Les lagunes côtières sont des écosystèmes très productifs, qui possèdent des propriétés économiques et écologiques importantes. L'étude de la communauté bactérienne est nécessaire, du fait de ses fonctions clés dans ces systèmes côtiers, qui incluent la dégradation de la matière organique et le recyclage des nutriments. L'objectif de cette thèse est d'étudier la diversité temporelle et fonctionnelle de la communauté bactérienne de la colonne d'eau et du sédiment de la lagune du Havre-aux-Maisons, qui est un système exclusivement marin situé aux Îles-de-la-Madeleine dans le Golfe du Saint-Laurent. Une plus grande diversité de bactéries attachées aux particules, que celle libre, fut observée. Les deux communautés étaient phylogénétiquement différentes et leurs distributions temporelles étaient liées à la concentration de matière organique particulaire. Dans le sédiment, une communauté bactérienne quasi-stable au niveau du phylum était reliée à différents cycles biogéochimiques notamment le cycle du soufre. La structure de cette communauté benthique était déstabilisée lors de grosses perturbations comme les tempêtes et une hausse majeure en matière organique. Les données de la réaction en chaine par polymérase (PCR) quantitative ont confirmé l'importance du métabolisme du soufre et de la fixation de l'azote dans le sédiment. Une augmentation dans la concentration de matière organique sous la forme de bio-dépôt de moules influençait très peu l'abondance des gènes exprimés par les bactéries fixatrices d'azote, dénitrificatrices et sulfato-réductrices. Il existe potentiellement un seuil à partir duquel un changement s'opère au niveau de la diversité bactérienne associée à ces gènes. Cette étude a notamment démontré l'importance de la communauté bactérienne comme indicatrice de la composition biochimique des lagunes côtières aussi bien que d'autres types d'écosystèmes avec une haute importance biologique. / Coastal lagoons are productive ecosystems, which are economically as well as biologically important. Bacteria are largely responsible for key ecosystem functions such as organic matter degradation and nutrient recycling, and studies on their diversity and functional roles are necessary to gain knowledge on the overall ecosystem properties. The main objectif of this thesis was to investigate the temporal and functional diversity of the bacterial communities in the water column and in the sediment of the Havre-aux-Maisons lagoon; a strictly marine coastal system located in the Magdalen Islands in the Gulf of St Lawrence, Canada. In the water column, the attached bacterial community was more diverse than the free-living bacterial community and the two communities were phylogenetically different. The temporal changes in communities were linked to the concentration of particulate organic matter. At the phylum level, the sediment bacterial community structure changed little over time. This community was linked to several biogeochemical cycles, in particular to the sulfur cycle. A stable sediment bacterial community structure was altered by major disturbances such as storms and high concentrations of organic matter. Results from quantitative polymerase chain reaction targeting genes coding for enzymes used in nitrogen and sulfur metabolism indicated the importance of sulfur metabolism and potentially nitrogen-fixation in the sediment. An increase in the organic matter concentration in the form of mussel biodeposits had little influence on transcript concentrations of genes involved in denitrification, nitrogen-fixation and sulfate reduction. However there was evidence of an organic loading threshold at which a change in the diversity of the bacteria involved in denitrification and nitrogen-fixation could occur. Overall this thesis demonstrated that bacterial communities are likely good indicators of the biochemical processes in coastal lagoons and similar studies could be applied to other shallow systems.

