Titre de l'écran-titre (visionné le 30 octobre 2023) / Les variations structurales (SV) sont maintenant reconnues comme la principale source de polymorphisme génétique intraspécifique et peuvent contribuer aux processus évolutifs chez plusieurs organismes. Elles demeurent toutefois peu documentées en contexte de génomique des populations sauvages, en raison des nombreuses difficultés que comportent leur détection et leur génotypage. Le saumon atlantique (Salmo salar), qui montre une importante variabilité interpopulationnelle dans ses traits d'histoire de vie et son habitat, représente une espèce idéale pour étudier les SV d'importance adaptative. Dans ce contexte, nous avons développé un pipeline bio-informatique permettant de caractériser et d'analyser l'ensemble de la variation génétique à une échelle populationnelle, soit les SV, les polymorphismes nucléotidiques simples (SNP) et les indels courts. Ce pipeline repose, entre autres, sur la combinaison de données de séquençage en lectures courtes et en lectures longues et sur l'intégration des graphes pangénomiques. À l'aide de ce pipeline, nous avons catalogué 115,907 SV, 8,777,832 SNP et 1,089,321 indels courts dans les génomes de 60 saumons des rivières Romaine et Puyjalon (Côte-Nord, Québec), deux populations présumément adaptées localement dont les individus diffèrent fortement dans leurs traits d'histoire de vie, incluant l'âge de la maturité sexuelle et le taux de croissance. L'analyse comparative des trois formes de polymorphisme a révélé une excellente concordance entre elles quant à la structure de population et à l'ampleur de la différenciation génétique entre les saumons des deux populations. De plus, plusieurs variants présentant la signature moléculaire de sélection naturelle touchent à des gènes impliqués dans la fonction du système nerveux : ces variants pourraient donc indirectement contribuer à la variation phénotypique observée chez les populations à l'étude, et ainsi avoir un rôle dans leur adaptation locale. Ce travail démontre la faisabilité de l'étude populationnelle des SV et témoigne de sa pertinence pour la génomique des populations des salmonidés. / Structural variants (SVs) are now recognized as the main component of intraspecific genetic polymorphism and can contribute to evolutionary processes in various organisms. However, they are inherently difficult to detect and genotype and therefore remain poorly documented in wild populations. Atlantic salmon (Salmo salar), which displays strong interpopulation variability in life history traits and habitat, offers a prime context for studying adaptive SVs. Here, we developed a population-scale variant characterization and analysis pipeline targeting SVs, single nucleotide polymorphisms (SNPs) and short indels. This pipeline mainly relies on the combination of both short- and long-read sequencing and on the integration of pangenome graphs. Using this pipeline, we catalogued 115,907 SVs, 8,777,832 SNPs and 1,089,321 short indels in the genomes of 60 salmon from the Romaine and Puyjalon rivers (Côte-Nord, Québec), two putatively locally adapted populations exhibiting pronounced variation in life history traits, namely age at maturity and growth rate. Comparative analysis of the three types of polymorphism revealed a highly consistent population structure and genetic differentiation between both populations. In addition, numerous variants bearing molecular signatures of natural selection were located nearby genes involved in nervous system function: these variants might thus indirectly contribute to the observed phenotypic variation in the Romaine and Puyjalon populations, especially in age at smoltification, and could therefore play a role in their local adaptation. This research demonstrates the feasibility of population-scale study of SVs and highlights its relevance for population genomics of salmonids.

