L’influence de la prédation sur une proie s’étend au-delà de la mortalité directe associée à la consommation d’individus. Dans certains cas, la simple présence d’un prédateur au sein d’un écosystème peut entraîner une réduction drastique de la reproduction des proies. L’induction d’un état de stress physiologique chronique pourrait être le mécanisme à l’origine de cet effet. L’objectif de mon projet était d’évaluer l’influence du stress de prédation sur la reproduction de la chèvre de montagne (Oreamnos americanus). Nous avons d’abord validé en captivité une méthode permettant d’évaluer le stress en mesurant la concentration en glucocorticoïdes dans des échantillons de fèces et de poils, puis nous avons analysé une base de données longitudinale sur une population de chèvres de montagne marquées et suivies durant toute leur vie en milieu naturel. Nos résultats indiquent que la prédation peut agir sur la reproduction de la chèvre de montagne par l’induction d’un état de stress chronique. En plus de contribuer à la compréhension des effets indirects de la prédation chez les mammifères, cette étude permet de préciser les causes du déclin d’une population sauvage de chèvres de montagne. / The impact of predation on prey goes beyond the direct consumption of individuals. In some cases, the mere presence of predators in an ecosystem can drastically impair prey reproduction. The induction of chronic physiological stress could act as the mechanism underlying such effects. My objective was to assess whether predator-induced stress could impair reproduction in an alpine ungulate, the mountain goat. We first validated a method to measure physiological stress using faeces and hair as biomarkers, and then analysed a longterm data base on a population of wild marked mountain goats. Our results indicate that predation may act on reproduction in mountain goats through the induction of chronic stress. In addition to its contribution to the understanding of indirect effects of predation in mammals, this study clarifies the causes behind the decline of a wild mountain goat population.

En Amérique du Nord, l’inventaire aérien est la principale méthode d’échantillonnage pour réaliser des estimations d’abondance de populations de grands ongulés. Toutefois, il s’agit d’une opération qui offre des données ponctuelles, peu fréquentes et dont l’utilisation dans un contexte de ressources limitées est remise en question. La science collaborative est une méthode alternative moins dispendieuse qui implique le public pour l’acquisition de données. Plusieurs juridictions utilisent maintenant une approche de science collaborative faisant appel à l’enregistrement des observations quotidiennes des chasseurs pour établir l’état de leurs populations d’orignaux (Alces americanus). Notre objectif était d’évaluer le potentiel d’indices calculés à partir des données d’observation et de récolte d’orignaux recueillies par des chasseurs pour suivre temporellement et spatialement la démographie des populations d’orignaux. Nous avons comparé l’évolution de ces indices avec le taux de croissance des populations d’orignaux estimé par deux inventaires aériens conduits sur la Seigneurie de Beaupré en 2004 et 2013. Le suivi du nombre d’animaux vus par unité d’effort estime une évolution de la population deux fois plus grande que celle enregistrée par inventaires aériens alors que le taux d’augmentation du nombre d’orignaux abattus par unité d’effort la sous-estime de moitié. L’indice d’abondance calculé à partir des observations par les chasseurs reflète mieux l’évolution de la population que l’indice basé sur la récolte en raison des contraintes imposées par le contingentement sévère de la récolte d’orignaux sur le territoire d’étude. Cet indice peu coûteux pourrait devenir un outil complémentaire à des indices permettant de suivre l’impact d’une espèce sur son habitat et à des informations sur la condition physique des individus pour améliorer la gestion des populations animales. / In North America, aerial surveys are the main sampling method for abundance estimations of ungulate populations. This method, however, provides occasional and infrequent estimates, and its use is questioned in a context of limited financial resources availability. Citizen science is a cheaper alternative that involves public in the data collection process. Numerous jurisdictions now use citizen science as an approach for collecting hunter observations and harvest data in order to estimate moose population trends. Our objective was to evaluate the performance of indices based on moose (Alces americanus) observation and harvest data collected by hunters to monitor moose population temporal and spatial trends. We compared the evolution of these indices with the population growth rate estimated from two aerial surveys conducted on the Seigneurie de Beaupré in 2004 and 2013. Moose population growth rate, as estimated from seen per unit effort and catch per unit effort models were respectively half and twice the estimate based on the aerial surveys. The number of moose seen per unit effort reflected better the population trends than the number of moose catch per unit effort due to harvest regulation constraints. Hunter observations are a useful tool for sustainable moose population management and could be combined with indicators of change in habitat and body condition in order to get a better understanding of a population condition.

