Certaines géophytes telles que les éphémères printanières sont connues pour mieux se développer à des températures basses, avec comme résultat de plus gros organes pérennes souterrains. Une température plus basse induit une plus longue longévité des feuilles, ce qui permet une plus grande quantité du carbone fixé qui est alloué dans le bulbe et investi principalement sous forme de stockage (amidon), ce qui augmente la quantité de réserves par rapport à une température plus élevée. Les travaux précédents suggèrent que cette croissance accrue à basse température est liée à un meilleur équilibre entre l'activité de l'organe source et celle du puits, ce qui expliquerait la durée de vie plus longue des feuilles. Dans cette étude, nous voulions approfondir notre compréhension des facteurs intrinsèques qui influencent la croissance des organes de réserve chez les géophytes et qui expliquent les fortes croissances observées aux faibles températures chez ces espèces. Nous tentions également d'identifier les voies signalétiques qui induisent la sénescence foliaire lorsque le puits se remplit d'amidon en ayant recours à une approche métabolomique et à l'établissement du profil phytohormonal. L'espèce étudiée, l'érythrone d'Amérique (Erythronium americanum Ker-Gawl.), a été cultivée suivant trois régimes de températures: 8/6 °C, 12/8 °C et 18/14 °C (jour/nuit). Les taux respiratoires des plantes ont été mesurés à la température de croissance et à une température commune afin de tester notre hypothèse selon laquelle la respiration s'acclimate à la température de croissance tant au niveau de la feuille que du bulbe, principalement par la voie alternative, comme moyen de réduire le déséquilibre source−puits. Les différents glucides non structuraux (NSC) et structuraux (SC) du bulbe ont été déterminés qualitativement et quantitativement, ce qui nous a permis de vérifier si les plantes pouvaient ajuster leur répartition du carbone dans différents composés (NSC vs SC) une fois que les cellules sont remplies d'amidon. Nous avons également caractérisé les phytohormones et métabolites et surtout ceux qui sont étroitement associés au stade phénologique précédant la sénescence foliaire afin d'identifier les voies signalétiques qui établissent le lien entre la diminution de la force du puits et l'induction de la sénescence foliaire. L'homéostasie des taux de respiration au niveau de la feuille, combinée à un faible taux d'assimilation chez les plantes cultivées à basse température suggère que ces plantes sont capables de réduire la quantité de carbone disponible pour la translocation vers le bulbe afin de maintenir un meilleur équilibre entre l'activité de la source et celle du puits, et ce pour une durée plus longue. La respiration du bulbe est stimulée au fur et à mesure que la limitation du puits se développe, répondant ainsi fort probablement à un déséquilibre source–puits. Les plantes cultivées à la température plus élevée semblent investir davantage de carbone vers les composants de la paroi cellulaire par rapport à celles cultivées à la température plus basse une fois que les cellules sont remplies d'amidon. Cet ajustement de la répartition du carbone entre NSC et SC pourrait permettre à ces plantes de maintenir leur force du puits du moins pendant quelques jours de plus. Certains métabolites et phytohormones semblent être des déclencheurs de la sénescence foliaire, mais plusieurs sont spécifiques à l'un ou l'autre des organes ou spécifiques à un régime de température. Un accroissement des niveaux de cytokinines lorsque la feuille devient mature et leur maintien à des valeurs élevées jusqu'au début de la sénescence foliaire pourrait contrebalancer l'abondance accrue des sucres solubles au moins pendant un certain temps et éviter ainsi d'induire une sénescence précoce. Nous avons également identifié cinq métabolites qui pourraient servir en tant que facteurs signalétiques généraux pouvant induire la sénescence foliaire, à savoir le 2-O-glycérol-β-D-galactopyranoside, le mannose, le fructose, le sorbose et le maltose. Cette étude nous a aidés à mieux caractériser les voies signalétiques qui associent la diminution de la force du puits et