Il existe des millions d'espèces différentes dans le monde qui ont évolué grâce à des interactions complexes avec leur environnement. La biologie évolutive contemporaine connaît une révolution grâce au séquençage de génomes ainsi qu’au criblage et la manipulation génétique, mais l'objectif reste le même qu'il y a 160 ans: comprendre les mécanismes sous-jacents impliqués dans la spéciation. Cela peut être réalisé en étudiant les mécanismes génétiques impliqués dans l'adaptation locale et la spécialisation écologique lors des premiers événements de spéciation. L'objectif principal de cette thèse est d'étudier les mécanismes moléculaires qui sous-tendent l'adaptation et la différenciation des populations dans un complexe de jeunes espèces de la levure Saccharomyces paradoxus, naturellement présentes dans les forêts de feuillus d'Amérique du Nord. En utilisant diverses approches, telles que la génomique des populations, la biologie expérimentale, la transcriptomique et le phénotypage à haut débit, nous (1) disséquons les bases génétiques de la spécialisation écologique et (2) étudions les effets de l’hybridation sur la divergence rapide et la spéciation. Nous documentons d’abord que la spécialisation écologique à différentes températures (un phénotype reconnu pour jouer un rôle important dans la divergence de deux principales lignées de S. paradoxus) est en partie causée par une sélection assouplie avec des compromis. Les travaux portant sur deux événements d'hybridation inter-espèces démontrent, quant à eux, un croisement entre une espèce hybride et son espèce parentale, ce qui indique que l'hybridation est probablement plus fréquente dans l'évolution des espèces qu'on ne le pensait auparavant. Nos travaux soulignent l’importance de la différenciation écologique par une sélection relaxée plutôt que par une divergence adaptative de la fixation de mutations bénéfiques. En outre, nos travaux montrent que l'hybridation dans la nature joue probablement un rôle important dans la création d'une nouvelle diversité par le biais de la ségrégation transgressive et que cela peut se répéter par des croisements incluant des espèces hybrides. Des études à venir sur des espèces jeunes et des complexes hybrides permettront de comprendre davantage les bases génétiques de la différenciation des populations, les conséquences de l'hybridation inter-espèces et de sa récurrence dans l'origine des espèces. / Millions of different species inhabiting the world have evolved through complex interactions with their environment. Contemporary evolutionary biology is experiencing a revolution in genome sequencing, screening and genetic manipulation technologies. Its aim, however, remains the same as 160 years ago when pioneers like Darwin and Wallace published the first articles about the evolutionary theory: to understand the underlying mechanisms involved in speciation, because such knowledge is key to shed light into species diversification. This can be achieved by studying the genetic mechanisms involved in local adaptation and ecological specialization during early speciation events. The main objective of this work is to investigate the molecular mechanisms underlying adaptation and population differentiation in a young species complex of the budding yeast Saccharomyces paradoxus, naturally found in the North American deciduous forests. Using different approaches, such as population genomics, experimental biology, transcriptomics and high-throughput phenotyping we (1) dissect the genetic bases for ecological specialization and (2) investigate the effect of hybridization in facilitating rapid divergence and speciation. First, we document that the ecological specialization to different temperatures, a phenotype that has been previously shown to play an important role in the divergence of two main S. paradoxus lineages, is partially driven by relaxed selection with trade-offs. Second, with the work on two inter-species hybridization events, we document a back-cross between a hybrid taxa and its parental species, which highlights that hybridization is likely more common in the evolution of species than previously thought. Our work underlines the importance of ecological differentiation through relaxed selection, rather than adaptive divergence from the fixation of beneficial mutations. Additionally, our findings show that hybridization in nature likely plays an important role in creating new diversity through transgressive segregation, and that this can reiterate through crosses that include hybrid species. Studies on young species and hybrid complexes will enable to further understand the genetic bases of population differentiation and the consequences of inter-species hybridization and its recurrence in the origin of species.