Les variations génétiques entre les individus peuvent expliquer plusieurs différences interindividuelles dans la présentation et la progression de certaines maladies. La parodontite apicale est une maladie causée par la réponse immunitaire de l'hôte en réponse à des pathogènes dans la pulpe dentaire. La reconnaissance decertains patrons moléculaires associés aux pathogènes (PAMP) par les récepteurs de reconnaissance de formes (PRR) localisés sur les cellules pulpaires mène à l'activation de la voie de signalisation des récepteurs de type *Toll Like récepteur 4* (TLR4), menant à l'activation du facteur nucléaire kappa B (NF-kB). Ceci se traduit en la production d'une multitude de médiateurs inflammatoires, comme l'interleukine-1 (IL-1), l'interleukine-6 (IL-6) et le facteur de nécrose tumorale alpha (TNF-α). Ces molécules jouent un rôle clé dans la pathogenèse de la parodontite apicale en altérant le mécanisme de remodelage osseux en faveur de la lyse osseuse. Le projet de recherche présenté vise à évaluer l'impact de certains polymorphismes de nucléotides simples (SNPs) de la voie de signalisation des TLR4 sur la parodontite apicale. Les participants ont été recrutés dans les cliniques dentaires de la faculté de médecine dentaire de l'Université Laval. 52 participants avec une parodontite apicale ont été recrutés dans le groupe expérimental et 88 participants avec une santé bucco-dentaire optimale ont été recrutés pour le groupe contrôle. 3mL de salive de chaque participant ont été récoltés dans des tubes de collecte le jour de l'examen. Ces échantillons étaient ensuite utilisés pour en extraire l'ADN et effectuer un génotypage pour identifier les SNP visés par le projet de recherche. Deux SNPs du gène de TLR4 ont été sélectionnés (rs2770150 et rs4986790) ainsi que deux SNPs du gène de MYD88 (rs7744 et rs8177374). Une analyse statistique globale des participants ainsi que celles se basant sur l'âge et le sexe de deux groupes de participants ont été effectuées dans le but d'identifier une potentielle association entre ces SNPs de la voie de signalisation de TLR4 et la parodontite apicale. L'analyse statistique n'a révélé aucune association significative entre les génotypes et la prévalence de la parodontite apicale dans l'ensemble des données ou dans les analyses en sous-groupes. Selon les données disponibles dans ce projet de recherche, les SNPs rs2770150 et rs4986790 de TLR4 ainsi que rs7744 et rs8177374 de MYD88 n'ont pas d'impact sur la prévalence de laparodontite apicale ou la présence de symptômes cliniques dans la population québécoise.

Cette recherche visait le développement de marqueurs génétiques codants pour Cronartium ribicola, agent causal de la rouille vésiculeuse du pin blanc (RVPB), sans biais pour les populations de l’Est ou de l’Ouest de l’Amérique du Nord. Huit marqueurs ont permis de génotyper 80 individus à l’aide de la technique SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism) et ainsi d’étudier la variabilité génétique à l’intérieur de ces populations. Cette étude a confirmé la présence d’une barrière au flux génique entre les populations situées à l’est et à l’ouest des Prairies, des populations à l’est des Rocheuses s’étant groupées avec les populations de l’Ouest. La différentiation génétique présente entre les populations de l’Est et de l’Ouest est hautement significative et la diversité nucléotidique est trois fois supérieure chez les populations de l’Est. De plus, un hybride entre C. ribicola et Cronartium comandrae, agent causal de la rouille-tumeur oblongue, est rapporté pour la première fois. / The goal of this research was to develop coding genetic markers for the white pine blister rust (WPBR) causal agent, Cronartium ribicola, without bias for populations from eastern or western North America. Eight markers were used to genotype 80 individuals, using the SSCP (Single-Strand Conformation Polymorphism) technique, allowing to study genetic variability within these populations. This study confirmed the presence of a barrier to gene flow between populations located east and west of the Prairies, populations from the Rockies having grouped with western populations. The genetic differentiation between eastern and western populations is highly significant and nucleotide diversity was three times higher in eastern populations. Furthermore, an hybrid between C. ribicola and Cronartium comandrae, causal agent of comandra blister rust, is reported for the first time.

