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.

L’hybridation est un phénomène observé tant chez les plantes que chez les animaux, mais qui n’avait toutefois jamais été détecté chez le zooplancton marin. Cette thèse vise à caractériser l’hybridation entre Calanus glacialis et C. finmarchicus afin d’évaluer son impact sur la dynamique des populations dans l’ouest de l’Atlantique. De plus, les méthodes d’identification morphologique et génétique sont comparées et combinées afin de tester leur capacité à discriminer les espèces parentales et les hybrides. Dans le deuxième chapitre, une grande variabilité spatio-temporelle du chevauchement de la longueur de prosome entre les espèces C. glacialis et C. finmarchicus est montrée pour les copépodites de stade V. Ce chevauchement de taille entraine une identification erronée et donc, une sous-estimation considérable de l’abondance de C. glacialis dans l’estuaire du Saint-Laurent et sur la côte du Labrador. Au troisième chapitre, la présence d’hybrides est d’abord établie. Il existe une grande variabilité spatiale dans la fréquence des hybrides dans la zone hybride, soit de l’archipel canadien arctique au golfe du Maine, chez le stade copépodite V. De plus, la longueur de prosome des hybrides varie en fonction des génotypes dans l’aire d’étude. Dans le quatrième chapitre, il est mis en évidence que la phénologie reproductive des femelles adultes hybrides est intermédiaire à celles des espèces parentales dans l’estuaire du Saint-Laurent. En revanche, le succès reproducteur et le phénotype des femelles adultes hybrides sont similaires à ceux de leur ancêtre maternel. Les hybrides représentent une faible proportion de la production totale d’œufs de mars à juillet. Ainsi, malgré la présence de flux génique entre C. glacialis et C. finmarchicus, les espèces parentales conservent leur intégrité et sont isolées temporellement dans la zone hybride. Les effets sur la dynamique des populations des espèces parentales semblent minimes. Les recherches à vernir devraient tenter de révéler l’hybridation entre ces espèces dans d’autres zones et d’investiguer l’effet des variations de phénologie reproductive et d’advection sur l’abondance d’hybrides. L’hybridation entre d’autres espèces de zooplancton marin semble également plausible. / Hybridization is a phenomenon observed in plants and animals which to date has never been detected in marine zooplankton. This thesis aims to characterise hybridization between Calanus glacialis and C. finmarchicus in order to evaluate the impact on species population dynamics in the West Atlantic. In addition, morphological and genetic identification were compared and combined to test their potential for discrimination of parental species and hybrids. In the second chapter, a great spatio-temporal variability in overlap in prosome length between C. glacialis and C. finmarchicus is shown for stage V copepodites. This overlap in prosome length has the consequence of misidentifying and thus, considerably underestimating C. glacialis’ abundance in the St. Lawrence Estuary and on the Labrador Coast. In the third chapter, it is shown that hybrids exist, and that there is substantial spatial variability in their frequency in the hybrid zone, from the Canadian Arctic Archipelago to the Gulf of Maine, for the copepodite stage V. Moreover, hybrid size varied as a function of genotypic composition. In the fourth chapter is shown that hybrid adult females have an intermediate reproductive phenology to that of their parental species in the St. Lawrence Estuary. Contrastingly, fitness and phenotypes of hybrid adult females are similar to those of their maternal ancestor. Hybrids represent a small proportion of total egg production from March to July. Thus, although gene flow occurs between these species, parental species are maintained and mainly isolated temporally within the hybrid zone. The effects of hybridization on species population dynamics are probably minor. Future studies should aim to study hybridization between these species in other zones and the effects of variation in their reproductive phenology and advection on hybrid abundance. Hybridization between other marine zooplankton species is also likely.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2012-2013. / L’objectif de comprendre la dynamique forestière des peuplements de la pessière à mousses au nord du lac Saint-Jean (Québec). L’intervalle des feux moyen a été mesuré dans des stations représentatives d’une chronoséquence forestière à l’aide de la datation 14C de charbons de bois des sols forestiers. La structure, la date d’établissement des peuplements et la composition botanique des charbons montrent que les forêts étudiées évoluent sous une dynamique de récurrence. Les espèces bien adaptées au feu colonisent les régions ou les feux sont fréquents, tandis que les espèces peu adaptées au feu sont confinées aux stations où les feux sont rares. L’analyse des datations et de la composition des charbons de bois à l’échelle régionale indique que les feux sont présents dans la région depuis au moins 8000 ans et que le régime des feux et la composition des peuplements est demeurée stable au cours des 5000 dernières années.

