Une des difficultés majeures de la biologie des invasions est de prédire l'effet des interactions entre les espèces exotiques et natives à tous les échelons de l'écosystème, tant au niveau écologique qu'évolutif. Dans les cours d'eau du Québec (Canada), la truite arcen-ciel {Oncorhynchus mykiss) a été introduite pour satisfaire une demande halieutique et aquacole. Elle interagit avec une espèce native à caractère économique, le saumon Atlantique (Salmo salar). Le but de cette thèse était d'étudier les interactions entre ces deux espèces dans un contexte écosystémique intégré et d'en évaluer les conséquences écologiques et évolutives chez l'espèce native. Des mesures d'utilisation d'habitat ont montré que les deux espèces coexistaient spatialement dans la rivière Malbaie au stade alevin. En milieu semi-naturel, nous avons mis en évidence une compétition par interférence imposée par les alevins de truites, qui forçait les jeunes saumons à être plus actifs pendant le jour. Cet effet persistait lorsque les saumons étaient soumis à un risque de prédation par des adultes de truites arc-en-ciel (piscivores). En conséquence, la présence de jeunes truites augmente les risques de prédation des alevins de saumons (le jour étant une période particulièrement critique en terme de risque de prédation). De plus, nous avons démontré que l'introduction de truites juvéniles et/ou adultes ne modifiait pas les relations trophiques entre les saumons, les invertébrés brouteurs et le périphyton. Ce sont la vitesse de courant et les effets bottom-up qui modulent cette chaîne trophique, limitant ainsi les effets indirects de l'espèce exotique sur l'écosystème. En laboratoire, la compétition affectait les liens de dominance au sein des groupes de saumons ainsi que les relations croissance-comportements, suggérant ainsi que la truite arc-en-ciel pourrait potentiellement modifier les pressions de sélection naturelle. Finalement, malgré les effets importants de la truite, les relations hétérozygotie - fitness présentes chez les alevins de saumons Atlantique ne sont pas affectées par la compétition. Pour conclure, la présence de truites arc-en-ciel pourrait entraîner des conséquences écologiques et évolutives chez l'espèce native. Au niveau écosystémique, les impacts de l'espèce exotique étaient mineurs, probablement en raison des particularités abiotiques de la rivière Malbaie. / One of the major difficulties in studying biological invasions is to accurately predict both the ecological and the evolutionary consequences of interaction between exotic and native species. In the Province of Québec (Canada), rainbow trout {Oncorhynchus mykiss) has been introduced in several watersheds for sport fishing and fisheries purposes. This species interacts with an economically important native species, the Atlantic salmon (Salmo salar). The goal of this thesis was to study biotic interactions between both species within an ecosystemic framework and to evaluate the ecological and evolutionary consequences of rainbow trout on Atlantic salmon. In Malbaie River, habitat measurements showed that the juveniles of these two species display important spatial niche overlap. In a semi-natural experiment, we demonstrated that the competition by interference imposed by juvenile rainbow trout forced juvenile Altantic salmon to be more active during daytime. This effect was persistent even if juvenile salmon were simultaneously exposed to predatory cues emited by piscivorous adult rainbow trout. By consequence, juvenile Atlantic salmon were more prone to be predated upon when they are in the presence of juvenile rainbow trout (daytime is considered as a critical period enhancing the risk of being preyed upon). Moreover, we showed that the introduction of juvenile and/or adult rainbow trout did not modify trophic relationships between salmon, aquatic invertebrates and periphyton. The water velocity and bottom-up processes shaped such trophic relationships, thus limiting the indirect effects of the exotic species on ecosystem functioning. In the laboratory, we demonstrated that competition with the rainbow trout disrupted the dominance hierarchies within a group of salmon and the relationships between growth and several behaviours. These results suggest that rainbow trout may potentially modify natural selective pressure. Finally, in spite of significant effects of rainbow trout on salmon behaviours, the relationships between heterozygosity and fitness we found in juveniles Atlantic salmon were not affected by competitive interactions between species. To conclude, the presence of rainbow trout could have ecological and evolutionary consequences on population of Atlantic salmon. At the ecosystem level, the impacts of the exotic species were low, probably resulting from abiotic particularity of the River Malbaie.