l'induction de la sénescence foliaire et à comprendre l'acclimatation de cette espèce à la température. Nous pouvons finalement conclure que cette géophyte printanière, dont la croissance est limitée par le puits, semble capable de moduler sa force de puits de manière différentielle sous différentes températures de croissance afin d'éviter la sénescence foliaire encore plus précoce dans les situations de déséquilibre source–puits. / Some geophytes such as spring ephemerals are known to grow better at lower temperatures, which results in larger underground perennial organs. A lower temperature induces a longer leaf life span, which allows the plant to fix more carbon. This extra carbon is allocated to the bulb and invested mostly as storage (starch) form, thus increasing the amount of reserves found in cool compared to higher temperature grown plants. Previous works suggested that such increased growth at low temperature is related to a better equilibrium between source and sink activities. In this study, we wanted to deepen our understanding of the intrinsic factors that influence the growth of reserve organs in geophytes and to explain the strong growth observed at low temperature in these species. We also attempted to identify the signaling pathways that induce leaf senescence when the sink organ is filled with starch, using a metabolomic approach and a phytohormonal profiling. The species studied, yellow trout-lily (Erythronium americanum Ker-Gawl.), was grown at three temperature regimes: 8/6 °C, 12/8 °C et 18/14 °C (day/night). Respiratory rates at both the leaf and bulb levels were measured at the respective growth temperatures and at a common temperature in order to test our hypothesis that dark respiration acclimates to growth temperature, mainly via the alternative pathway, as a means of reducing the source−sink imbalance. The different non-structural carbohydrates (NSC) and structural carbohydrates (SC) in the bulb were qualitatively and quantitatively determined, which allowed us to verify if the plants could adjust their carbon partitioning between different compounds (NSC vs. SC) once the cells are filled with starch. We also characterized phytohormones and metabolites, especially those closely associated with the phenological stages that precede senescence, to identify the signaling pathways that establish the link between the decrease of sink strength and the induction of leaf senescence in this species. Homeostasis of leaf respiration combined with lower assimilation in cool-grown plants suggests that these plants can reduce the amount of carbon available for translocation to the bulb to maintain a better balance between source and sink activities over a longer period. Bulb respiration can be stimulated as sink limitation builds up, likely in response to source–sink imbalance. A preferential carbon partitioning into cell wall compounds was found in warm-grown plants once the cells were filled with starch. Such adjustment of C between NSC and SC could represent an effective way to maintain the sink strength under warm temperature at least for a few more days. Some phytohormones and metabolites appear to pay a role in triggering leaf senescence, but many are specific to one organ or specific to a temperature regime. Increased levels of cytokinins during the mature leaf stage and into the senescence stage might counteract the increasing abundance of soluble sugars at least for a while, and thus avoid inducing an early leaf senescence. We have also pointed out five metabolites that could potentially serve as general signaling factors to induce leaf senescence, namely 2-O-glycerol-β-D-galactopyranoside, mannose, fructose, sorbose and maltose. This study has helped us better characterize the signaling pathways that associate the decrease in sink strength with the induction of leaf senescence. It also improve our understanding of the thermal acclimation of this species. We may ultimately conclude that this sink-limited spring geophyte seems to be able to differentially modulate its sink strength under different growth temperatures in order to avoid early leaf senescence in situations of source–sink imbalances.

