Un des objectifs ultimes en écologie évolutive est de comprendre les mécanismes responsables du maintien de la biodiversité en milieu naturel. La biodiversité englobe la diversité des écosystèmes, des espèces, des populations et aussi la diversité génétique associée à une espèce donnée. Même à l’intérieur d’une espèce, on peut observer une grande diversité de phénotypes et de génotypes résultant de l’interaction entre la sélection naturelle, le flux génique, la dérive génétique et les mutations. L’objectif central de cette thèse est d’évaluer la variabilité génétique et le potentiel d’adaptation chez le saumon atlantique, Salmo salar, en milieu naturel. L’analyse de 51 rivières à saumon aux marqueurs microsatellites révèle une structure de populations hiérarchique et suggère l’existence de sept groupes régionaux au Québec, Labrador et Nouveau-Brunswick, Canada. Les analyses en génétique du paysage suggèrent l’influence prédominante du flux génique et de l’adaptation thermique dans l’établissement de la différentiation génétique. Des évidences indirectes suggèrent également que les immigrants provenant d’un autre groupe régional ont un succès reproducteur moindre dans leur nouveau milieu que les résidents. Différents niveaux de structuration génétique ont aussi été observés à l’intérieur même de certaines rivières, remettant en cause la gestion par rivière chez cette espèce. La variabilité à grande échelle d’un gène d’immunocompétence, le gène du Complexe Majeur d’Histocompatibilité (CMH) classe IIβ, démontre que la diversité génétique au CMH augmente avec la température et la diversité bactérienne présente en rivière, contrairement au patron observé aux microsatellites. L’augmentation de la diversité au CMH avec la température est plus prononcée aux sites de liaison aux pathogènes qu’aux autres sites moléculaires, suggérant une influence plausible de la diversité des pathogènes, elle-même dépendante de la température, sur l’adaptation locale du saumon atlantique. Finalement, l’étude des infections pathogéniques chez les saumons juvéniles révèle un taux d’infection accru en début de saison estivale dans les rivières de la rive sud du Saint-Laurent, concordant avec les pressions de sélection du milieu. Un parasite prédominant et possiblement récemment introduit, un myxozoaire du genre Myxobolus, a été découvert chez les jeunes saumons et deux allèles CMH ont été identifiés comme étant associés à la résistance et à la susceptibilité face à cette infection, suggérant l’importance de la variation génétique présente au CMH pour faire face aux pathogènes dans un contexte de changement environnemental. Cette thèse ajoute à notre compréhension sur les mécanismes qui maintiennent la variabilité génétique et influencent l’adaptation locale chez le saumon atlantique sauvage grâce à des analyses novatrices en génétique du paysage, en structure de population et sur les patrons spatio-temporels d’infection en milieu naturel. / One of the central endeavors in evolutionary ecology is to understand the mechanisms responsible for natural biodiversity. Biodiversity is defined as the combined diversity of ecosystems, species, populations and the genetic diversity within a given species. Even within a species, a wide diversity of phenotypes and genotypes is often observed, resulting from the interaction between natural selection, gene flow, genetic drift and mutations. The central objective of this thesis was to assess the genetic variability and evaluate the potential for local adaptation in wild Atlantic salmon, Salmo salar. Analyses of neutral molecular markers in 51 salmon rivers revealed a hierarchical genetic structure and suggested the existence of seven regional groups in Québec, Labrador and New-Brunswick, Canada. Landscape genetic analyses suggested a predominant influence of gene flow and thermal regime adaptation in maintaining genetic differentiation. Indirect evidence also suggested that immigrants from a different regional group were less successful in establishing in the new environment compared to residents. Different extents of genetic structure were also found within some river systems, questioning the river-based management approach in Atlantic salmon. Large scale genetic variability at an immuno-competence gene, the Major Histocompatibility Complex (MHC) class IIβ gene, revealed that genetic diversity increased with increasing temperature and bacterial diversity in rivers contrary to patterns with neutral microsatelite markers. This increase in MHC diversity with temperature was more pronounced at the peptide-binding region involved in pathogen binding than at other molecular sites. These results agree with the hypothesized influence of temperature-associated pathogen diversity on local adaptation in Atlantic salmon. Finally, pathogen infections in juvenile salmon were found to be more frequent at the beginning of the summer in southern rather than northern rivers, in concordance with pathogen selection pressure in the wild. A predominant and possibly introduced pathogen, a myxozoa of the genus Myxobolus, was identified in juvenile salmon and two MHC alleles were found to be associated with resistance and susceptibility to that infection, suggesting the importance of MHC standing genetic variation for facing pathogens in a changing environment. This thesis contributes to our understanding on mechanisms maintaining genetic variability and influencing local adaptation in wild Atlantic salmon through analyses in landscape genetics, genetic population structure and patterns of spatio-temporal infectivity in nature.