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

Ce travail de thèse s'inscrit dans la problématique des proliférations algales, mené sur le genre d'algues rouges Asparagopsis en Nouvelle-Calédonie. Pour répondre aux questions concernant la nature des proliférations récentes de ces algues sur les récifs calédoniens, l'étude a été réalisée en deux temps. Premièrement, l'identification des espèces et des lignées présentes sur le territoire de la Nouvelle-Calédonie ont été réalisées en regard de la diversité du genre à une échelle mondiale. Grâce à un échantillonnage élargi et à un effort plus conséquent par localité, une nouvelle lignée pour A. taxiformis, et un nouveau clade pour A. armata ont été mis en évidence. En Nouvelle-Calédonie, seule la lignée nouvellement décrite a été identifiée. La distribution et la diversité génétique de cette lignée soutient fortement l'hypothèse qu'elle est dans son aire de distribution naturelle en Nouvelle-Calédonie. Puis, dans une seconde partie l'attention a été portée sur la diversité et la structure génétique des populations d'Asparagopsis en Nouvelle-Calédonie en lien avec un suivi terrain saisonnier de quatre populations sur trois années successives permettant de caractériser les variations d'abondance de ces algues. Ces études sur le terrain ainsi que la structure génétique des populations démontrent que les blooms précédemment décrits correspondent à des variations naturelles d'un cycle de vie saisonnier, d'une espèce qui peut ponctuellement se reproduire de façon clonale. L'ensemble de ces résultats ouvrent des perspectives de recherche futures concernant la taxonomie intégrative, l'étude des processus de spéciation et l'écologie de la reproduction. / Seaweeds proliferations may cause major issues to the ecosystems health, and especially in tropical coral reefs. The nature of theses proliferations and the species involved are two essential points to identify before taking environmental management measures. In this context, this study focused on the red algal genus Asparagopsis in New Caledonia. This work comprises two parts that aim to answer to the origins of the recent proliferations observed on Caledonian reefs. First, species and lineage identification occurring in New Caledonia were performed together with a study of the diversity at a worldwide scale. To achieve this, the sampling was extended to overlooked regions. Thanks to this enlarged sampling together with a higher sampling effort per site, a new lineage for A. taxiformis, that are now five and a new clade for A. armata were highlighted. In New Caledonia, only one lineage that has never been described was identified. Distribution and genetic diversity of this lineage highly support the hypothesis of a natural distribution area in New Caledonia. In a second part, attention was made on diversity and genetic structure of Asparagopsis populations in New Caledonia in relation with a seasonal monitoring of four populations for three consecutive years, allowing the characterization of abundance fluctuations of the algae. Field studies with population genetics revealed that blooms previously described were in fact natural fluctuation of a seasonal life cycle of a species that may occasionally reproduce clonally. All of these results revealed many research perspectives, in particular on integrative taxonomy, speciation process study and reproduction ecology.

Les expériences de séquençage à haut débit ont permis de démontrer que la transcription ne se limite pas aux régions codantes et qu’une grande partie du génome est transcrite en ARN non-codants (ARNnc). Parmi eux, les transcrits cryptiques sont initiés à l’intérieur des régions codantes. Des études faites chez la levure Saccharomyces cerevisiae, ont pu identifier plusieurs facteurs qui répriment la transcription cryptique. Un de ces facteurs est Spt6, une chaperonne d’histones requise pour le maintien d’un bon niveau de nucléosomes le long des gènes transcrits. Lorsque Spt6 est muté, on observe une déplétion des nucléosomes conduisant à l’activation des promoteurs cryptiques. Cependant, le mécanisme par lequel ces transcrits cryptiques sont régulés n’est pas encore clair. Dans ce mémoire, nous présentons un travail dans lequel nous avons développé une méthode probabiliste dans le but de caractériser les transcrits cryptiques à partir de données de RNA-Seq. Cette méthode est basée sur une cumulation des données et permet de tenir compte des variations dans l’expression et dans la longueur des gènes, grâce à une étape de randomisation des données. Les résultats démontrent que notre méthode est au moins aussi efficace que les méthodes précédemment décrites dans la littérature et offre un bon compromis entre le taux de faux positifs et de faux négatifs. Enfin, le plus important est que cette méthode permet de prédire les régions génomiques où les transcrits cryptiques sont initiés. Nous avons mis en évidence la présence de transcrits cryptiques sur les