Deux tiers des écosystèmes sont maintenant concernés par les effets du peuplement humain et de ses activités. Les impacts anthropiques ont des conséquences considérables sur la biodiversité. La translocation de populations de plantes et d’animaux dans différents environnements est une des principales perturbations anthropiques subies par les populations naturelles. Les salmonidés sont parmi les espèces les plus sévèrement affectées par l’hybridation introgressive, résultant d’une longue tradition d’ensemencement d’individus domestiques. L’objectif principal des travaux présentés dans cette thèse était d’identifier et caractériser en nature l’ampleur des différences génomiques fonctionnelles entre populations domestiques et sauvages chez l’omble de fontaine. La documentation de ces mécanismes moléculaires a été abordée sous trois axes d’études, i) génomique, ii) transcriptionnel iii) et immunitaire. Au moyen de nombreux marqueurs codants, nous avons identifié des régions qui représentaient des barrières à l’introgression ou de l’introgression adaptative d’allèles domestiques dans le génome sauvage. D’un point de vue fonctionnel, nos analyses ont révélé que l’introgression d’allèles domestiques était corrélée à des changements physiologiques qui se traduisaient par une reprogrammation de l’expression de gènes impliqués dans la croissance, le métabolisme énergétique et l’immunité. Globalement, les dérégulations transcriptionnelles chez les hybrides, la baisse de valeur adaptative associée à certains allèles domestiques de gènes, incluant le CMH, ainsi que l’introgression de variations génétiques potentiellement adaptatives, ont permis de mieux comprendre certains mécanismes sous-jacents à l’hybridation introgressive. D’un point de vue appliqué, cela permet d’envisager les conséquences des pratiques d’ensemencements sur l’intégrité génomique des populations sauvages ainsi que le potentiel adaptatif de ces populations. / Two thirds of the earth’s surface is impacted by human activities. These anthopogenic impacts have considerable consequences for biodiversity. One major anthropogenic impact on wild populations is the translocation of plants and animals. Salmonids are one of the species which is most affected by a long tradition of stocking to support recreational activities and fisheries, resulting in a massive introgression of domestic genes into wild salmonid populations. The main goal of this thesis was to identify and characterize the nature and scale of functional genomic differences between domestic and wild brook charr populations. We takle this objective through three approaches i) genomic studies, ii) measures of transcriptional divergence, and iii) measures of immune system function. With the help of numerous genetic markers in gene coding regions, we identified loci for which selection has favored or hampered the introgression of genomic blocks into the introgressed wild populations for traits related to evolutionary fitness such as growth, energy metabolism, and immunity. Functionally, our analysis revealed that introgression was correlated with a physiological reprogramming that was underlined by misregualtion of gene expression also involved in growth, energetic metabolism and, immunity. Globally, the reduction of adaptive introgression of domestic alleles, and differences in transcriptional patterns, helped us gain a better understanding of some of the mechanisms of outbreeding depression and predict the consequences of stocking practices on the genomic integrity and adaptive potential of wild populations.

