La production de perle de culture par l’huître perlière Pinctada margaritifera représente la seconde ressource économique après le tourisme en Polynésie Française. L’une des voies d’amélioration privilégiée de la qualité de production passe par la voie de la sélection génétique. Dans ce contexte, le déterminisme génétique des caractères d’intérêt perlicole et leurs variations à différentes échelles phénotypiques a été étudié. Les rôles respectifs de l’huître donneuse et de la receveuse, au travers de greffes expérimentales, ont révélées une corrélation positive entre les paramètres de croissance des coquilles de receveuses et la taille des perles, ainsi qu’un effet donneuse sur la qualité de la perle. Les analyses d'expressions de huit biomarqueurs de biominéralisation, codant des protéines des couches aragonitiques ou prismatiques, ont révélé une corrélation entre l’expression de ces gènes au niveau du sac perlier avec à la fois les paramètres de qualité des perles et de croissance des receveuses. L’âge de l’huître donneuse de greffon semble jouer un rôle déterminant aussi bien au niveau des phénotypes de la taille que pour le grade et les défauts de surface de la perle. Enfin, les valeurs d'héritabilité des phénotypes ont été estimées pour la première fois chez l'espèce, au travers de modèle animal utilisant des familles produites en écloserie. Globalement, les résultats montrent une transmission génétique linéaire et schématiquement on peut dire que les receveuses contrôlent principalement la croissance et la taille des perles, alors que les donneuses influencent leur qualité. / Cultured pearl production in the pearl oyster Pinctada margaritifera represents the second largest source of revenue after tourism, and it is the top export industry in French Polynesia. One of pearl farming industry’s greatest challenges is to “produce fewer but better pearls” through genetic improvement. To address this challenge, the genetic determinism of pearl quality traits and how they vary at different phenotypic scales was studied. The respective roles of donors and recipients was explored through uniform experimental grafts and revealed a positive correlation between recipient shell biometric parameters and pearl size, and a donor effect on pearl quality traits. Gene expression analyses of 8 biomineralisation biomarkers, encoding aragonitic and prismatic proteins, highlights a correlation between pearl sac gene expression with pearl quality traits and recipient shell biometric parameters. The age of the donor oyster also played a determining role with respect to the size phenotype and for grade and surface defects of the pearl. Finally, the heritability values of the phenotype were estimated for the first time for this species using an animal model on a family produced in a hatchery setting. Results show a linear genetic transmission and overall, suggest that the recipient oyster primarily controls the size of the pearls while the donor oyster influences the quality.

Le comportement humain est à la fois singulier et universel. La singularité serait principalement due aux trajectoires de vie propre à chaque individu (variant entre autres selon leur culture) alors que l’universalité émanerait d’une nature universelle ancrée dans un génome universel. Démêler les influences de la nature et de la culture sur le comportement humain est le Saint Graal de l’anthropologie biologique. J’aborde cette question en explorant les effets génétiques et environnementaux sur les bases psychiques du comportement. Plus particulièrement, je teste l’hypothèse que la singularité et l’universalité comportementales humaines s’observent au plan psychique par l’exploration de leur substrat neurobiologique, et que ce substrat possède à la fois un ancrage génétique et environnemental. À l’aide de données d’imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) recueillies auprès de 862 participants du Human Connectome Project (HCP), j’analyse les activations cérébrales liées à sept tâches socio-cognitives qui recoupent diverses facultés, dont le langage, la mémoire, la prise de risque, la logique, les émotions, la motricité et le raisonnement social. Après avoir groupé les sujets selon la similarité de leurs patrons d’activation cérébrale (c.