En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d'intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd'hui 85% des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparu en 20 ans afin de répondre aux besoins de l'homme. Ces changements d'usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d'oiseaux champêtres, les insectivores aériens tel l'Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présente un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l'origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d'occupation des sites de reproduction) chez l'Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d'étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d'un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d'utilisation, a permis de réduire les biais d'estimation des probabilités de survie et de dispersion de l'espèce. Cette approche a permis de tester l'effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l'habitat, l'information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuent jusqu'à 19% la survie des mâles. Les femelles sont quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui est d'autant plus grand en milieu intensif qu'il y a présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n'est pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépasse pas les 4% chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu'à 14 fois plus s'appuient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmente jusqu'à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous montrons que la probabilité de disperser est augmentée l'année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion sont stables dans le temps. La dispersion apparait donc comme un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaît comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répond à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l'utilisation de l'information publique (densité en partenaires, productivité en jeunes l'année précédente) dans la décision de s'établir sur un site et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la proportion de cultures intensives dans un rayon proche participent également à la sélection d'un site. D'après mes résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l'Hirondelle bicolore. / In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85% of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19% lower. Females are affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability is not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and is restricted to 4% in males. Females, which disperse up to 14 times more than males, base their decision on their personal experience. Breeding failure increases up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increases if the individual has dispersed in the previous year. These dispersal patterns are stable in time. Dispersal appears as a costly process compared to site fidelity and is a minority phenotype in the population. It appears an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision has been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nestboxes are used as information to select a breeding site. Based on my findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.

Résumé : En Amérique du Nord, la superficie des monocultures utilisatrices d’intrants tels que des fertilisants et des pesticides couvre aujourd’hui 85 % des surfaces agricoles et autant de pâturages ont disparus en 50 ans afin de répondre aux besoins de l’Homme. Ces changements d’usage des terres ont profondément transformé le paysage et altéré la biodiversité des agro-écosystèmes. Parmi les espèces d’oiseaux champêtres, les insectivores aériens tels l’Hirondelle bicolore, Tachycineta bicolor, ici étudiée, présentent un fort taux de déclin des effectifs, reflétant probablement une dégradation des agro-écosystèmes. Les mécanismes biologiques à l’origine de ce déclin sont encore méconnus ainsi que les patrons de dispersion chez les passereaux migrateurs. Le présent travail vise à étudier les effets environnementaux sur les traits individuels (survie et succès reproducteur) et la dispersion de reproduction (probabilité de disperser et taux d’occupation des sites de reproduction) chez l’Hirondelle bicolore. Pour ce faire, 2200 reproducteurs et 8000 oisillons ont été bagués entre 2004 et 2013 et suivis en reproduction pendant 10 ans sur une aire d’étude au Sud du Québec, laquelle est composée de 40 sites et couvre une mosaïque de paysages agricoles hétérogènes. Le développement d’un nouveau modèle de capture-marquage-recapture, flexible d’utilisation, a permis de réduire les biais d’estimation des probabilités de survie et de dispersion de l’espèce. Cette approche a permis de tester l’effet de plusieurs variables en lien avec la qualité de l’habitat, l’information publique et les