La structure génétique du fondule barré (Fundulus diaphanus) dans le fleuve Saint Laurent, telle qu'estimée par la variation à huit locus microsatellites, est influencée par des facteurs historiques et contemporains. Premièrement, nous avons montré que la présence d'une zone de contact secondaire entre deux races glaciaires influence le patron d'isolement par la distance global. D'autre part, les signaux génétiques obtenus sont différents dans les zones influencées ou non par la marée, démontrant l'influence de l'hydrographie contemporaine du fleuve sur les mouvements de cette espèce. Dans un deuxième chapitre, nous avons étudié les mouvements de la même espèce à une grande échelle géographique, soit autour de la ville de Québec. En utilisant un système d'informations géographiques permettant de définir des distances qui tiennent compte d'éléments de paysage, nous avons identifié la présence de végétation et de la largeur intertidale comme étant un élément facilitant le flux génique entre populations tandis que les hausses soudaines de profondeur tendent à le restreindre. / Genetic structure of banded killifish (Fundulus diaphanus) in the St. Lawrence River, as estimated by variation at eight microsatellite loci, is influenced by historical and contemporary factors. First, we have shown that secondary contacts between two glacial races influence the global isolation by distance pattern. Furthermore, genetic signal in the tidal and non-tidal sections of the river were different, demonstrating the influence of contemporary waterscape of the St. Lawrence on this species' movements. In a second chapter, we studied the genetic structure at a larger geographical scale, namely around Québec City. Using a geographical information System allowing the integration of waterscape features into distances, we identified vegetation and intertidal width presence as an element facilitating gene flow among killifish populations, while sudden increase in water depth tends to restrict it.

Les oiseaux en mue font face à des contraintes temporelles et environnementales, surtout chez certains Anatidae parce qu’ils muent toutes leurs plumes de vol simultanément durant le court été arctique. Nous avons examiné comment ces contraintes influencent la phénologie de la mue de la grande oie des neiges ainsi que le rôle des hormones et des facteurs environnementaux dans le contrôle de la mue et de la qualité des plumes. Nous avons utilisé une base de données de plus de 20 ans afin d’examiner l’effet des conditions environnementales et de la reproduction sur la phénologie de la mue, et des hormones thyroïdiennes (T3) et de stress et de la condition physique des individus durant deux ans afin de voir leurs effets sur le déroulement de la mue et la qualité des plumes. Nos résultats mettent en évidence une plasticité phénotypique basée sur un ajustement de la vitesse de croissance des plumes plutôt que sur un avancement de la date de début de la mue lors d’années tardives. Une baisse de la vitesse de croissance des plumes vers la fin de la mue pourrait s’expliquer par une chute de T3 à ce moment. Nous montrons par ailleurs que l’intensité de la mue et la condition corporelle sont réduits par des niveaux élevées d’hormones de stress. Toutefois, la rigidité flexionnelle des plumes, un indice de leur qualité, n’était pas affectée par la condition physique ou le niveau d’hormone de stress des individus. La plasticité phénotypique de la mue permettrait d’achever le renouvellement des plumes de vol avant la fin du court été arctique, indépendamment de la phénologie de la reproduction et des conditions environnementales printanières, tout en maintenant un niveau élevé de qualité des plumes. / Molting birds are facing temporal and environmental constraints, especially in some Anatidae because they renew all their flight feathers simultaneously during the short Arctic summer. We examined how these constraints could influence the molt phenology of greater snow geese and we explored the role of hormones and environmental factors in controlling molt and feather quality. We used a 20+ year database to examine the effects of environmental conditions and reproduction on molt phenology and we measured thyroid (T3) and stress hormones and body condition of individuals for two years to examine their effects on molt and feather quality. Our results show phenotypic plasticity based on an adjustment of feather growth speed rather than on advancement of the molt initiation date during late years. A decline in feather growth rate at the end of molt could be explained by a drop in T3 at this time. We also show that high levels of stress hormones could reduce molt intensity and body condition. However, the bending stiffness of feathers, an index of their quality, was not affected by body condition or stress hormone level. The phenotypic plasticity of molt allows a complete renewal of flight feathers before the end of the short arctic summer, regardless of reproductive phenology and spring environmental conditions, while maintaining a high level of quality for feathers.