La pression de broutement des herbivores peut induire des modifications majeures dans les communautés végétales qui peuvent réduire l’abondance des ressources alimentaires des herbivores et éventuellement mener à une rétroaction négative entre la taille des populations d’herbivores et leur taux de croissance. Une telle boucle de rétroaction peut s’opérer via une réduction de la masse corporelle à haute densité, suivie d’une réduction de la survie et de la reproduction. Malgré la détérioration persistante des communautés végétales de l’île d’Anticosti (Québec, Canada) suite à l’introduction d’une population de cerf de Virginie en absence de prédation naturelle, la taille de cette population est demeurée élevée durant les dernières décennies. Un des mécanismes suggérés pour expliquer cette situation est l’utilisation de ressources alimentaires qui seraient indépendantes ou découplées temporellement de la pression de broutement par le cerf. Deux des ressources consommées par le cerf à l’île d’Anticosti sont considérées indépendantes et découplées temporellement du broutement par le cerf, soit les algues échouées et le sapin baumier. Nous avons déterminé comment la masse corporelle du cerf à l’île d’Anticosti est influencée par les ressources alimentaires dépendantes, indépendantes et découplées temporellement du broutement. Premièrement, nous avons démontré expérimentalement que la densité de cerfs affectait négativement l’abondance estivale des herbacées et arbustes préférés, qui, en retour, affectait positivement la masse corporelle automnale. Deuxièmement, nous avons démontré que la contribution des algues au régime alimentaire en dehors de la saison hivernale était inférieure à 23% et qu’elle n’expliquait pas les variations de la masse corporelle automnale. La masse corporelle automnale augmentait plutôt avec la contribution de plantes d’habitat ouvert dans le régime alimentaire. Troisièmement, nous avons démontré que la perte de masse hivernale diminuait avec l’utilisation des sapinières durant un hiver rigoureux. Nos travaux permettent de mieux comprendre comment les herbivores surabondants peuvent bénéficier des ressources alimentaires affectées à divers degrés par le broutement. La prochaine étape serait de déterminer l’impact de ces différentes ressources sur le taux de croissance des populations surabondantes d’herbivores. / Herbivores can induce major modifications to plant communities that can reduce forage abundance and lead to a retroaction between the size of herbivore populations and their growth rates. Such a feedback loop can be generated by a reduction in body mass at high herbivore density, followed by a reduction in survival and reproduction. Despite the lasting deterioration of plant communities on Anticosti Island (Québec, Canada) following the introduction of a white-tailed deer population in absence of natural predation, the size of this population has remained high during the last decades. One of the mechanisms suggested to explain this situation is the use of sources of forage independent or temporally uncoupled from deer browsing pressure. Two types of forage used by deer on Anticosti Island are considered independent or temporally uncoupled from deer browsing, namely drifted seaweed and balsam fir. We determined how body mass of deer on Anticosti Island is influenced by sources of forage that are dependent, independent and temporally uncoupled from deer browsing. First, we demonstrated experimentally that deer density had a negative effect on the summer abundance of preferred forbs and shrubs, which in turn had a positive effect on body mass in the fall. Second, we demonstrated that the contribution of seaweed to diet outside winter was smaller than 23% and did not explain variations in body mass in the fall. Fall body mass rather increased with the contribution of plants from open habitat to diet. Third, we demonstrated that overwinter mass loss decreased with the use of balsam fir stands during a harsh winter. Our findings provide a better understanding of how overabundant herbivores can benefit from sources of forage influenced to varying degrees by browsing. The next step would be to determine the impact of these different resources on the growth rate of overabundant herbivore populations.