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Pour comprendre l'origine des variations d'histoire de vie des organismes, il fautétudier et mettre en évidence les stratégies d'histoire de vie et les processus évolutifsqui les gouvernent. Ce travail de thèse a pour objectif d'étudier les stratégiesd'histoire de vie et leur conditionnement par les caractéristiques individuellesen conditions naturelles. Les stratégies d'histoire de vie sont vues comme un agencementde normes de réactions et de compromis évolutifs. Cependant, l'étude desprocessus évolutifs en milieu naturel se heurte à des problèmes d'ordre méthodologique.En effet, le suivi exhaustif au cours du temps d'individus d'une populationest difficilement réalisable, voire impossible en conditions naturelles. Les méthodesde capture-marquage-recapture permettent une observation partielle des histoires devie et des traits d'histoire de vie. Ce travail se base sur l'idée que nos observationsne sont que la partie visible de processus sous-jacents qu'il est nécessaire de prendreen compte pour ne pas biaiser nos inférences statistiques. J'utilise la modélisation àstructure cachée pour 1) séparer le processus d'observation du processus dynamiqued'intérêt, 2) modéliser les histoires de vie complètes des individus, 3) intégrer dansun cadre unique et cohérent les décisions d'histoire de vie et les compromis évolutifset 4) représenter explicitement les mécanismes sous-jacents qui génèrent nos observations.Dans ce cadre, on peut alors intégrer les théories et concepts de la biologieévolutive dans l'analyse statistique des données d'observations. J'illustre ce travailpar l'étude du conditionnement des stratégies d'histoire de vie dans une populationnaturelle de saumon Atlantique sur le Scorff (Morbihan) à partir de données de CMR.Mes résultats mettent en évidence des décisions d'histoire de vie statut-dépendanteset des compromis évolutifs qui n'auraient pas pu être mis en évidence hors du cadrede modélisation proposé. / Understanding the origin of life history variations of organisms requires studying life historystrategies and evolutionary processes that drive them. This thesis aims at studying life historystrategies under natural conditions and how they are conditioned by individual characteristics.Life history strategies are seen as a combination of reaction norms and evolutionarytrade-offs. The study of evolutionary processes in the wild faces to methodological issues.Indeed, the exhaustive monitoring of individuals over time is often impossible in the wild.Capture-mark-recapture methods allow a partial observation of life histories and life historytraits. This work was based on the idea that our observations are only the visible part ofunderlying processes that need to be accounted for to limit the risk of flawed statistical inferences.I resort to hidden structure modeling to 1) separate the observation process fromthe dynamic process of interest, 2) model the full life histories of individuals, 3) integratewithin a single and coherent framework life history decisions and evolutionary trade-offs and4) explicitly represent the underlying mechanisms that generate our observations. Withinthis framework, one can confront theories and concepts in evolutionary biology with observationaldata through appropriate statistical tools. Finally, I illustrate this work by studying theconditioning of life-history strategies in a natural population of Atlantic salmon on the Scorffriver (Morbihan) using CMR data. My results highlight status-dependent life history decisionsand evolutionary trade-offs that could not be identified without our proposed modelingframework.