Nous avons étudié expérimentalement l'influence des caractéristiques phénotypiques des mâles sur la dynamique d'appariement du renne (Rangifer tarandus). Pendant le rut, les mâles dominants forment des harems et tentent de monopoliser les accouplements mais les femelles ont la capacité de se déplacer d'un harem à l'autre, créant ainsi une instabilité au sein des harems. Notre prédiction était que les mâles les plus dominants et âgés contrôlent des harems plus stables parce que les femelles y demeurent plus longtemps alors qu'elles visitent plusieurs harems lorsque ceux-ci sont défendus par déjeunes mâles. Notre principal résultat est que la mobilité des femelles est indépendante de l'âge et de la masse des mâles, mais diminue avec l'augmentation du rang social des mâles. Nos résultats montrent que les femelles se déplacent beaucoup entre les différents mâles, visitant ainsi plusieurs mâles avant de s'accoupler. De plus, nous observons que leurs déplacements s'intensifient avec l'approche de la période d'oestrus et atteignent une valeur maximale le jour considéré comme la date d'accouplement. Nos résultats suggèrent qu'il n'y aurait pas de choix actif du partenaire chez les femelles et que l'appariement serait déterminé principalement par un déplacement fréquent des femelles et par la compétition mâle-mâle.

La mise en place de barrières à la reproduction et, par conséquent, la spéciation elle-même, engendrent et maintiennent la biodiversité. Les principaux objectifs de mes travaux étaient premièrement d'identifier l'ampleur des différences d'expression de gènes entre des jeunes espèces de grand corégones nains, normaux, ainsi que leurs hybrides. Par la suite, grâce à une technique révolutionnaire de séquençage, nous avons obtenu de l'information de séquence et de polymorphisme pour plusieurs milliers de gènes. Finalement, le génotypage de marqueurs SNPs en populations naturelles et simultanément dans une famille de poissons hybrides a permis d'évaluer l'effet de la sélection naturelle sur la divergence génétique des corégones. Ainsi, cette thèse apporte une meilleure compréhension de la divergence adaptive et de l'isolement reproducteur chez le corégone, tout en identifiant spécifiquement des gènes candidats impliqués dans le processus de spéciation.

Comme la plupart des animaux doivent se déplacer pour se nourrir, échapper à la prédation et trouver des partenaires, les capacités locomotrices sont d'une grande importance dans l'écologie d'une espèce. La performance musculaire est déterminée par les attributs biomécaniques et physiologiques de l'animal. Bien que les lois physicochimiques soient les mêmes pour tous les organismes, les meilleures solutions face aux contraintes définies par ces lois sont influencées par la taille de l'organisme. Au cours de sa croissance, le pétoncle géant, Placopecten magellanicus, est initialement sessile, ensuite très mobile et enfin, plus sédentaire. La simplicité de son système locomoteur, combinée avec sa réponse de fuite caractéristique face à une étoile de mer prédatrice, facilite l'examen de l'impact de la taille sur ses performances. Nous avons utilisé des mesures de force in vivo pour évaluer comment P. magellanicus utilise son muscle adducteur pendant la réponse de fuite, déterminant ainsi comment l'utilisation et les capacités du muscle évoluent sur un large éventail de taille (hauteur de coquille de 30 à 98 mm). L'analyse des composantes principales issues du comportement de fuite a révélé que les paramètres associés à l'endurance et à la fréquence de contraction phasique sont liés sur les deux premiers axes, alors que les mesures de production de force sont associées sur le troisième axe. L'endurance et le nombre de claps lors de la réponse de fuite ont montré une dépendance par rapport à la taille, mais la taille a un impact plus prononcé sur la production de force. Une hausse puis une baisse de la production de force phasique ont été observées avec l'augmentation de la taille. Les variables physiologiques musculaires telles que les activités enzymatiques et le contenu en phosphoarginine ont présenté une dépendance similaire sur la taille. Nos résultats indiquent donc que les caractéristiques comportementales et physiologiques de P. magellanicus suivent une dépendance semblable par rapport à la taille et nous suggérons que des considérations écologiques soient responsables de ces changements.

