes de l’ADNcp sont apparus plus importants que ceux de l’ADNmt et la distribution géographique des mitotypes était plus concordante avec la répartition des espèces. Ces évidences génétiques, en accord avec un modèle de zone hybride stable, ont été confirmées par la chronologie de colonisation postglaciaire dérivée de données fossiles publiées, contrastant avec les attendus d’un scénario de zone hybride mobile et les observations habituellement faites chez les conifères. Enfin, bien que les flux de gènes interspécifiques de l’ADNcp semblent principalement conditionnés par les vents d’ouest dominants, des facteurs non-neutres pourraient aussi jouer un rôle dans le maintien de cette zone hybride stable.

Titre de l'écran-titre (visionné le 5 décembre 2023) / Selon les modèles climatiques, de nombreuses espèces forestières devraient faire face à des changements dans leurs zones d'adéquation climatique au cours du siècle à venir. Cela s'explique par leur nature sessile, les rendant incapables de migrer à un rythme compatible avec les changements climatiques. Il est donc essentiel de comprendre la capacité de ces espèces à persister face à ces changements, également connue sous le nom de capacité d'adaptation d'une espèce. L'objectif principal de ma thèse est de comprendre la capacité d'adaptation du P. tremuloides Michaux de la section Populus (Leuce), l'espèce d'arbre la plus répandue en Amérique du Nord (NA), en évaluant sa la composition génétique de ainsi que sa plasticité phénotypique. Dans le chapitre 1, j'ai cherché à décrire la composition génétique de l'espèce à l'échelle de l'aire de répartition, y compris la ploïdie (diploïde/triploïde), la clonalité, la structure génétique et la diversité génétique, ainsi que les valeurs aberrantes de la $F_\textup{ST}$ au sein des groupes génétiques du peuplier faux-tremble et entre eux. De plus, j'ai évalué la plasticité de la germination de populations du Québec et de l'Utah dans des conditions de stress de température et de sécheresse. J'ai identifié quatre groupes génétiques majeurs, représentant le nord-est NA, le nord-ouest NA, l'ouest des États-Unis (WUS) et le Mexique (MX). La diversité la plus élevée a été observée au sein des deux groupes nordiques, suivis par les groupes WUS et MX. Une relation significative a été identifiée entre l'occurrence de la triploïdie et les conditions plus chaudes et plus sèches, indiquant un rôle adaptatif potentiel de la triploïdie. J'ai identifié environ 1 000 SNP aberrants ($F_\textup{ST}$) associés à la température et aux précipitations. En cas de sécheresse, le taux de germination des graines des génotypes de l'Utah était significativement plus faible que ceux du Québec. Dans le chapitre 2, pour comprendre comment le passé a façonné la structure génétique actuelle, j'ai étudié la dynamique historique des populations entre et au sein des groupes génétiques actuels, sur la base d'hypothèses éclairées. En outre, j'ai effectué une analyse plus approfondie de la variation adaptative (génomique du paysage) afin d'obtenir des informations sur l'adaptation locale de l'espèce. J'ai identifié deux groupes génomiques de SNP adaptatifs sur les scaffolds 3 et 13, qui correspondent à la présence d'inversions majeures de séquences génomiques. Ces inversions pourraient maintenir des combinaisons de SNP locaux adaptés en réprimant les taux de recombinaison. J'ai également identifié des modèles d'expansion historique pour les groupes du nord ainsi que pour le groupe WUS, tandis qu'un modèle de goulot d'étranglement a été identifié pour le groupe MX. La première scission de l'espèce s'est produite entre les groupes WUS et MX, suivie d'une scission avec le groupe NA du nord-est et enfin avec le groupe NA du nord-ouest. Cela permet d'avancer l'hypothèse que l'origine de l'espèce se trouve au Mexique, où se trouve également la plus ancienne espèce de peuplier existante soit P. mexicana, et que la section Populus (Leuce) pourrait être d'origine plus ancienne. La découverte et l'inclusion de nouveaux taxons mexicains dans la sect. Populus (Leuce), qui représentent une diversité génétique jusqu'à présent inexploitée, permettront également de déterminer sa place exacte dans la phylogénie globale de Populus L. Dans le chapitre 3, j'ai évalué la variation intraspécifique présente au sein de chacun des quatre groupes génétiques de P. tremuloides pour plusieurs caractéristiques foliaires, notamment la densité des stomates, la teneur en carbone et en azote et la forme des feuilles. En outre, j'ai réalisé une expérience de jardin commun sous différentes températures et un stress de sécheresse, au cours de laquelle j'ai prélevé des échantillons pour l'ARNseq et j'ai mesuré des caractéristiques physiologiques, tel que la photosynthèse nette, la conductance stomatique et l'efficacité de l'utilisation de l'eau. Une relation positive entre la densité stomatique et les précipitations annuelles moyennes a été identifiée à l'échelle de l'aire de répartition, ce qui indique une adaptation locale. Dans les génotypes de MX, j'ai identifié des pétioles significativement plus longs, reflétant potentiellement une adaptation à des latitudes plus basses, ainsi qu'un $\delta^{13}C$ plus élevé et des réductions plus fortes de la photosynthèse nette en cas de sécheresse par rapport aux autres génotypes, reflétant potentiellement une adaptation à des conditions arides. Enfin, de nombreux gènes différentiellement exprimés ont été identifiés, entre les différents