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le saumon Atlantique fait partie du patrimoine écologique et économique du bassin de l’Adour. Dans le cadre de la gestion actuelle du saumon dans ce bassin, l’origine natale des géniteurs, le taux de retour des individus d’origine piscicole, le taux de homing sur chaque sous-bassin ou encore le soutient par des géniteurs extérieurs au bassin de l’Adour sont des thématiques qui restent sans réponses. Ce projet propose donc de tester le potentiel de la géochimie des otolithes sur le saumon Atlantique du bassin de l’Adour. Nos travaux démontrent que la variation géographique de la composition chimique de l’eau dans 12 rivières colonisées par le saumon, associée à un enregistrement dans l’otolithe proportionnel à la signature géochimique du milieu de vie, permettent de discriminer l’origine géographique des individus. La combinaison des signatures élémentaires (Sr:Ca et Ba:Ca) et surtout l’isotopie du Sr (temporellement plus stable et sans fractionnement biologique) dans les otolithes améliore la précision du classement à l’échelle de la rivière de développement. En se basant sur la transmission de signatures géochimiques (élémentaires et isotopiques) transgénérationelles entre la femelle reproductrice et les otolithes des embryons produits par cette dernière, nous avons discriminé avec succès les individus nés en rivière de ceux nés en pisciculture. Le classement des géniteurs (180 individus) selon leur rivière natale a confirmé que le sous bassin du gave d’Oloron, et plus particulièrement le gave d’Ossau, reste le lieu qui produit le plus de saumon de retour. De façon non négligeable, le gave de Pau contribue lui aussi au renouvellement de la population (10 d’origine piscicole et 6 d’origine naturelle). 18 saumons sur 180 sont issus de l’alevinage (soit 10%); la majorité s’étant développée dans le sous-bassin du gave de Pau. Par ailleurs, nous avons mis à jour l’existence de périodes au cours de la vie des juvéniles (changements de milieu: sac vitellin—milieu extérieur et pisciculture—rivière) durant lesquelles l’enregistrement du Ba dans l’otolithe n’est pas en relation avec la chimie de l’eau. L’originalité de notre approche est d’avoir étudié l’influence des facteurs endogènes et environnementaux chez des poissons ayant vécu dans le milieu naturel ou ayant séjourné en milieu naturel contrôlé. Nos travaux mettent l’accent sur la complexité de l’intégration du rapport Ba:Ca dans l’otolithe et démontrent l’utilité des éléments traces et des isotopes du Sr comme « tag naturel » pour distinguer l’origine natale du saumon Atlantique. / The Adour basin holds one of the largest populations of Atlantic salmon in southern Europe exploited by commercial and sport fisheries. Determining the relative contributions of individual rivers and hatcheries to the Adour basin populations becomes crucial to understand key sources that contribute the most to its persistence. We successfully used Sr:Ca, Ba:Ca and 87Sr:86Sr ratios as natural tags for determining the natal origins of adults from 12 tributaries. Success in discriminating between fish from different sites was greatest using Sr isotopes since the latter remained relatively constant across years at a given location. Geochemical signatures from core regions of the otolith were also used to identify fish from hatchery or naturally spawned sources. The predominance of adults spawned in the Ossau River among returning adults corresponded with long-term juvenile production trends in the Ossau River. Despite the limited upstream accessibility of the Pau River, our study demonstrated that Atlantic salmon recruits can successfully leave this river to join the adult population in the Adour basin. We observed relatively clear separation between hatchery and wild juveniles using both Sr:Cacore (wild > 2.5 and hatchery < 0.80) and 87Sr:86Srcore (wild < 0.710 and hatchery > 0.710). The return of hatchery reared fish as adult spawners represented 10% of the total sampled fish we analyzed. Almost all adults, previously identified as belonging to the Ouzom River, were hatchery produced. Adults originated from the Pau River were either wild or hatchery reared fish. We also conducted field controlled experiments that characterized the elemental uptake process in juvenile Atlantic salmon otoliths during freshwater residency. Physiological effects influenced Ba deposition. Ba:Ca otolith profiles from hatchery-reared and field collected fish were characterised by a peak at yolk absorption mark. Hatchery-reared fish stocked in a river also displayed a peak of Ba:Ca following transfer which was not related to the water chemistry. Our experiment revealed a 20-day lag time between initial Ba:Cawater changes and Ba:Caotolith saturation. Results suggested that such effects should be considered during any attempts to determine rivers of origin of Atlantic salmon based on otolith elemental composition or reconstruct the movement of individual fish among and within streams.

