Je m’intéresse à l’écologie évolutive et en particulier à l’évolution des systèmes de reproduction, à l’adaptation et aux interactions de ces deux processus. En effet, les modèles théoriques ainsi qu’un certain nombre d’observations en populations naturelles soulignent que le système de reproduction devrait avoir un effet majeur sur les processus évolutifs et démographiques en populations naturelles. Lors de ma thèse, j’aborde ces thèmes sous divers angles à partir d’une Brassicacée tolérante et hyper-accumulatrice aux métaux lourds, Noccaea caerulescens, et à partir de modèles théoriques. Dans un premier temps, je m’intéresse à la variation du système de reproduction en populations naturelles. Comment s’organisent les flux de gènes entre populations ou sous-populations, et entre individus d’une même population ? Je me suis particulièrement intéressée à l’influence de la pollution des sols sur le taux d’autofécondation chez N. caerulescens, aux flux de gènes entre populations vivant dans les mines et populations vivant sur des sols non contaminés, et à la structure à l’intérieur des populations. Afin de mieux comprendre les facteurs influençant le système de reproduction, j’ai ensuite testé l’effet de la densité en plantes sur le taux d’autofécondations en populations naturelles. Dans un second temps, je teste les interactions existant entre adaptation à des milieux potentiellement très toxiques et système de reproduction. Plus spécifiquement, je teste si la dépression de consanguinité dépend du niveau de stress que subissent les populations, en interaction avec l’histoire des pressions de sélection qu’on subies les populations par le passé. Enfin, à l’aide de simulations, j’étudie comment la variation interannuelle du système de reproduction peut influencer la probabilité d’adaptation de populations faisant face à un changement environnemental. / During my PhD, I focused on the evolution of mating system, adaptation and the mutual influences of both processes. I have been studying different aspects of this interaction using a hypertolerant, hyperaccumulator plant species, Noccaea caerulescens. This species grows on former mines and non-contaminated soils in Europe and in particularly in the Cévennes, and it is an excellent model to study the interaction of local adaptation in a heterogeneous environment and mating system. Firstly, I finely characterized N. caerulescens mating system in natural population, and see how metal pollution affects the variation of mating system in the Cévennes region. I showed that contrary to a couple of classical results (Antonovics 1968), in this system, metallicolous populations have lower self-fertilization rates than nonmetallicolous populations (article submitted). I then tested our best potential factor potentially explaining the variation of mating system in natural populations: plant density. In two different measures, with two different methods, density seems to have no or only a weak effect on self-fertilization rates in Noccaea caerulescens (article in prep). In a second project, I test the interaction between inbreeding depression, stress and the history of adaptation to a given environment using Noccaea caerulescens. Inbreeding depression is known to vary with environment and, sometimes, stress. Both experimental data (Long et al 2013) and theoretical models (Ronce et al 2009) stress the importance of the effect of the history of selection and adaptation in populations on the magnitude of inbreeding depression. Since we have populations of Noccaea caerulescens that are adapted to different levels of pollution, since different levels of pollution impose differential stress on the two ecotypes (strong polution is not good for nonmetallicolous plants) and since the species is self-compatible, this seems like an excellent system to test predictions on the interaction of inbreeding depression and mating system.

Cette thèse est consacrée à la reconnaissance individuelle et au choix du partenaire chez la mouette tridactyle (Rissa tridactyla), espèce génétiquement monogame et fidèle à son partenaire d'une saison sur l'autre. Mes expériences démontrent l'existence d'une reconnaissance vocale entre les partenaires d'un couple, ainsi qu'une reconnaissance des parents par les poussins. Des observations empiriques suggèrent que les parents utilisent également le cri pour reconnaître leurs poussins. Ceci pourrait relever d'une stratégie adaptative: les poussins reconnus par leurs parents retournent plus vite au nid lors de leur premier envol, ce qui pourrait diminuer l'énergie dépensée dans des vols stressants ou des batailles avec d'autre résidents. Les analyses ont aussi montré que les distances génétiques entre membre des couples sont plus grandes qu'attendu par chance. Ceci augmente la probabilité d'hétérozygotie des poussins, et donc le succès de reproduction. En effet, le taux d'éclosion augmente avec la distance génétique entre les parents, et les poussins hétérozygotes grandissent plus vite et survivent mieux jusqu'à 25 jours. En outre, les couples formés d'individus génétiquement proches copulent moins souvent, ce qui confirmerait l'influence sur les comportements sexuels de la distance génétique intra couple. Ces résultats posent la question de la perception de la similarité génétique par les partenaires potentiels. Mes résultats préliminaires suggèrent que celle-ci ne semble pas impliquer la voix. En effet, la différence entre les cris ne semble pas corrélée à la distance génétique. Des paramètres olfactifs ou visuels pourraient donc être impliqués. Ces résultats suggèrent que le choix du partenaire pourrait donc être très important chez cette espèce génétiquement monogame.