stress évalués, ainsi qu'entre les génotypes de différents groupes génétiques, dont plusieurs ont été identifiés par des analyses antérieures d'association génotype-environnement et de valeurs aberrantes $F_\textup{ST}$. Ces résultats ont mis en lumière des gènes potentiellement impliqués dans l'adaptation locale fournissant ainsi des gènes candidats prometteurs pour des études (fonctionnelles) plus approfondies. Dans l'ensemble, ce travail constitue une base solide pour la poursuite des recherches sur l'espèce d'arbre P. tremuloides afin d'obtenir une vision plus complète de la capacité d'adaptation de l'espèce. / Many forest tree species are predicted to face changing climate suitability zones within the next century, as, due to their sessile nature, they are often unable to co-migrate with changing climate at comparable pace. It is therefore essential to understand the ability of these species to persist under these changes, also known as a species' adaptive capacity. The main aim of my thesis is to obtain insights into the adaptive capacity of P. tremuloides Michaux of section Populus (Leuce), the most widespread tree species in North America (NA), through estimating the species' genetic makeup as well as phenotypic plasticity. In Chapter 1, I aimed to assess the range-wide genetic makeup, including ploidy (diploid/triploid), clonality, genetic structure and diversity, as well as $F_\textup{ST}$ outliers within and across the genetic lineages of Quaking aspen. Moreover, I assessed germination plasticity of populations from Quebec and Utah under temperature and drought stress conditions. I identified four major genetic clusters, representing northeast NA, northwest NA, western United States (WUS) and Mexico (MX). Highest diversity was identified in the two northern, followed by the WUS and MX clusters. A significant relationship was identified between the occurrence of triploidy and warmer and drier conditions, indicating a potential adaptive role of triploidy. I identified around 1k $F_\textup{ST}$ outlier SNPs associated with temperature and precipitation. Under drought stress, seed germination rate was significantly lower in Utah compared to Quebec genotypes. In Chapter 2, to understand how the past shaped the current genetic structure, I studied historical population dynamics between and within current genetic clusters, based on informed hypotheses. Moreover, I performed a more in-depth analysis of adaptive variation (landscape genomics) in order to obtain insights into local adaptation in the species. I identified two genomic clusters of adaptive SNPs on scaffolds 3 and 13, that conform with the presence of major genomic sequence inversions. Such inversions could maintain combinations of local adapted SNPs by repressing recombination rates. I also identified historical expansion patterns for the northern clusters as well as the WUS cluster, while a bottleneck pattern was identified for the MX cluster. The first split of the species occurred between WUS and MX clusters, followed by a split with the northeast NA cluster and lastly the northwest NA cluster. This brings forward the hypothesis that the species' origin lies in Mexico, where also the oldest extant poplar species P. mexicana is found, and that section Populus (Leuce) might be of older origin. The discovery and inclusion of new Mexican taxa in sect. Populus (Leuce), which constitute hitherto unexploited genetic diversity, will also help determine its exact place in the overall phylogeny of Populus L. In Chapter 3, I identified intraspecific variation for several leaf traits including, stomata density, carbon and nitrogen content and leaf shape in P. tremuloides originating from the four identified clusters. Additionally, I performed a common garden experiment under differing temperaturesand drought stress, during which I sampled for RNAseq and measured physiology, including net photosynthesis, stomatal conductance, and water use efficiency. A range-wide positive relationship between stomatal density and mean annual precipitation was identified, indicative of local adaptation. In genotypes from MX, I identified significantly longer petioles, potentially reflecting adaptation to lower latitudes, as well as higher $\delta^{13}C$ and stronger reductions in net photosynthesis under drought in comparison to other genotypes, potentially reflecting adaptation to arid conditions. Lastly, numerous differentially expressed genes were identified between different assessed stresses as well as between genotypes from different genetic clusters, several of which were identified by previous genotype-environment association and $F_\textup{ST}$ outlier analyses, potentially reflecting genes involved in local adaptation and providing promising candidate genes for further (functional) study. Finally, the environmentally adaptive SNPs identified in this work will be incorporated into a genomic offset study to predict the extent of genomic mismatch under future climate conditions, thereby providing more concrete insights into adaptive capacity. However, further work is needed to estimate the extent of phenotypic plasticity in the species, which can be achieved through extensive experiments in the common garden. Overall, this work provides a solid foundation for further research on the tree species P. tremuloides to gain a more complete view of the species' adaptability. This knowledge is essential for forest managers to make informed management decisions.

