Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2009. / Bibliogr.: f. 57-64. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Thèse (M.Sc.)--Université Laval, 2008. / Titre de l'écran-titre (visionné le 12 janvier 2009). Bibliogr.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2008. / Titre de l'écran-titre (visionné le 25 mars 2009). Bibliogr.

L'ensemencement et la remise à l'eau sont parmi les outils de conservation les plus utilisés pour la gestion de la pêche récréative. Par contre, le rapport coût/bénéfice de ces deux pratiques n'est que très rarement évalué de façon exhaustive. Dans le cas du saumon atlantique, plusieurs d'études rapportent que les poissons ensemencés sont moins adaptés au milieu naturel, mais peu ont spécifiquement examinés quelles étaient les causes de la réduction de succès reproducteur ou ont comparé leur contribution à la diversité génétique à celle des tacons précoces. De plus, seulement une seule étude a documenté la capacité de reproduction des saumons remis à l'eau par les pêcheurs, alors que la fréquence des remises à l'eau est en constante augmentation en Atlantique Nord. Notamment, aucune étude n'a évalué si les saumons remis à l'eau peuvent se reproduire au-delà de températures de 20°C qui sont connues pour augmenter la mortalité chez les saumons graciés. Dans cette étude, nous documentons le patron de reproduction des poissons ensemencés ainsi que de ceux pêchés puis remis à l'eau en utilisant un pedigree moléculaire comprenant tous les parents d'une population sauvage de saumon atlantique (Salmo salar, L.). Nos résultats démontrent que les saumons ensemencés ont significativement moins de partenaires de reproduction que les saumons sauvages ce qui réduit leur succès reproducteur par rapport à leurs conspécifiques sauvages. La participation des saumons ensemencés à la reproduction a significativement augmenté la diversité génétique au sein des rejetons. Cependant, les tacons précoces du système l'on fait de façon plus importante et ont significativement augmenté le nombre d'allèles chez les rejetons. Bien que 83% des saumons remis à l'eau aient produit des rejetons, les femelles graciées avaient en moyenne 73% du succès reproducteur des saumons qui n'étaient pas pêchés. Les températures supérieures à 20°C n'étaient pas associées à une réduction de succès reproducteur chez les saumons remis à l'eau. Ceci suggère que la population étudiée est localement adaptée aux températures élevées ou que les saumons ont régulé leur température interne de façon comportementale en se déplaçant vers des refuges thermiques. Ces données permettront de raffiner les analyses de risques et de bénéfices associés à l'ensemencement et à la remise à l'eau et ainsi, d'optimiser les pratiques de conservation utilisées pour la gestion des populations de saumons atlantiques. / Captive-breeding programs as well as and catch-and-release are among the most commonly adopted conservation practices in recreational fisheries. However, risks and benefits associated with their joint implementation are rarely extensively evaluated. In the case of Atlantic Salmon, while previous studies revealed that captive-bred fish show reduced fitness compared to their wild counterparts in nature. Yet, few examined the extent and causes of their reduced reproductive success or directly compared their contribution to enhance genetic diversity to that of wild fish, including mature male parr. Furthermore, only one study specifically measured the reproductive success of caught and released Atlantic salmon in natural settings, and no study to date evaluated if released salmon are able to reproduce when released at temperature above 20°C which is known to increase post-release mortality. Here, we use high-throughput microsatellite sequencing of 38 loci to accurately assign 2500 offspring to a comprehensive set of possible parents from a supplemented Atlantic salmon population in Québec, Canada. The resolved molecular pedigree provided informative insight on the reproductive pattern of both captive-bred salmon and caught-and-released salmon. Captive-bred salmon had fewer partners and significantly reduced relative reproductive success compared to wild salmon. Supplementation of captive-bred salmon significantly contributed to increase genetic diversity but mature male parr did so to an even greater extent and significantly inflated the number of alleles found among offspring. Moreover, our results showed that that at least 83% of caught-and-released salmon did successfully reproduced although caught-and-released female salmon have a significantly reduced reproductive success, averaging 73% of the reproductive output of wild non-caught salmon. Reproductive success of released salmon was not influenced by water temperature over 20°C which suggests either that the studied population is locally adapted to warm waters or that they behaviorally regulated body temperature by accessing nearby thermal refugia. Our results should help refining managers' ability to analyze the risks and benefits associated with captive-breeding and catch-and-release, and thus, optimize conservation practices used for the preservation of Atlantic salmon populations.

