L’enrichissement est une technique permettant d’améliorer l’environnement physique, social et psychologique des animaux en captivité. On considère qu’un type d’enrichissement est efficace si ce dernier permet de stimuler les comportements naturels, de diminuer les effets néfastes de la captivité comme le stress et d’éliminer ou d’atténuer les comportements anormaux. Ainsi, l’efficacité peut être mesurée entre autres par l’analyse des comportements chez les individus. Le présent projet vise à déterminer les effets comportementaux de trois types d’enrichissements, soit sonores, environnementaux et alimentaires, sur un groupe de 8 mandrills (Mandrillus sphinx) au Zoo de Granby. Le comportement et le stress des animaux étant influencés par la présence de visiteurs, l’expérimentation a été menée à l’automne (absence de visiteurs) et à l’été (présence de visiteurs), pour inclure les effets de l’achalandage. Le groupe a été soumis à chaque type d’enrichissement sur une période de 5 jours consécutifs. Les enrichissements ont été répétés à deux reprises pour un niveau d’achalandage donné. Nous avons mesuré l’effet de chaque enrichissement et la présence des visiteurs sur des comportements ciblés (anormaux, agonistique, interactions avec les humains), le budget de temps et la stabilité hiérarchique à l’aide de vidéos, d’observations focales et d’observations au niveau du groupe. Des effets significatifs et variables selon l’enrichissement ont été quantifiés sur ces comportements et le budget de temps, permettant de proposer différentes stratégies d’implémentation de ces enrichissements selon le but visé. / Enrichment is a technique to improve physical, psychological and social environment for captive animals. Enrichment efficiency is considered if it stimulates natural behaviours, reduces harmful effects of captivity such as stress and eliminates or reduces abnormal behaviours. Therefore, efficiency can be measured by behaviours analysis. This project aims to identify behavioural of three types of enrichment (musical, environmental and feeding) in a group of 8 mandrills (Mandrillus sphinx) at the Granby Zoo. Considering that behaviour and animal stress can be influenced by the presence of visitors, this project was conduct in fall (no visitors) and summer (with visitors), to induce the effects of human presence. The group was exposed to each type of enrichment over a period of 5 consecutive days. Enrichment was repeated twice for each season. We search primarily to study the effect of each enrichment and the presence of visitors on specific behaviours (stereotypy, agonistic behaviours and human-mandrill interactions), time budget and hierarchy stability with videos (focal or group) and observations. Significant and variable effects according to enrichment were quantified for these behaviours and time budget, to propose different strategies for implementation of these enrichments according to purpose.

Un objectif fondamental de la biologie évolutive est de comprendre comment l’information contenue dans le génotype peut être transmise au phénotype. Les hybrides, issus du croisement entre deux espèces différentes, représentent une opportunité unique d’explorer le lien qui existe entre génotype et phénotype. L’hybridation peut mener à la mise en place de phénotypes extrêmes (tels que l’hétérosis ou la sous-dominance) et beaucoup d’études s’intéressent aux bases génétiques de ces phénotypes. Pourtant, il y a une véritable lacune dans notre compréhension du lien entre génotype et phénotype chez les hybrides. Notre hypothèse était que ce lien se fait par l’intermédiaire des complexes protéiques et que l’hybridation devrait induire une réorganisation des complexes. Pour tester cette hypothèse, nous avons utilisé une méthode d’étude des complexes protéiques (SEC-PCP-SILAC) qui permet de cibler un grand nombre de complexes dans la cellule. Des hybrides de levures ont été générés au laboratoire et SEC-PCP-SILAC a été utilisé pour comparer les complexes protéiques des hybrides par rapport aux complexes parentaux. Nous avons été en mesure de capturer une large fraction de l’interactome avec la détection de 39% des complexes protéiques présents chez la levure. Nos résultats mettent en évidence la robustesse générale des complexes protéiques après hybridation. Toutefois, des modifications non négligeables du réseau d’interactions ont aussi été détectées. Ces modifications affectent deux voies biologiques majeures : la voie de synthèse du glucose et la voie liée à l’activité ribosomale. Ce sont des voies candidates intéressantes pour expliquer la différence de phénotype qui peut exister entre parents et hybrides. Finalement, l’utilisation d’une méthode alternative, la PCA, a permis de complémenter les données de spectrométrie de masse, en démontrant notamment la présence d’interactions parentales (intra-espèces) et chimériques (inter-espèces) chez les hybrides. Ce