Tableau d'honneur de la FÉSP / La sélection génétique est à l'origine de progrès spectaculaires en production animale chez de nombreuses espèces domestiques. Cependant, elle est encore peu exploitée pour l'abeille domestique (*Apis mellifera*) compte tenu de ses particularités génétiques et reproductives complexes (p. ex. haplo-diploïdie) qui sont un défi à modéliser en statistique. Les avancées en informatique permettent aujourd'hui la création d'un modèle statistique cohérent avec la génétique de l'abeille et donc d'accéder à la sélection génétique pour cette espèce. Le but de ce projet doctoral est de créer une procédure de sélection génétique de l'abeille, en appliquant les principes de la génétique quantitative, et de l'employer sur le cheptel du programme d'élevage apicole de l'Université Laval (UL) et du Centre de Recherche en Science Animal de Deschambault (CRSAD) et mis en place en 2010. Ce projet a pour objectifs: 1) de mesurer les paramètres génétiques de plusieurs caractères de performance d'intérêt pour l'industrie apicole (développement printanier, production de miel, comportement hygiénique, consommation hivernale et taux de croissance de la population de *Varroa destructor); 2) d'introduire la méthode statistique Best Linear Unbiased Predictor-animal (BLUP-animal) de façon à choisir les colonies pour la reproduction à partir de leurs valeurs d'élevage des caractères d'intérêt pour l'industrie et d'estimer le progrès génétique réalisé au cours des 10 dernières années ; et 3) de comparer les gains génétiques de plusieurs caractères de performances en fonction de la pression de sélection appliquée sur les mâles dans le contrôle de la reproduction (fécondation dirigée vs insémination instrumentale). Nos résultats démontrent que les cinq caractères de performance mesurés sont héritables. Ainsi, le taux d'infestation par *V. destructor* a une forte héritabilité (h² = 0,44 ± 0,56), le développement printanier et la production de miel ont une héritabilité moyenne (respectivement, h² = 0,30 ± 0,14 et h² = 0,20 ± 0,13), et la consommation hivernale et le comportement hygiénique ont une faible héritabilité (respectivement, h² = 0,11 ± 0,09 et h² = 0,18 ± 0,13). De plus, les corrélations génétiques entre ces traits sont toutes positives ou nulles, sauf entre le comportement hygiénique et le niveau d'infestation par *V. destructor*. À la suite de ces résultats qui démontrent que la sélection appliquée à ces caractères sera efficace pour l'amélioration de ces caractères, trois de ces caractères ont été sélectionnés (comportement hygiénique, production de miel et développement printanier) pour débuter le programme de sélection génétique UL-CRSAD basé sur le modèle statistique BLUP-animal. Nos résultats concernant l'instauration du programme de sélection génétique montrent une amélioration de 0.30 % par an pour le comportement hygiénique, de 0.63 kg par année pour la production de miel et de 164 cellules de couvain par an pour le développement printanier. De plus, nous avons constaté que l'utilisation du modèle BLUP-animal en sélection permet de multiplier les gains génétiques par deux pour la production de miel et par quatre pour le développement printanier en comparaison à une sélection basée uniquement sur le phénotype. Enfin, l'utilisation de l'insémination instrumentale dans le cadre du programme de sélection génétique apicole UL-CRSAD a révélé que les gains génétiques étaient significativement similaires entre des colonies dont les reines sont fécondées naturellement et les colonies dont les reines sont inséminées pour le comportement hygiénique. De plus, nous avons mesurés des gains génétiques similaires ou plus faibles pour les colonies avec des reines inséminées concernant la production de miel et le développement printanier. En conclusion, les travaux de ce projet doctoral ont permis de référencer dans la littérature des informations capitales sur la génétique quantitative des abeilles du Québec et d'améliorer les performances des caractères de l'abeille qui présentent de l'intérêt auprès de l'industrie apicole afin qu'elle soit plus adaptée aux conditions nordiques du Canada. Ce projet en sélection génétique de l'abeille est une solution durable qui va permettre de maintenir une sécurité alimentaire, d'assurer la pérennité des entreprises apicoles et d'atteindre une autosuffisance en abeilles au Canada. / Genetic selection has led to spectacular progress in animal production in many domestic species. However, it is still little exploited to honeybees (*Apis mellifera*) whose complex genetic and reproductive characteristics (e.g., haplo-diploidy) are a challenge to model statistically. Advances in informatics now enable creation of a statistical model consistent with honeybee genetics, and thus access to genetic selection for this species. The aim of this doctoral project is to create a procedure for the genetic selection of the honeybee by applying the principles of quantitative genetics using the livestock from the honeybee breeding program of Université Laval (UL) and the Centre de Recherche en Science Animal de Deschambault (CRSAD) established in 2010. The objectives of this project are to: 1) to measure the