caractéristiques individuelles sur la variabilité des paramètres de dispersion, de survie et de succès reproducteur au niveau individuel. Les milieux cultivés intensivement associés à la présence du Moineau domestique, Passer domesticus, un compétiteur pour les cavités de reproduction, diminuaient au maximum de 19 % la survie des mâles. Les femelles étaient quant à elles affectées par le coût de la reproduction, qui était d’autant plus grand en milieu intensif qu’il y avait une présence de moineaux et une disponibilité moindre en ressources alimentaires. Pour autant, la décision de disperser n’était pas affectée par les conditions environnementales que ce soit par la présence de compétiteurs ou la qualité du milieu, et ne dépassait pas les 4 % chez les mâles. Les femelles dispersant jusqu’à 14 fois plus s’appuyaient sur leur expérience personnelle pour décider de disperser. Un échec de reproduction augmentait jusqu’à 7 fois la probabilité de disperser et pour la première fois chez une espèce à courte durée de vie, nous avons montré que la probabilité de disperser était augmentée l’année suivant une première dispersion. Ces patrons de dispersion étaient stables dans le temps. La dispersion semblait donc être un processus coûteux, comparé à la fidélité au site, qui apparaissait comme un phénotype minoritaire dans la population. Elle répondait à des conditions défavorables de reproduction. Enfin, ce travail montre l’utilisation de l’information publique dans la décision de s’établir sur un site généralement fortement dense et productif en jeunes l’année précédente et ce, une fois que la décision de disperser est amorcée. La présence de moineaux et la forte proportion de cultures intensives dans un rayon proche participaient également à ll‘évitement des sites lors de l’établissement. D’après ces résultats, le milieu intensif contribuerait au déclin de l’Hirondelle bicolore. / Abstract : In North America, monoculture areas using high inputs of fertilizers and pesticides cover 85 % of agricultural lands, and as many pastures disappeared in the past 20 years to satisfy human food needs. These land-use changes have deeply transformed landscapes and altered the biodiversity of agro-ecosystems. Among farmland birds, aerial insectivores such as Tree Swallow, Tachycineta bicolor, studied here show a high rate of decline in their abundance, partly reflecting the degradation of agro-ecosystems where they breed. Biological mechanisms leading to the decline and dispersal patterns in migratory passerines are still poorly known. The present work quantifies the environmental effects on Tree Swallow individual traits (survival, reproductive success) and breeding dispersal (probability to disperse and occupation rates of breeding sites). Between 2004 and 2013, 2200 breeders and 8000 chicks were ringed and monitored during 10 breeding seasons on a study area composed of 40 sites and covering a mosaic of heterogeneous agricultural landscapes in southern Québec. The development of a new, flexible capture-mark-recapture model has reduced estimate bias of survival and dispersal probabilities of Tree Swallows. This approach allowed to assess the effect of several variables linked to habitat quality, public information and individual characteristics on dispersal, survival and reproductive success parameters of individuals. Within intensively cultivated landscapes associated to the presence of a nest site competitor, the House sparrow, Passer domesticus, male survival is up to 19 % lower. Females were affected by the cost of reproduction, especially in intensive landscapes where House sparrows and found and where food resources and nest site appear limited. Dispersal probability was not affected by environmental conditions either through the presence of House sparrows or habitat quality, and was restricted to 4 % in males. Females, which dispersed up to 14 times more than males, based their decision on their personal experience. Breeding failure increased up to 7 times the probability to disperse and for the first time in a short-lived species, I show that dispersal likelihood increased if the individual had dispersed in the previous year. These dispersal patterns were stable in time. Dispersal appeared as a costly process compared to site fidelity and was a minority phenotype in the population. It appeared an answer to unfavorable condition for reproduction. Finally, this work shows the use of public information (partners density, fledglings productivity the previous year) on the decision to settle on a site and this, after the dispersal decision had been initiated. The presence of House sparrows and the proportion of intensive areas near nest boxes were used as information to select a breeding site. Based on these findings, agricultural intensification likely plays a role in the decline of Tree swallow populations.