Malgré leur abondance, leur diversité et leur importance pour la production primaire et l'écosystème marin arctique, la diversité génétique des microbes marins eucaryotes arctiques reste relativement inconnue. De récentes études moléculaires ont montré que les espèces florissantes dans l'Arctique sont phylogénétiquement divergentes des espèces de protistes marins non-polaires. Pour mieux à comprendre l'histoire évolutive et la diversité des espèces dans l'océan Arctique, cinq cultures de microalgues arctiques (un pélagophyte, un dictyochophyte, un chrysophyte, un cryptophyte et un haptophyte) ont été cultivées sous différentes conditions pour générer des transcriptomes de ces cinq espèces et produire une ébauche du génome du pélagophyte. L'analyse des données de transcriptomique et de génomique du pélagophyte ont démontré sa capacité génétique à utiliser l'azote organique et son aptitude à vivre sous de faibles conditions de lumière, de façon similaire à un pélagophyte formant des floraisons dans des régions tempérées. Une analyse phylogénétique de gènes spécifiques à la physiologie photosynthétique et non-photosynthétique a donné un aperçu de l'histoire évolutive du pélagophyte et des quatre autres protistes marins arctiques. / Despite their abundance, diversity, importance to primary production and the Arctic marine ecosystem, the genetic diversity of Arctic marine microbial eukaryotes remains relatively unknown. Recent molecular studies have shown that the species thriving in the Arctic are phylogenetically divergent from non-polar species of marine protists. To begin to understand the evolutionary history and genetic diversity of species from the Arctic Ocean, five Arctic microalgae isolates (a pelagophyte, dictyochophyte, chrysophyte, cryptophyte and haptophyte) were grown under a variety of conditions to generate transcriptomes of all five species and a draft genome of the pelagophyte. Analysis of the transcriptomic and genomic data of the pelagophyte revealed the genetic capacity to use organic nitrogen and live under low light conditions, similar to a temperate bloom-forming pelagophyte. A phylogenetic analysis of genes specific to both photosynthetic and non-photosynthetic physiology provided insight into the evolutionary history of the pelagophyte and the other four Arctic marine protists.

L’introduction d’une espèce en milieu isolé est souvent associée à une perte de la variation génétique, c’est l’effet fondateur. Les pressions de sélection peuvent également différer du milieu d’origine, accélérant la divergence de la population introduite. En 1896, environ 220 cerfs de Virginie (Odocoileus virginianus) provenant de la rive sud du fleuve Saint-Laurent ont été introduits sur l’île d’Anticosti (Québec, Canada) pour développer la chasse sportive. Cette population a rapidement atteint de fortes densités (>20 cerfs/km2) et présente une taille corporelle inférieure à celle de la population source. Ce projet avait comme objectifs d’évaluer le rôle de l’effet fondateur et de la sélection sur la diversité et la structure génétique de la population de cerfs de l’île d’Anticosti. Pour ce faire, la variabilité génétique de cette population a été comparée à la population souche avec des techniques de séquençage à haut débit (GBS). Les résultats montrent une faible différenciation génétique entre la population source et celle de l’île d’Anticosti par rapport à l’ampleur de la différenciation génétique entre les rives nord et sud du Saint-Laurent. L’absence de structuration à l’intérieur de l’île d’Anticosti signifie que la dérive génétique n’a pas eu d’effet significatif lors de la colonisation de l’ensemble de l’île. Ainsi, la grande diversité génétique de la population de cerfs d’Anticosti et sa faible différenciation par rapport à celle du continent suggèrent un faible effet fondateur. Le grand nombre d’individus introduits et la rapide croissance démographique de la population ont sans aucun doute contribué à diminuer la dérive génétique et expliquent le maintien d’une grande diversité génétique. De plus, des loci potentiellement sous sélection ont été associés aux traits phénotypiques précédemment identifiés comme différents entre les deux populations. Ces loci appuient une divergence adaptative de la population insulaire en réponse aux conditions particulières de l’île d’Anticosti. / The introduction of a species is often associated with a loss of genetic variability, referred as the founder effect. Different selection pressures in the colonized environment may also accelerate the genetic divergence of two populations. In 1896, ca. 220 white-tailed deer (Odocoileus virginianus) captured on the southern shore of the St. Lawrence River were introduced on Anticosti Island (Québec, Canada) to develop sport hunting. The absence of predator allowed the population to quickly reached high densities (>20 deer/km2) that affected forest composition because of browsing intensity. Deer body size decreased by half compared to the source population because of their poor-quality diet. Our objectives were to characterize the impacts of the founder effect and selection on the diversity and genetic structure of the deer population on Anticosti Island. We compared the genetic variability of this population to one of the strain populations (Montmagny-L’Islet region) with high throughput sequencing techniques (GBS). The results show a small, albeit significant genetic differentiation, between the source population and Anticosti Island relative to the extent of genetic differentiation between the north and south shores of the St. Lawrence. We found a lack of structuration within the island meaning that the genetic drift did not have a significant magnitude during the colonization of the whole island. The high genetic diversity of the Anticosti deer population and its low differentiation from the mainland suggests a weak founder effect. The large number of introduced individuals and the rapid population growth of the population have undoubtedly helped to reduce genetic drift and explain the maintenance of a great genetic diversity. Loci under putative selection were assigned to the differentiated phenotypic traits supporting an adaptive divergence of the island population.

