Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Le vent est à l'origine d'une excitation mécanique chronique des arbres. Malgré tout, ils se développent continûment, par la croissance et la ramification. Il en résulte une grande variété de géométries, fonctions à la fois de l'espèce, et du milieu dans lequel l'arbre s'est développé. Tout au long de son existence, les caractéristiques dynamiques de l'arbre sont l'élément déterminant de son interaction avec le vent. Ainsi, cette thèse porte sur l'évolution et l'organisation spatiale de la dynamique des arbres au cours de leur développement. Une expérience de suivi des caractéristiques dynamiques de plantes, pendant leur développement, associée à un modèle mécanique de leurs oscillations en flexion, met en évidence le rôle de leurs croissances primaires et secondaires sur l'évolution temporelle de leurs fréquences naturelles. Une description générique de la géométrie de l'arbre, basée sur l'architecture et la biométrie, suivie d'une analyse dimensionnelle de sa dynamique vibratoire, permet de dériver une loi d'échelle décrivant l'organisation spatiale de ses caractéristiques dynamiques. Cette loi d'échelle est validée sur plusieurs cas d'arbres dont les caractéristiques dynamiques ont été déterminées expérimentalement ou numériquement. Une analyse dimensionnelle de l'interaction dynamique entre le vent et l'arbre permet de dériver des lois d'échelle décrivant la réponse multimodale de l'arbre au vent, et donc la répartition dans l'ensemble de l'arbre de sa réponse. Le rôle de la géométrie de l'arbre, et donc de son développement continu par la croissance et la ramification de ces axes, sur son interaction dynamique avec le vent, est ainsi quantitativement mis en évidence.

L'étude des relations allométriques est depuis longtemps un élément important de la biologie, et ce, pour différentes raisons allant de la prédiction de la taille et du poids d'un individu à l'explication des processus physiologiques qui gouvernent sa croissance. Cette étude compare les relations allométriques qui unissent les différentes parties de la biomasse aérienne de deux espèces phylogénétiquement proches, l'épinette noire et l'épinette blanche. L'étude des relations allométriques des deux espèces d'épinettes a permis de mieux comprendre comment les caractéristiques écologiques du milieu dans lequel croissent les individus affectent leur développement morphologique et comment les traits fonctionnels propres à chaque espèce se reflètent dans leurs relations allométriques. Les résultats permettront de mieux caractériser la distribution de la biomasse aérienne de l'épinette blanche et de l'épinette noire et éventuellement d'utiliser ces relations dans des modèles de croissance à bases fonctionnelles. Ceci permettra de mieux comprendre la croissance et le développement de ces deux espèces écologiquement et économiquement importantes. La thèse porte spécifiquement sur les relations allométriques entre les différentes parties de la cime vivante de l'épinette noire et de l'épinette blanche et sur la biomasse foliaire et sa distribution dans la cime vivante. La thèse porte également sur la relation entre la biomasse foliaire et la superficie d'aubier de l'arbre. L'hypothèse principale soutenant ce travail de recherche est que des différences entre les traits fonctionnels des espèces permettront d'expliquer les différences de relations allométriques et l'influence des conditions de croissance sur ces relations. Afin de répondre à ces questions, un échantillonnage destructif d'épinettes noires et d'épinettes blanches a été effectué sur quatre sites en Alberta, en Ontario et au Québec. La mesure du diamètre des branches vivantes de même que leur positionnement à l'intérieur de la cime vivante a permis de reconstruire la cime vivante des arbres et d'en estimer la longueur et le profile. Un échantillonnage de feuillage a également été réalisé afin d'estimer la biomasse foliaire de l'arbre et sa distribution verticale dans la cime vivante. Finalement, des sections de tiges ont été échantillonnées le long du tronc afin d'estimer la superficie d'aubier à plusieurs endroits de l'arbre. Des régressions linéaires et non linéaires mixtes ont été utilisées afin de paramétrer les relations allométriques. L'étude a permis de constater que la longueur de la cime vivante de l'épinette noire et de l'épinette blanche ne différait pas lorsque les dimensions des arbres et les conditions de croissance étaient prises en compte. Par contre, le profil des deux espèces s'est avéré différent. L'épinette blanche montre une cime plus large dont le profil est plus sensible à la compétition exercée par les autres arbres du peuplement. De plus, l'indice de qualité de station a un effet différent chez les deux espèces laissant supposer une différence en termes d'allocation des ressources. Des différences ont également été remarquées quant à la biomasse foliaire des deux espèces. En présence de conditions de croissance similaires, l'épinette noire supporte une plus grande quantité de feuillage que l'épinette blanche. De plus, l'épinette noire montre une plus grande densité de feuillage. Cette différence pourrait être reliée à la plus grande tolérance à l'ombre de l'épinette noire. Pour les deux espèces, la distribution verticale du feuillage a varié de façon similaire en fonction de l'âge et de la vitesse de croissance en hauteur. La relation allométrique entre la biomasse foliaire et la superficie d'aubier s'est avérée différente entre les deux espèces. L'épinette noire maintient une plus grande quantité de feuillage par surface d'aubier que l'épinette blanche. Cette différence pourrait être reliée à un besoin en eau diminué pour le feuillage de l'épinette noire compte tenu de sa plus faible productivité. La thèse permet de révéler des différences entre les relations allométriques de l'épinette noire et de l'épinette blanche et des différences concernant l'influence des conditions de croissance sur celles-ci. Ces différences laissent supposer que les stratégies d'investissement des ressources et que la relation face à la compétition diffère entre les deux espèces. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Cime vivante, Biomasse foliaire, Modèle tubulaire