La fragmentation des habitats ainsi que la réduction de leur disponibilité sont des menaces importantes pour les écosystèmes, notamment aquatiques. La disponibilité et la qualité des sites de fraie du saumon Atlantique peut donc être limitante dans certaines rivières. Après la migration en rivière, les femelles saumon vont chercher à s'établir dans un des sites de fraie disponibles. La distribution spatiale des femelles va alors influer sur la distribution spatiale des mâles reproducteurs qui vont chercher soit à monopoliser plusieurs femelles (pour les mâles dominants), soit à les approcher en adoptant un comportement "furtif" (pour les mâles satellites). L'accès des mâles aux femelles va donc dépendre de la distribution spatiale des femelles et des déplacements des mâles dans la rivière. La distribution des femelles va également jouer sur la distribution spatiale des juvéniles, les concentrant à certains endroits. Cette concentration peut augmenter la mortalité densité-dépendante qui modifie la dynamique de la population. Cette thèse avait pour but d'évaluer comment l'utilisation de l'espace des potentiels reproducteurs, c'est à dire les individus matures, influence la dynamique de la population et la sélection sexuelle.Des séries temporelles de stock (oeufs déposés) et de recrutement (juvéniles) pour la population de saumon de la Nivelle ont été associées à des mesures de l'agrégation spatiale des nids creusés par les femelles. L'effet des déplacements et de la distribution des reproducteurs sur leur participation à la reproduction a notamment été testé via la reconstruction du réseau d'interactions sexuelles dans la Nivelle.J'ai ainsi démontré que l'agrégation spatiale des nids influa sur la variabilité du recrutement mais pas sur le recrutement moyen. Cette agrégation qui résulte de l'agrégation des femelles a également été liée au nombre de reproducteurs ayant engendrés des juvéniles. Le réseau d'interactions sexuelles a permis de mettre en évidence une structure sociale locale au sein de la population. Cette structure et les compétiteurs présents pouvaient par exemple diminuer le succès reproducteur des mâles. Notamment, les tacons matures qui participent à la reproduction avant de migrer en mer renforçaient la compétition sexuelle dont les mâles dominants faisaient l'objet. Enfin, ces mêmes tacons matures adoptèrent des comportements spatiaux du fait de leur statut de maturité avec des individus bougeant peu et des individus se déplaçant vers l'amont. Ces comportements spatiaux influaient leur participation à la reproduction, l'étendue des domaines de vie et les déplacements vers l'amont augmentaient la probabilité de rencontrer une femelle.Mes résultats m'ont permis de mettre en évidence l'effet de l'utilisation de l'espace des potentiels reproducteurs sur la dynamique de la population et sur la sélection sexuelle. Ainsi, en combinant différentes échelles spatiales et temporelles il a été montré que l'agrégation des femelles pouvait être bénéfique pour la dynamique de la population. Il semble que les femelles tendent à s'agréger d'abord sur les meilleurs sites de fraie avec une plus forte stabilité environnementale. Cette distribution des femelles affecta la capacité des mâles à monopoliser plusieurs femelles, une agrégation modérée permettant une monopolisation. La participation des mâles furtifs anadromes ou tacons matures était également dépendante de l'agrégation des femelles. Il apparait que la disponibilité d'habitats adéquats pour la reproduction semble limitante dans la Nivelle et notamment du fait de la présence de barrages. Ce manque semble affecter le système d'appariement de la population et la sélection sexuelle y opérant. Des mesures visant à améliorer la qualité des sites de fraie déjà disponibles ainsi que leur accessibilité pourraient être envisagées. / Habitat fragmentation and reduction in the availability of suitable habitats are significant threats to ecosystems in particularly for freshwater ones. For instance, accessibility, availability, and quality of breeding sites of Atlantic salmon, \textit{Salmo salar}, can be restricting in some rivers due to human activities and dams. Such threats may affect distribution of potential breeders because after their up-river migration, salmon females distribute within available breeding sites. Spatial distribution of females determines the spatial distribution of breeder males. Dominant males try to monopolise several females, whereas subordinate males adopt a sneaky behaviour. Access to females by males depends on the spatial distribution of females and on males' displacements within a river. The spatial distribution of females generates the spatial distribution of juveniles, aggregating them at some breeding