Les nombreuses différences qui existent entre les organismes illustrent que le processus de variation est un phénomène universel en biologie. Ces variations sont particulièrement observables chez les espèces sexuées, entre mâles et femelles. Comprendre les différents facteurs biologiques, environnementaux et génétiques, à l'origine de ce dimorphisme sexuel est le cœur de mon sujet de thèse. Pour cela, j’ai établi un nouveau modèle d'étude, l’insecte semi-aquatique Microvelia longipes. Ces insectes ont évolué un dimorphisme sexuel spectaculaire où les mâles présentent une croissance extrême et hypervariable spécifiquement au niveau de la troisième paire de pattes. Pour étudier ce phénomène, nous avons, en premier lieu, émis l’hypothèse que cette croissance exagérée était associée à des pressions de sélection sexuelle. Nous avons mis en évidence la présence de compétition intense entre males, qui utilisent leurs pattes arrière comme arme, pour s’accoupler avec les femelles. Les males à pattes plus longues gagnent souvent dans ces combats, expliquant l’importance adaptative de ces pattes exagérées chez les mâles. De plus, nous montrons que l’intensité que mettent les mâles à se battre est associée aux variations de taille de pattes chez les mâles, de la même espèce ou d’espèces différentes. Nous avons également développé un génome et une approche transcriptomique comparant les sexes et les pattes afin d’identifier les gènes responsables de cette croissance exagérée. Ceci a permis de dresser une liste de gènes dont l’expression corrèle avec l’exagération de la croissance des pattes chez les mâles et d’identifier des régions génomiques associées à la sélection sexuelle. / From the DNA molecule to the more complex phenotypes, variation is a universal process in life and living organisms. The innumerable differences that exist between species are probably one of the most manifest examples. Yet, all this diversity would never have occurred in nature without some pre-existing divergence within species. One of the most striking examples of intraspecies variation appears in sexual organisms, between males and females. Understanding the environmental and genetic factors influencing sexual divergence is a longstanding question in evolutionary biology. To this end, I focus here on a new insect model system, Microvelia longipes, which has the particularity to have evolved an extreme case of sexual dimorphism in the rear legs. Males display exaggerated long rear legs compared to females but also an extreme variability in these leg lengths from one male to another. We identified that M. longipes males use their exaggerated legs as weapons during male-male competition. Males with longer legs have more chance to access females on egg-laying sites and therefore increase their reproductive success. Moreover, fitness assays and comparative studies between Microvelia species revealed that the intensity of male competition was associated with the exaggeration and hypervariability of the rear legs in M. longipes males. In a second approach, we studied the developmental and genomic basis of this sexual dimorphism through a comparative transcriptomic analysis and identified genes and genomic regions associated with male exaggerated legs and ultimately with sexual selection. Overall, the integrative approach used in this work allows to establish Microvelia longipes as a promising new model system to study the influence of sexual selection in adaptive evolution.

La fonction des caroténoïdes chez les hirondelles de cheminée (Hirundo rustica) Un signal, pour pouvoir évoluer et se répandre doit être honnête car son coût empêche l'apparition de tricheurs. Dans cette thèse, je m'intéresse aux signaux caroténoïde-dépendants qui influencent la valeur reproductive des hirondelles de cheminée. Les caroténoïdes sont des molécules colorées que les animaux doivent nécessairement ingérer avec la nourriture. Outre la reproduction, ils conditionnent de nombreuses activités physiologiques liées à la défense immunitaire et à la neutralisation des radicaux libres. Seuls les individus de meilleure qualité sont susceptibles d'accéder à une quantité suffisante de caroténoïdes pour l'investir dans des signaux sexuels, tout en conservant un bon état de santé. J'ai considéré tout d'abord la disponibilité des caroténoïdes dans la nourriture des hirondelles, pour vérifier s'il existe une variabilité dans la capacité des individus à obtenir ces pigments. Mon étude suggère que si les hirondelles ont accès aux caroténoïdes, certains individus ne se procurent ces pigment que de façon limité. Puis j'e me suis intéressée à deux activités qui semblent être particulièrement sensibles à la présence des caroténoïdes. La date d'arrivée au site de reproduction chez les hirondelles influence la valeur reproductive tout en étant assujettie au stress oxydatif dû aux radicaux libres. La concentration et la variation de caroténoïdes dans le sang des males semblent déterminer la variabilité observée dans la date d'arrivée. Les individus de moins bonne qualité ne peuvent pas avancer leur arrivée, à cause de besoins plus importants en caroténoïdes. Dans un troisième temps j'ai analysé la quantité et la variation des caroténoïdes dans le sang des femelles pendant la reproduction, considérant que les caroténoïdes représentent une ressource, importante pour le développement de l'embryon et le poussin à l'éclosion, mais aussi particulièrement nécessaire à la femelle pour conserver un bon état de santé pendant la reproduction. On observe une diminution de la concentration en caroténoïdes dans le sang pendant la production des œufs et une différence entre les sexes lors de la saison de reproduction qui témoignent d'une utilisation importante de ces pigments par les femelles. Je me suis intéressée enfin a l'éventuel dimorphisme sexuel dans la couleur des plumes rouges de la gorge, partiellement déterminée par les caroténoïdes. Les males développent une couleur plus intense que les femelles et investissent davantage en proportion de plumes pigmentées. Les males qui développent une couleur plus intense obtiennent d'ailleurs un bénéfice en terme de possibilité de trouver un partenaire pour se reproduire. En conclusion, je rapporte plusieurs résultats empiriques qui, dans leur ensemble, suggèrent un rôle des caroténoïdes dans l'évolution des signaux honnêtes.