L’estimation du Nombre Minimum d’Individus (NMI) constitue une étape essentielle de l’étude des ensembles osseux, à la fois en contexte funéraire et médico-légal. En anthropologie funéraire, cette estimation va permettre d’affiner les profils paléodémographiques mais aussi de proposer de meilleures hypothèses quant à la gestion et l’utilisation de l’espace funéraire, tandis qu’en anthropologie médico-légale, elle revêt un intérêt majeur en vue de l’identification des victimes et des implications judiciaires qui en résultent.Les méthodes actuellement connues permettant d’estimer le NMI possèdent certaines limites dépendantes de la subjectivité des critères utilisés. Considérant ces limites, nous proposons une nouvelle méthode mise en place via une approche biométrique basée sur le principe de l’allométrie. A partir d’une sélection de 136 mesures ostéométriques, nous avons calculé les paramètres de 18360 équations de régressions linéaires permettant d’obtenir la prédiction d’une mesure biométrique à partir d’une autre ainsi que les bornes de l’intervalle de prédiction individuelle à 99% associé.Nous avons élaboré un outil informatique de tests itératifs permettant d’obtenir, à partir de l’exclusion très hautement probable d’appartenance des os à un même individu, une estimation du NMI.Les résultats du NMI par exclusions obtenus dans diverses applications montrent que ce NMI se révèle être particulièrement performant dans de nombreux cas.Au final, nous proposons une nouvelle méthode, objective et fiable, d’estimation du Nombre Minimum d’Individus - le NMI par exclusions - pouvant être utilisée aussi bien en contexte funéraire que dans un cadre médico-légal. / Estimation of the Minimum Number of Individuals (MNI) constitutes an essential stage of the study of commingled remains, both in physical and forensic anthropology. In physical anthropology, this estimation allow to improve paleodemographic profiles but also to propose better hypotheses as for the management and the use of the funeral space, whereas in forensic anthropology, it takes a major interest in identification procedures of victims and in the judicial involvement which result from it.Nowadays used methods estimating the MNI possess certain limits dependent on the subjectivity of the used criteria. Considering these limits, we propose a new method organized through a biometric approach based on the allometric principle. From a selection of 136 osteometric measures, we calculated the parameters of 18360 equations of linear regressions allowing us to obtain the prediction of a biometric measure from another one as well as the borders of the interval of individual prediction at 99 %.We elaborated a computer tool of iterative tests allowing to obtain, from the very highly likely exclusion from membership of bones in the same individual, an estimation of the MNI.The results of the MNI by exclusions obtained in different applications show that this NMI is particularly successful in numerous cases.In the final, we propose a new method, objective and reliable, of estimation of the Minimum Number of Individuals - the MNI by exclusions - useful as well in archaeological and forensic context.

