L'ail des bois (Allium tricoccum) est une espèce vulnérable qui, par sa croissance lente, réagit mal aux récoltes intensives. La présente étude visait à caractériser les conditions de culture en boisé de cette espèce dans le but de préserver les populations naturelles. La culture des deux variétés d'ail des bois, var. tricoccum et var. burdickii, est possible. La plantation de printemps, de même qu'une fertilisation organique appliquée annuellement, favorisent la croissance. La croissance des bulbes est meilleure dans des sols ayant une bonne disponibilité en eau, un pH autour de 5,0, ainsi qu'un rapport N : P élevé. En conditions contrôlées, nous avons établi que la température optimale de croissance de l'ail des bois est de 12/8°C. De plus, un épisode de stress hydrique affecte négativement sa croissance. La culture en boisé de l'ail des bois est donc possible, mais il faudrait maintenant optimiser la culture à partir de graines.

Notre étude a eu pour but d’évaluer l’influence de l’environnement sur la morphologie, le comportement et l’expression de gènes dans le cerveau chez deux populations d’eau douce d’épinoches à trois épines, Gasterosteus aculeatus, de la région du Bas St.-Laurent provenant des lacs Témiscouata et Rond. Des différences significatives ont été trouvées au niveau de la morphologie; les structures défensives étant plus développées chez les épinoches du lac Témiscouata. Des juvéniles de chacun des lacs ont également été élevés en milieu commun au laboratoire et des différences significatives ont été trouvées dans leurs comportements. Les niveaux d’activité et d’agressivité étant plus élevés dans la population du lac Rond que dans le lac Témiscouata. Finalement, aucune différence significative n’a été trouvée dans l’expression des gènes ciblés entre les deux populations. Nous avons toutefois observé un patron moléculaire apparent dans l’expression des gènes: l’expression de certains gènes étant corrélé avec l’expression de leurs récepteurs alors que d’autres non. Les différences morphologiques et comportementales trouvées pourraient être expliquées par le niveau de prédation qui semble a priori plus élevé dans le lac Témiscouata que dans le lac Rond. / Our study aimed to evaluate the influence of the environment on morphology, behaviour and gene expression in the brain in two freshwater populations of threespine sticklebacks, Gasterosteus aculeatus, in the Bas St.–Laurent coming from Témiscouata and Rond lakes. Significant differences were found in the morphology of the animals: defensives structures of the sticklebacks are more developed in Témiscouata Lake. Moreover, juveniles of each lake were raised in common environment in a laboratory, and significant differences were found in behaviour: activity and aggressiveness were higher in population from Rond Lake. However, we observed molecular pathway in global gene expression: some neuropeptide expressions were correlated with their receptor expressions but not in all cases. Morphological and behavioural differences could be explained by the predation risk, which seemed a priori higher in Témiscouata Lake than in Rond Lake.

L’exploitation minière détériore les écosystèmes par la génération de contaminants qui affectent la diversité fonctionnelle des processus bactériens. Le mémoire suivant avait pour but de caractériser l’impact d’un gradient polymétallique sur la diversité et la structure taxonomique de communautés bactériennes lacustres d’un système de lacs dans la région de Rouyn-Noranda. Deux méthodes furent utilisées pour décrire la dynamique de la diversité et de la structure taxonomique des communautés bactériennes à partir du gène codant l’ARNr 16S : l’électrophorèse sur gel en gradient dénaturant et le séquençage de nouvelle génération 454. Les résultats ont démontré i) que l’exposition à des métaux lourds induit des changements dans la diversité et la structure taxonomique des communautés bactériennes et ii) qu’une pression de sélection similaire provoque un phénomène d’évolution parallèle chez des communautés bactériennes indépendantes. Cette étude aura ainsi permis d’apporter de nouvelles connaissances en ce qui a trait aux changements profonds que subissent les communautés bactériennes sous l’influence des métaux lourds et ce, autant d’un point de vue écologique qu’évolutif. / There are growing concerns about ecosystems being disturbed by mining activities which release heavy metals consequently exerting a strong selective pressure on the functional diversity of bacterial processes. Therefore, this thesis aimed to characterize the impact of diffuse polymetallic pollution over the taxonomic diversity and structure of lacustrine bacterial communities from sites located in the surroundings of Rouyn-Noranda. To this end, denaturing gradient gel electrophoresis and pyrosequencing of 16S rRNA sequences were used. The results showed that i) communities’ equilibrium was disturbed at both the diversity and structure levels and that ii) a similar selective pressure induced parallel evolution within independent bacterial communities. Our study therefore sheds light on the importance of analyzing bacterial communities at the taxonomic diversity and structure level to generate insights about the community changes taking places under polymetallic contaminants at both an ecological and evolutionary point of view.