J'ai testé l'hypothèse de differentiation associée à l'hôte (HAD), avec des données génétiques et écologiques, chez Aphidius ervi parasitoïde d'Acyrthoslphon pisum spécialisé en biotypes associés à Medicago sativa et Trifolium pratense, tout en considérant les symbiotes (Regiella insecticola et Hamiltonella defensa) et la couleur (vert ou rose) du puceron. Les génotypes de 302 A. pisum, mais non ceux des 157 A. ervi récoltés en parallèle dans des champs de trois localités distantes du Québec, étaient distribués en deux groupes associés à la luzerne et au trèfle. À partir de 600 tests de laboratoire, j'ai aussi modélisé le comportement de sélection d'A. ervi et sa probabilité d'émergence de ces hôtes, prenant en compte le sexe. A. ervi avait une probabilité plus élevée de pondre dans A. pisum luzerne, mais une probabilité d'émergence plus élevée pour le biotype trèfle. Mes résultats confirment la spécialisation d'A pisum, mais pas l'hypothèse HAD pour A. ervi.

J'ai mené des expériences afin d'étudier les réponses de l'oursin Tetrapygus niger à la prédation des étoiles de mer. L'oursin était capable de différencier les étoiles de mer prédatrices des non-prédatrices mais également de distinguer différents niveaux de risques associés aux étoiles de mer, Heliaster helianthus et Meyenaster gelatinosus. Les oursins soumis à un haut niveau de risque hérissaient rapidement leurs épines, puis étendaient leurs pieds ambulacraires pour fuir le prédateur. L'oursin associait un risque plus grand à M. gelatinosus. J'ai également démontré l'existence de la chimiodétection à distance des prédateurs. La micro-distribution des oursins sur les surfaces élevées semble représenter une stratégie pour limiter la prédation par les étoiles de mer. Le nombre de celles-ci étant plus réduit sur ces surfaces élevées, leur capacité à capturer les oursins est moindre et les oursins peuvent se détacher pour éviter d'être mangé. Enfin, des expériences avec entravement indiquent que le taux de survie est plus élevé pour les animaux situés sur les surfaces élevées.

L'hypoxie est un problème fréquent dans les environnements marins côtiers. Le faible niveau d'oxygène dissous (OD) cause un large éventail de réponses chez la morue franche (Gadus morhua). Cependant, aucune étude n'a évalué si les morues peuvent améliorer leurs performances après une exposition prolongée à l'hypoxie. Pour tester si les morues exposées à l'hypoxie possèdent des mécanismes d'adaptation physiologique ou biochimique, trois traitements ont été étudiés. Les morues du traitement en normoxie (N) ont été acclimatées pendant 6 mois à de la normoxie (> 90% OD; ~ 21 kPa) et exposées au même niveau d'oxygène pendant les diverses analyses. Les morues du traitement en hypoxie aiguë (N-HA) ont aussi été acclimatées en normoxie, mais elles ont été exposées à de l'hypoxie (-45% OD; -8.4 kPa) juste avant les différentes expérimentations. Finalement, les morues du traitement en hypoxie chronique (HC) ont été acclimatées et analysées dans des conditions hypoxiques. Entre les trois traitements, aucune différence de métabolisme standard n'a été observée. Le métabolisme actif obtenu au cours du test de vitesse critique de nage (Ucrit) était significativement plus élevé dans le traitement N que dans HC, et il était significativement plus faible chez les morues du traitement N-HA. Le registre aérobie, l'Ucrit et le coût net de transport étaient plus élevés en normoxie (N), et aucune différence n'a été observée entre les traitements hypoxiques (HC et N-HA). Suite à l'acclimatation en hypoxie, de légers changements dans la capacité enzymatique du foie et du muscle ont été observés. Ces résultats indiquent que l'exposition prolongée en hypoxie n'améliore pas la capacité aérobie ou la performance de nage des morues. La consommation d'oxygène en excès après exercice était corrélée avec les valeurs d'Ucrjt. Le temps de récupération après exercice était plus court en normoxie (N), mais aucune différence n'a été observée entre les traitements hypoxiques. La croissance des poissons et le niveau des réserves énergétiques dans le foie étaient plus faible chez les morues exposées de façon chronique à de l'hypoxie. Ainsi, la morue franche ne démontre aucune compensation métabolique ou physiologique suite à une exposition à long terme à de l'hypoxie modérée. En milieu naturel, une telle exposition pourrait augmenter le risque de prédation et diminuer le succès dans la quête alimentaire en plus de réduire la croissance et les réserves énergétiques des morues.