La mytiliculture à temps partiel pourrait s'avérer une stratégie intéressante de diversification des activités des pêcheurs. Une façon d'y parvenir serait de laisser le naissain de moule croître à même les collecteurs, ce qui permettrait d' éviter les opérations de dégrappage et de boudinage. Un risque inhérent de cette approche est que la densité de population soit trop faible pour permettre la rentabilité ou qu'elle soit si élevée qu' il y ait surpeuplement des collecteurs et apparition de compétition intraspécifique. Dans la présente recherche, nous analysons la dynamique de population du naissain élevé sur collecteurs et étudions . l'effet de l'autoréduction, lequel détermine la limite maximale de producti<?n. Nous avons fait le suivi de deux filières de collecteurs autogérés en provenance de deux fermes mytilicoles de la baie de Cascapédia, Québec, à 22 occasions d' octobre 2003 à juillet 2007. À chaque date d' échantillonnage, trois bouées par filière étaient choisies au petit hasard. Chaque bouée supporte une paire de collecteurs. Les échantillons consistent en des segments de 30,5 cm récoltés à deux profondeurs sur les collecteurs. En plus de la biomasse et de la densité d~ population, nous avons recueilli des informations sur la structure de taille des populations, la relation longueur-masse des spécimens, le degré de superposition des moules, la proportion de dénudement des collecteurs, la profondeur des filières et la température de l'eau. La profondeur des filières semble varier en fonction de la biomasse des moules élevées sur celles-ci. Les tempêtes, les manipulations ainsi que l' échantillonnage peuvent occasionner une perte de moules qui allège les filières, provoquant ainsi une remontée à des profondeurs moindres. Une relation inverse entre la densité de peuplement et la biomasse à la ferme 2, avec une pente de -0.5, correspond à de l'autoréduction. Toutefois, des pentes positives sur le diagramme B-N ont été détectées à la ferme 1, malgré la constatation visuelle d'un processus général d' autoréduction. L'exclusion des tailles minimales (correspondant au naissain) ainsi que l'absence de mesures du degré de superposition en début d'étude sont probablement responsables de la difficulté de déterminer les pentes d'autoréduction (avec les modèles bidimensionnel et tridimensionnel) sur la ferme 1. La présence d' autoréduction à la ferme 2 indique que la capacité maximale de production des collecteurs est atteinte et que toute augmentation de rentabilité devra se faire par le biais d'améliorations de la technique d'élevage.

La lagune de Havre-aux-Maisons aux Îles-de-la-Madeleine dans le Golfe du Saint-Laurent est un système semi-fermé, avec un temps de renouvellement de l’eau jusqu’à 45 jours. Une activité mytilicole modérée a lieu dans la lagune; les moules (Mytilus edulis L.) sont principalement suspendues sous la surface de l’eau. Les moules dépendent de la matière en suspension pour leur nourriture, incluant les micro-organismes eucaryotes planctoniques (protistes et phytoplancton). La répartition spatiale et temporelle des espèces microbiennes marines eucaryotes est déterminée par les conditions physiques, biologiques et chimiques. L’objectif principal de cette thèse était de caractériser la communauté microbienne eucaryote par des méthodes moléculaires (séquençage à haut-débit), à court et moyen terme. Les échantillons ont été prélevés à partir d’un site unique de Juin à Octobre 2009, et pour deux semaines en Août 2010 dans des zones avec ou sans ferme de moules. Les acides gras de la lagune et ceux assimilés et rejetés par M.edulis ont aussi été examinés en 2009 pour déterminer le lien entre profile lipidique planctonique et celui des moules. Dans l’ensemble la vitesse moyenne de vent avait un effet sur la composition en espèces planctoniques en 2009, il y avait une alternance entre les dinoflagellés et les petites cellules photosynthétiques. Ce changement de communauté a peu d’effet sur la nutrition des moules, qui ont ajusté leurs profils d’acides gras indépendamment de la source de nourriture disponible dans l’échelle de temps de l’étude. En 2010, l’échantillonnage aux deux jours pendant deux semaines, la communauté planctonique était similaire dans et hors la ferme de moules, mais différait à chaque échantillonnage. Au niveau de l’espèce, peu d’entre elles semblaient impacter par la présence des moules, ce qui suggére une forte homogénéisation, verticale et horizontale, de l’eau de la lagune. En date, il s’agit de l’étude la plus exhaustive caractérisant la communauté microbienne eucaryotes concernant sa diversité et sa strucuture dans une lagune des Îles de la Madeleine, où la communauté est sensible aux événements météorologiques extérieurs. / The Havre-aux-Maisons lagoon in the Magdalen Islands in Gulf of St-Lawrence is a semi-enclosed system with water residence time of up to 45 days. Limited myticulture is carried out in the lagune; mostly suspended mussels farming, (Mytilus edulis L.). The mussels depend on suspended material, including planktonic microbial eukaryotes (protists and phytoplankton) for food. The spatial and temporal distribution of marine eukaryotic microbial species is thought to be determined by physical, chemical and biological conditions. The main goal of this thesis was to characterize the microbial eukaryotic community uising molecular methods (high throughput sequencing) over medium and short terms. The samples were collected from a single site from June to October 2009 and for two weeks in August 2010 in areas away from and within a mussel farm. Fatty acids from the lagoon plankton and those assimilated and rejected by M. edulis were also examined in 2009 to determine any links between planktonic and mussel lipid profiles. Overall average wind field had the strongest effect on planktonic species composition and in 2009 there was an alternation between dinoflagellates and small photosynthetic cells. The community had little effect on the nutrition of mussels, which adjusted their fatty acid profiles independent of the source of food available over the time scale investigated. In 2010, when sampling every 2 days for two weeks, the plankton community was similar in both farm and off farm sites, but differed on each sampling occasion. At the level of species, very few species were impacted by the presence of mussels suggesting strong horizontal as well as vertical mixing in the lagoon. This is the most exhaustive study to date on the diversity and community structure of microbial eukaryotics in a Magdalen Island lagoon, where we found that the community was most sensitive to external weather events.