La distribution et l'abondance de deux espèces d'algues vertes filamenteuses (Ulothrix flacca et Urospora penicilliformis) ont été étudiées le long d'un gradient d'émersion dans la zone intertidale de l'estuaire maritime du Saint-Laurent. Des régressions multiples ont été effectuées pour modéliser l'abondance de ces algues en fonction de la hauteur, de la pente, de l'orientation géographique, de l'abondance de l'autre espèce ainsi que du taux d'évaporation. Bien que les facteurs environnementaux varient selon le critère statistique utilisé, U. flacca apparaît moins tolérante à la dessiccation qu'U. penicilliformis puisqu'on la retrouve généralement dans des conditions où le stress d'émersion est réduit (e.g., plus bas sur la rive). Des transplantations réciproques ont montré qu'U. flacca adulte est apte à survivre en milieu plus aride mais qu'U. penicilliformis ne supporte pas la vie dans une zone plus longtemps immergée en raison de la compétition avec les diatomées. Cela est supporté par les résultats obtenus lors d'une expérience de perturbation du tapis d'U. flacca visant à réduire la compétition dans les zones inférieures. / The distribution and abundance of two species of co-occurring filamentous green algae (Ulothrix flacca and Urospora penicilliformis) were examined along a cross-shore intertidal gradient in the St. Lawrence maritime estuary. Multiple regressions were used to model the abundance of these algae with respect to tidal height, substratum slope, surface orientation, algae abundance, and evaporation rates. Although the environmental factor of importance varied according to the statistical criterion used, it appears that U. flacca is less tolerant to desiccation than U. penicilliformis as it was generally found in habitats where emersion stresses are reduced (e.g., lower on the shore). Reciprocal transplants demonstrated that adult stages of U. flacca are, however, able to survive in higher zones, but U. penicilliformis appears unable to thrive in the lower zone due to competition with diatoms, a result supported by experimental perturbation of the U.flacca mat to reduce competition in the lower zones.

Alors que l'océan Arctique subit d'importants changements, plusieurs incertitudes demeurent quant à la provenance de l'azote assimilé par le phytoplancton. Cette information est pourtant cruciale puisque c'est l'azote qui limite principalement la production primaire au cours de la saison de croissance dans l'Arctique. Conséquemment, cet élément limite aussi la productivité de l'écosystème entier. Aucune étude ne s'est encore intéressée à la présence du processus de fixation d'azote gazeux (N2) dans cette région bien que certains indices semblent montrer qu'il y soutienne une partie de la production primaire. C'est afin de vérifier une telle possibilité que cette étude a pris place. Les expériences ont permis de déceler la présence de fixation du N2 dans plusieurs secteurs de l'ouest de l'océan Arctique et d'observer que les bactéries hétérotrophes (diazotrophes) en seraient les principales responsables. Le manuscrit fait état de l'importance locale et globale du processus de fixation du N2 en considérant sa distribution et la communauté diazotrophe retrouvée.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / L'objectif de ce mémoire est de documenter l'influence des feux dans la dynamique des sapinières vierges situées au-dessus de 800 m dans la réserve faunique des Laurentides (RFL). Cette région de 1 800 km² se situe au nord de la ville de Québec et appartient au domaine bioclimatique de la sapinière à bouleau blanc. L'abondance du sapin baumier et les fortes précipitations suggèrent que les forêts d'altitude de la RFL sont peu influencées par les feux. Afin de vérifier cette hypothèse, nous avons entrepris une étude comprenant deux volets complémentaires. Le premier explore la dynamique forestière récente (300 dernières années), alors que le second vise à reconstituer l'historique à long terme des feux (dynamique holocène). Dans le premier chapitre, une approche écologique basée sur la composition forestière, la structure de taille des arbres et l'âge des peuplements actuels a été utilisée afin de définir la dynamique récente des sapinières à bouleau blanc d'altitude. Des peuplements (n = 16) appartenant à 6 types forestiers, caractérisés par la présence ou l'absence de charbon de bois de surface et correspondant à une chronoséquence, ont été échantillonnés, puis analysés. La dynamique forestière montre le passage graduel de la bétulaie à bouleau blanc à la sapinière à épinettes en fonction du temps écoulé depuis le dernier feu. La répartition des feux récents à l'origine de cette chronoséquence (1815 et 1878) a été faite à l'aide des charbons de bois de surface. Cette spatialisation montre, qu'au cours des 250 dernières années, près de la moitié de la région d'étude a brûlé. Les feux ont donc joué un rôle important dans la dynamique récente de ces sapinières. Dans le second chapitre, une approche paléoécologique, basée sur l'analyse macrofossile des charbons de bois du sol minéral, a été employée afin de reconstituer l'historique à long terme des feux (histoire holocène). Cet historique s'est avéré le même, peu importe le type forestier actuel et son emplacement sur le territoire. Trois périodes, marquées par un régime de feu et des paysages forestiers distincts, ont été identifiées: 1) de 9600 à 4500 ans, les feux ont été importants, 2) de 4500 à 250 ans, les feux ont été pratiquement absents et 3) les deux cents dernières années ont été marquées par des feux dont la plupart sont probablement d'origine anthropique. On estime que l'état d'équilibre des paysages forestiers se caractérise par une dynamique associée à une récurrence d'épidémies d'insectes. En définitive, la reconstitution des feux récents et des feux historiques s'est avérée indispensable pour cerner leur rôle écologique dans la dynamique des paysages forestiers des sapinières d'altitude. Dans le contexte de la mise en oeuvre de l'aménagement écosystémique, ce mémoire présente une méthode et des résultats originaux permettant de décrire le paysage actuel et de le caractériser en fonction de son histoire holocène. Ces deux éléments définissent la variabilité naturelle des sapinières à bouleau blanc d'altitude de la RFL.