genetic parameters of several performance traits of interest to the beekeeping industry (spring development, honey production, hygienic behavior, winter consumption and *Varroa destructor* infestation level); 2) to introduce the statistical method Best Linear Unbiased Predictor-animal (BLUP-animal) in order to select breeder colonies based on their breeding values for the chosen performance traits and to estimate the genetic progress achieved during the last 10 years; and 3) to compare the genetic gains of several performance traits as according to the selection pressure applied on drones in the control of reproduction (directed fertilization vs. instrumental insemination). Our results show that the five performance traits measured are heritable. Thus, *V. destructor* infestation rate has a high heritability (h² = 0.44 ± 0.56), spring development and honey production have a medium heritability (respectively, h² = 0.30 ± 0.14 and h² = 0.20 ± 0.13), and winter consumption and hygienic behavior have a low heritability (respectively, h² = 0.11 ± 0.09 and h² = 0.18 ± 0.13). In addition, the genetic correlations between these traits are all positive or null, except between hygienic behavior and *V. destructor* infestation level. Because of these results demonstrating that selection applied to these traits is effective, three amongst these were selected (hygienic behavior, honey production and spring development) to begin the UL-CRSAD breeding program based on the BLUP-animal statistical model. Our results with BLUP-animal model show an improvement of 0.30 % per year for hygienic behavior, of 0.63 kg per year for honey production and of 164 brood cells per year for spring development. Additionally, we noted that the BLUP-animal model results show a two-fold increase of the genetic gains for honey production and a fourfold increase for spring development compared to a selection based only on the phenotype. Finally, the use of instrumental insemination in the UL-CRSAD breeding program for the third objective revealed that genetic gains were similar between colonies with naturally fertilized queens and colonies with inseminated queens for hygienic behavior. Furthermore, genetic gains were similar or lower for honey production and spring development in colonies with inseminated queens. In conclusion, the research conducted during this doctoral project has contributed essential knowledge in the scientific literature on the quantitative genetics of Québec honeybee stock and to improve the performance traits of honeybees in order to improve their adaptation to Canada's northern beekeeping conditions. This honeybee breeding program project is a sustainable solution that will help maintain food security, ensure the sustainability of beekeeping businesses, and increase Canada's self-sufficiency toward honeybee's importations.

Actuellement, l’ectoparasite Varroa destructor est considéré comme la plus grande menace pathogène pesant sur la survie de l’Abeille mellifère (Apis mellifera). En plus d’engendrer des dommages directs aux abeilles par la consommation répétitive de leur corps gras et de leur hémolymphe et par la dépression de leur système immunitaire, les varroas affectent également indirectement les abeilles par la transmission de plusieurs agents pathogènes viraux. En absence de traitements périodiques, la plupart des colonies d’abeilles mellifères s’effondrent dans une période de deux ou trois années suivant l’infestation initiale de Varroas. Face à la pression sélective engendrée par cet Acarien, certaines colonies d’abeilles mellifères ont développé des comportements de résistance. Parmi ces comportements, nous retrouvons le Varroa Sensitive Hygiene (VSH) qui permet aux ouvrières de détecter la présence du parasite dans le couvain d’abeille et de le retirer. De plus, ce comportement est également fortement associé au trait Suppressied Mite Reproduction (SMR), c’est-à-dire, à la baisse du succès reproducteur des varroas dans le couvain d’abeille. Ainsi, les abeilles dotées du comportement VSH sont capables de réduire le niveau d’infestation de leur ruche et de le maintenir à un faible niveau. C’est pourquoi la sélection d’abeilles ayant ce trait comportemental pourrait s’avérer être une solution efficace et durable pour pallier les problèmes engendrés par le Varroa. Cependant, la sélection pour un caractère comporte un certain risque puisqu’il peut advenir que la sélection d’un trait engendre également des répercussions négatives sur d’autres caractères désirables. C’est pourquoi un des objectifs de ce projet est de confirmer la relation entre le VSH et le SMR, et de déterminer les facteurs probables engendrant les problèmes de fertilité du Varroa. Le second objectif quant à lui est de déterminer si la sélection du comportement VSH permet aux colonies de combattre efficacement les varroas sans que cela porte atteinte à la sélection d’autres critères importants en apiculture. / Currently, the ectoparasite Varroa destructor is considered to be the greatest threat to the survival oft he honey bee (Apis mellifera). In addition to causing direct damage to bees through repeated consumption of their fat bodies and depression of their immune