-à-d. leurs sous-types neurobiologiques), j’estime l’influence génétique et environnementale sur la variabilité interindividuelle de ces divers sous-types. Les résultats démontrent bel et bien l’existence d’un regroupement des sujets selon la similarité de leurs cartes d’activation cérébrale lors d’une même tâche socio-cognitive, ce qui reflète à la fois le caractère singulier et universel des corrélats neuronaux d’un comportement observable. La variabilité interindividuelle constatée dans ces regroupements cérébraux témoigne quant à elle d’effets génétiques (héritabilité) ainsi qu’environnementaux (environnementalité), dont les ampleurs respectives varient selon la nature de la tâche effectuée. De plus, les sous-types cérébraux mis à jour révèlent une association avec les mesures comportementales et de performance effectuées lors des diverses tâches à l’étude. Enfin, les sous-types neurobiologiques résultant des diverses tâches partagent certaines bases génétiques. Dans leur ensemble, ces résultats appuient la notion que le comportement humain, ainsi que les processus neurobiologiques le sous-tendant, sont des phénotypes au même titre qu’un caractère morphologique ou physiologique, c’est-à-dire qu’ils sont le résultat de l’expression conjointe de bases génétiques (nature) et environnementales (culture). / Human behaviour is both singular and universal. Singularity is believed to be mainly due to life trajectories unique to each individual (influenced among others by culture), whereas universality would stem from a universal nature resulting from a panhuman genome. Unravelling the influences of nature and nurture on human behaviour is the Holy Grail of biological anthropology. I approach this issue by exploring genetic and environmental influences on the neuropsychological underpinnings of behaviour. In particular, I test the hypothesis that the singularity and universality of human behaviour are also observed at the psychological level through the exploration of the neurobiological basis of behaviour, and that these bases have both genetic and environmental sources. Using Functional Magnetic Resonance Imaging (fMRI) data of 862 participants from the Human Connectome Project (HCP), I analyze brain activation related to 7 socio-cognitive tasks covering language, memory, risk taking, logic, emotions, motor skills, and social reasoning. After grouping subjects according to the similarity of their brain activation patterns (neurobiological subtypes), I estimate the genetic and environmental influences on the variation between participants on these subtypes. The inter-individual variability in cerebral groupings appears to have both genetic (heritability) and environmental (environmentality) sources that vary according to the particular psychological task involved. Moreover, these neurobiological subtypes show an association with behavioural and performance measures assessed by the socio-cognitive tasks. Finally, the neurobiological subtypes across the 7 tasks share common genetic links. Overall, the results support the notion that human behaviour, as well as its underlying neurobiological processes, are phenotypes in the same way as morphology or physiology, i.e., are the results of the integrated expression of a genetic basis (nature) and environmental influences (nurture).

Des génotypes adaptés à des environnements contrastés ont de grandes chances de se comporter différemment lorsqu’ils sont placés dans des conditions similaires et contrôlées, notamment si leur sensibilité aux signaux environnementaux et/ou leur croissance intrinsèque sont limitées à différents niveaux. De ce fait, la variabilité observée dans les populations naturelles peut être utilisée comme une source illimitée de nouveaux allèles ou gènes pour l’étude des bases génétiques de la variation des traits quantitatifs. Mon travail de doctorat a consisté en l’analyse de la variabilité naturelle pour la croissance et la réponse à l’environnement chez Arabidopsis thaliana. Le but des approches de génétique quantitative est de comprendre comment la diversité génétique et épigénétique contrôle la variabilité phénotypique observée dans les populations à différentes échelles, au cours du développement et sous différentes contraintes environnementales. De plus, ces analyses ont pour objectif de comprendre comment les processus adaptatifs et démographiques influencent la fréquence de ces variants dans les populations en fonction de leur environnement local. Ainsi, l’étude de la variabilité naturelle peut être appréhendée en utilisant diverses approches, de la génétique et des méthodes de biologie moléculaire aux études écologiques et évolutives. Au cours de mon doctorat, j’ai eu la chance de travailler sur plusieurs de ces aspects au travers de trois projets indépendants qui exploitent tous la variabilité naturelle d’A. thaliana.Le premier projet a consisté en l’analyse du pattern de polymorphisme observé dans des populations d’A. thaliana au gène MOT1 qui code pour un transporteur de molybdate (la forme assimilable du molybdène (Mo), un micro-élément essentiel) et qui est responsable d’une partie des variations de croissance et de fitness observées à l’échelle de l’espèce en fonction de la disponibilité en Mo des sols. J’ai montré à différentes