L’oxyde nitreux (N2O) est un gaz à effet de serre dont la présence dans la stratosphère contribue aussi à la destruction de l’ozone. Le but de cette étude, était de déterminer la présence de N2O dans la glace de mer de l’océan Arctique et d’évaluer l’impact de cette source potentielle sur l’atmosphère. Les concentrations totales de N2O dans les derniers 10 cm de la glace de mer et dans l’eau de surface sous-jacente au couvert de glace ont été quantifiées dans la mer de Beaufort de mars à avril 2008. Nos mesures ont mis en évidence des concentrations totales en N2O faibles et constamment sous-saturées par rapport à l’eau de surface sous-jacente au couvert de glace (ca. 40%) et à l’atmosphère (ca. 30%). Nous expliquons cette sous saturation par un rejet de la saumure riche en N2O lors de la formation de la glace à l’automne et à l’hiver. La glace de mer pourrait donc représenter une source de N2O pour l’atmosphère arctique pendant ces périodes. / Nitrous oxide (N2O) is a greenhouse gas which also plays a role in stratospheric ozone depletion. The objective of this study was to demonstrate the presence of N2O in Arctic sea ice, and to quantify the impact of this potential source to the atmosphere. Bulk concentrations of N2O in the bottom 10 cm of the sea ice and in the underlying surface waters were measured in the Beaufort Sea from March to April 2008. Our sea ice measurements revealed low N2O bulk concentrations with N2O being consistently undersaturated with respect to the underlying surface water (ca. 40% saturation) and the atmosphere (ca. 30% saturation). The most plausible mechanism to explain the low N2O sea ice concentrations is a loss of N2O via brine rejection during sea ice formation in autumn and winter. Sea ice could thus act as a source of N2O via brine rejection during sea ice formation in autumn and winter.

Une gélivasque est une dépression topographique de faible dimension dépourvue de couvert arborescent à l'intérieur d'un environnement forestier au sein de la forêt boréale. Sa frontière est une limite d'arbre altitudinale inversée. L'absence de couvert arborescent est la conséquence de la récurrence des gels radiatifs pendant toute la saison de croissance. Cette étude a pour but de caractériser le phénomène des gélivasques en fonction de la latitude, entre 47°30' et 57° 15' N et entre 70° et 72° O au Québec. La longueur de la saison de croissance varie avec la latitude. Nous supposons qu'une saison de croissance plus longue comprendra un plus grand nombre de gels radiatifs. Cette augmentation du nombre de gels dans les gélivasques dans la partie méridionale de la forêt boréale aurait un impact négatif sur la capacité de colonisation des gélivasques par les arbres dont l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.). À la faveur d'une saison de croissance plus longue, la fréquence des cernes de gel augmenterait et l'établissement et la croissance en hauteur diminuerait. La colonisation serait plus difficile dans les gélivasques dans la partie méridionale. Par conséquent les gélivasques seraient plus abondantes dans le sud de l'aire d'étude. Une analyse de photographies aériennes a permis de mettre en évidence que la répartition et l'abondance des gélivasques n'est pas fonction de la latitude mais seraient plutôt étroitement reliées à la forêt ouverte. L'analyse dendrochronologique de l'épinette noire colonisant les gélivasques et leurs alentours dans 14 sites différents a permis de mettre en évidence une légère augmentation des cernes de gel dans le sud de l'aire d'étude. On observe également dans les gélivasques de la partie méridionale de la région d'étude une plus grande fréquence d'apparition de thûfurs, formes périglaciaires créées par la géliturbation. Ils sont, avec les cernes de gel, un indice confirmant l'influence d'un plus grand nombre de gel radiatifs dans le sud de l'aire d'étude, là où la saison de croissance est plus longue. Aucune tendance latitudinale n'a été mise en évidence en ce qui concerne les taux de croissance en hauteur et les chronologies d'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques. Peu importe l'âge du peuplement adjacent et la latitude, l'établissement de l'épinette noire dans les gélivasques débute toujours après 1933 et cesse au cours des années 1990-2000. La confection d'une chronologie de cernes de gel a permis de mettre en évidence que les années 1990 et 2000 ont été marquées, comparativement aux années 1970 et 1980, par un grand nombre de gels, synchronisés dans toute l'aire d'étude. Des conditions favorables à l'épinette noire ont permis son établissement dans les gélivasques au cours de la seconde moitié du 20e siècle. Les gélivasques peuvent se maintenir dans le temps mais elles sont sensibles aux fluctuations des conditions climatiques.

