Evolutionary biology is not a specialty, like genetics or development - it is an explanation of what is investigated by all biological specialties. Thus, the goal of this dissertation was to study both micro- and macroevolutionary processes in a multi-disciplinary framework.<p>Population genetics, conservation, and phylogeny inference. The Jamaican boa (Epicrates subflavus) is an endemic species, whose natural populations greatly and constantly declined since the late 19th century, mainly due to predation by introduced species, human persecution, and habitat destruction. Using species-specific nuclear microsatellite loci and mitochondrial sequences, we investigated the population structure of this endangered reptile. All analyses pinpointed to an Eastern versus (Western+Central) pattern of differentiation in agreement with geological data and patterns of differentiation uncovered in other vertebrate and invertebrate Jamaican species. The same molecular markers were employed on 80 Jamaican boas of the European captive breeding program. This approach allowed us to (i) clarify all ambiguities in the studbook, (ii) correct parental allocation errors and (iii) assess the genetic diversity and the level of inbreeding of the current captive population. These results provide important insights for guiding the development of proper ex-situ and in-situ species survival and habitat management plans for this vulnerable snake. In the same framework of classical evolutionary genetics, we performed preliminary analyses of cytochrome b-like sequences in representatives of all cetacean families (but one), and revealed the presence of at least four nuclear mitochondrial pseudogenes that were independently inserted into the nuclear genome. <p>Evo-Devo. The emergence of Evolutionary Developmental biology has caused a partial shift in the criteria for the selection of model species. Thus far, the main criterion was the relevance of a species for understanding human biology, whereas in the frame of the new discipline, it is the understanding of the generative mechanisms underlying biological diversity that is put forward. We discussed a few criteria and limitations of major relevance to the choice of model species for Evo-Devo studies, and applied a pragmatic approach to identify possible model species within Amniotes. <p>Moreover, we developed MANTiS, an application pipeline that aims at integrating genomic, functional and expression data with evolutionary concepts, thus constituting the missing link between multi-species genome comparisons and functional analyses. Using MANTiS, we proceeded in the analysis of 35 metazoan full genomes for identifying all lineage-specific gene gains and losses. These results were combined with functional and expression analyses, and we demonstrated the much higher performance of MANTiS against popular databases of ortholog clusters (InParanoid, OrthoMCL, RoundUp).<p>Finally, preliminary results of our attempt to adapt the new revolutionary technology of DNA sequencing in microfabricated high-density picoliter reactors (developed by 454/Roche) to the ultra-fast sequencing of brain full transcriptomes in multiple reptilian species are highly promising. As an example, the Crocodylus sample generated more than 72 Mbases (per run), which were successfully assembled in approximately 31,000 contigs. One third of the latter could be matched to known sequences in the transcriptome of related species. After fine-tuning of the in silico analyses, and incorporation of genomic sequence data, we expect our approach to provide important insights not only in the evolution of central nervous system novelties in vertebrates, but in transcriptomes in general as the brain transcriptome is one of the most complex among all organs.<p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Parmi les paramètres influençant l'inférence d'arbres phylogénétiques, nous nous sommes penchés d'une part sur (i) l'utilisation et l'efficacité de différents marqueurs et (ii) l'influence de la radiation évolutive (la succession rapide d'événements de spéciation) dans la construction d'arbres phylogénétiques et, d'autre part, sur l'applicabilité du modèle de substitution nucléotidique GTR (General Time Reversible).<p><p>La première partie de ce travail étudie l'évolution des cétacés en se basant sur les séquences des génomes mitochondriaux, sur le motif d'insertion de rétroposons SINEs (short interspersed elements) nouvellement isolés et les loci nucléaires de ces derniers. Le choix des cétacés est motivé par la présence, durant leur évolution, de radiations évolutives, qui sont propices au tri différentiel de lignées généalogiques: si des séquences de gènes ou des allèles restent polymorphes entre des événements de spéciations, il est possible, et même probable, d'observer une incompatibilité entre les histoires évolutives de ces marqueurs, malgré que celles-ci soient bien correctes. Nous abordons l'étude du tri différentiel des lignées généalogiques par le biais des SINEs, dont l'insertion aléatoire et irréversible confère à ces marqueurs un risque de convergence particulièrement faible.<p><p>Notre approche multi-marqueur nous permet de reconstruire un arbre robuste à partir duquel nous analysons ces différents marqueurs à l'aide des rapports signal/bruit (la qualité du contenu informatif du marqueur) et effort/signal (les efforts à mettre en oeuvre pour obtenir du signal phylogénétique). Nous discutons également les relations conflictuelles/incorrectes obtenues à partir des différents marqueurs, notamment des motifs d'insertion de SINEs pour lesquels nous décrivons un test objectif nous permettant de différencier le tri différentiel de lignées généalogiques et la convergence.