Les animaux font face à des changements environnementaux brutaux dus aux modifications de milieux liés à l'activité humaine et aux changements climatiques, et doivent s'ajuster rapidement à leur nouvel environnement. Certains processus cognitifs comme l'innovation et l'apprentissage permettent aux animaux d'intégrer de nouveaux comportements à leur répertoire comportemental (flexibilité comportementale), leur donnant l'opportunité d'intégrer un comportement plus optimal pour s'ajuster. Les performances cognitives varient entre espèces et les individus d'une même population et bien que des études récentes se soient intéressées aux causes des variations interindividuelles des performances cognitives, les conséquences restent peu explorées. Dans cette thèse, les questions des pressions de sélection s'exerçant sur les capacités cognitives sont abordées afin de mieux comprendre l'évolution de ces traits au sein d'une population naturelle de mésange charbonnière Parus major. Un nouveau test de résolution de problème a tout d'abord été présenté à des couples reproducteurs directement en milieu naturel. Les résultats ont montré que les couples les plus performants à résoudre la tâche surpassaient les couples les moins performants sur plusieurs mesures de succès reproducteur. Afin de vérifier que la motivation à nourrir les poussins ne biaisait pas cette relation, la taille de nichée a ensuite été manipulée, ce qui n'a pas affecté la performance subséquente des parents. Les couples innovateurs démontraient un meilleur succès reproducteur quel que soit le changement de la taille de nichée subit, ce qui suggère que cette performance influence bien le succès de reproduction, et non l'inverse. De plus, les couples innovateurs approvisionnaient leurs poussins plus souvent que les couples non innovateurs, suggérant que les innovateurs pourraient exploiter leur habitat de façon plus optimale. Dans un troisième temps, plusieurs caractéristiques morphologiques, dont la coloration des plumes, ont été reliées aux performances de résolution de problème et d'apprentissage. Ces liens, bien que complexes et condition-dépendants, pourraient indiquer un rôle de ces performances lors de la sélection sexuelle. Enfin, afin de tester l'effet du parasite sanguin du paludisme sur les traits comportementaux, un médicament contre le paludisme a été injecté à des femelles reproductrices. Cette injection n'a pas modifié leurs performances cognitives mais a augmenté leur niveau d'activité et d'exploration du nichoir en réponse à la tâche de résolution de problème. Ce parasite sanguin, très présent chez les populations depassereaux, pourrait donc expliquer les variations interindividuelles et interpopulationnelles de certains traits comportementaux en milieu naturel, au même titre que dans nombreux autres systèmes hôte-parasites étudiés. Les travaux présentés dans cette thèse ont permis de détailler pour la première fois la relation entre une performance cognitive et le succès reproducteur chez une population aviaire naturelle, une relation robuste et non influencée par la motivation à nourrir la couvée. Cette performance cognitive est reliée à plusieurs traits morphologiques, mais non à la charge parasitaire. Une meilleure exploitation de l'habitat et habileté à s'occuper des poussins pourrait expliquer cette relation. / Animals face a rapidly changing world due to anthropogenic habitat destruction and climate change, forcing them to quickly adjust their behaviour to new environmental conditions. Cognitive processes such as innovation and learning can allow animals to incorporate novel behaviours into their behavioural repertoires and facilitate optimal responses to environmental change. Cognitive performances vary between and within species and although several studies have recently addressed the causes of inter-individual variations in cognitive performance, the fitness consequences of this variation remain poorly explored in natural populations. In my PhD thesis, I investigated different selective pressures acting on innovation and learning performance to better understand the evolution of these traits in a natural population of great tits Parus major. Firstly, I designed a novel problem-solving task that involved opening a trap door to access chicks, and presented it to breeding great tit pairs in their natural habitat. I found that the most efficient birds at solving this task performed better at multiple measures of reproductive success than the less efficient. Secondly, to test whether chick provisioning motivation confounded this relationship, I manipulated brood size and recorded whether this affected the problem-solving performance of the parents. My results showed that this was not the case. Instead, solvers had higher reproductive success whatever the brood size manipulation experienced, supporting the hypothesis that this cognitive performance drives reproductive success rather than the opposite. Problem-solving performance correlates positively with reproductive success both at the early stages of breeding (i.e. number of eggs laid and hatched) and during the nestling rearing period (i.e. number and condition of fledged young). Moreover, solvers seem to provision their young at a higher rate than non-solvers, suggesting that solvers exploit their breeding habitat more efficiently than non-solvers. Thirdly, I found multiple links between morphological traits, among which feather colouration, and problem-solving and learning performances. Although complex and condition-dependent, these links suggest that cognitive performances may be under sexual selective pressures, since they can be signaled by morphological traits shown to be important in great tit mate choice. Finally, injecting breeding females with an anti-malaria drug did not affect their cognitive performances, but increased their level of activity and exploration when presented with the novel problem-solving task. This suggests that the presence of these blood parasites, which are frequent in passerine populations, could partly explain between-individual and between-population variation in certain behavioural traits in natural populations, as previously described in many other host-parasite study systems. In summary, my thesis provides the first detailed analysis of the relationship between cognitive performance and reproductive success in a wild bird population. My studies show that this relationship is robust and not confounded by parents’ motivation to provision their young. This problem-solving performance is also correlated with various morphological traits, but not with parasite load. The relationship between cognitive performance and reproductive success might be mediated through habitat exploitation and chick provisioning skills, but requires further investigation.