Chez les pollinisateurs sociaux, comme l'abeille domestique (Apis mellifera L.) et le bourdon terrestre (Bombus terrestris L.), mes deux modèles d'étude, différents individus sont spécialisés dans différentes tâches. Il est admis que différents types de comportement de butinage contribuent à une optimisation des performances de la colonie. Actuellement, les populations de pollinisateurs sont exposées à des stress environnementaux, qui sont connus pour perturber le comportement des individus en visant directement leur cognition. Il est ainsi crucial de mieux comprendre comment les colonies d'abeilles et de bourdons maintiennent une activité de butinage efficace, et quels sont les effets de stress environnementaux sur les butineuses. Dans cette thèse, j'ai donc examiné les différentes stratégies de butinage pour différentes sources de nourriture, pollen et nectar, et les variabilités interindividuelles dans le comportement de butinage. Je me suis aussi intéressé à l'impact de stress tels que les pesticides sur l'efficacité de butinage. J'ai utilisé la technologie RFID pour suivre le comportement des abeilles tout au long de leur vie. J'ai trouvé que les colonies d'abeilles et de bourdons reposent sur un petit groupe d'individus très actifs qui fournissent la majorité de la nourriture pour la colonie. Chez les abeilles, ces individus très actifs sont aussi plus efficaces pour collecter nectar et pollen. J'ai aussi identifié l'existence de différentes stratégies pour la collecte de pollen ou de nectar. Ensuite, j'ai pu montrer que les bourdons ont des différences interindividuelles très marquées dans un test de navigation, une tâche cruciale dans le comportement de butinage. Finalement, j'ai testé l'effet néfaste de pesticides sur l'apprentissage visuel chez l'abeille. Cette thèse a pour but de mieux comprendre les causes de vulnérabilité des pollinisateurs aux stress environnementaux. Mes résultats soulignent le besoin de considérer la diversité comportementale comme une adaptation des espèces de pollinisateurs sociaux, mais aussi comme une potentielle cause de vulnérabilité de la colonie vis-à-vis des stress. / In social insects, such as bees, different individuals specialise in the collection of different resources, and it is assumed that natural behavioural variability among foragers contributes to a self-organised optimisation of colony performance. Currently, bee populations are facing an increasing number of environmental stressors, known to disturb the behaviour of individuals, presumably upon their impact on cognitive capacities. Hence it is important to learn more about how stressors impact on individual foraging behaviour to understand how a colony maintains effective nutrition and development. In this thesis in cognitive ecology, I examined the different foraging strategies for the different macronutrient sources, pollen and nectar, and the inter-individual variation in bee foraging performance. I also looked at how stressors, such as pesticides, can impact on bee foraging efficiency. I compared two social Hymenoptera that vary in their level of social complexity: the European honey bee (Apis mellifera L.) and the buffed-tailed bumblebee (Bombus terrestris L.). I used Radio Frequency Identification (RFID) to automatically track the foraging behaviour of bees throughout their life. I found that honey bee and bumblebee colonies rely on a subset of very active bees to supply the whole colony needs. In honey bees, these foragers are more efficient and collect more pollen. I also identified different strategies for pollen or nectar collection in both species. Using manipulative experiments, I then showed that bees exhibit consistent inter-individual different behaviours in a spatial learning task and that pesticides impair visual learning. My thesis aims at better explaining the causes of vulnerability of pollinators to sublethal pesticides and other environmental stressors. The results highlight the need for considering behavioural diversity as an adaptation for social insects, as well as a potential dimension of colony-level vulnerability to environmental stressors that can impair the whole colony nutritional balance.

