Les parasites du genre Plasmodium responsables du paludisme sont transmis du moustique à l’homme et de l’homme au moustique pendant la prise du repas de sang. L’utilisation massive des moustiquaires imprégnées d’insecticide pyréthrinoïdes vise à limiter la prise du repas de sang et à réduire la survie des moustiques. Dans un contexte de lutte antivectorielle généralisée, des mécanismes d’adaptations physiologiques et comportementaux ont été sélectionnés chez les populations d’Anophèles vecteurs. Les mécanismes de résistances physiologiques font l’objet d’un large effort de recherche alors que nous ne disposons que de peu de connaissances sur le comportement de recherche et de piqûre d’un homme protégé par une moustiquaire. L’objectif de ce travail de thèse était de contribuer à la compréhension des interactions entre un mécanisme de résistance physiologique aux insecticides, le comportement des moustiques et les outils de lutte antivectorielle. Pour réaliser cette étude, nous avons recherché si la réponse comportementale d’Anopheles gambiae en présence de matériaux imprégnés d’insecticides est modulée par la présence de la mutation kdr L1014F, qui confère une résistance aux pyréthrinoïdes utilisés sur les moustiquaires imprégnées. À travers l’étude de 3 séquences comportementales, nos résultats ont permis d’apporter des informations cruciales sur le comportement des anophèles vecteurs du paludisme face aux moustiquaires imprégnées et de montrer des interactions gène-environnement complexes / Malaria transmission between humans and mosquitoes takes place during the blood sucking behaviour. Therefore widespread use of insecticide treated bed nets has been scaled up in order to limit the contact between mosquitoes and humans and reduce mosquito survival. In a context of global vector control tools implementation, mosquitoes evolved physiological and behavioral adaptations to survive and/or reduce contact with insecticides. While deep investigations have been carried out on physiological resistance, few data exist on the host seeking behavior evolution. In this PhD thesis we aimed to better understand how insecticide-treated materials modulates host seeking behaviour of Anopheles gambiae in relation with insecticide resistance. To do so, we focused on behavior of An. gambiae mosquitoes bearing different genotype for the kdr 1014 locus. Through the study of 3 complementary behavioural sequences, our results brought new insights about the malaria vector behavior in front of pyrethroid-impregnated bed nets and highlighted complex gene-environment interactions.

De façon à maximiser leur valeur sélective, les individus doivent prendre différentes décisions qui doivent concorder aux conditions environnementales (se reproduire ou pas ? quand ? quel investissement parental ?). Ces décisions sont fortement influencées par la sécrétion de certaines hormones comme l’hormone lutéinisante (LH) déclencheur de la reproduction, l’hormone de stress (CORT) et la prolactine (PRL), pour l’expression des soins parentaux. Les contaminants chimiques et naturels sont omniprésents et ont même été retrouvés en zones polaires. De nombreux contaminants sont des perturbateurs endocriniens et pourraient altérer les décisions de reproduction, mais les preuves manquent pour la faune sauvage. Cette thèse vise donc à identifier les liens entre certains polluants organiques persistants dits ‘d’héritage’ (POPs : PCBs, pesticides organochlorés), le mercure (Hg) et les hormones LH, CORT et PRL chez plusieurs espèces d’oiseaux marins arctiques et antarctiques. Les résultats obtenus ont démontré que ces contaminants interagissent avec ces hormones, et de façon spécifique : le Hg réprimerait la sécrétion d’hormones hypophysaires (LH, PRL) tandis que les PCBs stimuleraient la production de CORT. Plus précisément, le Hg pourrait affecter la sécrétion de LH en réprimant l’apport de GnRH à l’hypophyse et les PCBs pourraient stimuler le nombre de récepteurs à l’ACTH au niveau des glandes surrénales. Le Hg et les PCBs peuvent donc altérer les décisions de reproduction et impacter la valeur sélective : des taux élevés de Hg sont associés à la suppression de la reproduction et à un moindre investissement parental, tandis que la présence de PCBs pourrait exacerber la susceptibilité au stress environnemental. Les conséquences à long terme de l’exposition des oiseaux marins à ces contaminants sont discutées dans le cadre des changements globaux qui affectent les pôles. / In order to maximise fitness, individuals will have to take several decisions that shall match with environmental conditions (whether to breed or not, when to breed, what level of parental investment). These decisions