mémoire souligne ainsi l’importance d’adopter une approche intégrative pour une meilleure compréhension du lien génotype-phénotype. / A fundamental goal in evolutionary biology is to understand how the information contains in the genotype can be transmitted to the phenotype. Hybrids, that are the result of the cross between different species, represent a unique opportunity to investigate the link between genotype and phenotype. Hybridization can lead to extreme phenotypes (such as heterosis or underdominance) and many studies try to understand the genetic bases of these phenotypes. However, there is a real gap in our understanding of the link between genotype and phenotype in hybrids. Our hypothesis was that protein complexes would play a key role and that hybridization would lead to changes in the organisation of protein complexes. To test this hypothesis, we used a method (SEC-PCP-SILAC) that allows studying broadly protein complexes in the cell. Hybrids between yeast species were generated in the laboratory and SEC-PCP-SILAC was applied to compare the protein complexes of the hybrids with their parental species. We were able to detect a large fraction of the interactome with the identification of 39% of the protein complexes reported in yeast. Our results highlight the general robustness of the protein complexes after hybridization. However, some significant changes of the interaction networks were also detected in hybrids. These modifications involve two main biological pathways: the glucose synthesis pathway and the ribosomal activity pathway. They are promising candidates to explain the phenotypic differences between hybrids and parents. Finally, a complementary PCA approach was used to complement the mass-spectrometry data and we demonstrated the presence of both parental (within species) and chimeric (between species) interactions. This thesis emphasizes the importance to use an integrative approach for a better understanding of the link between genotype and phenotype.

Dans cette étude, nous tirons avantage de l'outil moléculaire et des techniques d'assignation parentale afin de décrire le système de reproduction du saumon atlantique (Salmo salar L.) et de mesurer l'impact de la remise à l'eau sur son succès reproducteur (SR). La variance du SR observée au sein des mâles était plus importante qu'au sein des femelles. Mâles et femelles sont majoritairement polygames et le nombre de partenaires est d'ailleurs positivement corrélé au SR. Les tacons précoces ont produit 44% des alevins réassignés. Les saumons remis à l'eau participent à la reproduction, mais la taille du saumon ainsi que l'interaction entre la température de l'eau et l'exposition à l'air ont un impact négatif sur le SR d'un saumon remis à l'eau. Finalement, nos résultats améliorent notre compréhension du système de reproduction du saumon atlantique et confirment que les saumons remis à l'eau se reproduisent et participent à la pérennité des populations exploitées.

Les interactions protéine-protéine (PPI) sont à la base du fonctionnement cellulaire de tous les organismes. Regroupées en deux catégories, les méthodes pour étudier les PPI permettent soit d’identifier les protéines composant le complexe, soit de déterminer les relations entre les protéines. Il existe peu de méthodes hybrides permettant d’obtenir ces deux informations et ces méthodes comportent plusieurs limitations. Le but de ce projet était de développer une nouvelle méthode hybride en modifiant la complémentation de fragments protéiques (DHFR PCA) chez la levure Saccharomyces cerevisiae. Le principe de la DHFR PCA repose sur l’association de deux fragments rapporteurs complémentaires en présence d’une interaction protéine-protéine. Les fragments rapporteurs sont fusionnés aux protéines via un connecteur peptidique. La longueur du connecteur limite la distance maximale à laquelle il est possible de détecter une interaction entre deux protéines. Notre hypothèse était qu’en augmentant la longueur du connecteur, nous serions en mesure de détecter des interactions plus éloignées. Nous avons d’abord vérifié que l’augmentation de la longueur du connecteur permettait de modifier notre capacité à détecter des interactions sans toutefois perdre la spécificité de la méthode. De nouvelles interactions ont été détectées à l’intérieur d’un même complexe protéique et entre deux complexes. Nous avons ensuite validé notre capacité à mieux disséquer l’architecture des complexes protéiques en approfondissant le cas de cinq complexes protéiques à l’aide de plusieurs combinaisons de longueurs de connecteurs. Enfin, nous avons confirmé que la méthode permettait effectivement de détecter des interactions entre protéines plus distantes en comparant les résultats obtenus aux distances calculées à partir des structures du protéasome disponibles. La variation apportée à la DHFR PCA permet de moduler la résolution de l’étude des