Dans un contexte de surexploitation, l’ensemencement est un outil de gestion largement utilisé afin de soutenir et d’améliorer autant les pêcheries sportives que commerciales. Les impacts de cette pratique sur les mélanges génétiques individuels et populationnels ont été documentés par de nombreuses études. Néanmoins, peu d’études se sont penchées sur les déterminismes des mélanges génétiques découlant de cette pratique. Cette étude visait à investiguer cet aspect par le génotypage à 19 marqueurs microsatellites de 3341 touladis (Salvelinus namaycush) provenant de 72 lacs. Les résultats ont montré une altération profonde de l’intégrité génétique des populations ensemencées. L’intensité des ensemencements était fortement corrélée aux taux de mélange génétique observés dans les populations ensemencées et une valeur seuil d’homogénéisation totale entre les populations sources et les populations ensemencées a été identifiée. Finalement, nos résultats suggèrent que dans certains cas, les impacts génétiques des ensemencements pourraient être de courte durée. / Stocking represents the most important management tool to increase and sustain commercial and recreational fisheries in a context of overexploitation. Genetic impacts of this practice have been investigated in many studies that examined population and individual admixture, but few investigated determinants of these processes. Here we addressed this question from the genotyping at 19 microsatellite loci of 3341 adult lake trout (Salvelinus namaycush) from 72 lakes. Results showed a profound alteration of the genetic integrity in stocked populations. Moreover, levels of admixture in stocked populations were strongly correlated with stocking intensity and a threshold value of total homogenization between source and stocked populations was identified. Our results finally suggest that under certain scenarios, the genetic impacts of stocking could be of short duration.

La tomate (Solanum lycopersicum) est largement appréciée par les consommateurs. La flaveur distinctive des tomates provient des interactions entre les acides, les sucres et un mélange complexe de composés volatils. Ces substances volatiles sont principalement dérivées de nutriments tels que les caroténoïdes, les acides gras et les acides aminés. Bien que la tomate soit considérée comme un modèle pour le développement des fruits, la plupart des voies métaboliques menant à la synthèse de volatils ne sont pas encore bien comprises. Afin de mieux interpréter les sentiers métaboliques, nous avons quantifié une centaine de composés volatils dans 254 accessions de tomates ancestrales, modernes et sauvages. Nous avons sélectionné 64 de ces cultivars en fonction de leur profil aromatique et réalisé une étude transcriptomique. Nous avons utilisé un modèle de régression linéaire et une étude d'association pangénomique pour évaluer la relation entre les composés volatils et l'expression génique afin de mieux comprendre la régulation génétique des diverses voies métaboliques. L'analyse de la population a démontré que le profil en composés volatils varie considérablement entre les divers cultivars de tomates. Les composés volatils à l'intérieur d'un même sentier métabolique sont par contre fortement corrélés entre eux. La force de ces corrélations diffère considérablement, indiquant la présence d'étapes limitantes. De fortes corrélations entre des composés volatils non apparentés indiquent également des liens possibles entre différentes voies de biosynthèse. L'émission différentielle de plusieurs volatils dans la population de cultivars de tomates corrèle fortement avec l'expression des gènes caractérisés et d'autres gènes candidats. L'étude d'association pangénomique a permis de cibler de courtes régions chromosomiques associées à l'émission de certains groupes de composés volatils dans le fruit. Nos résultats démontrent le potentiel de ces différentes approches pour mieux comprendre les voies métaboliques de biosynthèse des composés volatils et découvrir de nouveaux gènes candidats. / Tomato (Solanum lycopersicum) is widely appreciated by consumers. The distinctive flavor of tomatoes comes from the interactions between acids, sugars and a complex mixture of volatile compounds. These volatiles are mainly derived from nutrients such as