system, Varroa also indirectly affects bees through the transmission of several pathogens. In the absence of periodic treatment, most honeybee colonies collapse within two to three years of the initial Varroa infestation. Faced with the selective pressure generated by this mite, some colonies of honey bees have developed a resistance behavior.This behavior, called Varroa Sensitive Hygiene (VSH), allows workers to detect the presence of the parasite in bee brood and remove it. In addition, this behavior is also strongly associated with theSuppressed Mite Reproduction (SMR) trait, i.e., the decrease in Varroa reproduction in bee brood. Thus, bees with VSH behavior are able to reduce the level of infestation of their hive and maintain it at a low level. Therefore, the selection of bees with this behavioral trait could prove to be an effective and sustainable solution to the problems caused by varroas. However, selecting for a trait involves a certain risk since it may happen that the selection of a trait also has a negative impact on other desirable traits.Therefore, the first objective of this project is to confirm the relationship between VSH and SMR, and to determine the likely factors leading to mite fertility problems. The second objective is to determine whether the selection of VSH behavior allows colonies to effectively control Varroa without compromising the selection of other important criteria in beekeeping.

Le microbiote intestinal regroupe l’ensemble des micro-organismes qui colonisent l’intestin d’un animal. Chez l’abeille, il participe à la digestion et aux fonctions immunitaires. Plusieurs facteurs environnementaux perturbent le microbiote de cet insecte, nuisant ainsi à sa santé. Pour prévenir cette situation, l’ajout de probiotiques dans l’alimentation des abeilles est une solution intéressante. Il a été montré que certains probiotiques favorisent la croissance des colonies et diminuent l’incidence de plusieurs maladies et parasites. Cependant, aucune information n’est disponible quant à leurs effets en climat nordique, là où la survie hivernale et le développement printanier des colonies sont des enjeux majeurs pour les apiculteurs. L’objectif principal du projet est d’évaluer l’effet de formules probiotiques sur la composition taxonomique du microbiote de l’abeille et la performance des colonies. Deux souches probiotiques commerciales (Bactocell® et Levucell®SB), une bactérie endogène(Parasaccharibacter apium) et un antibiotique ont été administrés à un total de 45 colonies d’abeilles à l’automne 2017 et au printemps 2018. Un profilage du microbiote bactérien a été réalisé à quatre moments au cours du projet : en septembre, novembre, avril et juin. La survie hivernale et la performance des colonies ont été évaluées en mesurant le nombre de larves, le nombre d’abeilles dans la colonie, la consommation hivernale de nourriture et le poids des ruches. Le moment de l’année a influencé la composition du microbiote intestinal de l’abeille, suggérant une adaptation aux conditions environnementales. De plus, la prise de probiotiques n’a modulé que légèrement le microbiote de l’abeille. Quant à la performance des colonies, les formules probiotiques Bactocell® et Levucell®SB ont amélioré le développement printanier des colonies. Ces résultats indiquent que les probiotiques peuvent améliorer la performance des colonies d’abeilles, et ce, sans perturber leur microbiote. Ces informations seront utiles dans l’optique de développer une formule probiotique destinée à l’industrie apicole canadienne. / The microbiota represents microorganisms that inhabit the gut of an animal. The honeybee’s gut microbiota contributes to digestion, immunity and protection of the gut lining. Many environmental factors are known to disrupt the microbial balance of the microbiota and thus affecting honeybee health. The use of probiotics is now considered by many as a sustainable strategy to improve colony health. In fact, studies have shown that some probiotic strains could reduce dysbiosis while enhancing brood development, honey yield and pathogen tolerance. However, none of them investigated the benefits of probiotic supplementation under a cold climate, where winter survival and spring buildup are two critical moments for beekeepers.The goal of this project is to assess the effects of probiotic formulas on taxonomical composition of the bees’ microbiota and colony performance. To this purpose, forty-five honeybee colonies were given a commercial probiotic strain (Bactocell® or Levucell®), anendogenous bacterium (Parasaccharibacter apium) or the antibiotic Fumagillin-B®. The treatments were given twice in October 2017 and twice in April 2018. A molecular analysis of the bacterial microbiota was performed to characterize the seasonal changes happening in the honeybee’s gut and the impacts of the treatments on the microbiota’s bacterial community. Colony performance was assessed using brood coverage, number of frames covered in bees and hive weight. The honeybee microbiota was impacted by the sampling month. We observed a compositional shift and a reduction of the bacterial diversity during the study. Furthermore,the probiotic treatments did not impact significantly the composition of the microbiota. BothBactocell® and Levucell® favoured the spring buildup of the treated colonies. Our results indicate that probiotics are useful to improve honeybee colony performance without harming their microbiota. With these results in mind, we aim to developa safe and effective probiotic formulation specific to the Canadian beekeeping industry.