Malgré leur abondance, leur diversité et leur importance pour la production primaire et l'écosystème marin arctique, la diversité génétique des microbes marins eucaryotes arctiques reste relativement inconnue. De récentes études moléculaires ont montré que les espèces florissantes dans l'Arctique sont phylogénétiquement divergentes des espèces de protistes marins non-polaires. Pour mieux à comprendre l'histoire évolutive et la diversité des espèces dans l'océan Arctique, cinq cultures de microalgues arctiques (un pélagophyte, un dictyochophyte, un chrysophyte, un cryptophyte et un haptophyte) ont été cultivées sous différentes conditions pour générer des transcriptomes de ces cinq espèces et produire une ébauche du génome du pélagophyte. L'analyse des données de transcriptomique et de génomique du pélagophyte ont démontré sa capacité génétique à utiliser l'azote organique et son aptitude à vivre sous de faibles conditions de lumière, de façon similaire à un pélagophyte formant des floraisons dans des régions tempérées. Une analyse phylogénétique de gènes spécifiques à la physiologie photosynthétique et non-photosynthétique a donné un aperçu de l'histoire évolutive du pélagophyte et des quatre autres protistes marins arctiques. / Despite their abundance, diversity, importance to primary production and the Arctic marine ecosystem, the genetic diversity of Arctic marine microbial eukaryotes remains relatively unknown. Recent molecular studies have shown that the species thriving in the Arctic are phylogenetically divergent from non-polar species of marine protists. To begin to understand the evolutionary history and genetic diversity of species from the Arctic Ocean, five Arctic microalgae isolates (a pelagophyte, dictyochophyte, chrysophyte, cryptophyte and haptophyte) were grown under a variety of conditions to generate transcriptomes of all five species and a draft genome of the pelagophyte. Analysis of the transcriptomic and genomic data of the pelagophyte revealed the genetic capacity to use organic nitrogen and live under low light conditions, similar to a temperate bloom-forming pelagophyte. A phylogenetic analysis of genes specific to both photosynthetic and non-photosynthetic physiology provided insight into the evolutionary history of the pelagophyte and the other four Arctic marine protists.

La diversité génétique participe au potentiel évolutif des populations et des espèces. Sa conservation est un enjeu majeur dans la sauvegarde de la biodiversité. La diversité génétique peut aussi être importante pour l'individu. Cependant, il est souvent considéré que le niveau d'hétérozygotie a peu d'impact sur la fitness individuelle en nature. Toutefois, la relation entre l'hétérozygotie et la fitness a généralement été mesurée au niveau global (tout le génome), une approche potentiellement inadéquate. L'analyse de la relation hétérozygotie-fitness, à 30 marqueurs microsatellites et cinq indicateurs de fitness, dans une population sauvage d'épinoches à trois épines, révèle que des effets locaux de l'hétérozygotie importants et consistants ne se traduisent pas nécessairement en un effet global important, puisque l'effet à chaque marqueur génétique peut être opposé ou absent. Cette étude démontre l'importance de considérer les effets locaux de l'hétérozygotie pour obtenir une évaluation correcte de son impact dans les populations peu consanguines.