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Comprendre quels mécanismes contrôlent la variabilité phénotypique et comment ces mécanismes influencent et contraignent la divergence interspécifique est un objectif important en biologie de l'Evolution. Dans cette thèse, nous avons essayé d'étudier comment l'histoire phylogénétique, la génétique, l'environnement, et le développement influencent l'évolution d'une structure morphologique complexe, en utilisant la mandibule de la souris domestique comme modèle.Afin d'étudier les processus qui contrôlent la variation phénotypique, des analyses de génétique quantitative ont été réalisées sur un pedigree obtenu à partir des individus sauvages d'une population de la souris domestique. Les descendants ont été divisés en deux, l'un suit un régime alimentaire dur et l'autre un régime alimentaire mou, pour que l'effet de la plasticité phénotypique puisse être considérée. On montre que le développement et les contraintes épigénétiques pourraient changer l'architecture génétique des traits morphologiques dans une population. En outre, les résultats suggèrent que la plasticité phénotypique pourrait être adaptative dans certaines conditions environnementales, mais pas dans d'autres.Ensuite, on a utilisé la mandibule de la souris domestique pour étudier les patrons de l'évolution morphologique des populations de cette espèce dans un contexte phylogéographique. Les résultats suggèrent que la divergence morphologique chez la souris domestique a suivi la différenciation génétique. On a aussi trouvé que la variation morphologique a augmenté au cours de l'expansion des sous-espèces sans qu'une convergence significative n'accompagne l'évolution vers le commensalisme avec l'homme. Finalement on a déterminé si l'hypothèse d'évolution de la mandibule sous l'effet de la dérive génétique peut expliquer la diversification morphologique au cours de la divergence et d'expansion de la souris domestique. Les résultats rejettent cette hypothèse et plaident en faveur d'autres forces évolutives telles que la sélection.Nos résultats, dans leur ensemble, montre une origine multifactorielle de la variation et permettent de mieux comprendre la diversification morphologique des populations et des sous-espèces de la souris domestique. / A major goal of evolutionary biology is to understand which mechanisms monitor phenotypic variation and how this variation can generate species diversity. In this thesis we tried to investigate how phylogenetic, genetic, environmental, and development influence the evolution of a complex morphological structure using house mouse mandible as a model.In order to study the processes monitoring phenotypic variation, quantitative genetic analyses were performed on a pedigree of wild captured specimens of house mouse. The progenies were divided into two groups followed two different diets (soft and hard), so that the effect of phenotypic plasticity can be regarded. We show that developmental and epigenetic factors could influence the genetic architecture of morphological traits in a population. Moreover, the results suggest that phenotypic plasticity might be adaptive in some environmental conditions but not in the others.We then used the house mouse mandible in order to study the patterns of morphologic evolution of the populations of this species in a phylogeographic context. Our results show that morphological divergence in the house mouse was followed the genetic differentiation. We also found that morphological variation was increased during the expansion of house mouse subspecies without a significant convergence due to commensalism with human. Finally, we investigated whether the hypothesis of genetic drift could explain the morphological diversification during the divergence and expansion of the house mouse. The results reject this hypothesis and argue for the interfering of other evolutionary forces like selection.Our results, all in all, show a multifactorial origin for phenotypic variation and permit us to better understand the morphological divergence of the population of the subspecies of house mouse.

