Les manchots ont colonisé les écosystèmes froids en développant des mécanismes physiologiques dont la compréhension est encore imparfaite. Ce travail de thèse a pour but de décrypter, à différents niveaux d'intégration, les réponses développées par ces oiseaux pour survivre aux contraintes des milieux polaires lors de 2 phases cruciales de leur cycle de vie: le passage de la vie terrestre à la vie marine du manchot Royal immature et la croissance rapide du poussin manchot Adélie. Pour explorer les variations d'expression génique musculaire chez le manchot Royal, nous avons utilisé des puces à ADN Affymetrix de poulet, nécessitant le développement et la validation d'un algorithme d'analyse des puces dans le cadre d'une hybridation hétérologue. Cette approche moléculaire, associée à des approches intégratives, a révélé une modification coordonnée du métabolisme énergétique en faveur d'une utilisation préférentielle des substrats lipidiques pour subvenir aux forts besoins énergétiques induit par sa vie marine. Nos résultats ont aussi révélé le développement d'une réponse antioxydante globale permettant au manchot de se protéger contre la production de ROS induite lors des phases de plongée en apnée longues et répétées. Parallèlement, notre étude sur le poussin manchot Adélie a révélé la mise en place de mécanismes cellulaires et moléculaires soutenant une stratégie originale d'orientation séquentielle de son métabolisme vers la croissance puis vers la thermogenèse. Ces 2 espèces de manchots sont capable de développer des réponses physiologiques complexes et coordonnées pour surmonter les contraintes de l'environnement polaire illustrant leur remarquable plasticité phénotypique.

King penguins have successfully colonized cold ecosystems of the southern hemisphere by developing physiological mechanisms that are not well understood. The aim of this study was to investigate, at different integrative levels from the gene to the whole animal, the functional responses developed by penguins to overcome polar constrains. We focused on acclimatization mechanisms enabling the first departure to sea of king penguin immatures and the rapid growth of Adélie penguin chicks.To explore differentially expressed genes in pectoralis muscle during penguin’s first sea acclimatization, we used Affymetrix microarrays design for chicken. We first set up and validated a new method to analyze heterologous hybridization transcriptomic profiles. We highlighted a selective shift in metabolic pathways favoring the use of lipids as fuel to sustain highly energetic needs imposed by marine life-style. Our results revealed a development of a global antioxidant response, potential consequences of penguin marine life-style that imposes repeated dives under apnea.Secondly, our integrative study on Adélie penguin’s chick revealed the development of molecular and cellular mechanisms which sustain an original strategy by first allocating most of the energy to growth and then promoting thermogenic processes.Our results showed that both king and Adélie penguins develop complex and coordinated physiological responses to energetic constraints highlighting their high phenotypic plasticity. / King penguins have successfully colonized cold ecosystems of the southern hemisphere by developing physiological mechanisms that are not well understood. The aim of this study was to investigate, at different integrative levels from the gene to the whole animal, the functional responses developed by penguins to overcome polar constrains. We focused on acclimatization mechanisms enabling the first departure to sea of king penguin immatures and the rapid growth of Adélie penguin chicks.To explore differentially expressed genes in pectoralis muscle during penguin’s first sea acclimatization, we used Affymetrix microarrays design for chicken. We first set up and validated a new method to analyze heterologous hybridization transcriptomic profiles. We highlighted a selective shift in metabolic pathways favoring the use of lipids as fuel to sustain highly energetic needs imposed by marine life-style. Our results revealed a development of a global antioxidant response, potential consequences of penguin marine life-style that imposes repeated dives under apnea.Secondly, our integrative study on Adélie penguin’s chick revealed the development of molecular and cellular mechanisms which sustain an original strategy by first allocating most of the energy to growth and then promoting thermogenic processes.Our results showed that both king and Adélie penguins develop complex and coordinated physiological responses to energetic constraints highlighting their high phenotypic plasticity.