La maladie d’Alzheimer (MA) est caractérisée par une perte synaptique et neuronale. La présence de mutations dans le gène codant pour la Préséniline 1 (PS1) conduit à une forme très agressive de la MA et les mutants PS1 pourraient amplifier la perte synaptique et neuronale. La MA est aussi marquée par une augmentation de la protéine Butyrylcholinestérase (BuChE) qui joue un rôle dans la dégradation de l’Acétylcholine (ACh). De plus, l’ACh est diminuée dans la MA. La Synaptophysine (Syn), marqueur de la synaptogenèse est aussi diminuée dans la MA. Des études antérieures au laboratoire ont démontré une interaction de PS1 avec la Neural-Plakophilin-Related Armadillo Protein(NPRAP), une protéine neuronale dont la délétion du gène entraîne des déficits cognitifs importants. De précédents travaux au sein du laboratoire ont mis en évidence que NPRAP module l’expression du gène de BuChE et semble également intervenir dans l’expression de Syn. De plus, nous avons identifié une mutation dans le gène NPRAP qui serait associée au développement de la MA. L’hypothèse de mon projet de maitrise est que PS1 et NPRAP sont importants pour le maintien de l’intégrité neuronale, via Syn et BuChE. Mon objectif est d’étudier l’effet de PS1 et NPRAP sauvageset mutantes (PS1 L392V / PS1 M146L / NPRAP G810R) sur la modulation des niveaux protéiques et de l’ARNm de Syn et BuChE. Le niveau protéique et d’ARNm de Syn et BuChE ont été analysé dans les cellules HEK-293 et SH-SY5Y. Nous avons également vérifié l’expression de Syn et BuChE au niveau cellulaire par l’immunofluorescence. Les résultats obtenus mettent en évidence une augmentation du niveau de BuChE dans les cellules SH-SY5Y transfectées par PS1-M146L et NPRAP sauvage. Aucune modulation du niveau protéique ou de l’ARNm de synaptophysine n’a été détecté et les analyses d’immunofluorescence ne sont pas concluantes. Des analyses supplémentaires permettront de valider l’impact de PS1 M146L et NPRAP sauvage sur l’expression de BuChE. / Alzheimer’s disease (AD) is characterized by synaptic and neuronal loss. The presence of mutations on the Presenilin 1 (PS1) gene are associated with a very aggressive form of AD and these mutations could amplify the synaptic and neuronal loss. AD is also characterized by the increase in Butyrylcholinestérase protein (BuChE) which plays a role in acetylcholine (ACh) degradation. Moreover, ACh is decreased in AD. Synaptophysin protein (Syn), a marker of synaptogenesis has also been shown to be decreased in AD. Prior studies in the laboratory demonstrated an interaction between PS1 andNeural-Plakophilin-Related Armadillo Protein (NPRAP), a neuronal protein whose gene deletion causes important cognitive dysfunctions. Previous work has shown that NPRAP modulates expression of BuChE gene and seems to be involved in Syn expression. Furthermore, we identified a mutation in NPRAP’s gene that could be associated with the development of AD.My hypothesis is that PS1 and NPRAP are important for the maintenance of neuronal integrity, via Syn and BuChE. My objective was to study the effect of the wild-type and mutated form of PS1 and NPRAP (PS1 L392V / PS1 M146L / NPRAP G810R) on the modulation of Syn and BuChE’s levels. Syn and BuChE’s expression were analysed at the protein level and ARNm level in HEK-293 and SH-SY5Y cells. We also verified Syn and BuChE expression at the cellular level by Immunofluorescence. The results obtained seems to indicate an increase of the level of BuChE in SH-SY5Y transfected cells by PS1-M146L and NPRAP sauvage. There is no significant variation of Syn level and immunofluorescence analysis were not conclusive. Other experiments will be necessary to verify the impact of PS1 M146L and NPRAP sauvage on the expression of BuChE’s.

L'anguille d'Amérique est un poisson avec un cycle de vie très particulier. En effet, elle occupe une aire de répartition qui s'étire du Groenland aux Caraïbes, mais tous les individus se reproduisent dans la mer des Sargasses. Après la reproduction, les larves sont dispersées de façon aléatoire jusqu'aux côtes. Ce lieu de reproduction unique fait en sorte que tous les individus de l'espèce appartiennent à la même population. Par contre, les conditions environnementales varient grandement au sein de l'aire de répartition, puisque celle-ci s'étend de régions subarctiques à des régions subtropicales, ce qui confronte les individus à des conditions différentes selon l'endroit jusqu'où ils dérivent et peut entraîner la sélection d'allèles différents selon les régions. Les objectifs de cette étude étaient d'identifier les régions du génome soumises au phénomène de sélection spatialement variable et quels mécanismes sont affectés par la sélection. Pour ce faire, 710 individus en provenance de 13 sites différents représentant une grande partie de l'aire de répartition de l'espèce ont été séquencés. Un total de 12 098 SNP a été obtenu. Des méthodes d'association environnementale et d'analyse de redondance ont été employées pour identifier des marqueurs potentiellement sous sélection spatialement variable. Un total de 183 marqueurs a été identifié