L'évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d'origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l'intensité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie des individus, la démographie des populations, mais aussi, au cours des générations, sur leurs caractéristiques phénotypiques et génétiques. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs qui fragilise le maintien des populations. Il est donc indispensable de développer nos connaissances sur l'évolution des populations en milieu pollué. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations de C. elegans, exposées à diverses pollutions et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium et/ou en chlorure de sodium. Nous avons mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits d'histoire de vie. Ces phénomènes ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, comme une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l'absence de stress. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d'évaluer les conséquences sur leur sensibilité. / The contemporary evolution of organisms is largely dependent on anthropogenic disturbances. In particular, the pollution amplifies the intensity of selection pressures suffered by populations. However, these changes may have negative effects on the life of individuals, the demographics of the populations, and its phenotypic and genetic characteristics over generations. Thus, microevolutionary changes are likely to occur in response to selection pressures. These phenomenon lead to collateral damages: adaptive costs. Populations can be more susceptible to many environmental changes. Hence, it is essential to expand our knowledge on the evolution of populations in polluted environment. In this context, our study aims to determine the microevolutionary response of C. elegans populations exposed to different pollutions, and to measure their costs of adaptation. Populations were experimentally exposed for 22 generations to a high concentration of uranium and/or sodium chloride. We confirmed the genetic differentiation between populations with an increase of resistance in populations exposed to different pollutions. The speed of evolutionary responses depended on exposure conditions and their effects on the expression of the genetic structure of life history traits. Microevolutionary changes were linked to costs of adaptation, such as reduced fertility, in stressful novel environments (e.g. fast temperature raise) or in the absence of stress. This project allowed us to better identify how exposure to one or two pollutants affects the evolutionary response of C. elegans populations and evaluate the impact on their sensitivity to environmental conditions.

Les Néandertaliens, dont l'évolution a eu lieu en Europe sur environ 300kans, disparaissent vers 30kans. Les déterminants de cette disparition restent encore aujourd'hui très discutés et plusieurs hypothèses tentent d'en expliquer les causes. Parmi celles privilégiées à ce jour on peut citer l'influence du climat, d'une compétition avec Homo sapiens, d'une épidémie ou de modifications démographiques. Cette recherche doctorale revisite ces différentes hypothèses par le biais de la modélisation mathématique. Cette approche originale synthétise et potentialise les données de la paléontologie classique afin de mieux comprendre les phénomènes associés à l'extinction des Néandertaliens. Après avoir réalisé une étude démographique à l'aide de modèle classiques, nous avons conçu des modèles déterministes spécifiques pour analyser les Néandertaliens et la chaine alimentaire à laquelle ils sont associés. Une fois ces modèles testés et validés, nous les avons utilisés pour analyser l'évolution démographique de la population néandertalienne au cours du stade isotopique 3 et nous avons comparés nos résultats avec les données des études préhistoriques, archéozoologiques ou encore paléoanthropologiques. Suite à notre analyse, nous suggérons d'exclure certaines hypothèses souvent avancées comme la compétition pour la ressource, les oscillations climatiques ou encore les épidémies. Une modification des caractéristiques intrinsèques de la population (fécondité et/ou vitesse de maturation) nous semble être une hypothèse bien plus plausible pour expliquer la disparition des Néandertaliens. / The Neanderthal population lived and thrived in Europe during about 300ky in Middle Pleistocene. The causes of their disappearance about 30ky ago are strongly debated. Among the current hypotheses developed to explain this demographical crisis, competition with Modern humans, climate changes, epidemic diseases or demographical changes have often been evoked. The aim of this thesis was to re-analyse these assumptions and their determinants by using mathematical modelling. Models are used here to synthesize the data obtained by classical paleoanthropological studies and try to understand the complex and unknown phenomenon relative to the dramatic demographic fluctuation observed in Neanderthal populations during OIS3. Classical mathematical models are firstly used to analyse the influence of both demographical parameters and environmental stresses on the Neanderthal population. Next, we created new deterministic models more specified to the Neanderthal population. After checking the relevance of these models, we used them to analyse the demographical crisis of OIS3 and the information given by modelling have been checked with the information supplied by classical paleoanthropological, zooarchaeological and prehistorical studies. Our results allowed us to exclude the assumption of an epidemic disease or a climate change or even a resource competition as a cause of Neanderthal extinction whereas competition in a broad sense and above all demographic change could have led, under specific conditions, to Neanderthal demise. A demographic modification in the Neanderthal population across the time, in terms of fecundity or maturation speed, could be the reason of Neanderthals disappearance.