carotenoids, fatty acids and amino acids. Although tomato is considered a model for fruit development, most of the metabolic pathways leading to volatiles synthesis are not yet fully understood. In order to better understand these metabolic pathways, we quantified about 100 volatile compounds in 254 accessions of heirloom, modern and wild tomatoes. We selected 64 tomatoes cultivars based on their aroma profile and performed a transcriptomic analysis. We used a linear regression model and a genome-wide association study to evaluate the relationship between volatile compounds and gene expression, in an effort to better understand the genetic regulation of the various metabolic pathways. The volatiles profile varied considerably among tomatoes cultivars. Volatile compounds within the same metabolic pathway were strongly correlated with each other. On the other hand, the strength of these correlations differed considerably, indicating the presence of limiting steps. Strong correlations between unrelated volatile compounds also indicate possible links between different biosynthetic pathways. The differential emission of several volatiles in the tomato cultivar population strongly correlates with the expression of characterized genes and other candidate genes. A genome-wide association study was used to target short chromosomal regions associated with the emission of certain groups of volatiles in the fruits. Our results demonstrate the potential of these different approaches to better understand the metabolic pathways leading to the biosynthesis of volatile compounds and to uncover new candidate genes.

Dans ce travail de thèse de doctorat, deux objectifs ont été poursuivis à savoir : i) évaluer la structure génétique des populations du tilapia du Nil (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) pour orienter les mesures de gestion à l’échelle de la sous-région du bassin du Congo; ii) et évaluer l’héritabilité des traits de croissance afin d’envisager une amélioration génétique de ladite espèce. Dans la perspective de déterminer la structuration génétique du tilapia du Nil dans le bassin du Congo à l'aide de récents outils génomiques de type GBS, 13,792 SNPs neutres étaient identifiés à partir de 438 tilapias du Nil collectés au Cameroun, en République Centrafricaine et en République Démocratique de Congo. La présence de groupements génétiques distincts a été élucidée par la méthode de regroupement bayésien implémentée dans le programme Admixture exécuté en utilisant 2000 bootstraps avec un nombre de groupes (K) variant de 1 à 14. L’estimation du flux génique potentiel, entre les sites, a été réalisée à l’aide du logiciel Treemix et l’évaluation de degré d’apparentement par paire entre deux individus d’un même site ou écosystème (utilisant les indices de relation de parenté ou relatedness, AJK), par vcftools. L’estimation de l’héritabilité des traits de croissance du tilapia du Nil a été réalisée en utilisant les données de 660 poissons cultivés dans les hapas placés en étang entre 185 et 209 jours d’expérience. Les mesures de masse corporelle et de longueur standard ont été prises in situ tandis que le facteur de condition a été déduit en utilisant la formule de Fulton. La détermination de données liées à la morphologie a été obtenue par analyse Procruste généralisée. Une analyse utilisant le modèle animal mixte a été appliquée à ces traits morphométriques pour estimer les différentes composantes de variance génétique et environnementale à partir desquelles l'héritabilité de chaque caractère, les effets des facteurs environnementaux et les corrélations génétiques entre les traits ont été déduits. Les résultats de l’analyse de structure sur les 13,792 marqueurs neutres ont révélé l’existence d'une structuration génétique mise en évidence avec l’identification de 5 populations génétiquement différentes (moyenne Fst = 0.079; CI: 0.073 à 0.086, P-valeur = 0.001). Il ressort de cette étude qu’il y a eu flux de gènes entre certains sites et qu’il y a moins d’individus apparentés dans les rivières et lacs par rapport aux piscicultures. / On a démontré que l’héritabilité au sens strict (h²) de la masse corporelle était élevée (0.67±0.30), modérée pour la morphologie (0.30 ± 0.12), faible pour la longueur standard (0.10 ± 0.10) et le