Une meilleure compréhension de l’origine et de l’évolution de la diversité du vivant nécessite de développer des approches biogéographiques basées sur la phylogéographie. Ce travail de thèse considère ainsi la structure phylogéographique du myrte commun (Myrtus communis L., Myrtaceae), plante caractéristique et commune des matorrals de Méditerranée, et ses liens de parenté avec le myrte de Nivelle (Myrtus nivellei Batt. & Trab.), endémique des montagnes du Sahara central. Un des objectifs consiste à examiner plus particulièrement l’influence de la paléogéographie et des changements climatiques sur la diversité génétique de ces deux taxons. La démarche choisie se veut intégrative, en combinant données génétiques (séquençage et génotypage multiloci), paléobotaniques, modélisation de l'évolution moléculaire, polymorphisme et héritabilité de la croissance en conditions contrôlées, et modélisation de la niche bioclimatique. L’analyse de 173 populations de myrte commun et de 23 populations de myrte de Nivelle a révélé un fort signal phylogéographique, dont le cadre spatio-temporel provient de la datation des divergences et de la reconstruction des aires ancestrales au sein de phylogénies moléculaires établies grâce aux méthodes bayésiennes d’analyse phylogénétique. Trois résultats principaux peuvent être présentés. (i) A partir d’une origine remontant au début du Miocène, l’histoire du myrte commun se résume à deux périodes de diversification associées aux changements environnementaux survenus à la transition Miocène / Pliocène, et au cours du Pléistocène. Si un phénomène de vicariance ancien a conduit à l’isolement d’une lignée est-méditerranéenne, des phénomènes récents de diversification ont été détectés à l’ouest avec migration en retour vers l’est de la Méditerranée, mais aussi vers la Macaronésie et vers le Sahara. (ii) Au cœur des montagnes-refuges du Sahara central, l’alternance des périodes humides et arides serait à l’origine de l’isolement des populations de myrte de Nivelle par massif et d'une forte érosion génétique. Cette forte différenciation régionale s'accompagne de flux de gènes au sein des massifs, et de multiplication végétative. (iii) Enfin, l’absence de divergence des populations insulaires méditerranéennes comme la Corse, contraste avec la persistance sur le long terme de lignées aux Açores et à Madère, et avec la spéciation au Sahara du myrte de Nivelle. La discussion de ces résultats s'ouvre sur de nouvelles perspectives en phylogéographie comparative, en génomique et en biogéographie de la conservation. / A better understanding of the origin and evolution of the diversity of life requires the development of biogeographical approaches based on the phylogeography. This PhD thesis study considers the phylogeographical structure of the Common Myrtle (Myrtus communis L., Myrtaceae), a characteristic and common plant of the Mediterranean matorral, and its relationship with the Nivelle Myrtle (Myrtus nivellei Batt. & Trab.), endemic to the central Saharan mountains. An objective is also to examine especially the influence of palaeogeography and climatic changes on the genetic diversity of these two taxa. Our approach aims at being integrative, combining palaeobotanical data, genetic data (sequencing and multilocus genotyping), modeling of molecular evolution, polymorphism and heritability of the growth in controlled conditions, and modeling of bioclimatic niche. The analysis of 173 populations of the Common Myrtle and 23 populations of the Nivelle Myrtle reveals a strong phylogeographical signal, whose spatio-temporal framework was provided by the dating of divergences and the reconstruction of ancestral areas within the molecular phylogenies using Bayesian analytical methods. Three main results can be highlighted. (i) With an origin dated to the early Miocene, the history of M. communis can be summarized by two periods of diversification associated with the environmental changes occurring in the Miocene/Pliocene transition and in the Pleistocene. A vicariance phenomenon has induced the isolation of an eastern Mediterranean lineage. Recent diversification events have also been detected in the western part of the Mediterranean Basin, with in-return migration to the eastern Mediterranean, and also dispersal to the Azores and Madeira islands, and to the Sahara. (ii) Within the refugia-mountains of the Central Sahara, the alternation of wet and dry periods seems to have induced the isolation of the populations of M. nivellei per mountain range, with a strong genetic erosion. In parallel to this high regional differentiation, gene flows within these mountain ranges and vegetative multiplication have been detected. (iii) Finally, the absence of divergence of Mediterranean insular populations of M. communis contrasts with the long-term persistence of Myrtle lineages restricted to the Azores and Madeira islands, and to the speciation of M. nivellei in the Sahara. The discussion of these results provides new perspectives on comparative phylogeography, genomics and conservation biogeography.