PPI et ainsi de mieux définir l’architecture des complexes protéiques. / Protein-protein interactions (PPI) are central to all cellular processes in all organisms. Grouped in two categories, methods to study PPI allow either to identify proteins composing protein complexes or to determine relationships between proteins. Only a few hybrid methods can be used to obtain both of those informations and these methods present many limitations. The goal of this project was to develop a new hybrid method by modifying the Protein-fragment complementation assay (DHFR PCA) in the yeast Saccharomyces cerevisiae. DHFR PCA is based on the association of two complementary reporter fragments in presence of an interaction. Both fragments are fused to proteins with a peptide linker. Linker length limits the maximal distance at which it is possible to detect an interaction between two proteins. Our hypothesis was that increased linker length would allow the detection of more distant interactions. We first verified if the augmentation of linker length modified our capacity to detect interactions without losing specificity. New interactions were detected inside and between complexes. Then, we validated our capacity to better dissect protein complexes architecture by studying five protein complexes with different linker length combinations. Finally, we confirmed that the method allowed the detection of interactions that were further in space by comparing our results with distances calculated with available proteasome structures. This variation of DHFR PCA allows to modulate the resolution of PPI study and thus better define protein complexes architecture.

Cette recherche a pour objectifs de décrire les variations de la diversité végétale le long d'un gradient environnemental correspondant à une bordure forestière et d'en identifier les principaux déterminants environnementaux. Des analyses de pistes nous ont permis de préciser les effets directs et indirects de différentes variables environnementales (valeurs moyennes) et de leur hétérogénéité spatiale (coefficients de variation) sur la pente de courbes espèces-aire (z). Les analyses statistiques révèlent une diminution significative de la diversité végétale depuis la bordure jusque vers l'intérieur de la forêt, mais indiquent que les facteurs environnementaux varient peu le long du gradient, vraisemblablement parce que la bordure est de type fermé. Les analyses de pistes ne révèlent pas de liens significatifs entre les variables environnementales et z. Toutefois, une proportion significative de la diversité, soit 30 %, est expliquée par le modèle basé sur les valeurs moyennes des variables environnementales. Une grande partie de la diversité végétale demeure inexpliquée; d'autres facteurs dont la taille du pool d'espèces, la productivité et les perturbations locales semblent avoir des effets majeurs sur la diversité et la dynamique des populations végétales le long du gradient étudié.

Les protéines sont les machines moléculaires permettant à la cellule d’accomplir des fonctions biologiques. Pour accomplir ces fonctions, les protéines interagissent souvent entre elles de manière réversible et régulable, ce qui permet à la cellule de s’adapter rapidement à un environnement souvent instable en modulant ces interactions. Par conséquent, l’étude de la dynamique des interactions protéine-protéine est essentielle pour comprendre comment les cellules s’adaptent à diverses perturbations. Les deux chapitres de ce mémoire illustrent respectivement le développement d’une méthode pour identifier et quantifier des modulations d’interactions protéine-protéine en réponse à des perturbations environnementales et comment ces interactions peuvent être utilisées pour disséquer le réseau de régulation d’une protéine phosphatase, la calcineurine, à l’aide de perturbations génétiques. Ensemble, ces deux chapitres illustrent comment l’utilisation d’approches de perturbation du réseau d’interactions protéine-protéine permet de disséquer des processus cellulaires complexes. / Proteins are the molecular machines allowing the cell to accomplish a myriad of biological functions. To do so, proteins physically interact with each other in a reversible and tunable way, providing the cell a mechanism to quickly adapt to a changing environment. Thus, studying the dynamics of protein-protein interactions is key in understanding how cells adapt to various perturbations. The chapters included in this thesis illustrate the development of a method to identify and quantify changes in protein-protein interactions in response to environmental perturbations and how protein-protein interactions can be used as reporters to dissect the regulatory network of a protein phosphatase, calcineurin, using a network perturbation approach. Together, these two chapters illustrate the utility of network perturbation approaches to dissect complex cellular processes.