L'identification des stocks et la quantification de leur contribution relative au recrutement sont des objectifs majeurs pour améliorer la gestion et la conservation des espèces marines exploitées. Le séquençage de nouvelle génération permet d’analyser des milliers de marqueurs génomiques et d’apporter la résolution nécessaire pour répondre à ces questions chez les espèces marines qui sont faiblement différenciées. Le Flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides) est un poisson plat largement exploité, particulièrement dans le golfe du St-Laurent, au Canada. On y retrouve 2 nourriceries connues, dont la contribution des juvéniles au renouvellement des différents stocks adultes reste inconnue à ce jour. Les buts de ce projet sont de i) déterminer la structure des populations de flétan du Groenland du Saint-Laurent et ii) d’estimer la contribution des différents stocks reproducteurs identifiés aux différentes nourriceries. Pour ce faire, nous avons échantillonné 100 juvéniles par nourricerie et 50 adultes de sites s’étendant du fjord du Saguenay jusqu’au large de Terre-Neuve, avec quelques sites échantillonnés sur 2 années consécutives pour évaluer la stabilité temporelle de cette contribution. Nos résultats montrent qu’après avoir retiré les marqueurs liés au sexe, la région de l’Estuaire/Golfe du Saint-Laurent forme une population distincte de l’Atlantique près de Terre-Neuve (Fst = 0.00146, p-value = 0.001). Les analyses d’assignation populationnelle montrent que le recrutement dépend largement du stock du Saint-Laurent. Par ailleurs, on retrouve une contribution variable du stock de Terre-Neuve, variant de 1% pour la première année à 33% pour la deuxième, ce qui suggère un transport interannuel de larves variable selon la force des courants profonds. Cette étude sert de modèle pour l’identification des stocks pour les ressources halieutiques, dans un contexte où le milieu marin offre peu de barrières à la dispersion, en plus de démontrer l’importance des marqueurs liés au sexe et des répliques temporelles en génomique des populations. / The identification of stocks and quantifying their relative contribution to recruitment are major objectives toward improving the management and conservation of marine exploited species. Next-generation sequencing allows to analyze thousands of genomic markers which provide the resolution needed to address these questions in marine species with weakly differentiated populations. Greenland Halibut (Reinhardtius hippoglossoides) is one the most important exploited demersal species throughout the North Atlantic, and in particular in the Gulf of St. Lawrence, Canada. There, two nurseries are known, the St. Lawrence Estuary and the northern Anticosti Island, but their contribution to the renewal of stocks remains unknown. The goals of this study were i) to document the genetic structure and ii) to estimate the contribution of the different identified breeding stocks to nurseries. We sampled 100 juveniles per nursery and 50 adults from seven sites ranging from Saguenay fjord to offshore Newfoundland, with some sites sampled over two consecutive years in order to evaluate the temporal stability of the contribution. Our results show that after removing of sex-linked markers, the Estuary/Gulf of St. Lawrence represent a stock which is genetically distinct from the Atlantic around Newfoundland (Fst = 0.00146, p-value = 0.001). Population assignment showed that recruitment in both nurseries is largely predominantly associated with the St. Lawrence stock. However, we found that the relative contribution of both stocks to the nurseries is temporally variable with 1% contribution of the Newfoundland stock one year but up to 33% for the second year, which may hypothetically be caused by year-to-year variation in larval transport into the Gulf of St. Lawrence. This study serves as a model for the identification of stocks for fisheries resources in a context where few barriers to dispersal occurs, in addition to demonstrating the importance of considering sex-linked markers and temporal replicates in studies of population genomics.