Les systèmes moléculaires décrits chez les Archaea mettent en évidence un caractère primitif et une simplicité, comparativement à leurs homologues eucaryotes. Par ailleurs, leur caractère extrêmophile a pour conséquence une hyper-robustesse qui rend leur manipulation in vitro et les études structurales beaucoup plus aisées. Ainsi les Archaea représentent de bons modèles pour comprendre les fonctions cellulaires complexes, particulièrement celles qui mettent en jeu de grandes machineries moléculaires, comme celles impliquées dans la protéolyse. Mon travail de thèse a consisté à comprendre les mécanismes de résistance et l'importance des systèmes de protéolyse dans l'adaptation des Archaea halophiles aux stress environnementaux. Les Archaea halophiles accumulent des concentrations multi-molaires de KCl/NaCl dans leur cytosol (3.4M KCl / 1.1M NaCl chez Halobacterium salinarum). Ainsi, les protéines de ces organismes sont elles-mêmes halophiles et ne sont solubles et repliées que dans des conditions de salinité extrêmes (de 2 à 5M).Nous avons étudié la réponse de l'Archaea halophile stricte H. salinarum à des stress, dont les stress à basse salinité, en se focalisant en particulier sur les modifications de la dynamique moléculaire du protéome in vivo (diffusion neutronique). Au cours de ce travail, il a été mis en évidence un phénomène de survie à la basse salinité associé à des modifications morphologiques.Un autre objectif de ma thèse a été de contribuer à la compréhension du rôle dans la protéolyse intracellulaire du complexe aminopeptidasique TET, dans les conditions de stress mises en place dans les études précédentes. / Molecular systems described for Archaea show primitive and simple characteristics, compared to their homologous eukaryotes. In addition, extremophilic characteristic results in an hyper-robust which makes in vitro manipulation and structural studies much easier. Thus, Archaea represent good models for understanding complex cellular functions, particularly those that involve large molecular machines, such as those involved in proteolysis. My thesis consisted in understanding the resistance mechanisms and the importance of proteolytic systems in the adaptation of halophilic Archaea to environmental stresses. Halophilic Archaea accumulate multi-molar concentrations of KCl / NaCl in their cytosol (3.4M KCl / NaCl 1.1M for Halobacterium Salinarum). This requires a very special biochemistry that allows operation in solvents where free water is scarce. Thus, the proteins of these organisms are themselves halophilic and are soluble and folded only in extreme salinity conditions (2 to 5 M). This particular biochemistry partly explain the extraordinary ability of halophilic Archaea to resist physical and chemical stress (temperature, radiation, dehydration). We study the response of the halophilic Archaea strict H. salinarum at low-salinity stress. Indeed, beyond the osmotic shock, the fall of the environment salt concentration causes a decrease in the intracellular KCl concentration, which should have a direct effect on the folding state of intracellular protein, as in case of heat stress. In the first part of this thesis, a study was conduct to determine viability limits and cytosolic modifications, associated with a salinity decrease. These studies involve intracellular salt dosages, viability studies (microscopic counts, color live / dead), induction of chaperone proteins linked to stress response and biophysical neutron experiments, to evaluate the effect of stress on proteins folding. In this work, a phenomenon of survival at low salinity linked to morphological changes was revealed. To describe this phenomenon, this second study involves confocal microscopy experiences, fluorescence microscopy, viability tests, counting on box, scanning electron microscopy, electron microscopy by negative staining, salt intracellular dosages and proteins separation experiments, to study the overall proteome composition during low salinity stress. In this study, a fall of the intracellular K $^+$ concentration and the proteome clarification during stress was revealed. Low salt concentrations causes halophiles proteins denaturation, the accumulation of misfolded proteins in the cytoplasm involves chaperones systems and intracellular proteolysis machinery. In this context, another objective of my thesis was to contribute to the understanding of the intracellular proteolysis role in the PAN-proteasome system and in the aminopeptidase TET complex, in stress conditions established in previous studies. This part of the thesis involves experiments of endopeptidase activity assay, aminopeptidase activity assay, quantification of mRNA genic expression by Northern blot, immunoprecipitation, proteins separation by sucrose gradient and proteasome chemical inhibition (drug). We show the role of the PAN-proteasome system in stress response and we deepen our understanding of the aminopeptidase TET role in vivo. This protease appears to have an independent role of the proteasome complex. The protease TET seems to participate at the amino acids treatment in cells to maintain the metabolic activities in nutritional deficiencies.