Les lemmings sont célèbres pour leurs cycles de population multi-annuels. Pourtant, les forces qui contrôlent ces cycles sont encore mal comprises. Nos connaissances sur leur écologie hivernale sont limitées et il a été proposé qu’un couvert de neige de bonne qualité soit essentiel pour maintenir la dynamique cyclique des populations de lemmings. Premièrement, nous avons augmenté l’épaisseur de neige en installant des clôtures à neige et avons trouvé que les densités de nids d’hiver étaient plus élevées là où la neige était plus épaisse mais que la reproduction n’était pas influencée. Nous avons ensuite utilisé une série temporelle d’abondance de lemming brun (Lemmus trimucronatus) de 18 ans pour tester si la neige pouvait expliquer la variation résiduelle entre les densités de lemming observées et celles prédites par des modèles où la cyclicité était prise en compte. Nos analyses supportent l’hypothèse que le couvert de neige peut affecter l’amplitude des cycles de population de lemming. L’abondance estivale des lemmings était plus élevée suite à des hivers avec un couvert de neige épais et une couche de neige près du sol de faible densité. De plus, nous avons tenté de capturer des lemmings sous la neige dans leurs habitats hivernaux préférés en utilisant des boîtes ayant la forme de cheminée. Nous émettons l’hypothèse que notre faible succès de capture est dû aux lemmings qui quittent les zones de haut enneigement pour des zones de faible enneigement lors de l’inversion des températures sous-nivales au printemps. Nous avons aussi examiné si les populations de lemming pouvaient être limitées par les ressources alimentaires hivernales en installant des exclos dans leurs habitats préférés et en échantillonnant annuellement la biomasse de plantes à l’intérieur et à l’extérieur des exclos à la fonte de la neige et à la fin de la saison de croissance. Le broutement hivernal a eu très peu d’impact sur la biomasse totale de plante au printemps. Globalement, la croissance des plantes au courant de l’été n’a montré que de faibles variations annuelles et n’était pas réduite pendant les années de fortes abondances de lemming. Nos résultats suggèrent qu’il est peu probable que l’épuisement de la nourriture durant l’hiver soit la cause du déclin de la population de lemming après une année de pic d’abondance. Nous avons ensuite testé si la qualité de la neige pouvait affecter les taux de prédation mammalienne sur les lemmings et nous avons trouvé qu’un couvert de neige épais et dur contraignait le renard arctique (Vulpes lagopus) seulement lorsque celui-ci tentait d’attraper les lemmings en sautant à travers la neige, mais pas lorsqu’il creusait. La prédation par l’hermine (Mustela erminea) n’était pas affectée par l’épaisseur de neige et faiblement par la densité de nids d’hiver, mais était plus élevée dans l’habitat formée par les coulées bordant les ruisseaux. Finalement, nous avons examiné les patrons de prédation de l’hermine sur les lemmings. Nos résultats indiquent que l’hermine pourrait jouer un rôle clé dans la phase de déclin du cycle des lemmings en prélevant une forte proportion de la population de lemming durant les étés de pic d’abondance et en maintenant une pression de prédation élevée au cours de l’hiver suivant. En conclusion, il apparaît peu probable qu’à l’Île Bylot les processus du contrôle par le bas soient à l’origine du cycle des lemmings. Par contre, les prédateurs en combinaison avec le couvert nival pourraient jouer un rôle majeur dans le cycle des lemmings. / Lemmings are renowned for their multi-annual population cycles. Yet, what controls these cycles is still poorly understood. There are large gaps in our understanding of their winter ecology and a snow cover of good quality is thought to be an important factor for maintaining the cyclic dynamic of lemming populations. We first enhanced snow cover by setting out snow fences and found that densities of winter nests were higher where snow depth was increased but that reproduction was not influenced. We then used an 18-year time series of brown lemming (Lemmus trimucronatus) abundance to test if snow variables could explain the residual variation between the observed lemming density and the one predicted by models where cyclicity had been accounted for. Our analysis provides support for the hypothesis that snow cover can affect the amplitude of lemming population cycles. Summer abundance of lemmings was higher following winters with a deep snow cover and a low-density snow pack near the ground. In addition, we attempted to live trap lemmings under the snow in their preferred winter habitat using chimney-like boxes. We hypothesize that our low trapping success