brins sens et antisens par rapport au gène. Nous avons également montré que les promoteurs cryptiques sens et antisens sont enrichis en motif TATA et que les transcrits cryptiques sont polyadénylés, ce qui suggère qu’ils peuvent être régulés par les mêmes mécanismes qui régulent les gènes. Alors que les transcrits cryptiques sur le brin sens se terminent à la même position que les gènes dont ils sont issus, les transcrits cryptiques sur le brin antisens terminent préférablement aux extrémités 3’ des gènes situés en amont. Nous proposons donc que les terminateurs chez S. cerevisiae ont évolué pour terminer la transcription de manière bidirectionnelle afin d’empêcher une transcription aberrante qui pourrait envahir les gènes voisins. / High throughout sequencing experiments have shown that transcription in not limited to coding regions and that most of the genome is transcribed into non-coding RNA (ncRNA). Among them, cryptic transcripts are aberrantly initiated from within the coding regions. Several studies in Saccharomyces cerevisiae have identified many factors that suppress cryptic transcription. One such factor is Spt6, a histone chaperone required for maintaining appropriate nucleosome levels on transcribed genes. In Spt6 mutant cells, nucleosomes are depleted, leading to activation of cryptic promoters. However, the mechanism by which these cryptic transcripts are regulated remains unclear. In this thesis, we present the development of a probabilistic method for the characterization of cryptic transcripts from RNA-Seq data. The method is used to characterize cryptic transcription in spt6-1004 cells. The method is based on a cumulative distribution function, thus taking into account variations in gene expression and gene length thanks to a data randomization step. Results show that our method is at least as good as previously published methods and provides a good compromise between false positives and false negatives. Importantly, this method allows for the prediction of genomic regions where cryptic transcripts are initiated. We have demonstrated the presence of cryptic transcripts running on the sense and antisense strands relative to genes. We also showed that, both sense and antisense cryptic promoters are enriched for TATA-like sequences and that cryptic transcripts are polyadenylated, suggesting that they may be regulated by the same mechanism that occurs on genes. While the cryptic transcripts on the sense strand terminate at the same position as the genes from which they are derived, cryptic transcripts on the antisense strand preferentially terminate at the 3’-end of upstream genes. We therefore propose that S. cerevisiae terminators have evolved to terminate transcription bidirectionally in order to prevent an aberrant transcription that could invade neighboring genes.

L'utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l'hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d'un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d'un protocole d'extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l'analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d'un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu'alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d'identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l'échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l'impact de l'intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d'O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu'alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques.

L'acarien rouge de la tomate Tetranychus evansi (Tetranychidae) est considéré comme une espèce invasive à fort impact économique sur les cultures de solanacées. Il a été découvert pour la première fois en 1954 au Brésil, d'où il est probablement originaire. Historiquement, T. evansi a d'abord été signalé en Afrique et plus récemment en Europe et en Asie. L'objectif de cette thèse était de reconstruire les routes de colonisation de T. evansi et de dégager le scénario évolutif décrivant le mieux l'histoire de l'invasion. Nous avons d'abord analysé des échantillons collectés dans son aire actuelle de distribution, à l'aide des séquences d'un fragment du gène codant pour la sous-unité I de la Cytochrome Oxydase (COI) de l'ADN mitochondrial et de la région ITS1-5,8S-ITS2 de l'ADN nucléaire ribosomique. Les données soutiennent l'hypothèse d'une origine sud américaine de cette espèce et ont révélé que des événements d'invasions multiples et cryptiques ont eu lieu lors de la colonisation de l'Europe. L'invasion résulte de deux lignées génétiquement divergentes et originaires de deux régions géographiques distantes au Brésil. Ces deux lignées semblent avoir des potentiels invasifs contrastés. Elles s'hybrident au laboratoire ainsi que dans la nature. Grâce à 16 locus microsatellites que nous avons développés et utilisés comme marqueurs, nous avons déterminé les zones géographiques de cette hybridation. Nous avons également pu