Plusieurs recherches menées au cours des quinze dernières années ont permis de changer le modèle classique du cycle vital des anguillidés. En effet, il semblerait bien que la catadromie soit un mode de vie facultatif étant donnée l’existence d’individus qui complètent l’exclusivité de leur phase de croissance en milieu saumâtre ou marin, ou qui effectuent des mouvements entre les habitats d’eau salée et d’eau douce. Dans le cadre de la présente étude, nous avons réalisé des tracés multi-éléments à l’aide de la spectrométrie de masse à plasma induite couplée à l’ablation par laser (LA ICP-MS) sur des otolithes d’anguilles d’Amérique (Anguilla rostrata) échantillonnées à travers le système hydrographique du Saint-Laurent – Lac Ontario, dans le but de reconstruire le patron d’utilisation de l’habitat durant la phase de croissance. Les profils de strontium (88Sr), baryum (138Ba), manganèse (55Mn) et magnésium (24Mg) nous ont permis de distinguer parmi trois signatures chimiques qui pourraient représenter trois habitats distincts. Deux de ces signatures correspondent à des habitats dulcicoles tandis qu’une autre représente un habitat estuarien. Environ 10% des anguilles échantillonnées ont utilisé cet habitat estuarien après avoir recruté dans le système. L’interprétation des deux habitats dulcicoles est moins évidente mais ceux-ci pourraient correspondre à des zones humides côtières et des zones d’eaux ouvertes. La majorité (78%) des changements d’habitats ont eu lieu durant les quatre premières années en eaux continentales. Nos résultats suggèrent que les anguilles en phase de croissance dans le Saint-Laurent sont capables d’effectuer des mouvements de l’ordre d’au moins 200 km. Ces premières informations sur les mouvements d’anguilles jaunes dans le Saint-Laurent ont d’importantes implications pour la gestion et la conservation de l’espèce. / A number of papers published during the last 15 years have reshaped our long-held understanding of the lifecycle of anguillid eels. Catadromy among anguillids appears to be facultative with some individuals carrying out their growth stage exclusively in brackish or coastal marine waters, or even making movements between these and freshwater. For the present study, multi-element line scans were obtained, using LA ICP-MS, from the otoliths of 110 eels sampled at various locations throughout the Saint Lawrence River Lake Ontario (SLRLO) system in an attempt to retrace habitat use during their growth stage. Elemental profiles for strontium (88Sr), barium (138Ba), manganese (55Mn) and magnesium (24Mg) enabled us to distinguish three chemical signatures that might represent distinct habitats within the SLRLO. One of these was shown to likely correspond to the brackish estuary. Approximately 10% of eels were observed to make use of this estuarine habitat after recruiting to the system as elvers. These individuals were sampled at the three most downstream sites suggesting that individuals recruiting to the upper reaches of the system tend to remain in fresh water. Interpretation of the other two freshwater habitats was much less straightforward but these might correspond to marshland and open water areas. Most (78%) of the habitat switches occurred within the first 4 years after recruiting as elvers suggesting an increasing likelihood for eels to settle in one habitat as they grow older. The fact that our results indicate that yellow eels can undertake within-river movements on the order of at least 200 km has important implications for the management and conservation of this species.