comme étant sous sélection spatialement variable. L'interaction entre les différentes régions sous sélection a également été évaluée en utilisant des scores polygéniques additifs. Des corrélations significatives entre ces scores polygéniques et la latitude, la longitude et la température ont été identifiées. Finalement, nous avons identifié les gènes à proximité des marqueurs potentiellement sous sélection. Parmi ces gènes, le mécanisme de réponse à l'insuline était le seul mécanisme significativement enrichi. Cette étude a permis de mieux documenter l'étendue de la sélection spatialement variable chez l'anguille d'Amérique en montrant qu’il semble y avoir de la sélection dans de nombreuses régions du génome. / The American eel is a fish with a complex life cycle. The eel occupy a wide species range from Greenland to the Caribbean, but all eels reproduce in the Sargasso Sea. After the reproduction, the larvea are advected randomly to the coast by ocean currents. Because of this reproduction mode, all the American Eel are in the same population. On the other hand, the range is extending from subarctic to subtropical regions and the eels occupying these different regions are facing really different environmental conditions. These differents conditions could result in the selection of different alleles. The objective of this study was to identify the different regions of the genome that are affected by this phenomenon of spatially-varying selection and which mecanisms are affected by selection. A total of 710 glass eels captured in 12 different sites representing an important part of the species range were sequenced to reach these objectives. After sequencing, 12 098 SNPs were conserved for further analysis. Using environmental association and redundancy analyses approaches, 183 of these markers were identified to be potentially under spatially-varying selection. The interaction between these differents regions was analyzed using additive polygenic scores. Significant correlations were identified between these polygenic scores and the latitude, longitude and temperature. Genes close to outliers were identified and gene ontology analyses were made. The only significantly enriched pathway was the insuline signalling pathway. With this study our understanding of the spatially-varying selection in the American Eel has been increased.

« Thèse en cotutelle : Doctorat interuniversitaire en océanographie, Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Université Joseph Fourier - Grenoble I, Grenoble, France » / L’océan Arctique est marqué par une forte saisonnalité qui se manifeste par la présence d’une banquise permanente dont l’extension varie entre 6 et 15 × 106 km2. Interface plus ou moins perméable, la banquise limite les échanges atmosphère - océan et affecte le budget énergétique global en réfléchissant une part importante du rayonnement incident. Le manteau neigeux qui se forme à sa surface est un élément essentiel notamment parce qu’il contribue fortement aux propriétés optiques de la banquise. D’une part par son albédo, proche de l’unité dans le visible, qui retarde sensiblement la fonte estivale de la glace. Et d’autre part, il est majoritairement responsable de l’extinction verticale de l’éclairement dans la banquise. Or, la faible intensité lumineuse transmise à la colonne d’eau constitue un facteur limitant important à l’accumulation de biomasse des producteurs primaires souvent des micro-algues, à la base des réseaux trophiques. Le manteau neigeux en surface, par ces propriétés physiques et leurs évolutions temporelles, joue donc un rôle essentiel en impactant directement l’initiation et l’amplitude de la floraison phytoplanctonique printanière. Dans le cadre du réchauffement climatique actuel, les mutations que subit la banquise : amincissement, réduction de son extension estivale et variations des épaisseurs du manteau neigeux bouleversent d’ores et déjà la production primaire arctique à l’échelle globale et régionale. Cette thèse vise à mieux comprendre la contribution du manteau neigeux au transfert radiatif global de la banquise et de mieux estimer son impact sur la production primaire arctique. Elle s’appuie sur un jeu de données collectés lors de deux campagnes de mesures sur la banquise en période de fonte. Les propriétés physiques de la neige, SSA et densité, permettent une modélisation précise du transfert radiatif de la neige qui est validée, ensuite, par les propriétés optiques, comprenant : albédo, profils verticaux d’éclairement dans le manteau neigeux et transmittance `a travers la banquise. Au printemps, la neige marine, marquée par une importante hétérogénéité spatiale, évolue suivant quatre phases distinctes. La fonte, d’abord surfacique puis étendue à toute l’épaisseur du manteau, se caractérise par une baisse de la SSA de 25-60 m2 kg−1 à moins de 3 m2 kg−1 provoquant une diminution de l’albédo dans le proche infrarouge puis à toute longueur d’onde ainsi qu’une augmentation de l’éclairement transmis à la colonne d’eau. Cette période est chaotique, marquée par une forte variabilité temporelle des propriétés