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'évolution adaptative contribue probablement à l'adaptation des populations à des changements environnementaux rapides, l'observation empirique de nombreux cas d'évolution rapide dans les populations naturelles suivant de forts changements environnementaux abondant en ce sens. Dans cette thèse, je me suis concentrée sur l'estimation du potentiel évolutif d'une population naturelle de hêtre commun (Fagus sylvatica), une espèce à long cycle de vie, subissant des stress hydriques chroniques. Je considère ici une définition du potentiel évolutif dans le sens strict de la capacité d'une population à évoluer ; c'est donc un paramètre directement lié au taux d'évolution futur de la population considérée. Cette thèse a pour but d'apporter des éléments manquants concernant l'étude de l'adaptation chez les arbres, le rôle de l'évolution adaptative dans la capacité des arbres à composer avec les changements environnementaux futurs étant encore largement méconnu.La population étudiée montre un potentiel évolutif important, imputable à divers traits (principalement la phénologie du débourrement végétatif, et le Delta13C) qui présentent une diversité génétique élevée, sont soumis à une forte pression de sélection, et contribuent significativement à la valeur adaptative. Cette thèse appuie donc l'hypothèse selon laquelle l'évolution adaptative jouera un rôle important dans l'adaptation des arbres aux changements environnementaux futurs. Le rôle de la dispersion demeure incertain du fait d'une dispersion du pollen et des graines restreinte, mais également d'indices d'évènements de dispersion à longue distances favorisés par la présence de mortalité densité dépendante. / Adaptive evolution may promote populations' adaptation to rapid environmental changes which is sustained by recurrent empirical demonstrations of rapid adaptive evolution in the wild consecutively to strong environmental changes. In this PhD, I focused on the estimation of the in-situ evolutionary potential of a wild European beech (Fagus sylvatica) population, a long-lived tree species, undergoing chronic water stresses. I here considered the evolutionary potential in the strict sense of “evolvability” i.e. the ability of population to evolve; this parameter is thus directly linked to the rate of future adaptive evolution. This PhD aimed to fill a gap in tree adaptation studies, the role of adaptive evolution in tree populations' ability to cope with future environmental changes remaining largely unresolved.The studied a population displayed a high evolutionary potential because of a strong in-natura genetic variability of some traits and the relevance of these traits in trees adaptation, this PhD support the hypothesis that adaptive evolution is likely to play a key role in trees adaptation to future environmental changes. The role of dispersal remains unclear with apparently very restricted seed and pollen dispersal but also clues of long dispersal events promoted by the occurrence of density-dependent mortality.

Le chevreuil met bas chaque année en mai. À chaque évènement de reproduction, une femelle peut être dans différents états : reproducteur ou non reproducteur et elle peut élever un nombre variable de jeunes. La succession des transitions entre ces différents états constitue la trajectoire de reproduction d’un individu tout au long de sa vie. Chaque trajectoire est donc individuelle et la valeur de cette trajectoire une fois terminée est appréciée par sa valeur sélective qui peut être estimée comme le nombre de petits élevés au cours de la vie d’un individu. Différentes trajectoires individuelles peuvent exister au sein d’une même population et conduire à des valeurs sélectives similaires ou différentes montrant que différentes stratégies sont possibles pour atteindre la même valeur sélective mais aussi que certains individus de meilleure qualité peuvent atteindre une valeur sélective plus élevée que des individus de moins bonne qualité. L’étude d’une population de chevreuil située dans le Nord-Est de la France a permis d’étudier les sources et les conséquences de cette hétérogénéité individuelle sur les trajectoires d’histoire de vie individuelles et sur la dynamique de cette population. Ce travail de thèse a montré que chez le chevreuil, une trajectoire reproductive individuelle est en partie homogène et que les femelles de bonne qualité ont un succès annuel constant et plus marqué que les femelles de mauvaise qualité. La qualité de ces femelles est influencée par les conditions à la naissance comme la date de naissance et les conditions environnementales au cours de leur développement. Les trajectoires individuelles varient également aléatoirement en fonction des conditions environnementales annuelles. Ces dernières décennies, le changement climatique a donné naissance à un mismatch grandissant entre la période des mise-bas du chevreuil et la disponibilité en ressources qui a provoqué une diminution du succès reproducteur et de la croissance de la population. Ce travail a permis de discuter comment l’hétérogénéité individuelle est générée chez une espèce longévive et comment elle influence les stratégies démographiques et la dynamique de cette population / Roe deer give birth each year in May. At each reproductive event, a female can be