La morue arctique (Boreogadus saida) joue un rôle crucial dans l’écosystème marin arctique. Cette étude décrit pour la première fois la saison d’éclosion, la croissance et la survie larvaire de la morue arctique en mer de Laptev (océan Arctique sibérien). La saison d’éclosion y est hâtive et longue (janvier à juillet) par rapport aux polynies des eaux du Nord et du Nord-Est (mai et juin). La taille à l’âge était plus grande de 4 mm en 2005 (année de faible englacement) qu’en 2003 (année de fort englacement). La survie des larves dépendrait en grande partie des conditions de glace, plus spécialement de l’ampleur et de la durée de l’ouverture des polynies hivernales, caractéristique clé de la mer de Laptev qui démontre de fortes variations interannuelles. En particulier, l’absence de larve survivante pour la période de janvier à la mi-mars 2003 correspondait à l’absence de polynie dans la région d’étude. / Arctic cod (Boreogadus saida) plays a crucial role in the marine Arctic ecosystem. For the first time, the hatching season, and the early growth and survival of Arctic cod are described for the Laptev Sea. The hatching season was early and long (January to July) compared to the North Water and Northeast Water Polynyas (May-June). Length at age was 4 mm longer in 2005 (a year of low ice cover) than in 2003 (heavy ice cover). Larval survival could depend mainly on ice conditions, particularly on the extent and duration of opening of winter polynyas, a key feature of the Laptev Sea that shows strong interannual variations. In particular, the absence of surviving larvae for the period of January to mid-March 2003 coincided with the absence of polynya in the study area.

La majorité des plantes d'ombre d'intérêt médicinal sont récoltées en milieu naturel, menaçant ainsi les populations naturelles. Cette étude visait à évaluer l'impact des trouées et des caractéristiques chimiques du sol sur l'émergence, la croissance et la production de composés actifs de quatre plantes médicinales : Actaea racemosa, Sanguinaria canadensis, Caulophyllum thalictroides et Asarum canadense. Les boutures de rhizome ont été récoltées deux années après leur plantation en érablière. Les régressions multiples ont indiqué que la croissance de trois des espèces augmente avec l'irradiance et que toutes ont davantage répondu aux éléments reliés à l'acidité plutôt qu'à la richesse du sol. Les concentrations en composés actifs des rhizomes et des racines varient peu ce qui fait que leur contenu total augmente avec la biomasse. La création de trouées et le chaulage semble donc des interventions souhaitées pour augmenter le rendement en biomasse et en composés actifs chez ces espèces. / Agroforesterie

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2009-2010 / La résistance aux endoparasitoïdes hyménoptères chez les pucerons est un phénomène complexe impliquant des insectes et des symbiotes bactériens. Il est ainsi maintenant accepté que les symbiotes bactériens facultatifs du puceron du pois Acyrthosiphon pisum, plus particulièrement le symbiote Hamiltonella defensa, jouent un rôle primordial dans la capacité qu'a l'hôte de résister à son principal parasitoïde, Aphidius ervi. Par ailleurs, il a également été démontré que la chaleur pouvait avoir un impact majeur sur la résistance en réduisant celle-ci de manière significative, suggérant du même coup une thermosensibilité des symbiotes. Cette étude va plus loin en abordant l'impact de stress thermiques et UV sur le mécanisme de la résistance d'A. pisum au parasitoïde A. ervi, en lien avec différents types de symbiotes bactériens facultatifs, incluant un nouveau symbiote facultatif désigné sous le nom de PAXS (pea aphid X-type symbiont).