optiques causées par la succession d’épisodes de fonte et de chutes de neige. Les propriétés physiques de la neige sont utilisées par un modèle de transfert radiatif afin de simuler les profils verticaux d’éclairement, l’albédo et la transmittance de la banquise. La comparaison entre ces simulations et les profils d’éclairement mesurés met en évidence la présence d’impuretés dans la neige dont leurs natures et leurs concentrations sont estimées. En moyenne, la neige échantillonnée contenait 650 ng g−1 de poussières minérales et 10 ng g−1 de suies qui réduisaient par deux l’éclairement transmis à la colonne d’eau. Enfin, la modélisation de l’éclairement à toute profondeur de la banquise, représentée de manière innovante par des isolumes, est mise en relation avec l’évolution temporelle de la biomasse dans la glace. Il apparaît que la croissance des algues de glace est systématiquement corrélée avec une augmentation de l’éclairement, et ce, jusqu’`a des niveaux d’intensité de l’ordre de 0.4 μE m−2 s−1. Ces variations d’´éclairement sont dues au métamorphisme et `a la fonte de la neige en surface. Mots clés : Transfert radiatif, neige marine, albédo, transmittance, impuretés, algues de glace / The Arctic ocean shows a very strong seasonality trough the permanent presence of sea ice whose extent varies from 6 to 15 × 106 km2. As an interface, sea ice limits ocean - atmosphere interactions and impacts the global energy budget by reflecting most of the short-wave incoming radiations. The snow cover, at the surface, is a key element contributing to the optical properties of sea ice. Snow enhances further the surface albedo and thus delays the onset of the ice melt. In addition, snow is the main responsible for the vertical light extinction in sea ice. However, after the polar night, this low light transmitted to the water column is a limiting factor for primary production at the base of the oceanic food web. The snow cover, through the temporal evolution of its physical properties, plays a key role controlling the magnitude and the timing of the phytoplanktonic bloom. In the actual global warming context, sea ice undergoes radical changes including summer extent reduction, thinning and shifts in snow thickness, all of which already alter Arctic primary production on a regional and global scale. This PhD thesis aims to better constrain the snow cover contributions to the radiative transfer of sea ice and its impact on Arctic primary production. It is based on a dataset collected during two sampling campaigns on landfast sea ice. Physical properties of snow such as snow specific surface area (SSA) and density allow a precise modeling of the radiative transfer which is then validated by optical measurements including albedo, transmittance through sea ice and vertical profiles of irradiance in the snow. During the melt season, marine snow which shows strong spatial heterogeneity evolves fol- lowing four distinctive phases. The melting, which first appears at the surface and gradually propagates to the entire snowpack, is characterized by a decrease in SSA from 25-60 m2 kg−1 to less than 3 m2 kg−1 resulting in a decrease in albedo and an increase in sea ice transmittance. This is a chaotic period, where optical properties show a very strong temporal variability induced by alternative episodes of surface melting and snowfalls. The physical properties of snow are used in a radiative transfer model in order to calculate albedo, transmittance through sea ice and vertical profiles of irradiance at all depths. The comparison between these simulations and measured vertical profiles of irradiance in snow highlights the presence of snow absorbing impurities which were subsequently qualitatively and quantitatively studied. In average, impurities were composed of 650 ng g−1 of mineral dust and 10 ng g−1 of black carbon. They were responsible for a two-fold reduction in light transmitted through sea ice. The light extinction, calculated at all depths in sea ice, and represented by isolums, was compared to the temporal evolution of ice algae biomass. The results show that every significant growth in ice algae population is related to an increase of light in the ice. These growths were observed even at very low light intensities of 0.4 μE m−2 s−1. Light variations in the ice were linked by snow metamorphism and snow melting at the surface. Keywords : Radiative transfer, marine snow, snow albedo, sea ice transmittance, snow impurities, ice algae.