Thèse (Ph. D.)--Université Laval, 2007. / Bibliogr.: f. [166]-181. Publié aussi en version électronique dans la Collection Mémoires et thèses électroniques.

Ce projet s’est intéressé à l’impact qu’exerce l’ensemencement du Saumon atlantique sur le processus de recrutement des souches microbiennes commensales en milieu naturel. Puisque le taux de survie des saumons ensemencés reste faible par rapport à celui des individus sauvages de la même population génétique, il est essentiel d’évaluer dans quelle mesure l’acclimatation du microbiote aux conditions de pisciculture persiste après l’introduction des individus en milieu naturel. L’objectif de ce projet était de comparer la composition du microbiote de tacons de saumons, nés en pisciculture, deux mois suivant leur introduction en rivière avec celle des tacons sauvages. L’hypothèse était que l’élevage en pisciculture induit un effet à long terme sur le microbiote des individus ensemencés. Différents sites corporels ont été comparés; le mucus cutané, trois sections de l’intestin (proximale, médiane, et distale) ainsi que le bol alimentaire associé à chacune de ces trois sections, en plus du contenu stomacal. Enfin, tous les individus ont été génotypés à l’aide de 17 marqueurs microsatellites. Les résultats présentés montrent que les individus ensemencés ont un microbiote différent de celui de leurs congénères sauvages. Ces résultats mettent en évidence une empreinte sur le microbiote des conditions précoces. Une capacité d’acclimatation du microbiote cutané ainsi qu’une forte résistance à la colonisation du microbiote intestinal aux bactéries sauvages ont été notés. Ce projet génère des connaissances inédites dans le domaine de l’écologie microbienne, utilisables pour l’optimisation des méthodes de conservation et supporte les recommandations de reconstituer le plus possible l’environnement naturel lors de l’élevage de poissons destinés à la restauration de populations naturelles. Des études complémentaires seront nécessaires afin d’approfondir notre compréhension des processus moléculaires liés au recrutement du microbiote et sur la relation entre la faible survie des individus ensemencés et l’impossibilité de recruter certaines fonctions bactériennes clés après l’ensemencement. / Here we examine the impact exerted by the Atlantic salmon stocking methods on the microbiota recruitment processes of microbial commensals in the wild. Because mortality rate of stocked salmon remains higher than that of wild ones despite sharing the same genetic background, it becomes essential to assess to which extent the acclimation of the microbiota in hatchery persists after the introduction of fishes in the wild. Our objective was to compare hatchery reared and stocked parrs with wild parrs’ microbiota belonging to the same genetic population, two months after stocking. We hypothesized that rearing conditions in hatcheries had long-term effects on the microbiota of stocked parrs after stocking. To do so, we examined the microbiota composition from various samples of stocked and wild parrs; the cutaneous mucus, three sections of the intestine (proximal, median and posterior) and the food bowl associated to these sections, as well as the stomach content. In addition, all specimens were genotyped with 17 microsatellites markers. The results show that stocked parrs’ microbiota differs than that from their wild relatives and suggest that hatchery conditions have long term effects on the microbiota. Moreover, our results suggest an imprinting on the microbiota associated with early conditions. Moreover, a high adaptive capacity of the cutaneous mucus microbiota and a high colonization resistance of the intestinal microbiota were observed. In addition to generate knowledge regarding the long-term effects of early life conditions on the microbiota composition, this project support previous recommendation to mimic the natural environment (including the microbial environment) in hatchery for conservation programs. Further studies on the molecular processes occurring during the microbiota ontogeny in hatchery as well as on the contribution of the microbiota for stocked parrs’ survival after their introduction in the wildand their incapacity to recruit key symbionts in the wild would be needed.