are mediated by hormones : such as luteinizing hormone (LH), a pituitary hormone involved in the onset of breeding, stress hormones (corticosterone, CORT) and prolactin (PRL) a pituitary hormone involved in the expression of parental care. Environmental contaminants are present world-wide, and also in Polar Regions. Since many contaminants are endocrine disruptors, they may impair breeding decisions, but evidences are scarce for wildlife. The aim of this thesis was to assess the relationships between some legacy persistent organic pollutants (POPs : PCBs, organochlorine pesticides), mercury (Hg) and hormones (LH, CORT, PRL) in different Arctic and Antarctic seabird species. Results show that POPs and Hg clearly interact with LH, CORT and PRL secretion. These contaminants appear to target different hormones : increasing Hg was related to decreasing pituitary hormone secretion (LH and PRL) ; whereas increasing PCBs were linked to an exacerbated CORT response to an acute stress. Hg disrupted LH secretion by probably suppressing GnRH input to the pituitary ; PCBs seem to act at the adrenal level by probably stimulating ACTH receptors. Legacy POPs and Hg are therefore able to disrupt reproductive decisions and to impact fitness : elevated Hg levels were linked to skipped reproduction and poor incubation behavior ; elevated PCB levels may make individuals more susceptible to environmental perturbations. The long-term consequences of contaminant exposure for seabirds are discussed in the context of the environmental challenges affecting polar regions.

La diversité génétique est un paramètre capital pour les populations comme pour les individus. Ainsi, l'hétérozygotie confère généralement un avantage de valeur sélective aux individus dans de nombreux taxa, et il existe divers processus de sélection sexuelle permettant d'optimiser l'hétérozygotie de la descendance. Nous avons testé ces hypothèses chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare. Nous avons pu mettre en évidence un meilleur succès reproducteur des mâles les plus hétérozygotes, qui peut résulter de la compétition intrasexuelle comme du choix de partenaire, ainsi que d'un choix pour un partenaire génétiquement dissimilaire. Ces deux processus ont pour conséquence d'augmenter l'hétérozygotie des descendants. Nous avons aussi décrit pour la première fois un fort taux de paternité multiple dans les populations naturelles comme expérimentales, augmentant la richesse allélique des portées et permettant à la sélection sexuelle post-copulatoire d'avoir lieu. De plus, nous avons pu observer que les animaux les plus hétérozygotes survivent mieux face à une infection bactérienne, probablement via une meilleure tolérance. Les individus les plus hétérozygotes sont également plus gros à âge équivalent, ce qui revêt une importance particulière pour les femelles puisqu'une grande taille leur confère une meilleure fécondité. Ces résultats suggèrent que divers mécanismes sont à l'origine du maintien de la diversité génétique dans les populations d'A. vulgare et confèrent aux individus une meilleure valeur sélective. Ainsi les populations de cet isopode terrestre possèdent vraisemblablement un potentiel adaptatif important permettant leur maintien à long terme. / Genetic diversity is a crucial parameter for both populations and individuals. As such, heterozygosity often confers a selective advantage to individuals in numerous taxa, and sexual selection processes can result in an optimisation of offspring heterozygosity. We tested these hypotheses in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. In this work, we highlighted a higher reproductive success for more heterozygous males, which could result from both intrasexual competition and mate choice, as well as a choice for a genetically dissimilar partner. These two processes result in an increase in offspring heterozygosity. Moreover, we described for the first time a high rate of multiple paternity in natural as well as in experimental populations, increasing brood allelic richness and allowing post-copulatory sexual selection processes. Besides, we showed that more heterozygous individuals survive better when confronted to a bacterial infection, probably through a better tolerance. More heterozygous individuals are also bigger at the same age, which is particularly important in females because a big size leads to a higher fecundity. These results suggest that various mechanisms result in genetic diversity maintenance in A. vulgare populations and confer a better fitness to individuals. Thereby, it is likely that populations of this terrestrial isopod possess a high adaptive potential enabling their long-term maintenance.