échelles géographiques que le pattern de polymorphisme à MOT1 ne reflète pas une évolution neutre mais présente plutôt des traces de sélection diversifiante. Ce travail a contribué à renforcer l’hypothèse selon laquelle des mutations au niveau du gène MOT1 pourraient avoir été sélectionnées dans certaines populations pour faire face aux niveaux élevés de Mo observés dans certains sols et potentiellement délétères malgré leur effet négatif sur des milieux pauvres en Mo.Le deuxième projet portait sur la caractérisation et l’analyse fonctionnelle de deux récepteur-kinase putatifs (RLK) identifiés de part leurs effets sur la croissance foliaire spécifiquement en réponse à un stress induit par du mannitol mais pas sous d’autres contraintes osmotiques. La fonction de ces récepteurs chez A. thaliana -qui n’est pas connu pour produire du mannitol- peut paraître intrigante. Les différentes expériences réalisées au cours de cette thèse nous ont cependant permis de construire un modèle selon lequel ces récepteurs pourraient être activés par le mannitol produit par certains pathogènes tel que les champignons et participer aux réponses de défense de la plante.Le troisième projet a été réalisé en collaboration avec l’équipe de Michel Vincentz (CBMEG, Brésil) et de Vincent Colot (IBENS, Paris) et consiste en l’analyse de l’occurrence de variants épigénétiques naturels au gène QQS dans différentes populations d’Asie Centrale et de leurs possibles conséquences phénotypique et adaptative.En conclusion, l’analyse des variants génétiques et épigénétiques naturels à l’origine des variations de biomasse en interaction avec l’environnement permet de comprendre comment l’évolution façonne la variabilité naturelle. / Genotypes adapted to contrasting environments are expected to behave differently when placed in common controlled conditions, if their sensitivity to environmental cues or intrinsic growth behaviour are set to different thresholds, or are limited at distinct levels. This allows natural variation to be exploited as an unlimited source of new alleles or genes for the study of the genetic basis of quantitative trait variation. My doctoral work focuses on analysing natural variation for shoot growth and response to the environment in A. thaliana. Natural variation analyses aim at understanding how molecular genetic or epigenetic diversity controls phenotypic variation at different scales and times of plant development and under different environmental conditions, and how selection or demographic processes influence the frequency of those molecular variants in populations for them to get adapted to their local environment. As such, the analysis of A. thaliana natural variation can be addressed using a variety of approaches, from genetics and molecular methods to ecology and evolutionary questions. During my PhD, I got the chance to tackle several of those aspects through my contributions to three independent projects which have in common to exploit A. thaliana natural variation. The first one is the analysis of the pattern of polymorphism from a set of 102 A. thaliana accessions at the MOT1 gene coding for a molybdate transporter (an essential micronutrient) and responsible for contrasted growth and fitness among accessions in response to Mo availability in the soil. I showed at different geographical scales that MOT1 pattern of polymorphisms is not consistent with neutral evolution and shows signs of diversifying selection. This work helped reinforce the hypothesis that in some populations, mutations in MOT1 have been selected to face soils rich in Mo and potentially deleterious despite their negative effect on Mo-limiting soils. The second project consists in the characterisation and functional analysis of two putative receptor-like kinases (RLKs) identified from their effect on shoot growth specifically under mannitol-supplemented media and not in response to other osmotic constraints. The function of such RLKs in A. thaliana, which is not known to synthesize mannitol was intriguing at first but, through different experiments, we built the hypothesis that those RLKs could be activated by the mannitol produced by some pathogens such as fungi and participate to plant defensive response. The third project, in collaboration with Michel Vincentz’s team from CBMEG (Brasil) and Vincent Colot (IBENS, Paris), consists in the analysis of the occurrence of natural epigenetic variants of the QQS gene in different populations from Central Asia and their possible phenotypic and adaptive consequences. Overall, these analyses of the genetic and epigenetic molecular variation leading to the biomass phenotype(s) in interaction with the environment provide clues as to how and where in the pathways adaptation is shaping natural variation.