L’introduction d’une espèce en milieu isolé est souvent associée à une perte de la variation génétique, c’est l’effet fondateur. Les pressions de sélection peuvent également différer du milieu d’origine, accélérant la divergence de la population introduite. En 1896, environ 220 cerfs de Virginie (Odocoileus virginianus) provenant de la rive sud du fleuve Saint-Laurent ont été introduits sur l’île d’Anticosti (Québec, Canada) pour développer la chasse sportive. Cette population a rapidement atteint de fortes densités (>20 cerfs/km2) et présente une taille corporelle inférieure à celle de la population source. Ce projet avait comme objectifs d’évaluer le rôle de l’effet fondateur et de la sélection sur la diversité et la structure génétique de la population de cerfs de l’île d’Anticosti. Pour ce faire, la variabilité génétique de cette population a été comparée à la population souche avec des techniques de séquençage à haut débit (GBS). Les résultats montrent une faible différenciation génétique entre la population source et celle de l’île d’Anticosti par rapport à l’ampleur de la différenciation génétique entre les rives nord et sud du Saint-Laurent. L’absence de structuration à l’intérieur de l’île d’Anticosti signifie que la dérive génétique n’a pas eu d’effet significatif lors de la colonisation de l’ensemble de l’île. Ainsi, la grande diversité génétique de la population de cerfs d’Anticosti et sa faible différenciation par rapport à celle du continent suggèrent un faible effet fondateur. Le grand nombre d’individus introduits et la rapide croissance démographique de la population ont sans aucun doute contribué à diminuer la dérive génétique et expliquent le maintien d’une grande diversité génétique. De plus, des loci potentiellement sous sélection ont été associés aux traits phénotypiques précédemment identifiés comme différents entre les deux populations. Ces loci appuient une divergence adaptative de la population insulaire en réponse aux conditions particulières de l’île d’Anticosti. / The introduction of a species is often associated with a loss of genetic variability, referred as the founder effect. Different selection pressures in the colonized environment may also accelerate the genetic divergence of two populations. In 1896, ca. 220 white-tailed deer (Odocoileus virginianus) captured on the southern shore of the St. Lawrence River were introduced on Anticosti Island (Québec, Canada) to develop sport hunting. The absence of predator allowed the population to quickly reached high densities (>20 deer/km2) that affected forest composition because of browsing intensity. Deer body size decreased by half compared to the source population because of their poor-quality diet. Our objectives were to characterize the impacts of the founder effect and selection on the diversity and genetic structure of the deer population on Anticosti Island. We compared the genetic variability of this population to one of the strain populations (Montmagny-L’Islet region) with high throughput sequencing techniques (GBS). The results show a small, albeit significant genetic differentiation, between the source population and Anticosti Island relative to the extent of genetic differentiation between the north and south shores of the St. Lawrence. We found a lack of structuration within the island meaning that the genetic drift did not have a significant magnitude during the colonization of the whole island. The high genetic diversity of the Anticosti deer population and its low differentiation from the mainland suggests a weak founder effect. The large number of introduced individuals and the rapid population growth of the population have undoubtedly helped to reduce genetic drift and explain the maintenance of a great genetic diversity. Loci under putative selection were assigned to the differentiated phenotypic traits supporting an adaptive divergence of the island population.

Pour comprendre les relations plantes-herbivores, il ne faut pas seulement étudier les réponses des plantes, mais comment ces réponses influenceront la disponibilité de la ressource pour les herbivores. Ce mémoire vise à étudier cette interaction, en prenant comme modèle le caribou migrateur (Rangifer tarandus) et le bouleau glanduleux (Betula glandulosa Michx), à l'aide d'une expérience de simulation du broutement et de fertilisation en azote. Nos résultats indiquent que le bouleau est capable de compenser, c'est-à-dire recroître, suite à un broutement modéré du caribou. Cette compensation est indépendante de la disponibilité en azote, ce qui soutient le modèle de la ressource limitante, dont nous adaptons les prédictions pour une pression de broutement variable. De plus, même s'il y a compensation, la disponibilité en ressource pour le caribou diminue. Cette étude augmente notre compréhension de la relation entre le caribou et le bouleau, alors que les populations de caribous du Nunavik et du Nunatsiavut sont en déclin.

Les changements globaux ont le potentiel d'altérer les cycles biogéochimiques entraînant des répercussions pour tout le réseau alimentaire. Puisque l'azote est généralement l'élément limitant en milieu estuarien, une altération de son cycle pourrait influencer l'ampleur et le type de production primaire ainsi que la composition de la communauté phytoplanctonique qui l'effectue. Il en va de même pour la composition de la matière organique qui peut affecter la valeur nutritive des algues pour les consommateurs de même que l'efficacité de la pompe biologique. Actuellement, aucune étude portant sur les impacts combinés de l'acidification et du réchauffement des eaux de l'estuaire maritime du Saint-Laurent n'a été réalisée. L'objectif de ce projet de maîtrise fut d'évaluer expérimentalement, à l'aide de mésocosme, les impacts cumulés que ces changements pourraient avoir sur la dynamique des nutriments et de l'azote en particulier ainsi que sur la composition élémentaire de la matière organique. Une combinaison factorielle de six pH (7,2; 7,4; 7,6; 7,8; 8,0 et un pH sans contrôle) et de deux températures (10 et 15°C) fut employée. Les résultats de l'expérience suggèrent que les organismes responsables des processus à l'étude sont tolérants à une diminution considérable du pH. Ceux-ci furent toutefois affectés par la hausse de température, qui entraîna une diminution du ratio N:P de consommation des nutriments, accéléra le développement de la floraison phytoplanctonique et l'épuisement des nutriments, puis mena à un changement taxonomique en fin d'expérience. Ce changement est possiblement responsable des différences observées dans la composition de la matière organique particulaire (POM) lors du déclin de la floraison planctonique (diminution des ratios POC:PON, POC:POP, POC:BSi et hausse du ratio BSi:PON). Ces résultats suggèrent que pour l'estuaire maritime du Saint-Laurent, le réchauffement pourrait entraîner des changements stœchiométriques au sein de la POM avec des conséquences probables pour les niveaux trophiques supérieurs et la pompe biologique.