in different reproductive statuses: breeder or non breeder and can wean a variable number of offspring. The successive transitions between the different statuses of a given female give its individual reproductive trajectory. The performance of a given trajectory is assessed by its fitness which can be approximated by the total number of offspring weaned during the trajectory. Different individual life-history trajectories can exist in a same population and these different trajectories can reach similar or different fitness. This suggests that different strategies can be chosen by different individuals to reach the same fitness but also that individuals of high quality can reach higher fitness than individuals of low quality. The study of a roe deer population located in North-Eastern France allowed analyzing the sources and the consequences of individual heterogeneity on individual life-history trajectories and on population dynamics. This work showed that roe deer individual reproductive trajectories are consistent for a given female such as high quality females have an annual reproductive success higher than low-quality females. Female quality is partly generated by birth condition such as birth date and environmental conditions at birth. Individual life-history trajectories vary also randomly in relation to annual environmental conditions. In particular, climate change led to a decline in annual mean reproductive success and a decrease of the population growth rate in the last decades in relation to an increase of the mismatch between vegetation phenology and roe deer birth period. This work discussed how individual heterogeneity is generated in a long-lived species and how it influences individual life-history strategies and population dynamics

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

L’étude des mécanismes endocriniens est particulièrement intéressante du fait du rôle majeur des hormones dans la régulation des interactions entre la physiologie d’un organisme, son comportement, et les modifications de son environnement. Cette thèse s’est intéressée aux relations entre le statut hormonal, les performances de reproduction et le succès reproducteur d’un oiseau marin longévif, le manchot Adélie Pygoscelis adeliae, dans un contexte environnemental soumis à des changements. Le statut endocrinien de manchots mâles a été manipulé en utilisant des implants dégradables sous-cutanés diffusant l’hormone d’intérêt ou un inhibiteur de sa sécrétion. Les effets d’une modification des niveaux d’hormones sur l’investissement parental pendant l’incubation ont été mesurés à l’aide d’observations directes et d’oeufsfactices enregistrant les paramètres d’incubation. Les niveaux de corticostérone – hormone dite de stress, de prolactine – hormone des soins parentaux, et de testostérone – hormone liée aux comportements sexuels et à l’agressivité, ont été manipulés. Les effets d’une augmentation des niveaux de corticostérone sur les performances et le succès reproducteur pendant la période de l’élevage des poussins ont également été mesurés. Enfin, les conséquences d’une légère élévation des niveaux de corticostérone pendant l’ensemble de la saison de reproduction en termes de comportement et de succès reproducteur ont été examinées. Une augmentation des niveaux de corticostérone a globalement diminué les performances et le succès de reproduction. D’autre part, une modification des niveaux de prolactine ou de testostérone a affecté la durée etles paramètres d’incubation, suggérant une implication de ces deux hormones dans le contrôle de la phénologie de la reproduction. Les résultats présentés dans cette thèse mettent l’accent sur le fait que la relation entre statut endocrinien et performances de reproduction est dose, état et contexte dépendante. Nos résultats illustrent le rôle majeur des hormones étudiées dans la régulation de l’effort reproducteur, et soulignent également l’importance de considérer les interactions entre les organismes et leur environnement. / Studying endocrine mechanisms is of particular interest because of the major role played by hormones in mediating interactions between an animal’s physiology, its behaviour, and both predictable and unpredictable regimes of environmental variation. During this PhD, I have investigated the relationships between endocrine status, reproductive performance, and reproductive output in a long-lived polar seabird, the Adélie penguin Pygoscelis adeliae, while integrating environmental parameters for some of the studies. The endocrine status of male penguins was experimentally modified using subcutaneous self-degradable pellets, which released either the hormone or an inhibitor of its secretion. The effects of changes in the levels of several hormones on the parental investment during incubation were assessed, using direct observations and dummy eggs to record incubation parameters. The levels of corticosterone – the so-called stress hormone, prolactin – the parental care hormone, and testosterone – the sexual behaviour and aggressiveness hormone, were manipulated. The effects of increased corticosterone levels on reproductive performance and output were also evaluated during the chick-rearing period. Finally, the behavioural consequences of a moderate elevation of corticosterone levels during the whole breeding cycle were assessed. On the whole, an increase in corticosterone levels decreased reproductive performances and output. Changes in prolactin or testosterone levels affected incubation duration and egg temperature, suggesting a role for these hormones in the control of the timing of breeding. The results prevented in this PhD highlight the fact that the relationship between endocrine status and reproductive performance is dose-, state-, and context-dependant. Our results illustrate the major role of the hormones considered in our studies in the regulation of reproductive effort. They also underline the importance of considering the interactions of organisms with their environment in studies of animal behaviour and ecophysiology.