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

Dans ce travail de thèse de doctorat, deux objectifs ont été poursuivis à savoir : i) évaluer la structure génétique des populations du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) pour orienter les mesures de gestion à l’échelle de la sous-région du bassin du Congo; ii) et évaluer l’héritabilité des traits de croissance afin d’envisager une amélioration génétique de ladite espèce. Dans la perspective de déterminer la structuration génétique du tilapia du Nil dans le bassin du Congo à l'aide de récents outils génomiques de type GBS, 13,792 SNPs neutres étaient identifiés à partir de 438 tilapias du Nil collectés au Cameroun, en République Centrafricaine et en République Démocratique de Congo. La présence de groupements génétiques distincts a été élucidée par la méthode de regroupement bayésien implémentée dans le programme Admixture exécuté en utilisant 2000 bootstraps avec un nombre de groupes (K) variant de 1 à 14. L’estimation du flux génique potentiel, entre les sites, a été réalisée à l’aide du logiciel Treemix et l’évaluation de degré d’apparentement par paire entre deux individus d’un même site ou écosystème (utilisant les indices de relation de parenté ou relatedness, AJK), par vcftools. L’estimation de l’héritabilité des traits de croissance du tilapia du Nil a été réalisée en utilisant les données de 660 poissons cultivés dans les hapas placés en étang entre 185 et 209 jours d’expérience. Les mesures de masse corporelle et de longueur standard ont été prises in situ tandis que le facteur de condition a été déduit en utilisant la formule de Fulton. La détermination de données liées à la morphologie a été obtenue par analyse Procruste généralisée. Une analyse utilisant le modèle animal mixte a été appliquée à ces traits morphométriques pour estimer les différentes composantes de variance génétique et environnementale à partir desquelles l'héritabilité de chaque caractère, les effets des facteurs environnementaux et les corrélations génétiques entre les traits ont été déduits. Les résultats de l’analyse de structure sur les 13,792 marqueurs neutres ont révélé l’existence d'une structuration génétique mise en évidence avec l’identification de 5 populations génétiquement différentes (moyenne Fst = 0.079; CI: 0.073 à 0.086, P-valeur = 0.001). Il ressort de cette étude qu’il y a eu flux de gènes entre certains sites et qu’il y a moins d’individus apparentés dans les rivières et lacs par rapport aux piscicultures. / On a démontré que l’héritabilité au sens strict (h²) de la masse corporelle était élevée (0.67±0.30), modérée pour la morphologie (0.30 ± 0.12), faible pour la longueur standard (0.10 ± 0.10) et le facteur de condition (0.03 ± 0.04). L’héritabilité au sens large (H²) a varié de 0.22 ± 0.13 à 0.93 ± 0.10 pour tous les traits. La corrélation génétique entre la masse corporelle et la morphologie (0.91) était élevée mais moyenne entre la longueur standard et la morphologie (0.21) ainsi qu’entre la masse corporelle et la longueur standard (0.20). La corrélation phénotypique entre la masse corporelle et la longueur standard (0.95) était élevée tandis qu’elle était moyenne entre la longueur standard et la morphologie (0.21) ainsi qu’entre la masse corporelle et la morphologie (0.27). Au vu de ces résultats, on peut conclure qu’il y a existence d'une structuration génétique pouvant permettre une gestion et utilisation durables de l’espèce tilapia du Nil dans le cadre des activités piscicoles et d’ensemencement. L’existence d’une bonne diversité́ génétique associée à l’héritabilité des caractères de croissance augure de bonnes perspectives pour des programmes d’amélioration génétique de l’espèce dans la sous-région du bassin du Congo. / Strict heritability (h²) of body mass was shown to be high (0.67 ± 0.30), moderate for morphology (0.30 ± 0.12), low for standard length (0.10 ± 0.10), and condition factor (0.03 ± 0.04). Heritability in the broad sense (H²) ranged from 0.22 ± 0.13 to 0.93 ± 0.10 for all traits. The genetic correlation between body mass and morphology (0.91) was high but average between standard length and morphology (0.21) and between body weight and standard length (0.20). The phenotypic correlation between body mass and standard length (0.95) was high while it was average between standard length and morphology (0.21) as well as between body mass and morphology (0.27). In view of these results, it can be concluded that there is a genetic structure that can allow sustainable management and use of the Nile tilapia species in the context of fish farming and fish seed production. The existence of a good genetic diversity associated with the heritability of growth traits is promising for the development of genetic improvement programs of the of Nile tilapia species in the Congo Basin sub region / In this PhD thesis work, two objectives were pursued: i) to assess the genetic structure of Nile tilapia