Des changements de méthylation de l’ADN peuvent affecter l’expression des gènes et pour certains être transmis au travers des générations. De telles « épimutations » qui concernent des groupes de cytosines à proximité ou dans les gènes sont donc une source potentielle de variation phénotypique héritable en absence de changements de la séquence de l’ADN. Chez les plantes la méthylation de l’ADN est cependant principalement observée au niveau des séquences répétées. Il reste à déterminer dans quelle mesure les changements de méthylation au niveau de ce type de séquences peuvent être héritées et affecter les phénotypes. Afin de répondre à ces questions, plus de 500 épiRIL (epigenetic Recombinant Inbred Lines) quasi-isogéniques a été générée chez Arabidopsis thaliana. Cette population a été obtenue par le croisement d’un parent sauvage et d’un parent mutant pour le gène DDM1 présentant une très forte réduction du taux de méthylation de l’ADN. Après un rétrocroisement de la F1 avec une plante sauvage, les individus sauvages pour le gène DDM1 ont été sélectionnés et propagées sur 6 générations par autofécondation. Nous avons montré par l’analyse du méthylome de plus de 100 épiRIL que l’hypométhylation induite par ddm1 présente selon les séquences affectées différents degrés de transmission au travers des générations. La réversion de l’hypométhylation concerne des régions associées à une abondance élevée en sRNA de 24 nt. Nous avons utilisé l’hypométhylation stablement transmise dans les épiRIL induite par ddm1 afin de détecter des QTL (Quantitative Trait Loci) affectant le temps de floraison et la longueur de la racine primaire, deux caractères pour lesquels les variations observées dans les épiRIL présentent une héritabilité importante. En dernier lieu, nous avons recherché par différentes approches les variations causales de ces QTL. / Loss or gain of DNA methylation can affect gene expression and is sometimes transmitted across generations. Such epigenetic alterations, which concern clusters of cytosines located near or within genes, are thus a source of heritable phenotypic variation in the absence of DNA sequence change. In plants however, DNA methylation targets repeat elements predominantly and it remains unclear to which extent DNA methylation changes over repeat sequences can be inherited and affect phenotypes. To address these issues, a population of near-isogenic, epigenetic Recombinant Inbred Lines (epiRILs) was generated in Arabidopsis thaliana. These were derived from a cross between a wild type and an isogenic ddm1 mutant line, in which DNA methylation is compromised specifically over repeat elements. After backcrossing of the F1 and selection of the progeny homozygous for wild-type DDM1, the epiRILs were propagated through six rounds of selfing. Analysis of the methylomes of more than 100 epiRILs and of the parents, indicates that ddm1-induced hypomethylation exhibit different patterns of inheritance through generations. Reversion of ddm1-induced hypomethylation is observed for regions associated with high level of 24 nt siRNA. Based on these findings, stable ddm1-induced hypomethylated regions were used to map quantitative trait loci (QTL) for flowering time and primary root length, two complex traits for which substantial heritable variation is observed in the epiRIL population. We finally analysed these QTL by different approaches to find their causal variations.