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2018-2019 / Dans l’Arctique canadien, la pression des changements climatiques s’accroît, alors que le développement anthropique et les impacts qui en découlent sont de plus en plus importants. Toutefois, nos connaissances sur l’assemblage des poissons demeurent limitées. En assurant le transfert d’énergie entre le zooplancton et les prédateurs supérieurs arctiques, certaines espèces de poissons jouent un rôle clé dans l’équilibre de cet écosystème marin. L’objectif principal de cette thèse doctorale est de documenter les variations spatio-temporelles du recrutement de la morue arctique Boreogadus saida dans l’Arctique canadien ainsi que les facteurs environnementaux et biologiques influençant celles-ci. Basé sur des valeurs d’abondance et biomasse de poissons estimées à partir de données acoustiques validées par des filets et chaluts entre 2005 et 2017, j’étudie: (1) les impacts d’une débâcle des glaces plus hâtive et de températures de surface de la mer plus chaudes sur la survie et le recrutement des jeunes stades de morue arctique dans différentes régions de l’Arctique canadien; (2) le rôle de la productivité de l’écosystème dans le recrutement de la morue arctique et les différences de productivité à travers trois provinces océanographiques de l’Arctique canadien; et (3) la codistribution de la morue arctique et de ses prédateurs aviaires à travers la zone marginale de glace de la mer de Baffin. Une débâcle des glaces hâtive dans l’Arctique canadien entraine des températures printanières et estivales plus chaudes, une floraison hâtive de phytoplancton ainsi qu’une productivité de l’écosystème supérieure durant l’été. Une débâcle hâtive augmente également la biomasse de juvéniles de morue arctique à la fin de l’été en permettant la survie des larves écloses durant l’hiver et le printemps. À la lumière des résultats, il apparait que deux facteurs permettent aux jeunes morues arctiques de l’année de bénéficier d’une fonte des glaces hâtive, du moins jusqu’à présent; soit des températures plus chaudes et, surtout, une ressource alimentaire plus abondante. Durant la période d’étude, la productivité de l’écosystème était similaire dans le sud de la mer de Beaufort et dans le complexe polynique Eaux du Nord/détroit de Lancaster, toutefois la biomasse de juvéniles de morues arctique était supérieure dans la mer de Beaufort. Une prédation aviaire intense pourrait expliquer la biomasse de juvéniles de morue arctique plus faible dans le complexe polynique, confirmant sa réputation comme point chaud biologique pour le transfert d’énergie vers les niveaux trophiques supérieurs. Néanmoins, aucune association spatiale claire n’a été trouvée entre la distribution de la morue arctique et celle de ses prédateurs aviaires à travers la zone marginale de glace de la mer de Baffin, ce qui pourrait être expliqué par une absence de formation de bancs de poissons chez la morue et une stratégie efficace de celle-ci pour éviter la prédation en se cachant sous la glace. Les résultats de cette thèse mettent en évidence la sensibilité de la morue arctique face à son environnement en changement et sa capacité à l’exploiter au maximum à court terme. / In the Canadian Arctic, climate change pressure is increasing, while anthropogenic activities and the resulting human impacts on the ecosystem are intensifying. However, fish communities remain poorly documented despite their pivotal role in the ecosystem equilibrium in transferring the energy from zooplankton to top arctic predators. The main objective of this PhD thesis is to document spatial and temporal variations in polar cod Boreogadus saida recruitment in the Canadian Arctic, and the environmental and biological factors influencing these variations. Based on fish abundance and biomass estimated with hydroacoustic data validated by nets and trawls from 2005 to 2017, I investigate: (1) the impacts of an earlier ice breakup and warmer sea surface temperatures (SST) on the survival and recruitment of age-0 polar cod in different regions of the Canadian Arctic; (2) the role of ecosystem productivity in age-0 polar cod recruitment and differences in productivity across three oceanographic provinces of the Canadian Arctic; and (3) the co-distribution of polar cod and its seabird predators across the marginal ice zone in Baffin Bay. Earlier ice breakup in the Canadian Arctic resulted in warmer SST in spring-summer, earlier phytoplankton bloom and higher ecosystem productivity in summer. Early ice breakup also increased juvenile polar cod biomass at the end of summer by allowing the survival of larvae hatched in winter and spring. In light of these results, it seems that both warm temperatures and, mostly, abundant food resource allow age-0 individuals to benefit from an earlier ice breakup, at least for the time being. During the period of the study, ecosystem productivity was similar in the southern Beaufort Sea and the North Water/Lancaster Sound polynya complex, but juvenile polar cod biomass was higher in the Beaufort Sea. Intense avian predation could explain the lower biomass of juvenile cod in the polynya complex, confirming its reputation as a biological hotspot for the transfer of energy to higher trophic levels. Nevertheless, no strong spatial match was found between the distribution of polar cod and that of its avian predators across the marginal ice zone in Baffin Bay, which could be explained by a lack of schooling behavior in polar cod and a successful strategy to avoid predation by hiding under the ice. The results of this thesis highlight the sensitivity of polar cod to its changing environment and its ability to exploit it to the fullest in the short term.