La dispersion est définie comme le mouvement d'un individu entre le site de naissance et le premier site de reproduction ou entre deux sites de reproduction. La dispersion se traduit par des échanges d'individus et des flux de gènes entre les populations et est donc reconnue comme un trait d'histoire de vie clé de part son rôle déterminant sur de nombreux processus écologiques et évolutifs comme la dynamique ou la génétique des population, la répartition spatiale des espèces ou encore la capacité des espèces à faire face aux changements brutaux induits par les activités humaines. Pourtant les conséquences de la dispersion en terme de valeur sélective individuelle restent mal connues malgré leur importance dans l'évolution de la dispersion. Le but de cette thèse est d'identifier plus précisément les conséquences de la dispersion en terme de valeur sélective individuelle en utilisant à la fois des approches corrélative et expérimentale dans une population sauvage de passereaux migrateurs, le gobe mouche à collier (Ficedula albicollis). Grâce à des données à long terme comprenant plus de 20 ans de suivi, des différences entre les individus dispersants et philopatriques ont pu être mises en évidence à la fois à l'échelle de la vie des individus et à l'échelle annuelle, celle de l'événement de reproduction. Les résultats mettent en évidence des effets de la dispersion dépendant à la fois des conditions et du phénotype des individus et soulignent donc le fait que la balance entre les coûts et les bénéfices est le résultat d'interactions subtiles entre l'environnement et les caractéristiques de l'individu. D'autre part, l'expérience de dispersion forcée a permis de démontrer clairement l'existence de coûts liés à l'établissement dans un environnement non familier que seuls certains individus sont capables de surmonter. Enfin, l'absence de différence dans les décisions majeures de reproduction une fois les individus établis, suggère que la dispersion doit majoritairement être adaptative, une fois les coûts de l'installation surmontés / Dispersal is commonly defined as the movement of an individual from its natal or previous breeding site to a new breeding site. Because dispersal involves movements of individuals and genes among populations, it is widely recognized as a key life history trait with strong effects on many ecological and evolutionary processes, such as population dynamics and genetics but also species spatial distribution or response to brutal environmental variations induced by human activities. Yet, the consequences of dispersal in terms of individual fitness remain poorly understood despite their crucial importance in the understanding of the evolution of dispersal. The aim of this PhD is to get better insights in the fitness consequences of dispersal using both correlative and experimental approaches at different scales, i.e. annual and lifetime scales, in a wild patchy population of migratory passerine bird, the collared flycatcher (Ficedula albicollis). Using a long term data set encompasses more than 20 years of data, differences between dispersing and philopatric individuals were showed both at a lifetime and annual scale. The results highlighted strong phenotypic- and condition-dependent effects of dispersal and underline that the balance between the costs and benefits of dispersal is likely to be the result of subtle interactions between environmental factors and individuals’ phenotype. Moreover, the experiment of forced dispersal demonstrated that dispersal might entail costs linked with settlement in a new habitat, which only some individuals may overcome. Nevertheless, the absence of difference in major fitness related decisions after settlement suggests that dispersal is mostly adaptive for individuals overcome such costs

La sélection naturelle constitue un processus clé de l'adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l'évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu'elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l'aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d'un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l'isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l'application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d'action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu'ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu'à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l'évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d'estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d'appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables.