Au cours de leur vie, les individus doivent constamment prendre des décisions qui peuvent fortement affecter leur valeur sélective. Pour optimiser leur prise de décisions, ces individus peuvent utiliser des informations soit issues de leurs propres interactions avec l’environnement (informations personnelles), soit issues de l’observation d’autres individus (informations sociales). La propension à utiliser des informations sociales et leur signification dépend certainement de paramètres individuels et environnementaux. Pour comprendre le potentiel évolutif de ce comportement à priori adaptatif, il est nécessaire de comprendre les causes de ces variations inter- et intra-individuelles. Le but de cette thèse était donc de déterminer les sources de variations individuelles dans l’utilisation d’information sociales hétérospécifiques pour le choix d’habitat de reproduction, chez le gobe-mouche à collier (Ficedula albicollis). A partir de données à long terme et d’expérimentations en nature dans la population de Gotland (Suède), j’ai montré que l’utilisation d’informations sociales n’est pas héritable dans cette population, mais dépend de l’âge et de l’agressivité des mâles, ainsi que de la taille de ponte des compétiteurs au moment où les gobe-mouches font leur choix. A partir d’une expérience de repasse, j’ai également montré que les femelles peuvent ajuster, en fonction de leur propre niveau d’agressivité, leur choix de site de nidification en fonction de caractéristiques de chants supposément liés à la qualité des mésanges charbonnières (Parus major). Cette thèse souligne l’importance de la personnalité dans l’utilisation d’informations sociales hétérospecifiques pour la sélection d’habitat de reproduction dans cette population, et montre que des caractéristiques fines de signaux à l’intention de congénères peuvent aussi être utilisées par d’autres espèces. Cela nous aide ainsi à mieux comprendre les mécanismes évolutifs de ce comportement / All their life, individuals have to make decisions that may strongly affect their fitness. To optimize their decisions, they can use personally acquired information but also information obtained from observing other individuals (“social information”). The propensity to gather and use social information and the information meaning might depend on both individual and environmental factors. Studying what drives within- and between-individual differences in social information use should help us understand the evolutionary potential of this supposedly adaptive behaviour. The aim of my PhD was to empirically investigate sources of variability in heterospecific social information use for breeding habitat selection. I worked on a natural population of collared flycatchers (Ficedula albicollis, Gotland Island, Sweden), a passerine species shown to cue on the presence, density, reproductive investment and nest site preference of dominant titmice for settlement decisions. Using both long term and experimental data, I showed that the use of heterospecific social information, measured as the probability to copy tit nest preference, is not heritable but depends on male age and aggressiveness and on tit apparent breeding investment at the time of flycatcher settlement. Using a playback experiment, I also showed that female flycatchers can fine-tune nest site choice according to (i) song features supposedly reflecting great tit (Parus major) quality and (ii) their own aggressiveness level. This thesis highlights the importance of personality in the use of heterospecific social information for breeding site selection in this population, and broadens the traditionally known sources of heterospecific information to fine song characteristics reflecting heterospecifics’ quality. To fully understand the evolutionary mechanisms and consequences of heterospecific social information use, genetically based plasticity and fitness consequences remains to be explored

La réponse adaptative de populations de bioagresseurs aux pressions de sélection exercées par les activités agricoles détermine la durabilité des moyens de lutte. Chez le melon, le gène Vat qui confère la résistance à Aphis gossypii étant déployé depuis plus de 10 ans, on craint son contournement. L’enjeu est de proposer des éléments stratégiques aux semenciers sur le risque d’évolution des pucerons vers la virulence, pour développer de nouvelles variétés avec des résistances durables. Dans le cadre de cette thèse, nous avons : i) Estimé la diversité génétique disponible dans des populations d’A. gossypii de différentes régions de production de melon. Elle est structurée géographiquement. La grande diversité observée en France aurait en partie pour origine des évènements de reproduction sexuée suggérant un potentiel évolutif élevé d’A. gossypii. ii) Estimé la pression de sélection exercée par différentes combinaisons de résistance (gène Vat et QTL) sur ces populations. Les densités de population sont plus faibles sur les plantes Vat que sur les plantes non Vat et la structure