facteur de condition (0.03 ± 0.04). L’héritabilité au sens large (H²) a varié de 0.22 ± 0.13 à 0.93 ± 0.10 pour tous les traits. La corrélation génétique entre la masse corporelle et la morphologie (0.91) était élevée mais moyenne entre la longueur standard et la morphologie (0.21) ainsi qu’entre la masse corporelle et la longueur standard (0.20). La corrélation phénotypique entre la masse corporelle et la longueur standard (0.95) était élevée tandis qu’elle était moyenne entre la longueur standard et la morphologie (0.21) ainsi qu’entre la masse corporelle et la morphologie (0.27). Au vu de ces résultats, on peut conclure qu’il y a existence d'une structuration génétique pouvant permettre une gestion et utilisation durables de l’espèce tilapia du Nil dans le cadre des activités piscicoles et d’ensemencement. L’existence d’une bonne diversité́ génétique associée à l’héritabilité des caractères de croissance augure de bonnes perspectives pour des programmes d’amélioration génétique de l’espèce dans la sous-région du bassin du Congo. / Strict heritability (h²) of body mass was shown to be high (0.67 ± 0.30), moderate for morphology (0.30 ± 0.12), low for standard length (0.10 ± 0.10), and condition factor (0.03 ± 0.04). Heritability in the broad sense (H²) ranged from 0.22 ± 0.13 to 0.93 ± 0.10 for all traits. The genetic correlation between body mass and morphology (0.91) was high but average between standard length and morphology (0.21) and between body weight and standard length (0.20). The phenotypic correlation between body mass and standard length (0.95) was high while it was average between standard length and morphology (0.21) as well as between body mass and morphology (0.27). In view of these results, it can be concluded that there is a genetic structure that can allow sustainable management and use of the Nile tilapia species in the context of fish farming and fish seed production. The existence of a good genetic diversity associated with the heritability of growth traits is promising for the development of genetic improvement programs of the of Nile tilapia species in the Congo Basin sub region / In this PhD thesis work, two objectives were pursued: i) to assess the genetic structure of Nile tilapia populations (Oreochromis niloticus, Linnaeus, 1758) in order to guide management strategies at the sub-regional scale; region; ii) and assess the heritability of the growth traits in order to consider a genetic improvement of the species. In order to determine the genetic structuring of Nile tilapia in the Congo Basin using recent GBS-type genomic tools, 13,792 neutral SNPs were identified from 438 Nile tilapias collected in Cameroon, Central African Republic and Democratic Republic of Congo. The presence of distinct genetic groupings was elucidated by the Bayesian clustering method implemented in the Admixture program run using 2000 bootstraps with a number of groups (K) ranging from 1 to 14. The estimation of potential gene flow between sites, was performed using Treemix software and peer paired degree evaluation between two individuals from the same site or ecosystem (using kinship or relatedness indices, AJK), by vcftools. The assesment of the heritability of Nile tilapia growth traits was performed using data from 660 fish grown in hapas placed in a pond between 185 and 209 days of experience. The body mass and standard-length measurements were taken in situ while the condition factor was deduced using the Fulton formula. Determining morphology-related data was obtained by generalized Procrustes analysis. An analysis using the mixed animal model was applied to these morphometric traits to estimate the different components of genetic and environmental variances from which the heritability of each trait, the effects of environmental factors and the genetic correlations between traits were derived. The results of the structural analysis on the 13,792 neutral markers revealed the existence of a genetic structure highlighted with the identification of 5 genetically different populations (average Fst = 0.079, CI: 0.073 to 0.086, P-value = 0.001). This study shows that there has been gene flow between some sites and that there are fewer inbred individuals in the rivers and lakes while fish farmers have been more consanguineous.