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Actuellement, un des objectifs permettant de découvrir le rôle de la sélection naturelle dans la production de la diversité phénotypique est de décomposer la variation des traits en leurs composantes environnementales et héréditaires. Toutefois, une importante question demeure, à savoir si les traits phénotypiques ont des niveaux significatifs de variance génétique, car cela déterminerait si un trait répond à la sélection. Par ailleurs, les relations génétiques entre les caractères affectent aussi leur capacité à répondre indépendamment à la sélection. Cela soulève une autre question, à savoir si les traits phénotypiques partagent leur variance génétique ou covarient génétiquement. Les phénotypes alternatifs de reproduction sont caractérisés par la présence de catégories extrêmes de variation phénotypique. L'incidence de ces catégories et les caractères s'y trouvant varient considérablement. Cependant, l'ampleur de la variation génétique de ces traits est peu connue. Ainsi, cette thèse vise à explorer la variance génétique associée aux voies alternatives de développement (migratrices versus résidentes) chez Salmo salar à l'aide d'une expérience en élevage commun. Tout au long de l'ontogenèse, la variation génétique est abondante à l'intérieur des phénotypes alternatifs, et en d'autres traits qui influencent directement leur activation. De plus, les voies alternatives de développement provoquent un découplage significatif de la variance génétique de la masse corporelle. Globalement, la présence de variance génétique chez les caractères mesurés suggère que de la diversité phénotypique de cette espèce peut être générée par sa réponse à la sélection naturelle. Une telle réponse peut survenir au cours du stade larvaire, juvénile, de maturité sexuelle ou migratoire. La différence entre les profils de covariation génétique des phénotypes alternatifs montre également leurs différentes capacités évolutives. De futures avenues de recherche devraient étudier la forme et l'intensité de la sélection sur ces traits.

L’importance historique du saumon atlantique et son exploitation contemporaine en font une espèce prioritaire en conservation. Cette thèse propose l’atteinte de plusieurs objectifs liés aux différents enjeux de gestion et de conservation touchant l’espèce. De plus, en privilégiant une approche génomique, la mise en évidence des bases génétiques de la divergence adaptative était au cœur de la présente thèse. D’abord, nous avons cherché à évaluer les changements temporels dans la composition génétique d’une population sauvage de saumon atlantique suivant l’introgression de saumon d’élevage. Bien que les résultats n’aient pas montré de changement temporel en termes de richesse allélique ou de diversité génétique, nous avons démontré que cette introgression se traduit par une altération de l’intégrité génétique de la population indigène, incluant une perte possible d’adaptation. Ensuite, nous avons participé au développement et à l’essai d’une biopuce à SNP en réalisant l’étude de génétique des populations la plus détaillée jamais réalisée sur le saumon atlantique. Nos résultats ont révélé trois groupes génétiques régionaux en Europe et des zones de contact secondaire entre ces groupes. Ces zones seraient potentiellement associées à des barrières exogènes et endogènes, ce qui rend l’interprétation équivoque quant à l’influence de l’environnement sur la divergence adaptative. Dans ce contexte, l’objectif suivant de la thèse était d’améliorer notre compréhension des liens entre l’environnement et la divergence génétique des populations. Nos résultats amènent de nouvelles perspectives sur les liens entre la variation environnementale et la divergence génétique neutre et adaptative. Spécifiquement, nous avons montré que le climat et la géologie des rivières étaient significativement associés à la divergence potentiellement adaptative et neutre des populations. Finalement, nous avons cherché à explorer les déterminismes génomiques de la mortalité en mer des saumons atlantiques. Par une méthode novatrice multilocus, nous avons observé un patron de mortalité sélective en mer temporellement répété. Ces résultats supportent l’hypothèse voulant que la sélection cause principalement de petits changements de fréquences alléliques à plusieurs loci covariants plutôt qu’un petit nombre de changements à effet majeur. En somme, cette thèse contribue significativement à l’avancement des connaissances dans plusieurs contextes cruciaux liés à la gestion et la conservation de l’espèce. / The historical significance of Atlantic salmon and its contemporary exploitation have made this species a central focus in conservation biology. This thesis addresses a number of questions linked to important challenges for this species’ conservation and management. Moreover, by emphasizing a genomic approach, we aimed to systematically disentangle neutral and adaptive genetic divergence. First, we documented temporal changes in the genetic make up of a wild Atlantic salmon population following introgression from farmed escapees. Although our results did not show any significant temporal changes in allelic richness and gene diversity, introgression has resulted in significant alterations of the genetic integrity of the native population, including a possible loss of adaptation to wild conditions. Then, we participated in the development and testing of a SNP-array and conducted the most extensive population genetic study on Atlantic salmon to date. We found three major regional genetic groups in Europe and secondary contact zones