Le paysage arctique est un mélange d’étendues désertiques, fouettées par les vents, et d’une grande diversité d’écosystèmes aquatiques. Confronté à des augmentations de température nettement supérieures à la moyenne globale qui modifient les propriétés de ces paysages, l’Arctique est un site d’étude stratégique pour suivre les impacts des changements climatiques sur les communautés microbiennes endogènes. Caractéristique importante des écosystèmes arctiques, la cryosphère commence déjà à atteindre des seuils de non-retour le long de la côte nord de l’île d’Ellesmere. Dans les lacs, la combinaison naturelle des basses températures, de la variabilité de l’irradiance et de la faible teneur en nutriments inorganiques limite la production primaire et la croissance de nombreux organismes. La richesse des microorganismes dans ces systèmes est le résultat d’une diversité de stratégies adaptatives et nutritives. Ainsi, les changements observés dans les couverts de glace auront des impacts sur l’activité biologique de ces lacs. Contribuant à celle-ci, les protistes, eucaryotes unicellulaires microscopiques, exploitent une large gamme des ressources de carbone et d’énergie, incluant la phototrophie, la prédation et la combinaison des deux, la mixotrophie. Cette thèse cherche à déterminer la contribution des mixotrophes à la structure des communautés de protistes dans les lacs arctiques, et à développer la connaissance sur leurs réponses potentielles aux conditions environnementales changeantes. Le lac Char, le lac A et le lac Ward Hunt ont été sélectionnés pour leurs propriétés limnologiques distinctes et pour investiguer la biodiversité de leurs communautés de protistes en Aout 2008. La microscopie, les pigments et les banques de clones du gène de l'ARN de la petite sous-unité ribosomale 18S indiquent la dominance des chrysophytes, des protistes principalement mixotrophes, dans les trois lacs. Pour le lac A, l’été 2008 était marqué par la perte d’un couvert de glace permanent, créant des conditions d’eau libre inhabituelles. Le séquençage à haut-débit de la région V4 du gène 18S ARNr révèle le contraste entre les communautés homogènes dans la colonne d’eau marquée d’une stratification méromictique sous le couvert de glace en mai 2008 et les variabilités spatiales établies en août 2008 dans la colonne d’eau libre de glace ainsi qu’en Juillet 2009 sous un couvert de glace normal. Ces résultats illustrent l’importance qu’ont les facteurs environnementaux, tel que l’irradiance, sur les communautés de protistes. Pour examiner plus attentivement le rôle de la lumière et investiguer l’impact de la disponibilité des proies, nous avons entrepris une expérience de lumière/dilution au lac Ward Hunt. Le pyroséquençage de la région V4 de l’ARN ribosomal ainsi que son gène révèlent des différences taxonomiques entre les deux traitements d’irradiance, suggérant une divergence du type de mixotrophie entre une dominance de dinoflagellés essentiellement brouteurs à faible irradiance et de chrysophytes bactérivores sous une forte lumière. Cette thèse révèle la diversité des protistes et leur variation saisonnière au sein des lacs arctiques, et offre un aperçu de l’importance des conditions environnementales sur la stratégie mixotrophe adoptée par les communautés de protistes. / The Arctic region is a blend of stark windswept landscapes interwoven with a wide diversity of freshwater ecosystems. Presently confronted by temperature increases well above global average, causing changes in landscape and aquatic properties, the Arctic is a strategic area to study the impact of climate change on endogenous microbial communities. Ice is a crucial characteristic of Arctic ecosystems and has already begun to cross thresholds along the northern coastline of Ellesmere Island. In lakes, the effects of cold temperatures, variable irradiance and low inorganic nutrients combine to restrict primary production and growth of most organisms. The established richness of microorganisms present in these systems is due to the high diversity of their adaptive and nutritive strategies. Hence, the observed shifts in ice cover regimes of lakes will have impacts on their biological activity. Of these microbial components, the protists, unicellular eukaryotes, exploit a wide range of carbon and energy resources from phototrophy to predation and the combination of both, mixotrophy. The subject of this research was to determine the contribution of mixotrophs to protist community structure in Arctic lakes, and to develop knowledge of their potential response to the changing environmental conditions. Char Lake, Lake A and Ward Hunt Lake, three limnologically different lakes, were chosen to investigate the biodiversity of protists in August 2008. Microscopy, pigments and 18S gene clone libraries revealed a dominance of each lake by chrysophytes, prominent mixotrophic protists. At Lake A, the summer of 2008 was