Ce projet vise à comprendre comment la structure génétique intra-spécifique d'espèces végétales tropicales emblématiques et de l’espèce humaine a été affectée par les variations spatio-temporelles de l’environnement actuel et passé. Nous avons développé une approche d’inférence génétique basée sur la théorie de la coalescence pour évaluer l’influence potentielle des changements climatiques passés sur l’évolution de la distribution géographique et de la diversité génétique neutre et/ou adaptative d’Amborella trichopoda Baill. en Nouvelle-Calédonie (espèce-sœur des angiospermes, données NGS et microsatellites), de Coffea canephora Pierre ex A. Froehn en Afrique tropicale (caféier Robusta, données NGS) et de populations européenne et africaine (Luhya, Kenya) d’humains anatomiquement modernes (données NGS issues du Projet 1000 Génomes). Nos travaux suggèrent que les fluctuations climatiques du Pleistocène tardif ont joué un rôle majeur sur l’évolution de la diversité génétique des espèces étudiées de milieux tropicaux et tempérés, avec une empreinte remarquable du Dernier Maximum Glaciaire (DMG, 21 000 ans avant le présent). Les contractions démographiques associées à la glaciation planétaire ont vraisemblablement conduit à la divergence entre les lignées génétiques d’Amborella et participé à l’accumulation des différences génétiques entre les lignées de C. canephora. Nos résultats suggèrent que les événements de glaciation planétaire ont probablement entraîné une différenciation génétique idiosyncratique dans les forêts tropicales humides mais l’intensité de cette réponse semble avoir varié entre espèces. Nous avons également identifié de nombreux événements passés de sélection dans les génomes de la population humaine européenne qui ont été vraisemblablement provoquées par les conditions environnementales au cours du DMG. Les adaptations phénotypiques associées ont probablement assuré le maintien de l’expansion démographique en dépit des pressions de sélection nouvelles auxquelles les populations étaient confrontées au cours du dernier âge glaciaire en Europe. / This project aims at understanding how the structure of the intra-specific genetic diversity in emblematic tropical plant species and in the human species was shaped by the spatiotemporal variation of current and past environments. We developed a genetic inference approach based on the coalescent theory to assess the potential impact of past climatic change onto the evolution of the geographic range and of the neutral and/or adaptive genetic diversity in Amborella trichopoda Baill. in New Caledonia (sister-species of all extant angiosperms, NGS and microsatellite datasets), in Coffea canephora Pierre ex A. Froehn in tropical Africa (Robusta coffee, NGS dataset) and in North-Western European and African (Luhya, Kenya) human populations (NGS dataset 1000 Genomes Project). We found that the climatic fluctuations of the Late Pleistocene influenced the evolution of genetic diversity in these species distributed in temperate and tropical environments. The environmental conditions during the Last Glacial Maximum (LGM, 21.000 years before present) appear as an important factor. The demographic contraction associated with the last global glaciation influenced the divergence between Amborella genetic lineages and contributed to the accumulation of genetic differences between C. canephora lineages. Our results suggest that global glaciation events likely drove idiosyncratic genetic differentiation in tropical rain forests but the intensity of this response varied between species. We also identified multiple events of selection in the genomes of the European human population which were likely triggered by the environmental conditions during the LGM. The associated phenotypic adaptations probably allowed the paleo-populations to maintain their demographic expansion despite the new kinds of selective pressure they faced during the last glacial age in Europe.