between those groups. These zones were associated with putative endogenous and exogenous barriers, rendering the interpretation of environmental influence on potentially adaptive divergence equivocal. In this context, the next objective was to improve our understanding of links between the environment and genetic divergence of Atlantic salmon populations. Our results provide valuable insight into the links between environmental variation and both neutral and potentially adaptive genetic divergence. In particular, we have shown that climate and geological characteristics were significantly associated with both potentially adaptive and neutral genetic divergence. Finally, we explored the genomic bases for sea mortality of Atlantic salmon. Using a novel multilocus approach, we observed a pattern of genetically-based selective mortality at sea, which was repeated over time. These results support the hypothesis that selection mainly causes small changes in allele frequencies among many co-varying loci rather than a small number of changes in loci with large effects. Overall, this thesis has significantly improved our knowledge of many critical aspects of Atlantic salmon population genetics, which are tightly linked to conservation and management.

Le saumon atlantique (Salmo Salar L.) est l'une des espèces itéropares et anadromes exhibant une des plus importantes variabilités intra-populationnelle dans la taille et l'âge à maturité chez les vertébrés. Les saumons atlantiques peuvent différer nettement dans leur croissance et dans la synchronisation de leur maturation sexuelle, menant à un contraste drastique entre les grands adultes anadromes et les tacons précoces chez les mâles. Cette étude a examiné les caractéristiques anatomiques et physiologiques de l'alevin pendant l'adoption de leurs histoires de vie pour s'assurer que ces propriétés peuvent expliquer le choix de la tactique de reproduction. Pour réduire au minimum l'impact des différences d'habitat sur ces attributs, des saumons ont été élevés dans le laboratoire jusqu'à 20 mois, soit quand les « décisions » pour smoltifier ou devenir précoce sont prises. Dans la stratégie de reproduction conditionnelle des salmonidés, la tactique alternative exprimée par un mâle dépend d'une part de son propre statut individuel par rapport aux autres mâles de la population et, d'autre part, de sa capacité d'atteindre un seuil physiologique dont la nature est encore méconnue. Les mâles et les femelles ont montré des distributions bimodales de taille-fréquence à 20 mois. Le taux de croissance (% d⁻¹ de masse pendant leurs 10 mois finaux) et les % de mâle et la progéniture féminine dans le groupe modal supérieur ont été fortement corrélés et nettement variés parmi des familles. Ni la population d'origine ni la tactique reproductrice paternelle n'ont influencé la « décision » de devenir précoce ou les trajectoires de croissance. La tactique de reproduction de la progéniture mâle pourrait provenir des effets maternels. En effet, leurs différences bioénergétiques dans les capacités métaboliques, les taux métaboliques mesurés et les niveaux d'activité indiqueraient la présence d'une forte influence maternelle sur le choix de leur tactique de reproduction. De façon générale, nos données sont compatibles avec une interprétation voulant que les taux de croissance dictent la distribution des alevins entre les groupes modaux supérieurs et inférieurs. Les individus des familles à croissance rapide passeraient le seuil de smoltification et accéléreraient leur croissance, tandis que ceux des familles à croissance plus lente resteraient dans le mode inférieur. Les mâles ayant la plus à croissance la plus rapide en mode inférieur deviendraient précoces, modifiant leur comportement et leur physiologie, alors que les femelles retarderaient leur migration d'une année. Bien que le seuil de décision soit influencé par des conditions biotiques et abiotiques locales, il est susceptible d'être sous commande génétique. Ainsi, la compréhension des paramètres phénotypiques et génétiques des trajectoires de croissance et de leur variation parmi des individus au sein d'une même population est importante pour prévoir le changement au cours de l'évolution. Les changements ontogénétiques des capacités physiologiques reflètent aussi bien des changements dans la taille des saumons que dans l'organisation tissulaire. Nos estimés d'héritabilité ont montré la présence de variance génétique additive d'amplitude variable aux trois stades de vie examinés, avec des valeurs plus élevées à l'émergence. Cela suggère que les caractéristiques métaboliques des alevins pourraient répondre à la sélection dans un environnement naturel. Les valeurs élevées d'héritabilité pour des traits liés au fitness tels que la croissance, la taille, la forme de corps et certaines caractéristiques métaboliques indiquent que cette sélection, et donc l'adaptation locale de ces traits, est fortement probable.