Thèse en cotutelle, Université Laval, Québec et Université de Montpellier 2, Montpellier, France / Chez les espèces longévives, une relation inverse entre la variabilité des paramètres démographiques et leur élasticité (i.e. la contribution relative du paramètre au taux de croissance de la population) semble exister. La théorie de la canalisation environnementale permet d’expliquer une telle relation. Les paramètres ayant la plus haute élasticité auraient évolué de façon à être moins variable face aux variations environnementales afin d’optimiser la fitness individuelle et ainsi maximiser la croissance de la population. Afin de tester l’existence d’une telle hypothèse chez une espèce, il est nécessaire d’estimer les paramètres démographiques ainsi que leur contribution relative au taux de croissance. À l’aide des modèles les plus récents de capture-marquage-recapture, nous avons donc estimé les paramètres de survie juvénile et de reproduction chez la grande oie des neiges pour les comparer au taux de survie adulte, paramètre le plus élastique. Notre étude a montré que les paramètres de survie juvéniles et de probabilité de nicher étaient très variables, tel qu’attendu. Le taux de survie juvénile dépend des conditions environnementales, avec notamment un fort effet du parasitisme. En vermifugeant des individus, nous avons trouvé un effet négatif des parasites intestinaux sur la survie des oies juvéniles femelles mais pas sur celle des mâles, ce qui s’explique probablement par une différence d’investissement dans le système immunitaire en fonction du sexe chez les individus en croissance. La probabilité de nicher est aussi dépendante des conditions environnementales mais notre étude a également révélé l’existence de coûts associés à la reproduction. En effet, la probabilité de nicher l’année suivante était fortement réduite suite à une reproduction avec succès comparé aux individus qui avaient eu un échec. Par contre, parmi les individus qui nichent, ceux qui avaient du succès l’année précédente avaient plus de chance d’avoir à nouveau du succès l’année suivante que ceux qui avaient eu un échec, ce qui suggère une hétérogénéité dans la qualité des individus. En parallèle de ces estimations, nous avons montré que le taux de survie adulte était constant au cours du temps et indépendant du statut reproducteur l’année précédente. Finalement, nous avons également trouvé que la survie adulte ne différait pas entre 2 colonies situés à 800 km de distance dans l’Arctique canadien, ce qui suggère une faible variabilité spatiale pour ce paramètre démographique. Notre étude a donc démontré la faible variabilité temporelle et spatiale du paramètre démographique le plus important pour le taux de croissance de la population, contrairement aux autres paramètres qui montrent une forte variabilité chez la grande oie des neiges. Notre étude permet donc d’appuyer la théorie de la canalisation environnementale des paramètres démographiques chez les espèces longévives. / In long-lived species, an inverse relationship apparently exists between variability of demographic parameters and their elasticity (i.e. the relative contribution of a given parameter to the population growth rate). The environmental canalization theory has been proposed to explain such a relationship. Demographic parameters with the highest elasticity should have evolved in a way that reduces their variability in presence of environmental variations in order to optimize individual fitness and hence to maximize the population growth rate. To test this hypothesis in a given species, demographic parameters and their elasticity need to be accurately estimated. Using advanced capture-mark-recapture models, we estimated juvenile survival and breeding probabilities in the greater snow goose and we compared their variability to adult survival, the parameter with the highest elasticity. Our study showed that both juvenile survival rate and breeding propensity were highly variable, as expected. The juvenile survival probability varied in response to environmental conditions, with a strong impact of parasitism. An anthelmintic drug treatment applied to juveniles revealed a negative effect of intestinal parasites on survival of juvenile females but not males, which could be explained by a sex-differential investment in the immune system in growing individuals. We found that the breeding propensity also varied with environmental conditions but we also found some evidence for costs of reproduction. Breeding propensity in the following year was greatly reduced after a successful reproduction compared to birds that had a failed attempt. However, among birds that bred, those that had a success the year before were more likely to be successful again the following year than those that had failed, which suggests heterogeneity in individual quality. In those studies, we showed that adult survival was constant over time and independent of the breeding status the year before. Finally, we also found that adult survival did not differ between 2 breeding colonies distant of 800 km in the Canadian Arctic, which suggests a low spatial variability for this demographic parameter. We thus demonstrated a low temporal and spatial variability in the most important demographic parameter for population growth, which contrasts with the high variability of other parameters in the greater snow goose. Our study supports the environmental canalization theory as applied to demographic parameters in long-lived species.