L’Omble de fontaine est l’espèce la plus pêchée de façon récréative au Québec. Afin de supporter cette activité économique, des programmes intensifs d’ensemencement ont été mis en place et visent à maintenir la productivité des stocks. Cependant, de plus en plus d’études démontrent les effets négatifs des ensemencements sur la génétique des populations sauvages. Il est donc primordial de mieux comprendre la dynamique d’hybridation introgressive entre les populations sauvages et domestiques et ce à l’aide de plusieurs milliers de marqueurs génétiques. L’état génétique des populations suite à l’arrêt des ensemencements et les facteurs modulant les niveaux d’hybridation introgressive doivent également être mieux définis. Pour ces raisons, cette étude vise à tester et proposer un modèle capable d’expliquer et de prédire la variation observée dans les niveaux d’hybridation introgressive dans les populations sauvages d’omble de fontaine en utilisant des variables d’intensité d’ensemencement et des paramètres environnementaux. Ainsi, nous avons récolté des échantillons d’ADN (n = 862, moyenne = 30 poissons par lac) provenant de 29 lacs ayant subi différentes intensités d’ensemencement en plus de recueillir des données environnementales. En moyenne, 4 750 SNPs ont été obtenus pour chacun des lacs à l’aide du Génotypage-Par-Séquençage et ont été utilisés afin de déterminer l’appartenance moyenne à la population domestique. Un processus exhaustif de sélection de modèles a ensuite été réalisé pour obtenir un meilleur modèle permettant d’expliquer 56% de la variance observée entre les valeurs d’appartenance moyenne à la population domestique. Les prédictions basées sur notre meilleur modèle ont révélé que chaque population échantillonnée pouvait, potentiellement, retourner à un état génétique d’origine après l’arrêt des ensemencements. En somme, notre étude suggère que les impacts des ensemencements pourraient être réversibles avec le temps et propose un modèle aux gestionnaires de la faune permettant de prédire les niveaux d’hybridation entre populations sauvages et domestiques. / In fisheries management, intensive stocking programs are commonly used to enhance population abundance and maintain stock productivity. However, such practices are increasingly raising concerns since multiple studies exposed adverse stocking impacts on wild population genetic. Improvement of stocking management relies on a better understanding of the dynamic of introgressive hybridization between wild and domestic populations and on assessment of the genetic state of wild populations after stocking cessation. In Québec, Canada, five million captive reared Brook Charr (Salvelinus fontinalis) are stocked every year to support recreational fishing activities. Here, we investigated the impact of stocking history and environmental conditions on the genetic integrity of Brook charr wild populations. We collected DNA samples (n = 862, average of 30 individuals per lake) from 29 lakes that underwent different stocking intensities through time and also collected environmental parameters for each sampled lake. An average of 4,750 high quality filtered SNPs was obtained for each lake using Genotyping-By-Sequencing which were then used to quantify the mean domestic membership of each sampled population. An exhaustive process of model selection was conducted to obtain a best-fitted model that explained 56% of the variance observed in mean domestic genetic membership. The number of years since the mean year of stocking was the best explanatory variable to predict variation in mean domestic genetic membership. Our model predictions also revealed that each sampled wild population could potentially return to a wild genetic state (absence of domestic genetic background) after stocking cessation. Overall, our study provides new insights on factors determining introgressive hybridization level and suggests that stocking impacts could be reversible with time.

L’Océan Arctique est l’un des environnements où l’on retrouve les plus fortes variations saisonnières au monde. L’un des outils utilisés pour représenter et comprendre de tels environnements variables sont les modèles biogéochimiques. Néanmoins, ces modèles n’ont qu’une représentation sommaire des espèces métazoaires, telles que les copépodes, qui représentent pourtant jusqu’à 80% de la biomasse totale du zooplancton arctique. De plus, les espèces de copépodes composant la majorité de cette biomasse ont développé un mécanisme leur permettant de bénéficier au maximum de la production primaire concentrée l’été en Arctique, la diapause. Ce mécanisme a été documenté comme ayant un impact direct sur la phénologie des autres espèces de la communauté planctonique, ainsi que sur la biogéochimie de leur environnement. Ce projet de recherche vise à combler le manque de représentation de ce trait en l’incluant au sein d’un modèle biogéochimique dans le contexte particulier de l’Arctique représenté par des données environnementales prélevées dans le Gulf d’Amundsen. Nos résultats démontrent que sans le trait de la diapause, le modèle ne permettait pas la survie d’espèces de métazoaires. Grâce à l’utilisation de relations allométriques ainsi qu’au mécanisme de sélection naturel présent dans le modèle utilisé, nous observons qu’une seule espèce de métazoaire peut présenter une dynamique de diapause comparable à celles retrouvées dans la zone d’étude. Nous discutons ensuite de l’importance que ce trait peut avoir sur la phénologie des espèces planctoniques en raison de cascades impliquant des chaines trophiques courtes. Finalement, l’ajout d’une migration saisonnière dans le modèle actuel permettra à de futurs projets de recherches d’étudier les deux mécanismes biogoéchimiques liés à la diapause que sont la pompe à lipide ainsi que le « court-circuit lipidique » (lipid shunt).