<p><p><p>Les modèles de substitutions nucléotidiques sont à la base de nombreuses méthodes d'inférence phylogénétiques. Parmi ces modèles, le modèle GTR est un des plus complets et des plus utilisés. Waddell and Steel [1997] ont décrit une procédure qui permet d'estimer les distances et les taux instantanés de substitution pour des séquences évoluant selon les hypothèses du modèle GTR. Il existe néanmoins des conditions qui rendent cette procédure, et donc l'utilisation du modèle GTR, inapplicables. <p><p>Nous avons simulé l'évolution de séquences d'ADN le long de 12 arbres caractérisés par un ensemble de conditions biologiquement plausibles (différentes longueurs de branches, des conditions de (non-)homogénéité de la matrice de taux instantanés de substitution et différentes longueurs de séquences). Pour chaque ensemble de conditions, nous avons évalué (i) l'applicabilité du modèle GTR et (ii) la qualité des alignements obtenus à partir des données simulées. <p><p>Nos résultats indiquent que l'inapplicabilité de la procédure de Waddell and Steel [1997] peut effectivement être considérée comme un problème pratique car elle apparaît avant les difficultés d'alignement (étape nécessaire et préalable à toute inférence phylogénétique). La probabilité de cette inapplicabilité dépend du taux de substitution et de la taille des données.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie moléculaire / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La problématique de recherche étudiée dans le cadre de cette thèse, émerge de diverses réflexions, données empiriques et observations, toutes liées à un constat qui a des implications importantes pour l’enseignement des sciences :le rejet partiel ou total de la théorie de l’évolution aux cours de sciences dispensés à l’école, au nom de croyances créationnistes, dans des sociétés modernes européennes où la science fait autorité.<p>La littérature scientifique qui traite de cette problématique dans le cadre de l’enseignement scolaire en Europe ,analyse les conceptions d’acteurs de l’enseignement scolaire – enseignants et/ou élèves – sur ce sujet, en étudiant notamment le lien qu’entretiennent ces conceptions avec les représentations que ces mêmes acteurs ont de la science, avec leurs parcours personnels, avec leur formation, etc. Un point aveugle observé dans cette littérature est la rareté des recherches portant sur les directives officiellement adressées aux enseignants. C’est pourquoi nous avons choisi de nous pencher sur le contenu de ces directives. <p>Cette recherche a, en premier lieu, une visée exploratoire. Elle consiste à construire et utiliser un instrument théorique et méthodologique qui permet, d’une part, d’identifier des représentations du savoir scientifique, de la croyance religieuse et/ou de leurs rapports (ou non rapports) véhiculées par les curriculums prescrits européens et, d’autre part, de déterminer des mécanismes à travers lesquels ces représentations pourraient influencer, d’une façon ou d’une autre, le rejet ou l’acceptation de la théorie de l’évolution au nom de croyances créationnistes ou encore, inversement, le rejet ou l’acceptation de croyances créationnistes au nom de la théorie de l’évolution. Pour repérer les représentations recherchées, nous utilisons la méthode de l’analyse de contenu thématique.<p>Une autre visée de cette étude est confirmatoire. Il s’agit de confirmer le postulat suivant lequel la nature des éventuelles représentations repérées au sein des curriculums prescrits au moyen de l’instrument susmentionné peut être mise en lien – lien dont la nature sera définie dans le corps de notre dissertation, sur la base de l’analyse de données sociohistoriques rapportées dans la littérature – avec les modalités de gestion de la laïcité mises en place par les politiques éducatives de différents pays européens :la France, la Grèce et la Belgique francophone. Ces pays ont justement été sélectionnés pour leur profil divergent en matière de politiques de gestion de la diversité culturelle. Pour démontrer ce lien, nous nous livrons à une analyse comparative sociétale. / Doctorat en Sciences Psychologiques et de l'éducation / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Purpose - The paper presents a theoretical framework that describes the aerodynamics of a falling maple (Acer pseudoplatanus) seed. --- Methodology - A semi-empirical method is developed that provides a ratio stating how much longer a seed falls in air compared to freefall. The generated lift is calculated by evaluating the integral of two-dimensional airfoil elements using a preliminary falling speed. This allows for the calculation of the definitive falling speed using Blade Element Momentum Theory (BEMT); hereafter, the fall duration in air and in freefall are obtained. Furthermore, the input-variables of the calculation of lift are transformed to require only the length and width of the maple seed. Lastly, the method is applied to two calculation examples as a means of validation. --- Findings - The two example calculations gave percentual errors of 5.5% and 3.7% for the falling speed when compared to measured values. The averaged result is that a maple seed falls 9.9 times longer in air when released from 20 m; however, this result is highly dependent on geometrical parameters which can be accounted for using the constructed method. --- Research limitations - Firstly, the coefficient of lift is unknown for the shape of a maple seed. Secondly, the approximated transient state is yet to be verified by measurement. --- Originality / Value - The added value of this report lies in the reduction of simplifications compared to BEMT approaches. In this way a large amount of accuracy is achieved due to the inclusion of many geometrical parameters, even though simplicity is maintained. This has been accomplished through constructing a simple three-step method that is fundamental and essentially non-iterative.