Les interactions plantes-pollinisateurs constituent une composante clé de la dynamique de la plupart des écosystèmes terrestres. Les interactions entre espèces jouant un rôle central dans de nombreux évènements de spéciation, l'étude de l'histoire évolutive des caractères étroitement liés à ce type d'interaction contribue à améliorer notre connaissance des mécanismes impliqués. Les insectes représentent le groupe majeur des espèces animales visitant les fleurs pour collecter généralement pollen et/ou nectar, mais certains d'entre eux recherchent d'autres ressources polliniques. Les relations entre les fleurs produisant des lipides et les abeilles spécialisées collectant cette ressource constituent un exemple d'interaction étroite et inhabituelle. Ce type de fleur ne s'observe qu'au sein de 11 familles non apparentées d'angiospermes. L'apparition des structures florales productrices de lipides (élaiophores) résulte d'un seul évènement évolutif dans la plupart de ces familles, à l'exception des Orchidaceae et des Iridaceae où des transitions multiples se sont produites. De plus, même si le nombre de transitions et la manière dont ces structures florales ont évolué à l'intérieur des Iridaceae sont encore inconnus, le nombre et la distribution géographique des espèces sécrétrices de lipides floraux suggèrent que les transitions vers la production de ce type de ressource pourraient avoir joué un rôle clef dans la diversification de la sous-famille des Iridoideae sur le continent américain.L'objectif de cette thèse était d'améliorer la connaissance de l’histoire évolutive de ce système de pollinisation particulier au sein des Iridaceae et d'évaluer son importance en tant que facteur de diversification. Un large échantillonnage de terrain a été réalisé au sein des genres américains de la sous-famille des Iridoideae afin de disposer de phylogénies moléculaires robustes à deux échelles taxonomiques différentes. Le rôle joué par l'évolution des stratégies de pollinisation en relation avec la sécrétion de lipides floraux a été évalué dans le contexte global de la sous-famille mais aussi à une échelle plus réduite. Le genre Sisyrinchium, comprenant à la fois de nombreuses espèces produisant des lipides floraux mais aussi des espèces dont la seule ressource fournie aux pollinisateurs semble être le pollen, et dont la diversification est de loin la plus importante sur le continent américain, a été choisi pour ce deuxième volet de l'étude. Une double démarche a été mise en œuvre, couplant une approche phylogénétique avec la caractérisation micro-morphologique et fonctionnelle des structures susceptibles d'être impliquées dans la relation plante-pollinisateur au sein du genre.Les résultats ont permis de montrer l'apparition répétée des élaiophores aux deux échelles taxonomiques de l'étude et de mettre en évidence le rôle majeur joué par l'apparition de ce caractère homoplasique dans la diversification de la famille sur le continent américain. La poursuite de ce travail nécessitera d'étudier de manière approfondie non seulement la biologie de la reproduction mais aussi la biologie de la pollinisation afin de mieux cerner l'impact de ces interactions sur la dynamique des écosystèmes où elles existent. / Plant-pollinator interactions are key components of the dynamics of most terrestrial ecosystems. Since species interactions are considered to play a central role in many speciation events, studying the evolutionary history of traits closely linked to this kind of interaction contributes to improve our knowledge of the mechanisms involved. Insects are the largest group of animals visiting flowers to collect mostly pollen and/or nectar, but some insects seek other resources. Relationships between oil-secreting flowers and specialized oil-collecting bees constitute an example of a close and uncommon interaction. Flowers offering oil as a resource are found in only 11 families distributed across the angiosperms among unrelated orders. In most of these families floral oil-producing structures (elaiophores) evolved only once, except in Orchidaceae and Iridaceae where oil rewards evolved multiple times. Furthermore, even if our phylogenetic knowledge is too incomplete to infer how many times and how elaiophores have evolved within the Iridaceae, the number and the geographical distribution of oil-flower species suggest that transitions to floral oil-producing structures may well have played a key role in the diversification of the Iridoideae subfamily on the American continent.The goal of this study was to improve our knowledge of the evolutionary history of this uncommon pollination system and to test whether the evolution of elaiophores is a causal factor of diversification within the Iridaceae. Species of the American genera of Iridoideae were widely sampled in the field to produce robust phylogenetic frameworks at two different taxonomic levels. This work aimed at better understanding the evolution of the pollination strategies related to floral oil-secretion not only in the general context of the subfamily but also at a lower taxonomic level. Sisyrinchium, the largest genus in the New World Iridoideae, including species with oil-producing flowers and species with only pollen flowers, was selected for the second part of this study. Phylogenetic analyses were combined with micro-morphological and functional characterizations of the floral structures potentially involved in plant-pollinator interactions within the genus.The results showed that elaiophores evolved several times at both taxonomic levels and that this homoplastic character has played a key role in the diversification of the family on the American continent. For future prospects, thorough studies of the reproductive and pollination biology are required to elucidate how these interactions impact the dynamics of the ecosystems in which they occur.