estimer des paramètres historiques de l'invasion et confronter différents scénarios d'introduction, par la comparaison de la composition génétique des populations récemment introduites avec celles de l'aire d'origine de T evansi, et par l'utilisation de la méthode d'inférence bayésienne (Approximate Bayesian Computation, ABC). Les résultats ABC contredisent partiellement le scénario d'invasion basé uniquement sur des données historiques. Ils suggèrent que T. evansi serait d'abord arrivé en Europe dans le sud de l'Espagne (en Andalousie) bien avant les signalements historiques. Ainsi, l'Andalousie semble avoir servi de source de colonisation pour des nouvelles zones en Afrique, d'autres régions méditerranéennes et d'Asie. Les résultats de cette thèse ouvrent des perspectives d'étude visant à comprendre pourquoi certaines populations d'une espèce allochtone réussissent à s'établir et à envahir un nouvel écosystème / The red tomato spider mite Tetranychus evansi (Tetranychidae) is regarded as an invasive species having an important economic impact on solanaceous crops. It was first discovered in Brazil in 1954, where it probably originated. Based on historical records, T. evansi was first reported in Africa and more recently in Europe and Asia. This work aims at reconstructing the colonization routes of T. evansi and identifies the scenario that best describes the evolutionary history of the invasion. To do this, we first analyzed samples collected from most parts of the world where the mite is currently known to occur. We used sequence variation of a fragment of the mitochondrial Cytochrome Oxidase I (COI) sub-unit I gene and the ITS1-5.8S-ITS2 of the nuclear ribosomal DNA. Our results were consistent with the hypothesis of a South American origin of this species. They also suggested that the invasion of south Europe resulted from multiple cryptic introductions from two genetically divergent lineages originated from two distant geographical regions in Brazil. These two lineages seem to have a differential invasive potential. Despite the high genetic divergence, crosses between mites stemming from the two lineages do occur both in the laboratory and in nature. Second, we used 16 microsatellite loci that we developed for this study and in association with Approximate Bayesian Computation (ABC) methods; we reconstructed the historical events of the cryptic invasion of the pest. ABC results challenge the invasion scenario captured by historical data only. They suggest that T. evansi first arrived to Europe in Southern Spain (Andalusia) long before historic records. Thus, Andalusia seems to have served as a source for colonization of new areas in Africa and other Mediterranean regions. The results obtained in this thesis provide an interesting framework to further study and understand why some populations of an exotic species might become invasive.

L’originalité du golfe de Gabès (Sud de la Tunisie) a été reconnue par les malacologistes depuis le19ème siècle mais reste mal définie. Les espèces de cette région présentent des caractères morphologiques qui ont conduit à l’établissement de variétés, sous-espèces et espèces faiblement caractérisées. Certains auteurs les traitent comme des taxons endémiques tandis que d'autres les considèrent comme de simples variants locaux d'espèces à large répartition méditerranéenne. Le manque d’information concernant la valeur taxonomique de ces caractères morphologiques ne permet pas de traiter de façon robuste la question de l’endémisme dans le golfe de Gabès. Le premier objectif est de réviser le statut taxonomique des mollusques du golfe de Gabès en s’appuyant sur une approche de taxonomie moléculaire. La confrontation des différents caractères a permis d’identifier ceux qui discriminent correctement les individus en espèces, d’éliminer à l’inverse ceux qui ne remplissent pas cette fonction et d’en redéfinir de nouveaux. Le deuxième objectif est de relier les particularités faunistiques du Golfe à ses caractéristiques océanographiques et de discuter les phénomènes de spéciation qui pourraient être à l’origine de l’endémisme. Nos analyses ont porté sur six genres: Jujubinus (Trochidae), Diodora (Fissurellidae), Ocinebrina, Muricopsis (Muricidae), Aplus (Buccinidae) et Tritia (Nassariidae). L’approche intégrative utilisée a permis de proposer des hypothèses de délimitation d’espèces que nous avons ensuite confrontées aux données morphologiques et géographiques. Au final, l’endémisme est confirmé dans certains cas mais l’hypothèse qu’une partie des espèces décrites du golfe de Gabès ne sont que des variétés éco phénotypiques est également attestée. Notre approche moléculaire a mis aussi en évidence l’existencede nouvelles espèces et d’espèces cryptiques insoupçonnées dans la Méditerranée. Finalement l’hypothèse que le golfe de Gabès est un centre de spéciation est retenue. Plus de données moléculaires (reliées à des données fossiles) d’autres groupes provenant de différentes localités (spécialement du golfe de Syrte) apparaissent toutefois nécessaires. / The present Mediterranean marine fauna is the result of a history going back to the Messinian Salinity Crisis, with current biogeographical patterns mostly reflecting Quaternary to modern oceanographic conditions. The Gulf of Gabès, in southern Tunisia, is remarkable for its extreme ecological characteristics that distinguish it from "ambiant" Mediterranean conditions. Starting with the work of malacologists at the turn of the 19th-20th centuries, the molluscs of the Gulf of Gabès have been recognized as exhibiting morphological characters that set them apart from more typical forms that occur in the rest of the Mediterranean. At present, 6% of the species of the overall Gulf of Gabès mollusc fauna are treated as valid local endemics. Using an integrative taxonomy approach, combining molecular and morphological data, the objective of the study is to re-evaluate the status of these Gulf of Gabès local forms: are they valid, endemic species or do they represent ecophenotypic variation? Given the young geological age (6-8 ka) of the Gulf, where would local endemics have originated? The gastropod genera Jujubinus (Trochidae), Diodora (Fissurellidae), Tritia (Nassariidae) Ocinebrina (Muricidae), Muricopsis (Muricidae) and Aplus (Buccinidae) all have in common non-planktotrophic larval development. Our integrative approach confirms the validity of some of the endemic taxa, but also infirm that others are not valid species; molecular data also reveal unsuspected cryptic lineages both within and outside the Gulf. Regarding the question of the origin of the endemic species, various hypotheses have been proposed, one of them being that the Gulf of Gabès is a “speciation factory”. To formally test this hypothesis, more molecular data (coupled with fossil record data) are needed from other species groups and from other localities in the Mediterranean (specifically the Gulf of Syrte).

Les parasitoïdes de pucerons Aphidiinae (Hymenoptera : Braconidae) comprennent des espèces qui présentent un gradient de spécialisation allant d’espèces monophages à des espèces capables de parasiter plusieurs dizaines d’espèces hôtes. Le caractère généraliste ou spécialiste d’un ennemi naturel va conditionner son efficacité à réguler les populations d’un ravageur, mais également sa capacité à pouvoir exploiter d’autres ressources dans les habitats semi-naturels, et assurer ainsi son maintien dans l’environnement en l'absence du ravageur. L’objectif premier de ce travail est de définir s’il existe des espèces généralistes au sein des Aphidiinae, dans un contexte agronomique spatialement et temporellement délimité. Dans un deuxième temps, il s'agit d’étudier les facteurs qui peuvent influencer la spécialisation parasitaire à l’échelle inter et intraspécifique. Les facteurs ciblés sont l’hôte, la plante, de par leurs caractéristiques écologiques comme l’abondance et la fréquence, et le type d'habitat, cultivé ou non cultivé. Nous avons étudié au sein d’un agrosystème et au cours d’une saison de végétation les réseaux trophiques plantes-pucerons-parasitoïdes dans le milieu cultivé et dans les habitats semi-naturels. Nous avons cherché à identifier des situations d’exploitation d’hôtes multiples dans les deux compartiments de l’agrosystème et à définir les facteurs pouvant influencer la répartition des espèces généralistes et spécialistes dans le temps et l’espace. Puis nous avons étudié le parasitisme en conditions naturelles et contrôlées d’une espèce en particulier, Diaeretiella rapae pour déterminer son degré de spécialisation parasitaire et la dynamique d’exploitation des hôtes sur les plantes cultivées et sauvages. Enfin, l’existence de structuration génétique des populations, voire d’espèces cryptiques, a été recherchée chez les espèces les plus généralistes, grâce à une approche moléculaire de type barcoding. Nos résultats révèlent qu’il n’y a pas à proprement parlé de vrai généraliste parmi les Aphidiinae présents dans l'agroécosystème étudié. Les espèces supposées généralistes ayant un possible intérêt agronomique ont en réalité des spectres d’hôtes limités, elles ne parasitent que rarement et très ponctuellement des ressources dans les habitats semi-naturels. La plupart présentent des structurations génétiques de leurs populations (hormis A. ervi) en fonction de l’hôte, de la plante ou de l’interaction des deux. Des espèces cryptiques ont été détectées chez D rapae. La conséquence de cette spécialisation parasitaire et des structurations génétiques intraspécifiques est un rôle probablement très faible des habitats semi-naturels comme réservoirs d'Aphidiinae, leur gestion n'étant alors pas un levier pour la mise en place d'une lutte biologique par conservation. / Aphid parasitoids of the sub-family Aphidiinae (Hymenoptera: Braconidae) include species with a gradient of specialization from monophagous to polyphagous species, able to parasitize several dozen of