L’étude des interactions entre les plantes au sein de couverts hétérogènes pourrait permettre une meilleure utilisation des associations variétales de blé, car nous manquons de connaissances sur la manière dont les complémentarités, synergies et compétitions entre variétés affectent leurs performances dans ces conditions. Notre étude s'est focalisée sur la compréhension de l'impact de la compétition pour la lumière sur l'architecture aérienne du blé, en couplant une analyse expérimentale et une approche par modélisation. Nous avons dans un premier temps, caractérisé la plasticité de l’architecture aérienne en réponse à la modification de la densité de semis, pour 20 génotypes contrastés de blé tendre. Ainsi, nous avons déterminé que le nombre d’axes par plante était le trait le plus plastique pour tous les génotypes. Nous avons ensuite développé un modèle individu-centré représentant le développement du blé du semis à la floraison. Ce modèle est composé de deux parties : une partie descriptive du développement foliaire basée sur un modèle existant (ADEL-blé) et une partie plus mécaniste où nous avons intégré une régulation du tallage par la ressource lumineuse. Cette régulation du tallage se fait selon deux hypothèses simples : (1) la plante arrête d'émettre des talles dès que le Green Area Index (GAI) de son voisinage atteint une valeur seuil et (2) une talle meurt si la quantité de lumière qu'elle intercepte est inférieure à un seuil critique. La dynamique de tallage simulée par le modèle sur une large gamme de densité de semis est proche de la dynamique de tallage observée expérimentalement. Nous avons également caractérisé expérimentalement la plasticité de l’architecture aérienne de huit génotypes de blé en réponse à la compétition dans différentes associations variétales binaires. Ces analyses ont révélé des réponses assez différentes de celles mesurées en culture pure, soulignant la spécificité de certaines interactions entre plantes de génotypes différents. Ces essais ont confirmé que les associations contribuaient généralement à une augmentation de la production, en particulier dans des itinéraires techniques économes en intrants. Nous avons montré que des associations variétales comprenant des génotypes avec des hauteurs différentes permettaient d’avantager fortement le génotype haut sans trop pénaliser le génotype court. Ce travail a permis de développer un formalisme simplifié des processus régulant le tallage, qui va permettre d'explorer et optimiser les complémentarités/compétitions entre variétés dans des peuplements multi-variétaux. A terme le modèle pourra être couplé à des modèles génétiques pour mieux décrire l'impact de l'interaction plate-plante dans la valeur sélective des individus dans des populations hétérogènes. / The understanding of the interactions between plants within heterogeneous crops could allow for a more efficient use of wheat varietal mixtures, as there is a gap of knowledge on the complementarity, synergy and competition that develop among varieties within these systems. Our study is focused on competition for light, and its impact on the above ground architecture of wheat, coupling experimental analysis and model development. We first characterized the plasticity of the aerial architecture in response to different sowing densities, for 20 contrasting genotypes of winter wheat. The number of axes per plant was shown to be the most plastic trait for all genotypes. We developed an individual-based model representing wheat growth, from the sowing to flowering. The model is composed of two parts: a descriptive part of the foliar development based on the ADEL-wheat model and a mechanistic part which accounts for the regulation of tillering by light. Tillering is regulated by two simple hypotheses: (1) tillering stops when a critical value of local Green Area Index (GAI) is reached, (2) a tiller dies if the amount of intercepted light falls below a critical threshold. A realistic tillering dynamics was simulated by our model over a wide range of sowing densities, with a good fit with experimental data. We also experimentally characterized the plasticity of plant architecture for eight wheat genotypes observed in various two-components varietal mixtures. Contrasted plastic responses were observed when compared to those expressed in pure stands, underlining the specificity of certain plant-plant interactions. These experiments confirmed that the cultivar mixtures generally contribute to an overyielding, particularly in low-input agriculture . Finally, our results revealed that variety mixtures including genotypes with different heights may provide an advantage to the taller genotype with limited tradeoff on the short genotype. This work contributed to the development of a simplified formalism for tillering process, allowing to explore and optimize complementarities / competitions between plants within variety mixtures. Ultimately, the model could be coupled with a genetic model, in order to better describe the impact of plant-to-plant interactions in the selective value of individuals in heterogeneous populations.