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017. / Les canaux sodiques dépendants du voltage (NaV) participent à la genèse et la transmission de l'influx nerveux via l'initiation du potentiel d'action. Chez l'insecte, ces protéines sont la cible de nombreux insecticides neurotoxiques. Étant donné le déclin des populations d'insectes pollinisateurs observé récemment, il devient désormais important d'avoir des méthodes permettant le développement d'insecticides qui ne ciblent pas les pollinisateurs. L'objectif général de ma thèse a donc été de mettre au point des méthodes in-vitro et insilico pouvant être appliquées à grande échelle dans le but d'évaluer le risque potentiel que certains insecticides pourraient représenter pour l'abeille. Pour ce faire, nous avons procédé à la caractérisation biophysique et pharmacologique des canaux sodiques NaV1 et NaV2 d'abeille. Nous avons aussi créé un modèle moléculaire du canal NaV1 d'abeille permettant la conception rationnelle d'insecticides. De plus, nous avons caractérisé le canal NaV1 de Varroa destructor, un parasite important de l'abeille. Les études insérées dans cette thèse ont permis de démontrer que le canal NaV2 n'est pas une cible secondaire des insecticides pyréthroïdes. De plus, nous avons pu mesurer les effets et l'affinité d'insecticides sur leur cible moléculaire chez l'abeille suite à l'expression du canal NaV1 d'abeille en ovocyte de grenouille. Cela permet le criblage de composé à haut débit afin de sélectionner des composés représentant un faible risque pour l'abeille. De même, l'expression du canal NaV1 de Varroa destructor en système d'expression hétérologue permettrait l'utilisation de la méthode de criblage de composés à haut débit dans le but d'identifier des insecticides qui représentent un risque important pour cette peste. D'ailleurs, nous avons déterminé que le fluvalinate, un insecticide pyréthroïde utilisé pour contrôler les populations de Varroa destructor dans les ruches d'abeille, a une affinité différente pour le canal NaV1 d'abeille que pour celui de Varroa destructor. Cela indique une différence dans les sites de liaisons du composé qui pourrait éventuellement être exploitée. Mes travaux ouvrent donc la voie au développement de composés ciblant davantage des animaux nuisibles comme le Varroa destructor que des animaux utiles comme l'abeille. De plus, les caractérisations effectuées pourraient être utiles pour des études centrées sur les rôles et l'évolution des canaux ioniques appartenant aux familles NaV et CaV. / Voltage-gated sodium channels (NaV) are implicated in the genesis and transmission of action potentials. In insects, these proteins are the target of a number of neurotoxic insecticides. In the background of the pollinator decline observed recently, it has become necessary to develop insecticides which do not target beneficial insects such as bees. The main objective of my thesis was to develop in-vitro and in-silico methods which could be used on a large scale to evaluate the risk associated with the use of certain compounds for bees. To do so, we assessed the biophysical and pharmacological properties of the honeybee's NaV1 and NaV2 channels. We also created a molecular model for the NaV1 channel which enables the rational design of insecticides. Furthermore, we have characterized the Varroa destructor NaV1 channels. The investigations featured in this thesis demonstrate that the NaV2 channel is not a secondary target of pyrethroïd insecticides. However, following expression in frog oocytes, it is possible to quantify the effects and affinity of those insecticides for their molecular target in the honeybee, the NaV1 channel. This makes possible the use of high throughput screening technologies for the selection of insecticides which would represent a small risk for bees. Moreover, the expression of Varroa destructor NaV1 channels in frog oocytes enables the use of medium throughput screening technologies to identify compounds which could be deleterious for this pest. Indeed, we determined that fluvalinate, a pyrethroïd insecticide used to control Varroa population in honeybee hives, has an affinity for the honeybee NaV1 channel that is different than that for the Varroa channel. This indicates that the binding site of this compound on the Varroa channel would differ from the binding site on the bee channel. This difference could be exploited to improve the specificity of fluvalinate. The work presented here represents a first step in the development of methods which could be used to decrease the toxicity of insecticides for bees while increasing their specificity of against pests such as Varroa destructor. Furthermore, the characterizations performed provide new insights on topics such as the roles and the evolution of NaV et CaV channels.