Nous voulions déterminer les facteurs de l'anthropisation impliqués dans le commensalisme de la souris, selon une approche phylogéographique et historique.<br />La quantification de la variabilité actuelle des morphologies dentaires (analyses de Fourier) du genre Mus en Méditerranée a montré qu'il est possible de discriminer les espèces et sous-espèces du genre à partir du matériel fossile et qu'elle pouvait être un marqueur des flux géniques. <br />L'application archéozoologique nous a permis d'identifier l'émergence des pratiques de l'économie agricole néolithique (stockage des grains, champs cultivés...) au Proche-Orient comme le facteur déterminant dans l'adaptation de la souris à la niche commensale.<br />Enfin, nous avons montré que la souris domestique colonisa la Méditerranée occidentale lors de l'intensification conjointe des échanges et de l'urbanisation du premier millénaire av. J.-C., lui permettant de surmonter les barrières écologiques et génétiques qui, auparavant, empêchaient son invasion.

Le genre Stomoxys comprend 18 espèces reconnues (Zumpt, 1973), dont seule Stomoxys calcitrans est devenue cosmopolite. L'analyse phylogénétique montre la paraphylie du genre Stomoxys, due à l'inclusion de Prostomoxys saegerae dans le groupe. Les constructions phylogénétiques présentent trois clades distincts, qui correspondent bien à la biogéographie. L'émergence basale de S. indicus suggère une origine orientale du genre Stomoxys vers la fin de l'Oligocène. La divergence moléculaire, estimée à 16.3 millions d'années, entre S. niger niger et S. niger bilineatus propose l'élévation de ces deux sous-espèces au rang d'espèces. L'étude phylogéographique de S. calcitrans montre la présence d'une lignée orientale bien différenciée du reste. Les indices de diversité présument l'existence de deux zones de refuge. La première zone serait orientale, dont la recolonisation est limitée. La deuxième zone est probablement africaine, et a permis la recolonisation des autres régions. Le temps d'expansion de S. calcitrans est vraisemblablement lié au processus de domestication et/ou à la dernière période de glaciation.

Malgré son importance économique, culturelle et historique, l'histoire évolutive du pommier cultivé (Malus domestica) ainsi que celle de ses apparentés sauvages supposés, restaient encore très peu connues. En s'appuyant sur les nouvelles approches de génétique des populations (approximate Bayesian computation) avec l'utilisation de marqueurs microsatellites et de séquences nucléaires, cette thèse a eu pour objectif d'étudier, à différentes échelles évolutives (phylogéographie, spéciation, domestication), les mécanismes de diversification naturelle et artificielle dans le genre Malus. Mes travaux ont porté sur quatre espèces de pommiers sauvages distribuées à travers l'Eurasie (Malus orientalis (Caucase), Malus sieversii (Asie Centrale), Malus sylvestris (Europe), et Malus baccata (Sibérie)) et sur la seule espèce domestiquée du genre, Malus domestica. Cette thèse s'est articulée en quatre parties visant respectivement à inférer : (i) l'histoire de la domestication du pommier cultivé depuis son centre d'origine en Asie Centrale, (ii) l'histoire de la recolonisation post-glaciaire du pommier sauvage Européen (M. sylvestris), (iii) les histoires de spéciation entre les cinq espèces de Malus, (iv) les hybridations interspécifiques et les capacités de dispersion des trois principaux contributeurs (M. sylvestris, M. sieversii et M. orientalis) au génome du pommier cultivé. L'étude des mécanismes de diversification artificielle montre que les processus de domestication sont originaux chez cet arbre fruitier, de par l'absence de goulet d'étranglement et l'existence d'introgressions post-domestication fréquentes par une autre espèce sauvage (M. sylvestris) que l'espèce ancestrale (M. sieversii). L'étude des processus de diversification naturelle (phylogéographie, spéciation et structure des populations) révèlent de grandes tailles de populations, de forts flux de gènes et de faibles structures génétiques spatiales chez chacune des espèces. Cette thèse a aussi révélé de forts taux d'hybridations interspécifiques, en particulier de fortes introgressions des espèces de pommiers sauvages par le pommier cultivé en Europe et en Asie Centrale. Cette étude a permis l'amélioration des connaissances de la structuration des populations de pommiers sauvages ayant contribué au génome du pommier cultivé ainsi que de l'étendue des hybridations du pommier cultivé avec les espèces sauvages. Ces travaux revêtent une grande importance autant pour la conservation des pommiers sauvages, pour le maintien de leur intégrité dans des habitats fragmentés que pour l'amélioration variétale du pommier domestiqué.