Les gestionnaires forestiers sont demandeurs d'une aide à la décision pour la conservation du mélange Sapin et Epicéa en forêt de montagne. Pour répondre à leur attente, nous avons modélisé, pour les deux espèces, les fonctions démographiques (croissance, mortalité et recrutement) et les fonctions d'allométries à partir de données de terrain. Ces fonctions ont été implémentées dans un modèle de dynamique forestière afin d'améliorer les connaissances sur la dynamique naturelle des deux espèces et d'envisager des tests de scénarios sylvicoles. L'estimation statistique des paramètres des modèles a été effectuée dans un cadre bayésien hiérarchique. Elle a permis de mettre en évidence et de quantifier les différences entre espèces : le Sapin, espèce tolérante à l'ombre comparativement à l'Epicéa, est moins sensible à l'autoéclaircie, a une croissance plus forte et un taux de recrutement plus important à faibles niveaux de lumière que l'Epicéa. Les modèles développés ont pris en compte l'incertitude sur les observations et la variabilité spatio-temporelle des processus. La variabilité individuelle (ou intraspécifique) et temporelle (interannuelle et intra-individuelle) est forte et tend à égaliser la fitness des deux espèces en inversant la hiérarchie des espèces localement dans l'espace ou sporadiquement dans le temps. Les premières simulations à l'aide du simulateur Samsara2 indiquent un meilleur comportement du modèle lorsque la variabilité spatio-temporelle est inclue dans les processus. La variabilité assure une structuration en hauteur et en diamètre ainsi qu'une évolution de la surface terrière qui correspondent à des patterns plus réalistes que lorsque la variabilité n'est pas prise en compte. A l'issue des premières simulations sur un peuplement test en mélange, on observe une exclusion compétititve systématique de l'Epicéa par le Sapin. Les mécanismes égaliseurs associés à la variabilité ne parviennent pas à contrebalancer l'avantage compétitif du Sapin sur l'Epicéa. Toutefois, la dynamique transitoire du système est lente et la coexistence apparente des deux espèces peut s'étaler sur plusieurs centaines d'années.

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

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

Les populations sont soumises à des pressions sélectives qui agissent sur certains traits entraînant une divergence phénotypique. L'évolution des morphologies adaptatives est souvent liée avec des changements de structures préexistantes. Les insectes semi-Aquatiques ont subi une croissance de pattes exagérée qui est associée à leur adaptation et locomotion efficace à la surface de l'eau. Cette croissance excessive a facilitée l'exploitation de l'habitat aquatique restreint pour les espèces terrestres apparentées. En outre, le groupe dérivé des gerris a subi des modifications supplémentaires au niveau des pattes, de sorte que la deuxième patte (P2) est plus longue que la troisième patte (P3). Ce plan d'organisation inversé par rapport à celui des espèces terrestres, est associé à la spécialisation pour une vie sur l'eau. Les gerris ont acquis un mode de locomotion dérivée qui consiste à ramer par des mouvements simultanés de leurs P2 et des mouvements plus subtils de leurs P3 pour s'orienter. La structure et la croissance des pattes des insectes semi-Aquatiques sont réalisées durant l'embryogenèse. En effet, la nymphe qui éclot possède des pattes fonctionnelles. Il a été démontré que le facteur de transcription Hox, Ubx, est impliqué dans cette inversion du plan des pattes. Cependant, les mécanismes génétiques responsables de ces adaptations restent toujours obscurs. La thèse présentée examine ces questions à travers deux axes : premièrement, déterminer les gènes et les voies de signalisation responsables du développement et de la croissance remarquable des pattes ; deuxièmement, étudier le rôle du gène Hox impliqué dans l'inversion du plan des pattes caractéristique des gerris / Populations are faced with selective pressures that act on certain traits resulting in phenotypic divergence. The evolution of adaptive morphological traits is often associated with changes in pre-Existing structures. In semiaquatic insects, a dramatic growth of thoracic appendages is associated with their adaptation and efficient locomotion on the water surface. This particular leg allometry facilitated the exploitation of aquatic habitats, a restricted niche for their terrestrial relatives; and hence opens a new array of ecological opportunities. Additionally, the derived group of water striders has undergone further appendage modification, such that T2-Legs are longer than T3-Legs, a ground plan associated with the specialization to open water. Water striders have evolved a derived mode of locomotion through rowing on water. They move their mid-Legs in simultaneous sweeping strokes for propulsion, and move their hind-Legs in fine movements for orientation. Leg specification and elongation in semiaquatic insects happens during early embryogenesis as the newly hatching nymphs emerge with functional legs. The Hox transcription factor Ubx was found to be implicated in the reversal in leg ground plan. Nonetheless, the genetic mechanisms underlying these leg adaptive changes are still poorly understood. The presented thesis investigates these questions through two main goals: first, to uncover the genes and pathways implicated in the development and dramatic elongation of the legs; second, to examine the dynamics of Hox control responsible for the reversal in leg ground plan characteristic of water striders