marked by a loss of ice-cover, creating atypical open-water conditions. High-throughput sequencing of the V4 region of the 18S ribosomal RNA gene revealed the contrast between the homogenous community structure within the ice-covered water column of May 2008, despite the sharp physico-chemical meromictic stratification within the lake, and the established spatial variability of the protist communities under the ice-free conditions of August 2008 and ice-covered conditions of July 2009. These results illustrate the importance of varying environmental factors, such as underwater irradiance, in shaping protist communities. To further examine the role of light and to investigate the impact of low prey resources, we conducted a light/dilution experiment at Ward Hunt Lake. Pyrosequencing of the V4 region of the 18S ribosomal RNA, along with the gene, showed taxonomic differences under the two light conditions, suggesting a divergence in the dominant type of mixotrophy, with dominance of primarily microflagellate grazers, the dinoflagellates, under low irradiance, and of bacterivorus chrysophytes in the high light treatment. This thesis research underscored the diversity of mixotrophs and their seasonal variations in Arctic lakes, and provided insights into the importance of environmental conditions on the mixotrophic strategy adopted by protist communities.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Le soya est une légumineuse ayant la capacité d’établir une symbiose fixatrice d’azote avec des rhizobiums. En Afrique, des lignées adaptées aux conditions locales ont été créées; plusieurs de ces lignées possèdent le caractère dit de « promiscuité », qui leur permet de s’associer avec les rhizobiums du niébé qui sont présents dans de nombreux sols. La présente étude a évalué l’efficacité symbiotique de 297 lignées africaines de soya possédant des niveaux divers de promiscuité. Ces lignées ont été cultivées en serre en présence de B. japonicum ou de fertilisation azotée, puis caractérisées et rangées en quatre groupes. Deux groupes se sont démarqués; le groupe 4 a été formé de 18 lignées exceptionnellement performantes pour la croissance et la nodulation, tandis que les 89 lignées du groupe 2 étaient elles aussi relativement performantes. Les lignées des groupes 3 (52 lignées) et 1 (113 lignées) sont les moins performantes pour la croissance et la nodulation, et leurs nodules contribuent peu à la productivité de la biomasse aérienne.

Nous avons documenté la génétique du paysage du grand brochet (Esox lucius) en nous basant sur l’analyse de 22 microsatellites, incluant 10 nouveaux marqueurs développés ici, dans le système lac Ontario – fleuve Saint-Laurent. La structure génétique des populations était globalement très faible mais spatialement variable ; le niveau moyen de différenciation génétique dans la section amont (Ontario) de l’aire d’étude était trois fois plus important que celui observé dans le secteur aval (Québec). Vingt variables environnementales furent considérées et les différentes masses d’eau, la présence de barrages et la stabilité interannuelle du niveau d’eau s’avérèrent positivement associées à l’intensité de la différenciation génétique. Une importante variation du niveau d’eau influe sur la qualité et la localisation annuelle des habitats de reproduction du grand brochet, l’instabilité locale de l’habitat prenant la forme d’une variation interannuelle du niveau d’eau semble localement inhiber la structure génétique de populations, probablement en empêchant la philopatrie. Mots clés : Esox lucius, grand brochet, génétique du paysage, structure génétique de populations, variation environnementale, stabilité de l’habitat, marqueurs microsatellites, gestion, conservation. / In this study, we documented the landscape genetics of northern pike (Esox lucius) based on the analysis of 22 microsatellites, comprising 10 markers developed for the purpose of this study, in the Lake Ontario – St. Lawrence River system. Population genetic structure over the whole study area was globally very weak but spatially variable with mean level of differentiation in the upstream (Ontario) section of the studied area being three-fold higher than observed in the downstream (Québec) sector. Twenty environmental variables were considered and different water masses, dams’ presence and inter-annual water level stability were positively associated to the extent of genetic differentiation. Since high water level variation impacts on yearly quality and localization of northern pike spawning habitats, local habitat instability which is under the form of inter-annual water level variation seems to locally impede population genetic structure, perhaps by inhibiting philopatry behavior. Keywords: Esox lucius, northern pike, landscape genetics, population genetic structure, environmental variation, habitat stability, microsatellite markers, management, conservation.