resulted from lemmings leaving the deeper snow areas where our boxes were located and moving to shallower snow or exposed tundra due to an inversion of sub-nivean temperatures in spring. We also examined if winter food resources could limit lemming populations by installing exclosures in their preferred habitat and sampling annually plant biomass inside and outside exclosures at snow-melt and at peak growth. Winter grazing had little impact on total plant biomass at snow-melt. Overall, plant regrowth during the summer showed few annual variation and was not reduced in years of high lemming abundance. Our results suggest that it is unlikely that food depletion during winter was the cause of the decline in lemming abundance following a year of peak abundance. We then tested if snow quality should affect mammalian predation rates on lemmings and found that deep and hard snow restricted fox (Vulpes lagopus) predation attempts made by jumping through the snow, but not those made by digging. Ermine (Mustela erminea) predation was unaffected by snow depth and weakly by nest density but was higher in stream gully habitats. Finally, we examined patterns of predation by ermines on lemmings. Our results indicate that ermines may play a key role in the lemming decline phase, by removing a large proportion of the lemming population during summers of peak abundance and by maintaining a high predation pressure during the following winter. In conclusion, it appears unlikely that bottom-up forces are at the origin of the lemming cycle at Bylot Island. However, our results suggest that predation, in combination with snow cover, could play a major role in the lemming population cycle.

Notre étude avait pour objectif d'évaluer l'influence des covariables environnementales sur le comportement d'échouerie et de développer des facteurs afin de corriger, pour les individus non échoué durant les survols aériens, l'estimation de l'abondance de la population de phoques communs du St-Laurent. 14 phoques ont été équipés avec un transmetteur à très haute fréquence (VHF) pour déterminer la proportion de phoques à l'eau lors des comptages aériens. Nous avons utilisé des modèles additifs pour étudier la relation entre le nombre de phoques échoués à Métis durant l'été et différentes covariables; le nombre d'heures par rapport à la marée basse et son amplitude avaient la plus grande influence. Des facteurs de correctiçms de 2.4 (Juin) et de 2.5 (Août) ont été estimés. Les recensements futurs devraient avoir lieu en juin et pouraient d~buter quatre heures avant la marée basse. Depuis 1976, la population de phoques communs de l'Estuaire du St-Laurent augmente.

Le régime alimentaire est influencé par la disponibilité des ressources et les préférences des consommateurs. Dans l'estuaire Saint-Laurent, l'escargot Littorina saxatilis se nourrit de deux types d'algues: diatomées et algues vertes. Dans les expériences de laboratoire, les escargots préfère fortement les diatomées, mais lorsque les attributs structurels des algues sont enlevés, cette préférence a diminué, ce qui suggère que certaines caractéristiques alimentaires (ex. l'ingestion) affectent ces préférences. La densité des escargots sur terrain est plus élevée sur les diatomées. Les expériences sur le terrain et au laboratoire ont montré que le régime alimentaire a un effet sur les traits d'histoire de vie des escargots avec les diatomées offertes dans un régime monospécifique ou mixte qui a amélioré la croissance des escargots, mais pas la fécondité. Cette étude montre que cet herbivore a des préférences alimentaires et que le régime alimentaire préféré peut améliorer certaines caractéristiques de leurs traits de vie. / Diet is influenced by both food availability and the feeding preferences of consumers. In St. Lawrence maritime estuary, the herbivorous intertidal snail Littorina saxatilis feeds on two different functional groups of algae: chain-forming diatoms and filamentous green algae. In laboratory experiments, it strongly preferred diatoms, but when structural attributes of the algae were removed, this preference was weaker, suggesting that some aspect of feeding (e.g., ingestion) influences preferences. Densities of snails in the field were much higher on diatom-dominated habitats, consistent with preferences observed in the laboratory. Experiments in the field and laboratory found that diet also affected life history traits of snails with diatoms provided in monospecific or mixed diets increasing juvenile growth rates, but not fecundity. This study shows that this herbivore has dietary preferences and that a diet of its preferred food can positively affect certain life history characteristics.