populations (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in order to guide management strategies at the sub-regional scale; region; ii) and assess the heritability of the growth traits in order to consider a genetic improvement of the species. In order to determine the genetic structuring of Nile tilapia in the Congo Basin using recent GBS-type genomic tools, 13,792 neutral SNPs were identified from 438 Nile tilapias collected in Cameroon, Central African Republic and Democratic Republic of Congo. The presence of distinct genetic groupings was elucidated by the Bayesian clustering method implemented in the Admixture program run using 2000 bootstraps with a number of groups (K) ranging from 1 to 14. The estimation of potential gene flow between sites, was performed using Treemix software and peer paired degree evaluation between two individuals from the same site or ecosystem (using kinship or relatedness indices, AJK), by vcftools. The assesment of the heritability of Nile tilapia growth traits was performed using data from 660 fish grown in hapas placed in a pond between 185 and 209 days of experience. The body mass and standard-length measurements were taken in situ while the condition factor was deduced using the Fulton formula. Determining morphology-related data was obtained by generalized Procrustes analysis. An analysis using the mixed animal model was applied to these morphometric traits to estimate the different components of genetic and environmental variances from which the heritability of each trait, the effects of environmental factors and the genetic correlations between traits were derived. The results of the structural analysis on the 13,792 neutral markers revealed the existence of a genetic structure highlighted with the identification of 5 genetically different populations (average Fst = 0.079, CI: 0.073 to 0.086, P-value = 0.001). This study shows that there has been gene flow between some sites and that there are fewer inbred individuals in the rivers and lakes while fish farmers have been more consanguineous.

Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau... / Les activités anthropiques causent des invasions biologiques qui sont devenues un problème mondial susceptible de causer des dommages écologiques (p. ex., sur la biodiversité et l’habitat), économiques (sur les industries) et sociaux (sur le bien-être humain). La prévention et la détection précoce des nouvelles invasions sont des éléments essentiels pour la gestion des risques et des impacts sur les écosystèmes et les économies. Bien sûr, la prévention est préférable, mais la détection précoce est une étape cruciale pour enrayer la propagation ultérieure des espèces envahissantes, car elle offre la possibilité de les éradiquer avant les phases d’établissement de la population et de propagation. Bien qu’il s’agisse d’une option de gestion efficace en matière de coût et de temps, la détection précoce exige un effort d’échantillonnage considérable pour détecter les populations envahissantes aux tout premiers stades de leur invasion. En utilisant le système benthique marin comme modèle, quatre études interdépendantes ont été menées pour identifier des stratégies d’échantillonnage susceptibles d’améliorer notre capacité à détecter des populations envahissantes rares et à comprendre les patrons et processus écologiques de recrutement benthique à multiples échelles spatiales et temporelles. Plus précisément, ces études expérimentales sur le terrain visaient à (1) évaluer la relation entre l’approvisionnement en larves et la fixation dans une population envahissante isolée, (2) déterminer la durée de l’échantillonnage et de la fréquence à l’aide de plaques de fixation pour la détection d’espèces rares, (3) déterminer l’importance relative aux sources de variations spatiales et temporelles du recrutement benthique, et (4) examiner l’effet de l’échelle spatiale de l’échantillonnage sur la détection des espèces en analysant les patrons de recrutement à de multiples échelles sur quatre ordres de grandeur allant de la dizaine de mètres à la dizaine de kilomètres. Première étude : contrairement à l’hypothèse originale d’une relation étroite entre l’approvisionnement et la fixation initiale, l’approvisionnement en larves était plutôt un facteur déterminant de la fixation aux échelles moyennes. Ces résultats suggèrent que la force de cette relation s’affaiblit avec l’augmentation de l’échelle spatiale des observations de terrain. Néanmoins, un quart de la variation de la fixation à moyenne échelle peut encore être expliqué par l’approvisionnement sur des courtes échelles de temps (une semaine). Par conséquent, cette relation confirme l’utilité des plaques de fixation en tant qu’outil efficace pour la détection précoce aux échelles moyennes dans une marina, car une faible densité de recrutement sur les plaques correspond à une faible abondance de propagules envahissantes dans la colonne d’eau. Deuxième