La sélection naturelle constitue un processus clé de l’adaptation des populations à leur environnement, favorisant les variants présentant les meilleures valeurs sélectives. Les champignons présentent généralement des traits biologiques (diversité des modes de reproduction, grandes tailles de populations, fortes capacités de dispersion, entre autres) qui favorisent leur adaptation à des environnements variés. La compréhension des mécanismes qui sous-tendent l’évolution de leurs populations sous les contraintes, naturelles et anthropiques, qu’elles subissent constituent donc un enjeu majeur pour la protection des plantes, en particulier dans le contexte actuel de durabilité des méthodes de lutte. Dans cette thèse, nous avons décrit la structure et la diversité des populations Botrytis cinerea à l’aide de marqueurs neutres et sélectionnés et d’un échantillonnage emboîté, et avons proposé des mécanismes pouvant expliquer les résultats observés. Puis nous avons analysé la réponse adaptative des populations de B. cinerea en Champagne, aux applications de fongicides. Premièrement, nous avons montré que la pourriture grise était causée par un complexe de deux espèces cryptiques, vivant en sympatrie sur des hôtes communs. De plus, les populations françaises de B. cinerea sont structurées en cinq dèmes, caractérisés par le système de culture (sélection directionnelle), la plante-hôte (adaptation écologique), et dans une moindre mesure, par la géographie. Sur vigne, nous avons mis en évidence une entité dont l’isolement génétique semble lié à un isolement temporel. Par ailleurs, nous avons montré que l’application de fongicides conduit à la sélection de phénotypes résistants spécifiquement à quasiment tous les modes d’action homologués, selon des proportions variant suivant les vignobles et les usages. Plus particulièrement, la résistance aux fongicides inhibiteurs de la succinate déshydrogénase (SDHI) est causée par au moins sept mutations affectant les gènes encodant la protéine cible de ces fongicides, déterminant ainsi une grande variété de phénotypes. Enfin, nous avons montré que les fongicides ne modifiaient pas la structure neutre des populations mais qu’ils pouvaient conduire à une perte de richesse allélique dans les populations traitées ainsi qu’à un équilibre sélection-migration détectable dans certaines situations sous forme de clines au loci sous pression de sélection contemporaine tels que ceux déterminant la résistance multidrogues. La modélisation de l’évolution des fréquences de résistance hivernale a permis d’estimer le coût de la résistance pour quatre loci déterminant la résistance aux fongicides. Cette thèse a permis d’appréhender le fonctionnement des populations de B. cinerea et de comprendre et quantifier partiellement les mécanismes sélectifs opérant in natura. Ces informations seront utilisées pour raisonner des stratégies anti-résistance adaptées localement et durables. / Natural selection is the most powerful force driving population adaptation to their environment, favoring the variants with the best fitness. Fungi generally exhibit biological traits (diversity of reproduction modes, large population sizes, and intense dispersion) that favor their adaptation to changing environments. Therefore, disentangling the mechanisms that explain their evolution under natural and anthropic constraints constitute a major challenge for plant protection, especially in the actual context of agriculture sustainability. In this thesis, we described Botrytis cinerea population structure and diversity, using neutral and selected markers and a hierarchical sampling, and proposed mechanisms that may explain these observations. We then analyzed the adaptive answer of this species towards fungicide applications. First, we showed that grey mold populations were caused by a complex of two cryptic species, living sympatrically on the same hosts. Second, B. cinerea populations are divided into five demes, according to the cropping system (directional selection), the host-plant (ecological adaptation), and to a lesser extent, by geography. On grapevine, we identified a specific populations exhibiting temporal isolation, as an evidence of extreme exploration of the viticultural conditions. Moreover, fungicide applications select resistance towards all unisite modes of action, with few exceptions, but at varying proportions according to vineyards and fungicide use. More specifically, resistance to succinate dehydrogenase inhibitors (SDHIs) is caused by at least seven mutations altering the target genes of these fungicides, and determines a large variety of phenotypes in the field. At last, we showed that fungicides did not shape population structure but that they could decrease allele richness in treated areas and lead to migration-selection equilibrium, detectable in some situation and for loci under contemporary selective pressures as clines. Modeling the evolution of resistance during winter allowed estimating fitness cost of four loci involved in contemporary fungicide resistance, such as multidrug resistance. As a conclusion, this thesis helped to understand how B. cinerea populations evolve and to detect and quantify selective mechanisms at work in natura. This information will be useful to deign sustainable and locally-adapted anti-resistance strategies.

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