Ribosomal transcription produces RNAs essential for the structure and function of the ribosomes. The up-regulation of this transcription during growth is known to address the increased needs of the cell for proteins and thus for ribosomes. However, the mechanisms involved in this regulation are not well characterized. Our laboratory was the first to demonstrate a direct link between growth and ribosomal transcription. Stimulation of mammalian cells with serum or EGF causes an immediate increase in ribosomal RNA synthesis. This activation is dependant on the ERK pathway and on the phosphorylation of the architectural factor UBF by ERK. However, the increase of transcription resulting from this stimulation is not correlated with an increase in RNA polymerase I loading on the ribosomal genes but is rather explained by a higher elongation rate of the polymerase. We also showed that UBF blocks elongation when it is not phosphorylated and is permissive to it when it is phosphorylated by ERK. These results argue against the actual model suggesting that regulation occurs only at initiation level and demonstrate for the first time the existence of a regulation at the elongation level. Theoretically, ribosomal transcription could also be regulated at the level of gene activation since more than half of the ribosomal genes are silenced at ail times. According to the current view, DNA methylation is involved in the silencing process, but we have found that, at least in human cells, it is only important to silence a certain portion of the ribosomal genes. Loss of methylation following genetic inactivation of both DNA methyltransferase 1 and 3b in human colorectal carcinoma cell line results in a decrease in both ribosomal transcription and proliferation rates and in defects in ribosomal RNA processing and nucleolar structure. Moreover, loss of DNA methylation leads to an ingression of RNA polymerase II in the ribosomal locus thus probably causing the problems observed in these cells. We suggest that both DNA methylation and regulation of the elongation rates are essential mechanisms to maintain a high density of RNA polymerase I elongating complexes on the ribosomal genes in order to exclude RNA polymerase II and ensure an efficient ribosome biogenesis. / La transcription ribosomale synthétise les ARN qui sont au coeur de la fonction et de la structure des ribosomes. L'augmentation de cette transcription en condition de croissance est connue et répond aux besoins accrus de la cellule en protéines et donc en ribosomes. Toutefois, les mécanismes impliqués dans cette régulation étaient inconnus. Notre laboratoire a montré l'existence d'un lien direct entre la croissance et la transcription ribosomale. Nous avons montré que la stimulation de cellules de mammifères par le facteur EGF ou l'ajout de sérum cause une augmentation rapide de la transcription ribosomale. Cette activation est dépendante de la voie ERK qui cible le facteur architectural UBF. Nous avons aussi montré que cette stimulation n'entraîne pas de recrutement massif d'ARN polymérases 1 aux gènes ribosomaux, et ce malgré l'augmentation de la synthèse d'ARN ribosomaux. Par contre, la vitesse d'élongation de la polymérase explique quantitativement cette augmentation et celle-ci est régulée par l'état de phosphorylation d'UBF par ERK. Ces résultats remettent en question le modèle actuel de régulation unique au niveau de l'initiation des transcrits et démontrent pour la première fois l'existence d'une régulation au niveau de l'élongation. La proportion élevée de gènes ribosomaux silencieux suggère que ceux-ci puissent être activés et constituer un troisième niveau de régulation de la transcription ribosomale. La méthylation de l'ADN est suggérée comme étant importante pour l'établissement et le maintien de ces gènes dans un état silencieux. Or, nous avons montré que la méthylation de l'ADN explique l'état silencieux d'une partie et non de la totalité de ces gènes dans des cellules humaines en culture. De plus, nous avons montré que la perte de méthylation, suite à l'inactivation génique de DNMTl et 3b, entraîne une diminution de la transcription ribosomale et de la vitesse de prolifération ainsi que des défauts dans la transformation de TARN précurseur et dans la structure nucléolaire. De plus, la perte de méthylation entraîne une incursion de TARN polymérase II dans le locus ribosomal ce qui cause vraisemblablement les problèmes observés. Nous suggérons que la méthylation de l'ADN et la régulation de l'élongation des transcrits sont des mécanismes essentiels pour le maintien d'une forte densité de complexes en élongation sur les gènes ribosomaux de façon à exclure TARN polymérase II pour ainsi assurer une biogenèse efficace des ribosomes.