étude : des durées d’échantillonnage intermédiaires d’une à deux semaines (l’échelle des traitements allant d’un jour à un mois) étaient la durée optimale de déploiement de la plaque de fixation pour la détection des espèces « rares » (c’est-à-dire, des le début du recrutement). Une analyse au niveau de l’assemblage montre toutefois que l’augmentation de la durée et de la fréquence de l’échantillonnage augmentait logarithmiquement le nombre total d’espèces rares observées. Ces résultats espèce par espèce et au niveau de l’assemblage démontrent que la modification des éléments temporels de l’échantillonnage, tels que la durée et la fréquence, peut affecter considérablement la détection d’espèces. Troisième étude : après avoir évalué plusieurs sources spatiales et temporelles (le site, la région, la saison, et l’année), le moment choisi pour le déploiement des plaques est apparu comme étant la plus grande source de variabilité du recrutement benthique d’espèces rares. En particulier, le moment optimal pour la détection précoce serait en automne (a) lorsque le recrutement saisonnier d’espèces envahissantes établies tend à atteindre un pic et (b) lorsque la détection au niveau du site d’espèces envahissantes rares tend à se produire. Quatrième étude : l’échelle spatiale dominante dans le recrutement d’espèces rares est la plus petite (centaine de mètres). Cette échelle dominante peut être interprétée comme étant la bonne échelle spatiale pour la détection d’espèces rares. Une analyse plus poussée a montré que si l’échantillonnage a été structuré de manière aléatoire, l’échantillonnage à des échelles intermédiaires (millier de mètres) devient l’échelle optimale pour la détection d’espèces rares. Ces résultats élucident les différences de variabilité naturelle de la population benthique entre multiples échelles d’espace et de temps pour des espèces rares et communes. Ces études écologiques font partie d’une boîte à outils de détection précoce nécessaire à la gestion des espèces envahissantes marines en renseignant sur la manière dont l’échantillonnage des espèces rares doit être faite à multiples échelles spatio-temporelles. Des expériences de terrain similaires optimisant la détection d’espèces rares (au-delà de l’utilisation de plaques de fixation pour détecter les organismes benthiques dans les provinces Maritimes canadiennes) devraient être réalisées pour d’autres taxons, régions, t outils d’échantillonnage—en particulier, les envahisseurs à haut risque prévus, les invasions futures, et les outils récemment développés. / As a consequence of anthropogenic activities, biological invasions have become a global problem that can cause ecological (e.g., biodiversity and habitat), economic (industries), and social (human wellbeing) harm. Prevention and early detection of new invasions are vital components of managing risks and impacts to ecosystems and economies. Prevention is, of course, preferred but early detection is a critical step that can ultimately stop future spread of invasive species because it provides an opportunity for eradication before population growth and spread. Despite being a cost- and time-effective management option, early detection requires considerably high sampling effort to detect incipient invasive populations at the early stages of their invasion. Using the marine benthic system as a model, four inter-related studies were carried out to identify sampling strategies that could enhance our ability to detect rare invasive populations and to understand ecological patterns and processes of benthic recruitment across multiple scales of space and time. Specifically, these experimental field studies aimed to (1) evaluate the relationship between propagule supply and settlement in a closed invasive population, (2) determine the optimal sampling duration and frequency using settlement plates to detect rare species, (3) ascertain the relative importance of spatial and temporal sources of variation in benthic recruitment, and (4) examine how the spatial scale of sampling affects species detection by analyzing recruitment patterns at multiple scales across four orders of magnitudes ranging from tens of metres to tens of kilometres. First study: Contrary to the expectation of a strong relationship between supply and initial settlement, larval supply was instead a limited determinant of settlement at mesoscales. This finding suggests that the strength of this relationship weakens as the spatial scale increased from previously reported small-scale field observations to mesoscales of the present study. Nonetheless, a quarter of the variation in settlement can still be explained by supply over short timescales (one week). Therefore, this relationship supports the utility of settlement plates as an effective tool for early detection at mesoscales within a marina because low densities of recruitment on plates correspond to low abundances of invasive propagules in the water column...