L’utilisation des colonies d’abeille mellifère, Apis mellifera, comme outil de biosurveillance est une alternative intéressante pour assurer le suivi de polluants atmosphériques comme les métaux et les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP). Son utilisation a été validée Europe, mais peu explorée en contexte nord-américain. Étant donné les préoccupations manifestées par les résidents des quartiers plus défavorisés, quant aux diverses sources de pollution dans leur milieu, le but principal de cette étude était de documenter le possible gradient d’exposition à certains polluants atmosphériques entre les quartiers défavorisés et favorisés de la Ville de Québec. La complémentarité de la biosurveillance, aux mesures prises par les stations d’échantillonnage de l’air conventionnel (SEC), a également été examinée. Pour ce faire, huit ruches ont été installées dans différents quartiers, potentiellement caractérisés par différents niveaux de pollution : rural et urbain, ce dernier étant divisé en zone favorisée et défavorisée. La collecte des abeilles a été effectuée mensuellement sur une période de cinq mois (mai à septembre). Au total, six HAP et quatre métaux ont été analysés en laboratoire. Des différences significatives ont été détectées pour les contaminants à certains moments entre le milieu rural et urbain, mais également entre la zone urbaine favorisée et défavorisée. Cependant, des gradients d’exposition clairs entre les milieux n’ont pas été observés, sauf pour l’arsenic. De plus, il n’est pas possible de conclure sur la complémentarité des méthodes puisqu’une seule corrélation entre les mesures de la biosurveillance et des stations d’échantillonnage a été établie. Cela peut notamment s’expliquer par des contraintes méthodologiques comme le décalage entre l’échantillonnages des deux méthodes. Les résultats de cette étude permettent de confirmer que l’abeille est un bio-indicateur suffisamment sensible pour détecter des différences entre des environnements qui se distinguent en termes de pollution atmosphérique, mais également entre des environnements qui présentent des niveaux similaires de pollution. / Honeybees have been widely used in Europe as an environmental bioindicator for heavy metals and polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs). However, their potential in North America has not been explored, especially in smaller cities where the pollution is weaker and presumed more homogeneous. While citizens in a deprived area of Québec city were much preoccupied about the air quality in their neighborhood, especially in regard exposure gradients of some pollutants, the aim of this study was to document their concerns. Also, because little is known about how honeybees could be a complementary method to formal environmental monitoring through physicochemical stations, comparisons have been performed between results obtained by the two different methods. To do so, we sampled honeybees at 8 locations possibly characterized by different levels of pollutant (rural and urban, the latter of which was then divided into deprived and favorized areas) over a 5-month period (May – September). 6 PAHs were analyzed by ultra-performance liquid chromatography, while 4 heavy metals were analyzed by inductively coupled plasma mass spectrometry. Significant differences were detected at some sampling time for heavy metals and PAHs between rural and urban environments, but also between deprived and favorized areas. Nevertheless, a clear gradient of exposure, could not be detected except for As considering that differences for the other contaminants were not often found during the sampling period and varied greatly. Even though we were not able to find a correlation between physicochemical and biomonitoring stations, except for one heavy metal, our results indicate that honeybee is a good biological indicator and is sensitive enough to detect differences between environments who showcased similar level of contaminants.