Thèse ou mémoire avec insertion d’articles / Les bouleaux sont une composante importante du paysage forestier de l'hémisphère nord. Les bouleaux arbustifs, contribuant actuellement au verdissement de la toundra, sont des témoins privilégiés des changements climatiques (CC) en régionssubarctiques. À ce jour, ces espèces demeurent peu étudiées sur le plan génétique et des incertitudes persistent quant à leur taxonomie et leurs liens phylogénétiques. Le développement de connaissances sur la diversité génétique des espèces végétales nordiques et leur capacité d'adaptation aux CC sera essentiel pour mettre en place des mesures de conservation. L'objectif de l'étude était d'analyser la biogéographie et la diversité génétique du bouleau glanduleux (Betula glandulosa), un arbuste de la toundra nord-américaine. Un échantillonnage, à l'échelle de son aire de répartition en Amérique du Nord, a été réalisé. Une approche multicritère, basée sur la détermination du niveau de ploïdie, la génomique (échantillonnage des régions de l'ADN nucléaire et chloroplastique) et la morphologie, a été utilisée pour distinguer les individus de B. glandulosa des autres espèces de bouleaux, en raison des difficultés liées à la validation taxonomique des échantillons. Les résultats ont révélé la présence de trois espèces distinctes et leurs hybrides parmi les échantillons. L'analyse des polymorphismes nucléotidiques (« single nucleotide polymorphisms », SNP) nucléaires et chloroplastiques a mis en évidence une longue histoire d'échanges de gènes entre les différentes espèces et groupes génétiques. L'ensemble des résultats porte à croire que B. glandulosa fait partie d'un syngaméon de bouleaux arbustifs nord-américains avec B. pumila, B. nana et B. occidentalis. À l'échelle intraspécifique, deux groupes génétiques issus probablement de deux lignées glaciaires ont été détectés chez B. glandulosa en Amérique du Nord. L'étude souligne l'importance d'une approche multicritère pour décrire la diversité génétique intraspécifique lorsque les limites taxonomiques sont floues et l'importance de prendre en compte l'impact évolutif des espèces apparentées pour préserver la diversité génétique et la capacité d'adaptation dans un contexte de CC. / Birches are an important component of the northern hemisphere forest landscape. Shrub birches, currently contributing to tundra greening, are an indicator of climate change in subarctic regions. To date, these species remain poorly studied genetically and uncertainties persist regarding their taxonomy and phylogenetic relationships. The development of knowledge on the genetic diversity of northern plant species and their ability to adapt to CC will be essential to implement conservation measures. This study aimed to analyze the biogeography and genetic diversity of dwarf birch (Betula glandulosa), a shrub of the North American tundra. Sampling was conducted throughout its North American range. A multicriteria approach, based on ploidy level assessment, genomics (sampling of nuclear and chloroplast DNA regions) and morphology, was used to distinguish individuals of B. glandulosa from other birch species, due to the difficulties associated with taxonomic validation of the samples. The results revealed the presence of three distinct species and their hybrids among the samples. Analysis of nuclear and chloroplast single nucleotide polymorphisms (SNPs) revealed a long history of gene exchange between the different species and genetic clusters. Taken together, the results suggest that B. glandulosa is part of a North American shrub birch syngameon with B. pumila, B. nana, and B. occidentalis. At the intraspecific level, two genetic clusters were detected within B. glandulosa in North America originating probably from two glacial lineages. The study highlights the importance of a multicriteria approach to describe intraspecific genetic diversity when taxonomic boundaries are blurred and to consider the evolutionary impact of related species to preserve genetic diversity and adaptive capacity in a climate change context.