L’abondance des insectes phytophages est déterminée par l’influence de facteurs biotiques et abiotiques qui affectent leurs traits d’histoire de vie. Chez les espèces phytophages à reproduction sur capital, la qualité de la plante hôte sur laquelle les individus effectuent leur développement larvaire est un facteur critique affectant le succès reproducteur des adultes. Curieusement, si l’effet de la plante hôte sur le potentiel reproductif des femelles a été largement décrit, il n’a été que peu étudié sur celui des mâles. Par ailleurs, chez les lépidoptères, lors de l’accouplement, la femelle reçoit du mâle un cadeau nuptial sous la forme d’un spermatophore contenant des spermatozoïdes ainsi que des sécrétions produites par les glandes accessoires. Ces sécrétions constituent des bénéfices directs pour la femelle qui pourra les remobiliser pour augmenter sa fécondité. Mon projet de thèse vise à déterminer l’influence de la plante hôte sur les performances reproductives des mâles et d’en évaluer les conséquences sur le potentiel reproductif des femelles et sur l’évolution des stratégies de choix de partenaire chez un papillon ravageur de la vigne, l’Eudémis (Lobesia botrana). Les expériences menées au cours de ces trois années de thèse révèlent que la nutrition larvaire sur différents cépages de vigne module fortement les réserves énergétiques des mâles, affectant leur potentiel reproductif à travers la taille et le contenu des spermatophores qu’ils transfèrent aux femelles pendant l’accouplement. De plus, l’investissement du mâle dans la production de spermatophores décline au cours d’accouplements successifs, les mâles n’étant capables de produire qu’un seul spermatophore riche en nutriments au cours de leur vie. Ces deux facteurs (nutrition larvaire et expérience sexuelle), qui affectent fortement la qualité reproductive des mâles, ont d’importantes conséquences sur le potentiel reproductif de leur partenaire. En effet, les femelles recevant des spermatophores riches en nutriments et en spermatozoïdes ont plus de descendants que celles recevant des spermatophores de moins bonne qualité. Enfin, les femelles semblent capables de discriminer parmi les mâles en se basant sur des critères reflétant leur qualité reproductive, s’accouplant préférentiellement avec ceux leur procurant le plus de bénéfices directs. Ainsi, les résultats de cette thèse confirment l’importance d’intégrer l’effet mâle quand on s’intéresse à l’évolution des populations de phytophages. De plus, identifier les facteurs écologiques modulant les interactions entre les partenaires sexuels chez les espèces menaçant les cultures est crucial pour pouvoir optimiser les programmes de gestion de ces ravageurs. / The abundance of phytophagous insects is determined by numerous interacting biotic and abiotic factors. In capital-breeding phytophagous insects, larval host plant quality is a key determinant of the adult phenotype and the performance of both males and females. Curiously, if the effect of host plant quality on female reproductive success is well-established, little effort has been conducted to determine this effect on male reproductive success. Moreover, in Lepidoptera, males transfer to females a spermatophore containing sperm and accessory gland products rich in nutrients that could be reinvested into female reproduction. The aim of this thesis was to evaluate how male larval nutrition on different host cultivars affects male reproductive traits which could, in turn, influence female reproductive output and mate choice strategies in an important grapevine pest, the European grapevine moth (Lobesia botrana). During these three years, we found that the host cultivar for the larvae strongly influences the energy reserves of male adult moths, affecting ultimately their reproductive potential through the size and content of spermatophores they transfer to females at mating. Moreover, male investment in the spermatophore declines over consecutives matings, suggesting that spermatophores are energetically expensive to produce in this monandrous capital breeding species. Thus ‘male quality’ depends on both the male