sites. The latter aggregation of juveniles may raise the density-dependent mortality with potential consequences on population dynamics. The thesis aims to assess how space use of potential breeders, namely mature individuals able to spawn or fertilise eggs, influence population dynamics and sexual selection.I combined different approaches and different temporal and spatial scales to potential effects of space use of potential breeders. Time series of stock (deposited eggs) and of recruitment (juveniles) for the salmon population of the Nivelle River were combined with measures of spatial aggregation of nests. The effects of displacements and spatial distribution of potential breeders on their participation in reproduction were tested through inferring the sexual network of the population.I found that spatial aggregation of nests improved the recruitment variability but did not affect the average recruitment. The spatial aggregation of nests resulting from female aggregation was also linked to the number of effective breeders through a U-shaped curve. Such relationships suggested mate monopolization dependent on the spatial aggregation of females. The negative effect of the spatial isolation of females on their number of mates also suggest such mate monopolization. Then, the inferred sexual network enabled me to highlight a local social structure within the population. The latter structure and social competitors impacted the reproductive success of anadromous males. The participation of mature parr was one of the factors diminishing the sexual competition faced by anadromous males. Finally, mature parr were more mobile and moved more upstream than immature parr. Spatial behaviours of mature parr were linked to their participation in reproduction, individuals exhibiting wider home ranges had a higher probability to encounter females.Altogether my results show that space use of potential breeders affect both population dynamics and sexual selection. Then, spatial aggregation of females and of their nests can be beneficial for population dynamics as shown by combining different temporal and spatial scales. Females seemed to aggregate within the best breeding sites with a better environmental stability. The spatial distribution of females affected the ability of males to monopolise several females and participation of sneaky males. The availability of suitable good breeding habitats seemed restricting in the Nivelle, potentially due to the presence of impassable upstream dams. The lack of suitable breeding sites seemed impacting the mating system of the population and the sexual selection operating in. Some management actions to improve the quality of breeding sites and their availability could be planned.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Le saumon atlantique (Salmo salar) est une espèce tant emblématique que menacée à l’échelle internationale, au même titre que la plupart des espèces de poissons diadromes. La présence de barrages, en entraînant une rupture de la continuité écologique des cours d’eau, participe à ce déclin. Le remplacement du barrage en porte à flot sur l’estuaire du Couesnon (Normandie, France) par un barrage procédant à des lâchers d’eau à l’étale de basse mer, est susceptible d’impacter l’abondance et la dynamique migratoire des saumons. Pour étudier les remontées de saumons adultes sur ce fleuve, un échosondeur à faisceau partagé a été installé en amont du barrage et a enregistré en continu tous les passages de saumons lors des périodes estivales de 2010 à 2014. L’hydroacoustique, méthode non intrusive et indépendante des conditions de turbidité de l’eau, permet l’acquisition d’informations difficilement accessibles par d’autres techniques. Pour évaluer la réelle influence du barrage sur les migraticours d’eau voisin dont l’estuaire est libre, à l’aide d’un outil hydroacoustique bénéficiant de larges innovations technologiques, une caméra acoustique DIDSON. Les méthodologies développées soulignent les avantages et les limites des deux outils, mettant en lumière le gain d’information apporté par les caméras acoustiques. L’interprétation des résultats met en évidence que si le fonctionnement du barrage n’impacte pas le maintien de la population sur ce fleuve, la dynamique migratoire des saumons y est modifiée. Cette étude souligne les grandes capacités d’adaptation des saumons atlantique / The Atlantic salmon (Salmo salar) is as emblematic as in a global decline, as most of the diadromous fish species. Dams have direct consequences on the river ecological