Le processus biologique fondamental que représente la spéciation permet l’émergence d’une diversité fulgurante sur Terre. L’un des défis qui se posent actuellement pour les biologistes évolutionnistes est de comprendre les mécanismes moléculaires fondamentaux qui sous-tendent l’expression de cette diversité observée en milieu naturel. Advenant la colonisation d’un nouvel environnement par une espèce donnée, ces mécanismes peuvent se mettre en place rapidement afin de permettre une exploitation différentielle et indépendante des niches écologiques disponibles. La divergence entre populations exploitant différentes niches s’exprime alors, au niveau génétique, par l’établissement de barrières au flux génique de façon hétérogène à l’intérieur des génomes. La situation évolutive du grand corégone en Amérique du Nord correspond précisément à ce contexte. En effet, on retrouve en milieu lacustre des populations sympatriques de deux écotypes, soit la forme normale benthique et la forme naine limnétique, qui démontrent des signes évidents de divergence morphologique et génétique. Dans le cadre de cette récente divergence entre écotypes, nous avons utilisé les plus récents développements biotechnologiques afin d’identifier et caractériser les régions génomiques fortement différenciées entre écotypes de grand corégone. Les objectifs de la présente étude étaient de i) mettre au point une bio-puce de capture ciblée d’ADN génomique, ii) d'hybrider de l’ADN génomique de plusieurs corégones appartenant aux populations sympatriques à l’aide de la puce conçue, iii) d’assembler et annoter un maximum de gènes capturés et iv) de caractériser la nature et l’ampleur des régions génomiques de divergence entre nains et normaux. L'utilisation de cette technique a permis de capturer et d'assembler avec précision 2 728 gènes (~10% du génome) afin de procéder à une étude à large spectre des différences génétiques entre les deux écotypes. Ce travail a permis d'identifier 267 marqueurs SNP, situés dans 210 gènes, fortement différenciés et potentiellement impliqués dans la divergence écologique qui s’exerce entre écotypes de grand corégone. Les résultats suggèrent que la régulation de l’expression des gènes et un ensemble de mutations, chacune de faible effet, interviennent tôt dans le processus de spéciation chez le corégone, par opposition aux mutations structurales qui modifient la séquence codante des gènes. / The fundamental process of speciation allows the emergence of an astonishing diversity on Earth. One of the main challenges in evolutionary biology is to understand and document the fundamental molecular mechanisms underlying this diversity observed in nature. The establishment of these mechanisms can be extremely rapid when a species colonizes new environments, which gives birth to niche specialization. On the genetic level, this population divergence appears by the emergence of heterogeneous barriers to gene flow in the genome. Lake Whitefish species pairs in North America represent a good model to study the ongoing process of speciation given its particular evolutionary situation. Various lakes in northeastern North America harbor sympatric populations of dwarf (limnetic) and normal (benthic) whitefish showing clear signs of morphological and genetic divergence. In this study, we have taken advantage of recent biotechnological developments in order to identify and document genomic regions of divergence between whitefish ecotypes. The objectives were to i) develop an exon capture chip, ii) enrich and capture genomic regions from multiple samples in natural populations, iii) assemble and annotate a maximum of captured genes and, ultimately, iv) document the extent of genetic differentiation between whitefish ecotypes. This new approach available with the technology of sequence capture allowed us to specifically capture and assemble 2,728 genes (~10% of the genome) to document on a large scale the extent of genetic differentiation between both ecotypes. In total, 267 SNP loci, located in 210 genes, were significantly divergent. This vast array of genes associated to many different biological processes potentially and partly explains the ecological divergence between whitefish ecotypes. Results suggest a greater role of regulation of gene expression and the role of many changes, each of small effect, as explaining early divergence between dwarf and normal whitefish, compared to functional mutations in the protein coding regions.