host species. Generalist or specialist trait for a natural enemy will determine its effectiveness in regulating pest populations, but also its ability to exploit other resources in semi-natural habitats and then to ensure its maintenance in the environment in the absence of pests. The first objective of this work is to determine if there are real generalists species within Aphidiinae in a peculiar agroecosystem over the time and in different habitats. Secondly, we studied the factors that may influence the parasitic specialization at inter- and intraspecific level. Targeted factors are the host, the plant, regarding their ecological characteristics, such as abundance and frequency, and the type of habitat, cultivated or uncultivated. We studied the trophic network between plant-aphid-parasitoid in cultivated areas and in semi-natural habitats in an agroecosystem and during a growing season. We sought to identify situations of multiple exploitation of different host in the two compartments of agroecosystem and to identify factors influencing the distribution of generalists and specialists species in time and space. Then, we studied the parasitism of a particular species Diaeretiella rapae in natural and controlled conditions to determine its degree of parasitic specialization and its temporal dynamic of host exploitation on cultivated and wild plants. Finally, the existence of genetic structure of populations, even cryptic species, was investigated in the most generalist species, with a molecular barcoding method. Our results reveal that there is no true generalist species among Aphidiinae present in the studied agroecosystem. The supposed generalist species actually have limited host ranges, they parasite rarely and very timely resources of semi-natural habitats. Most of them show a genetic structuration of their populations (except A. ervi) depending on the host, the plant or the interaction of both. Cryptic species were detected in D rapae. The consequence of this parasitic specialization and intraspecific genetic structuring is probably a very low role of host reservoir played by the semi-natural habitats for Aphidiinae species, their management then not being a lever for the implementation of conservation biological control.

L’utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l’hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d’un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d’un protocole d’extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l’analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d’un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu’alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d’identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l’échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l’impact de l’intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d’O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu’alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques. / The usefulness of calcareous shells of planktonic foraminifera as a paleoceanographic proxy relies on the key hypothesis that each morphospecies corresponds to a biological species with a specific habitat. This empirical relationship has been challenged since molecular analyses have revealed a significant level of cryptic genetic diversity among modern morphospecies of planktonic foraminifera. Previous workers have suggested that the cryptic species or genotypes (1) display narrower biogeographic and ecological ranges than their related morphospecies, and (2) exhibit shell morphological differences. In this work, we have characterized the genetic, morphological and ecological diversity among four planktonic foraminiferal morphospecies of significance in paleoceanography, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata and Globigerina bulloides. Our study relies on the development of a new single-cell DNA extraction protocol that retains the shell, allowing direct morpho-genetic comparisons. Shape or porosity variations within each genotype have been quantified. It appears that the high degree of morphological plasticity widely documented in planktonic foraminifera and classically seen as ecophenotypy, is at least partly the spurious consequence of lumping several genotypes that display morphological and environmental preferences. Based on these observations, we developed several population-scale models, which allow recognition of the cryptic species based on their shell morphology. Finally, in order to quantify the impact of integrating cryptic diversity in assemblage-based aleoceanographic reconstructions, we have re-calibrated transfer functions based on the ecological ranges of the genotypes of O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata and G. bulloides in the southern oceans. Such recalibrations led to a great, previously never reached improvement in the accuracy of the assemblage-based paleoceanographic reconstructions.

No description available.