Les perturbations humaines sont en augmentation dans de nombreuses régions du monde et entraînent des conséquences graves sur les écosystèmes. Les régions nordiques et arctiques pourraient être particulièrement touchées par le développement anthropique à cause du fort potentiel en ressources naturelles et la faible résilience de ces écosystèmes. Le caribou migrateur (Rangifer tarandus) est au coeur de ces préoccupations puisqu’il constitue une espèce clé de cet écosystème. La majorité des troupeaux de caribous est toutefois en déclin et la nature généralisée et parfois synchrone de ces déclins suggère que des changements globaux, comme les changements climatiques et le développement anthropique, pourraient être responsables. Dans le nord du Québec et au Labrador, les caribous migrateurs des troupeaux Rivière-aux-Feuilles (TRAF) et Rivière-George (TRG) ne font pas exception à la tendance observée. Ces troupeaux ont subi une importante diminution au cours des dernières décennies. Simultanément à ces déclins, la région a connu une augmentation marquée des activités humaines, particulièrement dans le secteur minier. Toutefois, la contribution des perturbations humaines aux déclins de populations actuellement observés reste inconnue. Dans le cadre de cette thèse, je me suis intéressée à quantifier les effets des perturbations humaines sur l’utilisation de l’espace et la survie des caribous migrateurs du TRAF et TRG. Mes travaux sont divisés en quatre objectifs : 1) Évaluer les effets des perturbations humaines sur le comportement des caribous en évaluant l’impact des infrastructures linéaires sur les déplacements et en estimant les zones d’influence autour des infrastructures; 2) Évaluer la perte cumulée d’habitat associée à l’évitement des perturbations; 3) Évaluer l’effet des perturbations humaines sur la vulnérabilité des caribous à la chasse sportive; 4) Évaluer les effets des perturbations humaines sur le risque de mortalité des caribous et leur importance relative par rapport aux facteurs naturels; Mes travaux ont démontré que les caribous migrateurs répondent aux perturbations humaines à différentes échelles spatiotemporelles. À fine échelle, les caribous accéléraient leurs déplacements lors de la traversée d’une route. Une des routes sur l’aire de répartition du TRAF (route Raglan) semblait jouer un rôle de barrière aux mouvements des caribous. Les caribous évitaient les infrastructures sur des distances pouvant aller jusqu’à 23 km et l’évitement semblait exacerbé durant la période de chasse sportive. À plus large échelle, l’évitement des infrastructures s’est traduit en une perte cumulée d’habitat qui pouvait atteindre jusqu’à 30% des aires saisonnières et jusqu’à 37% des habitats fortement utilisés par les caribous. Mes travaux ont également démontré que la vulnérabilité des caribous à la chasse sportive était principalement affectée par les caractéristiques du paysage qui influencent la visibilité et l’accessibilité des chasseurs aux zones de chasse. Les caribous étaient plus vulnérables sur les lacs gelés, près des infrastructures de chasse, comme les pourvoiries et les routes, et dans les terrains moins accidentés. Ces résultats suggèrent que le développement anthropique pourrait augmenter l’accessibilité des chasseurs sur l’aire de répartition des caribous et donc augmenter leur vulnérabilité à la chasse. Finalement, mes travaux ont permis de démontrer que les perturbations humaines ont des effets négatifs limités sur le risque de mortalité des caribous. Leurs effets étaient typiquement moins forts que les facteurs naturels, tels que les patrons individuels d’utilisation de l’habitat, le risque de prédation et les conditions météorologiques, pour expliquer les variations du risque de mortalité des caribous. Ces résultats suggèrent que les impacts des perturbations humaines sur la survie des caribous sont limités, mais sont néanmoins présents. Le développement humain se poursuit dans les régions nordiques, ce qui pourrait rendre les caribous de plus en plus vulnérables aux impacts négatifs des perturbations humaines. Le niveau actuel de développement anthropique étant actuellement faible dans la région, il est possible de suggérer un changement dans l’élaboration et l’application de mesures de gestion pour les populations de caribou migrateur. Au lieu de tenter de mettre en place des mesures de gestion et de restauration coûteuses, il est encore possible aujourd’hui de restreindre le développement dans les zones critiques pour le caribou. Une approche proactive serait plus efficace afin de limiter