Leishmania est un parasite protozoaire et l'agent étiologique de la leishmaniose. Ce parasite possède un cycle de vie dimorphique alternant entre le stade promastigote, présent chez l'insecte vecteur, et le stade amastigote résidant à l'intérieur des phagolysosomes des macrophages de l'hôte vertébré. Lors de cette différenciation, le parasite est exposé à de nombreux stress environnementaux qui vont moduler l'expression de ses gènes et de ses protéines afin qu'il s'adapte à son nouvel environnement. La réponse au stress chez les eucaryotes supérieurs est un mécanisme très conservé et implique, entre autres, la phosphorylation du facteur d'initiation de la traduction eIF2a par des kinases spécifiques, notamment PERK, une kinase résidente du reticulum endoplasmique (RE). Leishmania possède un homologue de PERK qui co-localise avec la protéine chaperonne BIP dans le RE. PERK est activé par des stress environnementaux qui permettent son autohyperphosphorylation et la phosphorylation d'eIF2a sur la threonine 166. Un mutant dominant négatif de PERK dépourvu de son domaine régulateur en N-terminal est incapable de phosphoryler eIF2tx lors d'un stress du RE ou lors de la différenciation du parasite en amastigote. L'absence de phosphorylation d'eIF2a chez ce mutant provoque un délai important du processus de différenciation du parasite à l'intérieur de macrophages infectés. La phosphorylation d'eIF2a par PERK semble donc être un mécanisme important dans le cycle de vie du parasite afin de favoriser sa différenciation en amastigote. L'homologue d'eIF2a chez Leishmania se distingue de ses homologues eucaryotes par la présence d'une extension de 94 acides aminés (~11 kDa) à l'extrémité N-terminale de la protéine. Cette extension joue un rôle essentiel dans la régulation post-traductionnelle de la protéine eIF2a qui permet le clivage de la protéine de 47 kDa en fragments peptidiques de 41, 35 et 25 kDa uniquement au stade promastigote. Nous avons mis en évidence un nouveau mécanisme de régulation impliquant l'excision de la methionine initiatrice par une methionine aminopeptidase, suivi par d'autres clivages protéolytiques. Nous avons également démontré que la methionine aminopeptidase impliquée dans le clivage d'eIF2a est aussi régulée selon le stade du parasite. De plus, nos résultats suggèrent que l'extrémité N-terminale d'eIF2a est essentielle pour le clivage et que cette régulation spécifique joue un rôle dans la phosphorylation d'eIF2a chez le stade promastigote.

La mondialisation des activités humaines a grandement contribué à la dissémination et l’introduction anthropique d’espèces non indigènes (ENI) dans le monde. Le potentiel de dommages est tel qu’il y a une grande pression sur les gestionnaires environnementaux pour détecter et contrôler les ENI problématiques (espèces envahissantes) avant que des impacts apparaissent. En étudiant les ENI, les écologistes peuvent examiner certains aspects de la survie des espèces, la dispersion et l’établissement, qui, en plus de répondre à des questions fondamentales en écologie, fournissent des informations essentielles pour optimiser les efforts de gestion. Cependant, les difficultés associées à l’étude et la détection des populations naissantes ont réduit les études quantitatives sur les processus qui précèdent les envahissements, laissant les gestionnaires de l’environnement avec peu de directives pour détecter les ENI. Pour soulager ces défauts, cette étude apporte une évaluation quantitative des éléments déterminants du recrutement et de la dispersion du tunicier envahissant notoirement problématique, Ciona intestinalis, à l’île du Prince-Édouard (IPE), Canada, pendant les phases précoces de l’envahissement. Les données de recrutement d’une population de Ciona ont été collectées sur une période de 2 ans (2008 & 2009), ce qui a permis de modéliser la dissémination (étendue et mode) et d’examiner les schémas de recrutement pendant l’établissement. Ces données soulignent l’importance d’incorporer la dispersion, aussi bien que la variabilité environnementale, dans les stratégies de monitorage de détection précoce et démontrent comment les facteurs déterminants du recrutement changent quand une population envahissante devient grande et plus répandue. De plus, une série d’expériences de terrain à petites échelles ont été réalisées pour évaluer les schémas de recrutement pendant la fixation. Les rôles respectifs de la lumière et de la gravité sur le comportement des larves de Ciona ont été identifiés et leur incorporation dans le design du matériel de monitorage a été discutée pour augmenter les taux de fixation et, ainsi, la