L’objectif de cette étude était d’évaluer les effets à long terme du broutement du cerf de Virginie sur la végétation de l’île d’Anticosti. Nous avons comparé la végétation d’Anticosti à celle des îles Mingan qui constituent un site témoin sans cerfs. Nous avons mesuré le recouvrement et la hauteur par espèce des plantes dans quatre habitats et dans des sites protégés du broutement par des enclos depuis 5 ans à Anticosti. Il n’y avait pas de différence entre Anticosti et Mingan pour le nombre total d’espèces mais la composition en espèces différait entre les deux sites. La structure d’âge des sapinières a été particulièrement modifiée à Anticosti car la régénération y est inhibée. Cependant, plusieurs espèces caractéristiques des sapinières sont réapparues dans les sites protégés du broutement. Le cerf exerce donc encore une influence marquée sur la structure et la composition des communautés végétales d’Anticosti et en modifie la succession naturelle. / The objective of this study was to assess the long-term effects of browsing by White-tailed deer on plant communities on Anticosti Island. We compared the vegetation on Anticosti and in the archipelago of Mingan that was used as a control without deer. We described the vegetation in terms of height, cover, and species composition in 4 different habitats and in exclosures protected from browsing for 5 years on Anticosti. The total number of species present in each habitat type did not differ between Anticosti and Mingan. However, we found differences between the two sites in terms of species composition. The age structure of fir stands has been particularily modified on Anticosti due to the absence of fir regeneration. However, many species associated to fir stands recovered when protected from deer browsing in exclosures. Browsing by white-tailed deer severely influenced the composition and structure of the vegetation on Anticosti and modified the natural succession.

La pollution d'origine anthropique peut diriger la microévolution d'adaptations chez les populations d'organismes vivants. Cette étude vise la découverte et la caractérisation de polymorphismes fonctionnels candidats chez des perchaudes (Perça flavescens) chroniquement exposées à la contamination métallique. Au cours d'une première étape, notre méthodologie fait appel à un balayage transcriptomique contrastant les séquences de novo de groupes d'individus provenant de lacs sains (n = 16) et contaminés (n = 16). À partir de ce balayage, 48 marqueurs SNP potentiellement sous sélection par les métaux ont été génotypes et des mesures de bioaccumulation métallique ont été prises chez des perchaudes provenant de 10 populations (n = 1052 individus). L'analyse de ces données a permis de distinguer trois SNPs soumis à la sélection directionnelle et dont les fréquences alléliques sont associées aux niveaux populationnels moyens de contamination selon au moins deux méthodes de régression différentes. De vastes régions génétiques (environ 17kb d'ADN génomique et le mitogénome entier) flanquant ces candidats ont été visées par une expérience de séquençage 454. L'analyse de ces séquences a révélé des substitutions d'acides aminés non-synonymes qui pourraient être adaptatives dans le contexte particulier de la contamination au cadmium. En se basant sur les fonctions des gènes identifiés, nous argumentons que la divergence adaptative entre les perchaudes saines et contaminées suggère que les populations contaminées sont sélectionnées pour la completion rapide de leur cycle vital (voie métabolique de p53, gène de la cycline Gl) et pour la mitigation d'effets délétères au niveau de la mémoire spatio-temporelle (voie métabolique de la potentialisation post-synaptique à long terme; gène de la sous-unité 2 de la NADH déshydrogénase). En accord avec l'attendu évolutif chez les populations stressées et énergiquement limitées, les perchaudes adaptées auraient peu d'aptitude à réparer les dommages causés par les métaux et alloueraient plutôt leur énergie à la croissance. Pour la même raison, l'évolution favoriserait dans ce système des adaptations à faible coût pour la mitigation des impacts néfastes plutôt qu'une stratégie coûteuse de détoxication. Les résultats indiquent que 85 ans de sélection directionnelle imposée par la contamination des métaux a dirigé l'évolution rapide, potentiellement adaptative en sélectionnant des alleles sur des gènes conférant un potentiel adaptatif accru dans les environnements contaminés.