L’haplodiploïdie chez les hyménoptères leur confère une meilleure résistance aux effets délétères de la dépression de consanguinité. Cependant, certains hyménoptères ont un déterminisme du sexe particulier qui les rend sensibles à cette dépression. Chez ces espèces, le genre des individus dépend de la complémentarité des allèles à un locus donné, le single-locus Complementary Sex Determination (sl-CSD). Les oeufs non fécondés se développent en mâles haploïdes alors hémizygotes au locus de CSD. En revanche les oeufs fécondés donnent des femelles diploïdes s’ils sont hétérozygotes au locus du CSD mais deviennent des mâles diploïdes s’ils sont homozygotes pour ce même locus. Ces derniers sont d’autant plus fréquents dans les populations consanguines où le taux d’homozygotes est élevé. Or, les mâles diploïdes sont dans la majorité des cas non viables ou stériles. La production de tels mâles est de ce fait coûteuse pour les femelles. La faible viabilité des mâles diploïdes s’apparente alors à de la dépression de consanguinité. Par des approches liées à l’écologie comportementale et à l’écologie chimique le projet de thèse se concentre sur l’étude des coûts individuels générés par la production de mâles diploïdes et à l’évolution des comportements sélectionnés en réponse à ces coûts. Dans un premier temps, je me suis intéressée à la fitness des mâles diploïdes et aux répercussions de leur production sur les femelles de la population. Dans un second temps, j’ai étudié les comportements permettant de réduire les coûts de la production des mâles diploïdes. Les individus apparentés représentent les partenaires sexuels où le risque de produire des fils diploïdes est le plus élevé. De ce fait, les comportements d’évitement de la consanguinité devraient être sélectionnés dans ces populations / Haplodiploidy in hymenopterans offers a great resistance to the deleterious effect of inbreeding depression. However, some hymenopterans have a specific sex determination which drives them to this depression. Among those species, the sex of individuals depends on allele complementary at a particular locus; the single-locus Complementary Sex Determinatation (sl-CSD). Unfertilized eggs give birth to haploid males which are hemizygotes at the CSD locus. Conversely, fertilized eggs develop into females when heterozygote at the CSD locus but become diploid males when homozygote at the same locus. Diploid males are especially frequent in inbred populations with a high inbreeding rate. Yet diploid males are generally unviable or sterile. Production of such males is therefore costly for females. Reduced viability of diploid males is then similar to inbreeding depression. Linked with behavioural ecology and chemical ecology approaches, the PhD project starts by focusing on individual costs due to production of diploid males, and then on behaviours that have evolved in response to these costs. As a first step, the fitness of diploid males and its impact on females of the population have been measured. If they are unviable, their production is akin to female mortality. As a second step, we studied behaviours that reduce the cost of diploid male production. Related individuals are sexual partners that are most likely to father diploid sons. Therefore, behavioural inbreeding avoidance may be selected in such populations

Les changements globaux récents affectent la physiologie, la distribution et la phénologie des espèces, ainsi que la dynamique des populations et les interactions entre espèces. Les interactions plantes-pollinisateurs sont particulièrement menacées par les changements globaux et la perturbation de ces interactions peut avoir des conséquences importantes sur le système de reproduction des espèces végétales. Dans ce contexte des changements globaux, nous avons déterminé les cortèges de visiteurs de Rhododendron ferrugineum le long de gradients environnementaux et étudié comment la variabilité de leur efficacité affectait le système de reproduction de cette espèce. Nous nous sommes également intéressés à l’histoire biogéographique de cette espèce et comment elle a répondu à des changements passés tels que les dernières glaciations. Nous avons mis en évidence que R. ferrugineum est visité par une large diversité d’espèces d’insectes. L’efficacité des cortèges de visiteurs varie le long de gradients environnementaux mais ne semble pas avoir un impact sur le système de R. ferrugineum. Cette espèce présente un système mixte de reproduction, avec une capacité à l’autofécondation mais les taux élevés de dépression de consanguinité limitent le développement des individus issus d’autofécondation. Cette forte dépression de consanguinité a permis un maintien relativement élevé de la diversité génétique dans les Pyrénées. Un tel niveau de dépression de consanguinité ne permet pas l’évolution de l’autofécondation et maintient ainsi le système mixte de reproduction chez R. ferrugineum. La capacité d’autofécondation de R. ferrugineum pourrait lui permettre de coloniser de nouveaux milieux ou de survivre aux changements globaux. Durant les dernières glaciations, R. ferrugineum a survécu dans de grands refuges de basse altitude ainsi que dans des nunataks (refuges de haute altitude). Quelques populations marginales présentent un taux significatifs de consanguinité (FIS> 0) et des niveaux de diversité génétique particulièrement faibles. Ce patron génétique est consistant avec des évènements de fondation accompagnés de perte de diversité génétique et d’hétérozygotie durant les périodes d’expansion de l’aire de répartition de l’espèce. Ces données suggèrent que la dépression de consanguinité dans ces populations devait être faible et que l’assurance reproductive a joué un rôle fondamental dans l’établissement de ces populations. / Recent global changes affect the physiology, distribution and phenology of species, also they impact population dynamic and interactions among species. Plantpollinators interactions are particularly threated by global changes and perturbations of these interactions may lead to important changes in plant mating system. In this context of globalchanges, we determined the pollinator assemblages of Rhododendron ferrugineum and howthe variability of their efficiencies affects the mating system. We also studied thebiogeographic history of R. ferrugineum and how it responds to past climatic changes.We have shown that R. ferrugineum is visited by a large variety of insects. Visitorassemblages efficiency varied along environmental gradients but did not seem to impact themating system of R. ferrugineum. This species presents a mixed mating system, indeed it isable to self-fecundate but high levels of inbreeding depression are limiting the development of self-fecundate descendants. High levels of inbreeding depression maintain high genetic diversity in the Pyrenees. Also, it did not allow the evolution of selfing and maintain a mixed mating system. The ability to self-fecundate may favor the colonization of new habitats.During the last glaciation, R. ferrugineum survived in large lowland refugia and in nunataks at high altitude. Some marginal populations present a high level of selfing (FIS> 0) and low genetic diversity. This genetic pattern is consistent with foundation events and loss of genetic diversity and heterozygosity along colonization rods. Our data suggest that inbreeding depression in these populations should have been low and the reproductive assurance played akey role in the establishment of these populations.