Le caribou montagnard des monts Torngat situé dans le nord du Québec et du Labrador connait présentement un déclin rapide. Cependant, la démographie, l’utilisation de l’espace et la sélection de l’habitat en relation avec le déclin de cette population sont méconnues. À l’aide de 35 caribous adultes munis de colliers satellites, nous avons évalué la sélection des habitats à deux échelles spatiales, la survie, et l’effet de la chasse ainsi que du chevauchement avec la population voisine de caribous migrateurs de la Rivière-George. Nous avons démontré que la sélection de l’habitat est similaire entre les deux échelles spatiales étudiées, mais variable selon les saisons. Nos résultats suggèrent que la sélection est déterminée par l’accessibilité et la disponibilité des ressources alimentaires en hiver et durant la pré mise-bas, l’évitement des insectes en été, et par la présence de plantes graminoïdes lors du rut. Bien que la prédation soit connue pour être le principal facteur limitant les populations et la sélection chez le caribou lors de la mise-bas, aucun comportement anti-prédateur n’a été détecté chez les femelles lors de cette saison. Nos résultats démontrent que le déclin est principalement attribuable à une faible survie des femelles adultes due à la chasse et à la prédation. Nous avons observé que l’utilisation de l’aire de distribution du caribou des monts Torngat par le troupeau Rivière-George a grandement diminué durant les 25 dernières années en raison de leur déclin. Ceci pourrait causer une diminution du flux génique et des possibilités d’immigration entre les deux troupeaux. Nos modèles démographiques suggèrent que le caribou des monts Torngat continuerait de décliner rapidement si aucune mesure de gestion n’était prise de façon à augmenter la survie des adultes. / The Torngat Mountains caribou herd in northeastern Québec-Labrador is rapidly declining. Few studies have examined the causes of this decline and little is known about the habitat selection, survival and space use of this herd. Using 35 caribou equipped with satellite collars between 2011 and 2015, we evaluated the Torngat Mountains caribou habitat selection at two different spatial and temporal scales, survival, and effect of harvest on future population trends. We also evaluated the Torngat Mountains caribou space use in relationship with its neighbor, the Rivière-George migratory caribou. We found little variation in habitat selection between the two spatial scales studied. However, there was variation in factors limiting habitat selection among different seasons. Habitat selection was primarily driven by resource availability and abundance during winter and pre-calving, by insect avoidance in summer and by the presence of graminoids during the rut. Although predation is known to be the main limiting factor of caribou populations and habitat selection by female caribou during calving, we found no evidence of predator avoidance behavior during this season. Moreover, we showed that the population decline was primarily attributed to low survival of adult females due to subsistence hunting and predation. We also found that the overlap between the two populations has decreased in the last 25 years due to a decline in Rivière-George herd abundance. This could result in decreased genetic exchanges and immigration between herds. Using demographic models, we showed that the Torngat Mountains caribou would rapidly decline if no management actions were taken to increase adult survival.

Un conflit sexuel sur le taux d’accouplement est nuisible aux femelles à cause du harcèlement subi et des accouplements superflus. Chez les patineurs, on sait que les femelles résistent aux mâles au cours de luttes pré-copulatoires. Cependant, lutter est aussi coûteux pour elles et en nature les femelles sont plus souvent vues fuyant au large ou se cachant à l’extérieur de l’eau. L’objectif principal de ce projet est de tester si ces comportements sont des moyens alternatifs de résistance aux mâles chez Gerris buenoi. Par ailleurs, il est généralement accepté que les mâles ont très peu de coûts engendrés par les interactions reproductives, mais des études récentes suggèrent le contraire. Un objectif secondaire est de voir s’ils fuient pour éviter la compétition entre mâles pour l’accès aux femelles. Une première expérience s’intéressait simultanément au comportement de fuite des femelles et des mâles. Comme attendu, la probabilité de fuite des femelles et des mâles augmentait avec la proportion de mâles présents dans la population. Pour les femelles, la fuite est donc un moyen de résistance alternatif à la lutte. Étonnamment, les femelles souvent harcelées n’étaient pas celles qui fuyaient, car possiblement trop affaiblies pour être capables de fuir. La probabilité de fuite des mâles augmentait aussi avec la proportion de mâles et les fuyards étaient ceux qui s’étaient rarement accouplés. Ils étaient probablement peu compétitifs et la fuite leur permettait de limiter la compétition entre mâles. La seconde expérience a révélé que certaines femelles se cachaient constamment plus fréquemment à l’extérieur de l’eau que d’autres. Ces différences interindividuelles se maintenaient dans le temps et dans différentes intensités de conflit sexuel, indiquant que ce comportement est un phénotype constant. Se cacher permettait aux femelles de diminuer le harcèlement des mâles, ce qui pourrait leur permettre d’augmenter leur succès reproducteur. Ce projet apporte un regard plus réaliste des interactions intersexuelles existantes chez les patineurs et en particulier des moyens qu’ont les femelles pour justement limiter ces interactions, un aspect du conflit sexuel qui a été très rarement étudié dans le passé. / Intersexual interactions linked to sexual conflict over mating rate can be highly detrimental to the fitness of female water strider. It is well established that females resist males mating attempts by engaging in costly pre-copulatory struggles. In nature, females often avoid struggling with males by escaping or hiding off the water, but most studies on sexual conflict have focused on struggles. The main objective of this project was to investigate whether escaping and hiding are alternative female resistance means in Gerris buenoi. Regarding males, it is generally accepted that they incur few costs associated with reproductive interactions but recent studies suggest the opposite. A secondary objective was to explore whether males can escape from harsh conditions imposed by male-male competition for access to females. In a first experiment, we simultaneously investigated female and male escape behavior. Probability of females to escape increased with the proportion of males in the population but contrary to predictions heavily harassed females were not escaping more often. As expected, the probability that a female escapes increased with the proportion of males in the population, indicating that escape is an alternative means of resistance to avoid costly conditions imposed by sexual conflict. Contrary to predictions, heavily harassed females were not escaping more often, indicating that they were probably too weak to escape. The probability that a male escapes also increased with the proportion of males, and the males escaping had spent less time mating. These males could be poorly competitive and may have escaped to avoid potential costs imposed by male-male competition. In a second experiment, our results reveal that females differ consistently in their tendency to hide off the water. The tendency to hide was stable over time and across different sexual conflict intensities so that this behaviour can be considered as a consistent phenotype. Importantly, hiding allowed females to lower the harassment they endured, suggesting that this behavioural trait may improve their reproductive success. This project contributes to a better understanding of intersexual interactions in water striders and female resistance means to actually avoid these interactions, an aspect previously neglected in sexual conflict studies.