Au Canada, les abeilles sont un élément essentiel au secteur de l'agriculture en participant, en plus de leur production annuelle de miel à la pollinisation de nombreux fruits, noix et légumes. Malheureusement, le nombre des abeilles est dangereusement en baisse depuis la dernière décennie. L'intérêt du sujet et la multiplication d'initiatives de recherche dans le domaine ont fait de l'abeille un organisme modèle, notamment dans la recherche sur la dynamique hôte-microbiote. Apis mellifera possède un microbiote très spécialisé qui confère à l'abeille un large éventail de fonctions bénéfiques, allant de l'immunité à la transformation du pollen et la digestion des carbohydrates. Ce projet avait donc pour objectif de trouver des biomarqueurs prédictifs de différents traits de performance zootechniques (e.g. prévalence d'agents pathogènes et parasites, productivité) des colonies d'abeilles à partir de la composition taxonomique du microbiote intestinal. Une approche par apprentissage machine a été privilégiée afin de contourner les limitations des méthodes classiques de traiter un grand nombre de variables. Les modèles de prédiction obtenus ont permis de prédire la majorité des variables à l'étude avec succès, soulignant le potentiel de cette méthodologie dans le domaine du suivi et de la prédiction de l'état de santé des colonies d'abeilles au Canada. / The European honey bee, Apis mellifera, is an essential contributor to agriculture in Canada through the economic value of the production of honey to the extensive pollination services of numerous fruits, nuts and vegetables. Unfortunately, yearly colony losses of honey bees have seen a sharp increase during the last decade. The increasing interest and research initiatives in understanding the source of this problem have turned Apis mellifera into a model organism for research, notably in the field of host-microbiome dynamics. A. mellifera possesses a highly specialized microbiota that provides a wide array of beneficial functions to its host, from immunity to pollen processing and transformation to the metabolism of carbohydrates. This work's goal is to use the intestinal microbiome in honey bee colonies in order to discover relevant bio-markers with the capability to predict key host health and productivity metrics by using a machine learning approach in order to bypass the traditional bottleneck that is posed by classical analysis methods when dealing with high multi-dimensional problems. The models obtained in this study have successfully allowed the prediction of most variables studied (notably honey production, weight loss and gain, varroa loads, etc..), thus demonstrating the potential of this methodology as a tool to track and predict the health and performance of honey bee colonies in Canada.

La littérature s’accorde généralement pour désigner l’ectoparasite Varroa destructor comme la plus importante menace pour l’Abeille mellifère (Apis mellifera). Actuellement, la varroase est contrôlée principalement par l’utilisation de traitements acaricides qui présentent un risque de contamination des produits de la ruche et de l’environnement. Dans certaines colonies d’A. mellifera, on observe un comportement hygiénique qui réduit l’infestation des varroas, le VSH Varroa Sensitive Hygiene, et qui est associé à une baisse de la reproduction des varroas dans le couvain d’abeilles, le Supressed Mite Reproduction (SMR). L’identification de l’architecture génomique qui régule cette résistance aux varroas permettrait d’assister à l’accélération de son évolution dans l’ensemble des populations d’abeilles domestiques et à réduire les dommages causés par le parasite. Ce projet de maîtrise visait à mettre en lumière la relation entre le génome et ce phénotype quantitatif de résistance par une étude d’association pangénomique sur un échantillon de colonies d’A. mellifera du Québec provenant de cinq sites différents. Une technologie de génotypage par séquençage (GBS) a été utilisée pour identifier à l’échelle du génome entier des milliers de marqueurs à partir de polymorphismes nucléotidiques singletons (SNPs). Puis, l’association des marqueurs avec le phénotype SMR a été testée avec des modèles statistiques : le modèle linéaire mixte (MLM) et le modèle linéaire mixte multi-locus (MLMM) par des outils bio-informatiques. Ce projet se joint à d’autres tentatives de produire des outils de sélection plus efficaces pour les apiculteurs afin de lutter contre la varroase. / The literature generally agrees that ectoparasite Varroa destructor is the most important threat to the honey bee (Apis mellifera). Currently, varroa is controlled primarily by acaricide treatments that present a risk of contamination of hive products and the environment. In some colonies of A. mellifera is a hygienic behavior that reduces varroa mite infestation, VSH "Varroa Sensitive Hygiene", and is associated with a decrease in the reproduction of varroa mites in bee brood, "Supressed Mite Reproduction" (SMR). Identifying the genomic architecture that regulates this resistance to varroa mites would help to accelerate its evolution in all honeybee populations and reduce the damage caused by the parasite. This master’s project aimed to shed light on the relationship between the genome and this quantitative resistance phenotype by a genome-wide association study on a sample of A. mellifera colonies taken from five different sites across Quebec. Genotyping sequencing (GBS) technology has been used to identify thousands of markers on the whole genome scale from single nucleotide polymorphisms (SNPs). Then the association of the markers with the SMR phenotype was tested with statistical models: the mixed linear model (MLM) and the mixed linear multi-locus model (MLMM) with bioinformatic tools. This project joins other attempts to produce more effective breeding tools for beekeepers to control varroosis.