Thèse en cotutelle présentée au Département de biologie, Faculté des sciences et de génie, Université Laval, Québec et Université Henri Poincaré Nancy 1, Vandœuvre-lès-Nancy, France. / Les relations entre l'activité de la source et l'activité du puits contrôlent en grande partie la croissance des plantes. Ces activités varient au cours du développement, mais aussi en réponse à des changements des conditions environnementales. Notre étude avait pour but d'identifier le rôle du métabolisme carboné dans la réponse de la croissance d'Erythronium americanum à la modulation des activités de la source et du puits. Dans une première partie, l'activité du puits est modulée par la température de croissance. Aux fortes températures, l'activité du puits est plus élevée, alors que sa capacité est réduite. Ces effets, dus à la modulation du métabolisme du saccharose, mènent à une saturation précoce en amidon des cellules du bulbe à forte température. Par la suite, la baisse de la demande en carbone du puits induit un rétrocontrôle négatif de l'activité photosynthétique et finalement, la sénescence foliaire. À l'inverse, l'activité du puits à plus basse température est en rythme avec l'accroissement de la capacité du puits, menant à une biomasse supérieure du bulbe en fin de croissance épigée. Dans une seconde partie, l'activité de la source est modulée en changeant la concentration en CO₂ et en O₃. Malgré la stimulation de la source sous fort CO₂ et son inhibition sous fort O₃, l'accumulation d'amidon et la biomasse du bulbe ne sont pas affectées. En effet, le surplus de carbone parvenant au puits est brûlé par la voie alternative de la respiration, celle-ci étant stimulée par l'activité de l'enzyme malique. La voie alternative de la respiration évite ainsi une saturation hâtive en amidon du bulbe et éventuellement, une sénescence foliaire précoce. Dans une dernière partie, l'activité de la source est modulée par l'irradiance et la photopériode. L'accumulation d'amidon varie en fonction de la photopériode alors que l'irradiance n'a aucun effet. De plus, l'activité photosynthétique est inhibée très précocement sous longue photopériode. Cette inhibition semble due à un déséquilibre entre la quantité totale de carbone fixé par jour et son utilisation suite à son transfert au sein du bulbe. Nous pouvons donc conclure que les régulations du métabolisme carboné permettent d'ajuster l'activité du puits à sa capacité chez Y Erythronium americanum.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les invasions biologiques constituent l'une des plus grandes menaces pour la biodiversité. La truite arc-en-ciel, un salmonidé originaire de la côte ouest de l'Amérique du Nord, en est un bon exemple. Introduite dans près de cent pays pour des raisons essentiellement récréatives, elle a eu d'importants impacts négatifs sur la faune et les écosystèmes indigènes. Au Québec, son introduction remonte à la fin du XIXe siècle. Bien que son ensemencement soit restreint aux régions situées dans la portion sud-ouest de la province, on dénombre de plus en plus de captures et d'événements de reproduction dans les rivières de l'Est du Québec, où elle pourrait entrer en compétition avec deux salmonidés indigènes : le saumon atlantique et l'omble de fontaine. La présente étude avait pour objectif principal d'évaluer la capacité de la truite arc-en-ciel à franchir différents filtres hiérarchiques qui limitent le succès des invasions, soit la pression d'introduction, la résistance abiotique, la résistance biotique et la capacité de dispersion. Nous avons démontré que les populations naturalisées suite aux ensemencements dans les lacs Ontario et Memphrémagog étaient les principales sources de l'invasion de l'espèce dans l'Est du Québec. Elles ont notamment mené à l'établissement d'une population dans la région de Charlevoix, qui contribue désormais elle-aussi fortement au processus d'invasion. La présence de l'espèce exotique dans les rivières à saumon semble principalement associée à la présence de tributaires, qui fourniraient un refuge contre les fluctuations de débit, notamment contre les crues printanières qui surviennent durant la période d'éclosion des oeufs et d'émergence des alevins. Une relation positive a également été observée entre l'occurrence de l'espèce et la température moyenne durant la saison de croissance, laissant présager une intensification de l'invasion parallèlement au réchauffement climatique. Au stade juvénile, nous avons observé que la présence des deux compétiteurs indigènes, malgré une taille supérieure au début de la première année de vie, n'affectait pas la croissance de la truite arc-en-ciel. Au contraire, l'espèce exotique, malgré de faibles densités, les obligerait à utiliser des habitats moins préférentiels et à partager plus intensément les ressources disponibles. Finalement, nous avons observé que la présence d'un phénotype anadrome favorisait grandement la dispersion de l'espèce vers les rivières de l'Est du Québec.