Récemment, une structure génétique à une fine échelle spatiale a été mise en évidence sur les sites d'élevage de la Grande Oie des neiges (Chen caerulescens atlanticd). Nous vérifions l'existence possible de groupes stables allant au-delà de la famille, i.e. les parents et les jeunes de l'année, dans les volées de cette espèce, ce qui pourrait expliquer l'existence d'une telle structure. Nous utilisons une méthode statistique basée sur le rééchantillonnage permettant de comparer le nombre d'associations observées au nombre attendu par chance. Nos résultats basés sur 50,000 ré-observations d'individus marqués sur une période de 18 ans ne montrent aucune évidence que des groupes stables persistent durant la migration. Cependant, des associations stables existent sur les sites de reproduction. Ces dernières semblent dues à une grande fidélité des individus pour leur site de reproduction, plutôt qu'à la formation de véritables agrégations stables entre les individus. Ceci nous permet de rejeter l'hypothèse de l'existence de groupes stables permettant aux femelles d'un même site d'élevage de rester ensemble durant la migration.

L’étude de la plasticité comportementale s’attarde aux réponses physiologiques et comportementales des individus face aux contraintes de leur environnement. Les changements climatiques modifient les conditions du milieu et ont le potentiel d’influencer les composantes biodémographiques des individus. L’étude des liens mécanistiques entre le comportement animal et les conditions du milieu est donc utile à la compréhension des impacts potentiels des changements climatiques sur les individus. Le premier volet de ma thèse s’attarde aux liens entre les conditions du milieu, le comportement d’hibernation et la sélection de tanière de l’ours grizzli, une espèce menacée en Alberta. Ce volet révèle que l’abondance de nourriture à l’automne ainsi que le statut reproducteur des individus sont liés aux variations observées dans les dates d’entrée en tanière tandis que les conditions météorologiques à large échelle et le statut reproducteur des individus expliquent bien les dates de sorties de tanières. Ce volet démontre aussi que les caractéristiques physiques des tanières ne diffèrent pas entre les sexes et que pour creuser leurs tanières, les mâles et les femelles sélectionnent des attributs du paysage similaire. À large échelle, l’ours grizzli évite les zones humides et choisi des peuplements de conifères en haute altitude associés à une grande disponibilité de nourriture de haute qualité au printemps. À l’échelle du domaine vital et à l’échelle locale, l’ours grizzli choisi des peuplements de conifères associés à un fort couvert latéral et vertical, à une faible disponibilité de nourriture de haute qualité à l’automne, à une forte abondance d’Hedysarum spp. ainsi qu’à une faible densité de routes. Le second volet s’attarde à la sélection de l’habitat et à la thermorégulation durant la période active et mets en évidence les contraintes thermiques associées à une augmentation de la température ambiante sur les patrons de sélection de l’habitat. La sélection de l’habitat de l’ours grizzli selon les saisons et durant la journée dépendait de la température ambiante et ce, davantage pour les mâles que pour les femelles. Plus la température ambiante était élevée, plus la sélection de peuplements ouverts qui abondent en nourriture de haute qualité augmentait durant les périodes les plus fraîches de la journée et plus la sélection de ces mêmes peuplements diminuait durant les périodes les plus chaudes de la journée. Ma thèse approfondie les connaissances concernant les facteurs intrinsèques et extrinsèques influençant le comportement d’hibernation et met en évidence l’influence de la thermorégulation sur la sélection de l’habitat chez l’ours. Mes résultats contribuent à une meilleure compréhension des facteurs déterminant la distribution des individus et améliore notre capacité à prédire l’effet des changements climatiques globaux sur les grands mammifères. / The study of behavioural plasticity aims at understanding the physiological and behavioural responses of individuals to limiting factors. Climate change has the potential to influence the life history of individuals by altering environmental conditions. Thus, studying the mechanistic links between animal behaviour and environmental conditions is necessary to understand the