La pollinisation des fleurs de la canneberge cultivée est principalement entomophile. L'apport de pollinisateurs introduits (Abeille domestique, Bourdon fébrile et Mégachile de la luzerne) et l'impact des insectes indigènes à l'effort de pollinisation ont été étudiés. Une comparaison de l'effet de la présence et de l'absence des pollinisateurs a été faite, ainsi que l'impact du nombre d'ovules fécondés sur l'augmentation du poids des fruits. Nous avons aussi tenté de déterminer le facteur limitant de la quantité de fruits portés par une tige et le poids total de ces fruits. Par la suite, en analysant le nombre d'ovules fécondés dans chaque fruit, nous avons investigué le mécanisme possible qui pourrait permettre à une tige de porter soit un seul fruit, soit jusqu'à cinq fruits. Des parcelles exposées et non-exposées aux pollinisateurs ont été mises en place. Des tiges de canneberges furent étiquetées, chaque fleur de ces tiges a été comptée et la position hiérarchique de chaque fruit sur sa tige a été notée à la récolte. Le poids et la quantité d'ovules fécondés de chacun des fruits ont été mesurés en laboratoire. L'Abeille domestique a été le pollinisateur le plus fréquent dans les parcelles d'observation lors des deux étés, suivis de la Mégachile de la luzerne. Les bourdons ont été plus abondants, en 2006, dans une cannebergière de petite superficie, entourée d'habitats propices, qu'en 2005, dans une cannebergière de grande superficie, entourée de boisés. Le poids, le pourcentage de mise à fruit, le taux de pollinisation et le total des ovules fécondés par fruit sont significativement plus élevés en présence des pollinisateurs indigènes et introduits qu'en leur absence et ce pour chaque année. Plus de 40% de l'augmentation du poids des fruits est expliqué par l'augmentation de la quantité d'ovules fécondés. La présence d'une diversité de pollinisateurs (introduits et indigènes) permet une meilleure pollinisation, ce qui augmente le nombre d'ovules fécondés et le poids des fruits. Une pollinisation adéquate donnera donc un rendement accru. Finalement, il n'y a généralement eu aucune différence significative dans le poids moyen des fruits quand la tige porte entre un et cinq fruits. Les analyses tendent à démontrer que, sur une tige, les fruits ayant moins d'ovules fécondés se retrouvent dans les premières positions et que les fruits suivants doivent avoir plus d'ovules fécondés pour se rendre à maturité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Canneberge, Pollinisation, Abeille, Bourdon, Mégachile, Abscission.

Les pollinisateurs sont importants pour la biodiversité, en plus de fournir des services écosystémiques essentiels à plusieurs cultures agricoles et autres espèces végétales à l'échelle mondiale. Les pollinisateurs sauvages et domestiques (dont Apis mellifera) ont subi d'importantes pertes récentes en raison de l'utilisation de pesticides. Il est urgent de trouver des alternatives aux effets néfastes de la clothianidine (une molécule de la famille des Néonicotinoïdes) sur la santé des abeilles, car elle persiste dans l'environnement et agit sur la santé des abeilles et leur microbiote intestinal. L'objectif principal de cette thèse était double : (1) de mettre en évidence un outil de biosurveillance des colonies d'abeilles basé sur des biomarqueurs microbiens qui sont sensibles à des concentrations sous-létales de la clothianidine, un composé de la famille des néonicotinoïdes et (2) de mettre en place une formulation d'un supplément probiotique composé de symbiotes clés endogènes de l'Abeille qui aiderait à la restauration des propriétés métaboliques et protectrices de la flore intestinale de l'Abeille en réponse à une exposition à la clothianidine. Les connaissances acquises dans le cadre de cette recherche sur l'influence d'un gradient de concentrations de clothianidine sur (1) les interactions d'activité entre les membres coeur et non coeur du microbiote intestinal d'Apis mellifera, (2) y compris les souches opportunistes potentielles, (3) ainsi qu'un lien possible entre le pesticide clothianidine et une perturbation de l'axe microbioteimmunité sont sans précédent. Nos résultats montrent que le degré de dysbiose du microbiote intestinal dépend à la fois (1) de l'intensité de l'exposition de l'Abeille domestique aux xénobiotiques ainsi que (2) de la section de son intestin. Nous avons également mis en évidence l'importance des réseaux d'interaction d'activité au sein du microbiote pour mesurer l'impact de l'exposition aux pesticides sur la