Une des questions cruciales dans le débat écologique actuel est de déterminer si la plasticité phénotypique pourra permettre aux espèces de répondre au rythme rapide des changements environnementaux en cours. L’objectif général de cette thèse était d’étudier les effets d’un appauvrissement en acide gras polyinsaturés du type n-3 (AGLPI) sur la plasticité de deux espèces, le bar européen (Dicentrarchus labrax) et le bar rayé (Morone saxatilis). L’effet combiné d’une augmentation de la température et d’une réduction en disponibilité des AGLPI n-3 nutritionnels chez les juvéniles de bar européen a entrainé une modification importante des acides gras neutres musculaires ainsi qu’un taux de croissance et une masse hépatique plus faibles. À température élevée, une croissance accrue a été observée avec les deux régimes, suggérant une absence de carence. En revanche, l’aliment n’a pas eu d’effets sur les facteurs transcriptionnels hépatiques liés à la régulation de la bioconversion des AG. Les juvéniles nourris avec le régime appauvri en AGLPI n-3 présentaient une vitesse critique de nage accrue en présence de contraintes hypoxiques et hypoosmotiques. Chez le bar rayé, le régime alimentaire modifie les profils en AG du muscle (fraction neutre) et du foie. Le régime pauvre en AGLPI n-3 a été associé à une augmentation de la masse cardiaque, sans effet sur la croissance en eau froide. Un niveau de stress plus élevé associé à des mortalités a été observé en eau douce. Ces résultats contribuent à une meilleure compréhension de l’impact des changements globaux sur les organismes aquatiques et ouvrent la voie à de nouvelles perspectives de recherche. / One of the major questions in the current ecological debate about global change is whether phenotypic plasticity will enable species to respond to the rapid pace of ongoing environmental change. The general objective of this thesis was to study the effects of n-3 polyunsaturated fatty acid (n-3 PUFA) depletion on the plasticity of two species, the European bar (Dicentrarchus labrax) and the striped bass (Moronesaxatilis). In juvenile European bass, the combined effect of an increase in temperature and of a reduction in availability of n-3 nutritional PUFA resulted in marked modifications of the profile in neutral muscular fatty acids and a smaller liver mass.At high temperature, growth was increased with the two diets which suggests an absence of nutritional deficiency.Conversely, diet did not affect the hepatic transcriptional factors involved in regulation of FA bioconversion. Juveniles fed the low AGLPI n-3 diet had a higher critical swimming speed in presence of hypoxic or hypoosmotic constraints. In striped bass juveniles, AGLPI n-3nutritional availability brought modifications of lipid profile both in muscle (neutral fraction) and in liver. Diet with low AGLPI n-3 was associated with a larger cardiac mass, but had no effect on growth in cold water. A higher stress level was observed in FW which was associated to higher mortality.These results contribute to a better understanding of the impact of global changes on marine organisms and pave the way for new research perspectives.