La vie sur la Terre est apparue et a évolué dans un milieu physique qui change dans le temps et l’espace. Les êtres vivants se trouvent dans les environnements qui englobent l’ensemble des conditions physiques, chimiques et biologiques qui les permettent de compléter leur cycle de vie. Certains facteurs environnementaux comme la température et la présence d’eau affectent particulièrement l’abondance et la distribution des espèces autour de la Terre. Il y a aussi des variations du milieu physique dans le temps. La vie sur Terre subit des cycles annuels, saisonniers et journaliers et certains cycles peuvent se compléter en quelques heures. Tous les changements spatiaux et temporaux façonnent le milieu physique et les écosystèmes s’y développant. Par exemple, dans le médiolittoral, les organismes subissent des changements dus à l’action des marées. Le mouvement de l’eau causé par les marées expose, pendant une période de temps, les organismes y habitant à des conditions extrêmes. Ces communautés, majoritairement composées d’algues et d’invertébrés, sont dotées d’adaptations physiologiques ou comportementales qui leur permettent de survivre à ces conditions. Les invertébrés mobiles présentent souvent des changements comportementaux qui leur permettent de trouver des endroits moins stressants servant de refuges pendant la marée basse. Cette étude se consacre à étudier le comportement d’un gastéropode du médiolittoral très abondant dans les milieux tempérés, Littorina saxatilis. Ce gastéropode se retrouve dans le littoral de l’estuaire maritime du Saint- Laurent à l’intérieur des fissures dans les roches et se déplace vers l’extérieur pour brouter des algues vertes éphémères. Nous avons observé son comportement d’utilisation de refuges lors de différentes conditions météorologiques et nous avons fait une expérience de manipulation sur le terrain pour mieux comprendre l’effet de différents facteurs environnementaux qui peuvent affecter son comportement. Les gastéropodes herbivores du médiolittoral est une composante importante de ces communautés et affectent la biodiversité locale. En comprenant mieux leurs réponses comportementales aux changements environnementaux, nous pouvons mieux comprendre l’ensemble de cet écosystème. / Life on Earth has appeared and evolved in a physical environment that changes through time and space. Living beings are found in places that bring together all the environmental conditions that allow them to complete their life cycle. Environmental factors such as temperature and the presence of water affect the abundance and distribution of species around the Earth. There are also variations in the physical environment over time. Life on Earth experiences annual, seasonal and daily cycles and can experience environmental changes on an hourly scale. All spatial and temporal changes shape the physical environment and the ecosystems that develop there. In the intertidal environment, organisms undergo changes due to tidal action. The movement of water caused by tides exposes the organisms living in it for a period of time. These organisms, mainly algae and invertebrates, have physiological or behavioral adaptations that allow them to survive aerial conditions. Mobile invertebrates often exhibit behavioral changes that allow them to find less stressful places to take refuge during the low tide. This study investigated the behavior of an intertidal gastropod, Littorina saxatilis, which is widely distributed in temperate environments. In the littoral zone of the St. Lawrence Maritime Estuary, this gastropod is often found inside cracks in the rock surface and forages outward from these refuges to graze on ephemeral algae. We observed the use of refuges under different weather conditions and conducted a field manipulation experiment to better understand the effect of different environmental factors affecting this behavior. The herbivorous gastropods of the intertidal are an important component of these ecosystems that affect local biodiversity. By better understanding their behavior responses to environmental changes, we can better understand this ecosystem and the changes that it is experiencing.