continuity and indirect effects, such as the modification of the hydrological and hydrosedimentary dynamics which affects these populations. In Normandy (France), the Couesnon River’s estuary flood-gate dam has recently been replaced by a new dam proceeding to water releases at low tide stall. This functioning may decrease the salmon abundance or disturb their migration dynamic on this river. To study the dam influence, a split-beam echosounder has been settled upstream the dam and has recorded Philippe BOëTpermanently the salmon migrations during the summer period from 2010 to 2014. The hydroacoustic methods, non-intrusive and independent from the turbidity conditions, provide useful information, neither available nor quantifiable with other existing monitoring technics. To evaluate the disturbance of the estuarine damthe migration dynamic of the same species has also been monitored on a nearby river, the Sélune River, whose estuary is free-flowing. The hydroacoustic tool settled on this river, a DIDSON, belongs to the acoustic camera generation and benefits from recent technological improvements. The defined methodologies highlight the advantages and limits of both tools, revealing the information gain brought by the acoustic cameras. A dam functioning influence on the Atlantic salmon migration has been revealed, but no negative impact has been described on the salmon annual recruitment level. This study

En général, le métabolisme des poissons est estimé à des valeurs de température constantes, mais les effets de fluctuations journalières de température similaires à celles retrouvées en milieu naturel semblent peu connus. Les objectifs du présent mémoire sont de quantifier les effets de la température moyenne d’acclimatation et d’évaluer les effets de l’historique thermique des individus, sur les réponses métaboliques de tacons de saumon Atlantique (Salmo salar) aux fluctuations journalières de la température. Des tacons provenant de deux rivières, une fraîche et une chaude, ont été acclimatés à un maximum de quatre régimes thermiques (constant 15 °C ou 20 °C, fluctuant 15 °C ± 2.5 °C ou 20 °C ± 2.5 °C) et leur taux métabolique standard estimés par respirométrie par débit-intermittent. Les fluctuations journalières de température (15 °C ± 2.5 °C) près de l’optimum thermique pour cette espèce (16 °C) n’affectent pas le taux métabolique standard. À l’opposé, les fluctuations journalières de température plus chaudes (20 °C ± 2.5 °C) augmentent de 35.4% le taux métabolique standard des tacons de la rivière plus chaude, mais pas ceux des poissons de la rivière fraîche. Ainsi, la température moyenne à laquelle sont acclimatés les poissons peut affecter leur réponse métabolique aux fluctuations journalières de température, mais cette réponse peut varier entre populations provenant de rivières présentant des régimes thermiques différents. Enfin, grâce aux données de métabolisme précédemment estimées, un modèle de métabolisme standard a été développé pour des tacons de saumon Atlantique soumis à des fluctuations journalières de température. / Usually, fish metabolism is evaluated under constant values of temperature, but the effects of daily temperature fluctuations similar to those found in natural environment on metabolism seems to be much less understood. The goals of this study are to quantify the effects of the mean acclimation temperature and to assess the effects of the thermal history on the metabolic response of Atlantic salmon (Salmo salar) parr to daily fluctuations of water temperature. Atlantic salmon parr originating from two rivers, one cool and one relatively warm, were acclimated to up to four thermal regimes (constant 15 °C or 20 °C, daily fluctuating 15 °C ± 2.5 °C or 20 °C ± 2.5 °C) and their standard metabolic rate was estimated using intermittent-flow respirometry. Daily temperature fluctuations (15 °C ± 2.5 °C) near this species’ thermal optimum (16 °C) do not influence standard metabolic rate. In contrast, daily fluctuations of higher temperature (20 °C ± 2.5 °C) do increase standard metabolic rate by 35.4% for fish from the warmer river, but not for fish from the cooler river. Therefore, the mean temperature to which fish are acclimated may affect their responses to daily fluctuations of water temperature, but this response may vary between populations originating from rivers having different thermal regimes. Using standard metabolic rates previously estimated, a standard metabolic rate model was developed for Atlantic salmon parr exposed to daily fluctuations of temperature.