dynamique d'une communauté bactérienne de microbiome. Grâce aux réseaux d'interactions et à leur caractérisation (paramètres topologiques), cette thèse a mis en évidence le rôle crucial des taxas de faible activité fonctionnelle en leur suggérant un statut d'espèces clés de voute du microbiote intestinal de l'Abeille, et ce dans des sections intestinales bien spécifiques. Nos résultats exposent également un point de vue unique de l'implication des micro-organismes endogènes de l'Abeille mellifère dans (1) la réduction de l'impact nocif de la clothianidine sur la santé des colonies et (2) dans la restauration d'un microbiote intestinal stable. L'utilisation de microorganismes probiotiques dans la supplémentation alimentaire de l'Abeille domestique est une stratégie viable de gestion des ruches pour réduire l'impact négatif des xénobiotiques sous-létaux sur les colonies. / Pollinators are one of the most important components of global biodiversity that provide essential ecosystem services to cultivated crops and wild plant species worldwide. Wild and domesticated pollinators (including Apis mellifera) have experienced important recent losses. Globally, pesticides are increasing the mortality rate among honeybees (Apis mellifera). Is is now well-established that immune responses and insect behaviour are both influenced by the gut flora. There is a pressing need to find ways to alleviate the impact of pesticides, such as to clothianidin (Neonicotinoid molecule), that have detrimental effects on honeybee health and persists in the environment. The primary objective of this thesis was to highlight (1) a biomonitoring tool for bee colonies based on microbial biomarkers that are sensitive to sub-lethal levels of neonicotinoid family compounds and (2) a formulation of a probiotic supplement composed of key bee symbionts that would aid in the restoration of the bee's intestinal flora's metabolic and protective properties following neonicotinoid exposure. This novel research provided unprecedented information gained on the influence of clothianidin gradients on (1) the activity interactions between core and non-core members of the intestinal microbiota of Apis mellifera, (2) including potential opportunistic strains, and (3) the possible link between clothianidin pesticide and disturbance of the microbiota–immunity axis. Our findings imply how the degree of dysbiosis in the gut microbiota is dependent on both the intensity of xenobiotic exposure and the honeybee gut microbial section. Also, we highlighted the importance of activity interaction networks that appear to be a useful method for measuring the impact of pesticide exposure on a microbiome bacterial community dynamic. Interaction networks and their characterization (topological parameters) highlighted the crucial role of taxa of low functional activity by suggesting their status as keystone species of the honeybee intestinal microbiota, and this in specific intestinal sections. Our findings give a unique viewpoint on the involvement of honeybee endogenous microorganisms in (1) reducing the harmful impact of clothianidin on the health of honeybee colonies and (2) in restoring a stable honeybee gut microbiota. Using probiotic microorganisms in honeybee diets is a viable hive management strategy for reducing the negative impact of sublethal clothianidin concentrations and surely other environmental xenobiotics on honeybee colonies.

Les colonies d'abeilles domestiques, Apis mellifera L., sont affectées négativement par plusieurs facteurs. Le manque de diversité florale, dû à l'intensification de l'agriculture, est un des facteurs impliqué dans le dépérissement récent du cheptel d'abeilles domestiques nord américain. Au Québec, les colonies d'abeilles sont de plus en plus sollicitées pour assurer le bon rendement des cultures qui requièrent le service de pollinisateurs telles le bleuet nain et la canneberge. Ces deux cultures, souvent intensives, offrent une flore environnante de faible diversité aux abeilles. Ce projet de recherche visait à évaluer l'importance de la diversité florale sur le développement des colonies d'abeilles introduites de façon consécutive dans les bleuetières et les cannebergières, i.e. pendant la même saison apicole. Les résultats démontrent que les monocultures de bleuets nains ne semblent pas offrir une diversité florale adéquate pour le développement normal du couvain d'abeilles. Cette étude aura aussi permis d'acquérir des techniques d'identification de grains de pollen frais, une expertise rare.