potential impacts of climate change on individuals. The first part of my thesis focuses on the links between environmental conditions, hibernation behaviour, and habitat selection of grizzly bears, a threatened species in Alberta, Canada. The phenology of den entry and exit was driven by sex and reproductive status, food availability in autumn, winter precipitation, and spring temperature. There was no difference in the dimensions and characteristics of dens excavated by male and female grizzly bears, and males and females selected similar landscape attributes to dig their dens. At the broadest scale investigated, grizzly bears avoided wetlands and selected high-elevation dry conifer stands with abundant high-quality spring foods. At the home-range scale and within the den vicinity, grizzly bears selected dense conifer stands associated with little high-quality autumn food and abundant Hedysarum spp. in areas with low road densities. The second part of my thesis focuses on the links between habitat selection and thermoregulation during the active season, and highlights the thermal constraints associated with increasing ambient temperatures on habitat selection patterns. Grizzly bear habitat selection followed a daily and seasonal pattern that was influenced by ambient temperature, with adult males showing a stronger response than females to warm temperatures. With increasing ambient temperatures, male and female grizzly bears increased their selection for open stands with abundant food resources during the coolest periods of the day, and concurrently decreased their selection for these open stands during the warmest periods of the day. My thesis increases our understanding of the role of intrinsic and extrinsic factors on hibernation behaviour, habitat selection, and thermoregulation constraints of grizzly bears. Ultimately, my results enhance our understanding of the factors regulating the distribution of individuals in time and space; improving our ability to predict the potential impacts of climate change on large mammals.

Au cours des 40 dernières années, il est devenu de plus en plus clair que la divergence d'expression génique est l'un des mécanismes impliqués dans l'émergence de nouvelles espèces. Chez le grand corégone (Coregonus clupeaformis), des expériences réalisées sur puce à ADN ont mené à l'identification de gènes candidats potentiellement impliqués dans l'évolution répétée du corégone nain limnétique, qui est extrêmement différent du corégone normal benthique en termes d'histoire de vie, de morphologie, de métabolisme et de comportement, malgré un temps de divergence de seulement 15 000 ans. Dans ce contexte, le premier objectif de cette thèse était de tester l'hypothèse selon laquelle l'adaptation parallèle à la niche limnétique chez les corégoninés est associée à un parallélisme d'expression des gènes. Une divergence d'expression parallèle entre paires d'espèces de corégone pour trois gènes candidats a été observée, supportant ainsi l'hypothèse selon laquelle la sélection naturelle divergente joue un rôle important dans l'évolution de ces poissons. Le second objectif était d'évaluer la divergence transcriptomique entre nains et normaux telle que mesurée par séquençage à haut débit en plus de tester la corrélation entre la divergence d'expression et de séquence codante. Les résultats ont démontré qu'une telle corrélation était inexistante. Il y aurait donc découplage évolutif des séquences codantes et régulatrices dans la divergence adaptative du grand corégone. Pourtant, certains gènes, tels que la malate déshydrogénase (MDH), avaient une divergence significative d'expression et de séquence. La construction et le criblage d'une banque génomique BAC ont permis de sequencer en entier certains gènes candidats, dont MDH. Le dernier objectif était donc d'identifier des signatures de sélection naturelle dans les séquences codante et régulatrice de ce gène. Alors que sa région codante était clairement sous sélection purificatrice, un site polymorphe dans sa région régulatrice avait des fréquences d'alleles divergentes de façon parallèle parmi plusieurs paires sympatriques de corégones nord-américains et européens. De plus, le génotype pour ce site semblait associé au niveau d'expression de MDH. Ces résultats appuient le rôle de la sélection naturelle dans l'évolution de l'expression génique chez les paires d'espèces de corégone.