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Ce ne sont pas moins de 98% de notre ADN qui constituent la partie non-codante du génome. D'abord qualifiée d'ADN « camelote », il a plus tard été identifié que cette portion de notre patrimoine génétique est caractérisée par une structure particulière de la chromatine associée aux fonctions régulatrices à l'origine de l'expression des programmes génétiques nécessaires à l'établissement de la myriade des types cellulaires composant notre organisme. Ce code régulateur constitue l'épigénome qui est une composante indispensable à l'expression organisée de l'exome qui représente la portion codante de notre ADN; il a par exemple été identifié certaines régions régulatrices appelées « enhancers » qui possèdent la capacité d'amplifier l'expression de gènes codants localisés à distance via une courbure de la chromatine permettant le rapprochement géographique de régions éloignées du génome. De cette façon si chaque cellule qui nous compose présente au sein de leur noyau une séquence d'ADN rigoureusement identique, c'est la manière dont le génome s'organise qui définit l'identité et le destin cellulaire. Cette organisation obéit à une hiérarchie à l'origine de la régulation fine de l'expression des gènes et pour laquelle une quelconque perturbation peut avoir des conséquences néfastes sur l'homéostasie cellulaire ou tissulaire. Ces dernières années la réduction drastique des couts de séquençage du génome humain a permis de développer de nombreuses techniques nous offrant l'opportunité de déchiffrer les impacts des variations génétiques non-codantes sur les phénotypes : de cette façon l'investigation des polymorphismes d'un seul nucléotide comme source de variation (SNPs), la capture de l'organisation tridimensionnelle du génome, ou encore la mesure de l'expression de gènes codants ou non-codants à l'échelle tissulaire ou de la cellule unique sont autant d'outils qui permettent potentiellement de décrypter le langage non-codant associé à l'établissement des phénotypes. En revanche la complexité des données générées par ces types d'approches ainsi que les défis que représente une intégration multidimensionnelle nécessite de développer des algorithmes rigoureux aussi bien analytiques qu'expérimentaux pour extraire les informations clés qui permettront de comprendre les phénotypes. Ce travail de doctorat visait à déchiffrer les conséquences de certaines variations génétiques non-codantes associées à la longévité et au rétrécissement aortique calcifié pour comprendre les mécanismes reliés à ces phénotypes par le développement d'approches holistiques intégrant une dualité expérimentale et analytique. À partir de données d'associations génétiques pour la longévité et d'expression de gènes à l'échelle tissulaire et de la cellule unique et grâce à l'utilisation d'approches évaluant la causalité d'associations par randomisation Mendélienne, il a été ainsi démontré que le tissu sanguin joue un rôle important dans la longévité par le biais de processus reliés à l'immunité innée et adaptative, et également que l'expression de 16 gènes dans le sang est associée à l'établissement de la trajectoire de la longévité directement ainsi que par le biais de certaines maladies. En utilisant la cartographie génétique tridimensionnelle et des informations relatives à la structure de la chromatine, il a d'autre part été possible durant ce doctorat de comprendre la régulation génétique au locus 1p21.2 associé au rétrécissement aortique calcifié et à l'expression de la palmdelphine dans la valve aortique, puis en complément grâce à des expériences *in vitro* dans des cellules de valve aortique issues de patients d'identifier un rôle de la palmdelphine dans la fibrose, un processus important dans la pathogenèse de cette maladie. Enfin, l'exploitation conjointe de données relatives à l'organisation tridimensionnelle du génome, à la structure de la chromatine et à l'expression de gènes codants et non-codants dans la valve aortique a aussi permis d'identifier que l'ARN long non-codant LINC01013 dérive d'un « super-enhancer » et est impliqué dans le développement de fibrose dans le rétrécissement aortique calcifié en contrôlant l'expression de *CCN2*, un gène important pour le maintien de l'homéostasie de la matrice extracellulaire de nombreux tissus. Ce travail de doctorat a donc renforcé l'importance du rôle des régions non-codantes dans le maintien de l'homéostasie et de l'intégrité des phénotypes en déchiffrant les conséquences de variations génétiques non-codantes associées à la longévité et au rétrécissement aortique calcifié. D'autre part, celui-ci a souligné la puissance d'approches holistiques intégrant une dualité expérimentale et analytique par le développement de nouveaux algorithmes qui ont permis d'identifier des mécanismes reliés à l'acquisition de ces phénotypes qui demeuraient jusqu'alors inconnus.