Les alevins de saumons Atlantique (Salmo salar L.) mâles anadromes ont démontré un développement musculaire plus avancé et des capacités métaboliques supérieures, mais une activité de nage volontaire inférieure aux alevins issus de tacons matures. Les mâles utilisent une stratégie conditionnelle et emploient, soit une tactique de reproduction « combattante » avec une maturation sexuelle en milieu marin, soit une tactique « furtive » avec une maturation entièrement dulcicole (tacons matures). Les alevins vésicules issus de pères anadromes ont démontré des activités enzymatiques indiquant des capacités aérobie (CCO, CS) et anaérobie (LDH) supérieures. Le profil enzymatique des rejetons de pères anadromes suggérait également une capacité plus grande à excréter l'azote (GDH) et un développement musculaire (CK, LDH, CS et CCO) plus avancé que les rejetons des tacons matures. À l'éclosion, les aires transversales totales des muscles rouge et blanc furent supérieures chez les rejetons issus de pères anadromes, probablement à cause d'un plus grand nombre de fibres de grand diamètre. À l'atteinte de la masse humide maximale (MHM), les rejetons de tacons matures démontrèrent une activité de nage volontaire (% de temps passé en activité) et donc une dépense énergétique, plus intense. Nous suggérons que les capacités métaboliques et le développement musculaire légèrement inférieurs chez les alevins issus de tacons matures, sans affecter la croissance de façon drastique, pourraient être du à une stratégie énergétique différente pendant la période de résorption du vitellus. Une activité de nage augmentée chez les alevins de tacons matures pourrait favoriser la prise alimentaire suite à la résorption du vitellus. / Offspring fathered by anadromous male Atlantic salmon (Salmo salar L.) showed higher muscular development and metabolic capacities but lower voluntary swimming activity than those fathered by mature male pair. Males follow a conditional strategy and either become "combatants" that undertake a seaward migration and spend a minimum of one year at sea, or "sneakers" that remain in freshwater and mature as pair. At hatch and at maximal attainable wet weight (MAWW), enzymatic activities showed higher aerobic (CCO and CS) and anaerobic (LDH) capacities in offspring fathered by anadromous males. Enzymatic profiles of juveniles from anadromous fathers also suggested greater nitrogen excretion capacity (GDH) and increased muscular development (CK, LDH, CS and CCO) than those from mature pairs. At MAWW, juveniles fathered by mature parr showed a greater voluntary swimming activity (% of time spent swimming) and consequently, higher energy expenditure. For juveniles fathered by anadromous males, total cross sectional area of white and red muscle were higher at hatch, which was probably due to a greater number of large diameter fibers. We suggest that the slightly lower metabolic capacities and muscular development of alevins fathered by mature parr, without drastically affecting growth, could be explained by a different use of energy during the period of dependence upon endogenous feeding. Greater swimming activity of offspring of mature male parr could favor their feeding after the resorption of the vitellus.