larval origin and mating history, and females receiving protein-rich spermatophores at mating have an overall greater reproductive output than females mated with poor quality males producing less nutritionally rich spermatophores. Finally, females are able to discriminate among males and mate more with males having high sperm quality (virgin males or males from certain cultivars or geographical origins) to obtain substantial direct benefits.The results of this thesis confirm the importance of considering the “male effect” when trying to understand the evolution of phytophagous populations. Moreover, identifying the ecological conditions that influence the mating success of male and female in crop-pest species may lead to a better management of these crop pests.

L’évolution divergente est un processus clef générant de la biodiversité. Elle peut avoir lieu entre localités, via la réduction des flux de gènes, et au sein des localités via la spécialisation écologique. Dans le cas des systèmes parasitaires multi-hôtes, l’adaptation dépend des taux relatifs de flux de gènes des hôtes et des parasites entre différentes localités, ainsi que des échanges locaux de parasites entre différents types d’hôtes. En combinant génétique des populations et expérimentations sur le système composé de la puce Ceratophyllus gallinae et deux de ses hôtes, la mésange charbonnière Parus major et le gobe-mouche à collier Ficedula albicollis dans un habitat fragmenté, nous avons examiné comment l’adaptation et l’isolation génétique façonnent l’évolution des parasites. Nous avons aussi testé comment les choix d’habitat des hôtes pouvaient influencer la rencontre avec des populations de parasites spécialisées. Les analyses de microsatellites révèlent que les populations de puce sont différenciées à une échelle spatiale fine, et fréquemment entre espèces hôtes. De plus, des populations de parasites semblent adaptées à chaque type d’hôte. Cependant, aucune variation dans les choix d’habitats par rapport aux parasites n’a été observée chez les hôtes. Enfin, la réponse des hôtes aux parasites variait entre nos deux zones réplica ; l’histoire des populations d’hôtes pourrait donc influer sur la coevolution avec leurs parasites. Ce système semble donc localement façonné à la fois par une isolation génétique et une sélection par différents hôtes. L’étude de nouveaux sites permettraient d’évaluer si cette évolution divergente peut être génératrice de biodiversité / Divergent evolution is a key process generating biodiversity. This can occur between localities, through reduced gene flow followed by local adaptation or genetic drift, and within localities through ecological specialization. In the case of multi-host parasite systems, adaptation can be driven by the relative rate of host-parasite gene flow among spatially isolated populations, and the amount of parasite exchange among local host types. Combining population genetics and field experiments, we examined how adaptation and genetic isolation shape parasite evolution. Focusing on the hen flea Ceratophyllus gallinae, a presumed host generalist, and two of its hosts, the great tit Parus major and the collared flycatcher Ficedula albicollis, we investigated parasite population structure and adaptation within a fragmented landscape. Additionally, we tested how hosts can influence encounter rates with specialized flea populations through their habitat choice. Neutral markers analyses show that flea populations are genetically differentiated at fine spatial scales, and frequently between the two host species. Evidence for parasite adaptation to each host type were also observed. Host specialization may therefore be ongoing in hen fleas. However, birds did not show specific habitat choice strategies regarding flea-infested nests. Host responses differed between two replicate sites, indicating that local population history may impact parasite evolution. Both isolation and host-based selection are therefore acting on hen flea populations at a local scale. Investigations in new localities will help to assess to what extend this divergent evolution may generate biodiversity