les impacts négatifs sur la distribution et l’abondance des caribou. Les changements climatiques constituent une menace grandissante pour les populations de caribous, l’atténuation des impacts anthropiques pourrait donc augmenter la résilience des populations à ces changements globaux. / Human disturbances are increasing worldwide and have led to serious and irreversible consequences on natural ecosystems. Northern and Arctic regions may be particularly affected by anthropogenic development because of the high potential for the extraction of natural resources and the poor resilience of these ecosystems. Migratory caribou (Rangifer tarandus) are at the heart of these concerns raised by anthropogenic development in northern regions because they represent a key species of this ecosystem. Most caribou populations, however, are declining and the generalized and sometimes synchronous nature of these declines suggest that global changes, such as climate change and human development, may be responsible. In northern Québec and Labrador, Canada, migratory caribou of the Rivière-aux-Feuilles (RFH) and Rivière-George herds (RGH) are no exception to the current worldwide trend of decline. These herds have experienced an important decline in the last decades. Simultaneous to these declines, the region has experienced a rapid increase in human development, mainly owing to the mining sector. Yet, the contribution of human disturbance to the herds’ decline remains to be investigated. In this thesis, I assessed the effects of human disturbances on space use and survival of migratory caribou of the RFH and RGH. My work is divided into four objectives: 1) Evaluating human disturbance effects on caribou behavior, by evaluating the effect of linear features on caribou movements and by estimating the zones of influence of infrastructure; 2) Evaluating the cumulative habitat loss associated with the avoidance of infrastructure; 3) Evaluating human disturbance effects on caribou vulnerability to sport hunting; 4) Evaluating human disturbance effects on the mortality risk of caribou and their importance relative to that of natural factors. My results revealed that migratory caribou react to human disturbance at various spatiotemporal scales. At a fine scale, caribou increased their movement rate when crossing roads. One of the road in the Rivière-aux-Feuilles range (Raglan road) also appeared to act as a barrier to caribou movement. Caribou also avoided infrastructure over distances reaching as much as 23 km, and avoidance was exacerbated during the sport hunting period. At a larger scale, avoidance of infrastructures resulted in a cumulative habitat loss that could reach as much as 30% of the area of seasonal ranges, and 37% of high-quality habitat available for caribou. My work also revealed that caribou vulnerability to sport hunting was mainly affected by landscape characteristics influencing visibility and accessibility for sport hunters. Caribou were more vulnerable on frozen lakes, near hunting infrastructure such as roads and outfitter camps, and in less rugged terrain. These results suggest that human development could increase hunters’ accessibility to the landscape and thus, increase caribou vulnerability to sport hunting. Lastly, my work also showed that human disturbances have a limited impact on the mortality risk of caribou. These effects were typically less strong than natural factors, such as individual patterns of habitat use, predation risk and weather conditions, on caribou survival. These results suggest that the impacts of human disturbances are limited at the currently low state of development in northern Québec and Labrador, but are nevertheless observable. Anthropogenic development is continuing in northern regions, thus caribou could become increasingly vulnerable to the negative impacts of human disturbance. Because the current level of development in the RFH and RGH ranges is still low, it is appropriate to suggest a shift in the planning and implementation of management actions for population of migratory caribou. Instead of pursuing costly management and restoration activities after disturbance, it would be more effective to limit the area and intensity of development across the critical habitat of caribou. Such proactive approaches would be more efficient and effective at limiting declines in the distribution and abundance of caribou. Climate change is a growing threat for caribou populations; the mitigation of anthropogenic impacts could increase the resilience of these populations to global change.