probabilité de détection. Finalement, la résistance biotique envers les ENI a été examinée en recherchant les interactions les larves de Ciona et deux espèces d’amphipodes Caprellidae, Caprella linearis (indigène) et C. mutica (non-indigène) que l’on retrouve à l’IPE. Cette étude montre comment la présence de caprelles diminue le recrutement larvaire de Ciona et illustre les potentielles interactions négatives entre deux ENI (C. mutica et Ciona), un phénomène rarement documenté. Dans une perspective de gestion, ces interactions négatives peuvent fournir de précieuses connaissances sur de possibles agents de contrôle biologique. De plus, cette étude présente un compte détaillé des mécanismes sous-jacents qui influencent les patrons de recrutement d’un envahisseur problématique et discute de l’utilité de ces découvertes pour le monitorage et la gestion future des espèces envahissantes. / The globalisation of human activity has contributed greatly to the artificial dispersal and introduction of non-indigenous species (NIS) around the world. The potential for damage is such that there is great pressure on environmental managers to detect and control problematic NIS (i.e., invasive species) before any impacts occur. By studying NIS, ecologists can examine aspects of species survival, dispersal, and establishment, which, in addition to addressing fundamental questions of ecology, provide vital information for optimizing management effort. However, the difficulties associated with studying and detecting nascent populations has restricted quantitative studies on the processes that precede invasion, leaving environmental mangers with little guidance for detecting NIS. To alleviate this shortcoming, this study provides a quantitative assessment of the determinants of recruitment and dispersal of the notoriously problematic invasive tunicate, Ciona intestinalis (henceforth Ciona), in Prince Edward Island (PEI), Canada, during the early stages of invasion. Recruitment data from a nascent population of Ciona was collected over a two-year period (2008 & 2009), which allowed for dispersal to be modelled (range and peak) and for patterns of recruitment during establishment to be examined. These data highlight the importance of incorporating dispersal, as well as environmental variability, into early-detection monitoring strategies and demonstrate how drivers of recruitment change as the invading population becomes larger and more widespread. Additionally, a series of small-scale manipulative field studies were performed to assess patterns of recruitment during settlement. The respective roles of light and gravity on Ciona larval behaviour were identified and their incorporation into the design of monitoring equipment (to increase settlement rates and, thus, probability of detection) are discussed. Finally, biotic resistance towards NIS was examined by investigating the interactions between Ciona larvae and two species of caprellid amphipod, Caprella linearis (native) and C. mutica (invasive) found in PEI. This study shows how the presence of caprellids reduces Ciona recruitment and illustrates the potential for negative interactions between two NIS (C. mutica and Ciona), a phenomenon rarely documented. From a managerial perspective, these negative interactions can provide valuable insights to potential biocontrol agents. Moreover, this study presents a detailed account of the underlying mechanisms that influence patterns of recruitment of a problematic invader and discusses the utility of these findings for future monitoring and management of invasive species.

L’objectif principal de ce mémoire était d’évaluer et d’interpréter les changements interannuels dans la production primaire nette du phytoplancton et des diatomées en particulier, à partir d’un suivi temporel de la distribution verticale et de l’inventaire des nutriments dans le sud-est de la mer de Beaufort (2003-2011) et le nord de la baie de Baffin (1997-1999; 2005-2011). En mer de Beaufort, une augmentation de la consommation de nitrate était cohérente avec l’approfondissement de la nitracline par le phytoplancton du maximum sub-superficiel de chlorophylle. Pour la baie de Baffin, les résultats suggèrent une baisse de la productivité associée à une augmentation de la stratification et un mélange réduit. L’analyse des rapports de consommation pour les différents nutriments ainsi que ceux de la composition élémentaire de la matière organique particulaire indique que ces changements sont causés principalement par les diatomées en réponse aux récentes perturbations environnementales subies par l’océan Arctique.