génétique des populations est modifiée dans certaines régions de production quand le gène Vat est présent. Les clones se multipliant sur les plantes Vat ont une forte fitness et le risque de leurs extensions est grand. Aucun effet de QTL de résistance n’a été mis en évidence en plein champ. iii) Caractérisé les clones contournant le gène Vat. Nos résultats suggèrent que l’adaptation des clones s’effectue soit par modification du gène d’avirulence du puceron soit par l’adaptation du puceron aux effecteurs de la résistance. De nouvelles stratégies de gestion de la résistance Vat sont proposées. / The adaptive response of pest populations to selection pressures exerted by agricultural activities determines the sustainability of control methods. In melon, the Vat gene that confers resistance to Aphis gossypii has been deployed for over 10 years, so there are fears it will be overcome. The challenge is to provide strategic elements to plant breeders, concerning the risk of development of virulent aphids, in order to develop new varieties with durable resistances. In the context of this PhD, we have : i) Estimated the available genetic diversity in populations of A. gossypii from different melongrowing areas. The diversity is structured geographically. The great diversity observed in France would have its origine in part from the events of sexual reproduction, suggesting a high evolutionary potential of A. gossypii. ii) Estimated the selection pressure exerted by different resistance combinations (Vat gene and QTLs) on these populations. Population densities are lower on VatR plants than VatS plants and population genetic structure is altered in certain growing areas when the VatR gene is present. The clones multiplying on VatR plants have good fitness and the risk of their spreading is great. No effect of QTLs has been identified in the field. iii) Characterized the clones overcoming the VatR gene. Our results suggest that the adaptation of clones made either by alteration of the avirulence gene of aphids or by adaptation of aphids toresistance effectors. New strategies for Vat resistance management are proposed.

Force est de constater que les dépérissements forestiers augmentent. Ces observations vont de pairs avec l’accroissement des événements climatiques extrêmes. Aussi dans ce contexte, il est nécessaire d’identifier denouveaux caractères de resistance à la sécheresse. La résistance à la cavitation est actuellement le meilleurmarqueur de la survie d’une espèce à la sécheresse.Cette thèse avait deux objectifs : (i) comprendre le mécanisme de propagation de la cavitation dans le xylèmechez les gymnospermes. (ii) Quantifier la variation phénotypique in situ de ce caractère chez Pinus pinaster ainsique (iii) quantifier la variation génétique, et sa plasticité phénotypique.La démarché a été la suivante (i) une étude interspécifique de la résistance à la cavitation a été couplé à desmesures micro-anatomiques. (ii) Pour le volet intraspécifique, nous avons phénotypé 6 populations dans deuxtest de populations-descendances, ainsi qu’en population naturelles in situ.La propagation de l’embolie chez les Pinaceae et les ex-Taxodiaceae pourrait être due au passage du germe d’air(rupture capillaire) à travers des nanopores dans le torus. En effet, la pression de rupture d’un ménisque air-sèveest corrélée à l’entrée de l’air dans le xylème (P12). Alors que la variation interspécifique est grande, la résistanceà la cavitation varie faiblement au sein d’une espèce. Ainsi les populations provenant de climat contrasté neprésentent pas ou peu de différence génétique (en test de provenance) ou en populations naturelles in situ. Cecaractère présente une plasticité phénotypique mais faible comparée à celle de la croissance en hauteur parexemple. La comparaison entre la variation génétique entre populations et la variation des marqueurs neutresentre ces mêmes populations montrent que la variation de ce caractère semble réduite par l’architecturegénétique sous-jacente. La resistance à la cavitation est vraisemblablement un trait canalisé. / Several review reported global forest die-back that are caused, directly or indirectly, by extreme climatic events(like heat waves or prolonged drought). In this context, there is an urgent need to identify new traits to tracedrought tolerance. Resistance to cavitation is one of the best proxy for survival during extreme drought.The aim of this work was (i) to understand how spreads cavitation in the vascular pathway of gymnosperms (ii)to quantify the phenotypic variation of resistance to cavitation for Pinus pinaster species, (iii) to determine theamount of the genetic variation and phenotypic plasticity available for this trait.A micro-anatomy study was coupled to measurement of resistance to cavitation for various species to foundwhere air-seeding occurs in the bordered pit. To quantify the variability of resistance to cavitation, wephenotyped 506 genotypes using to replicated provenance-progeny trials and on natural in situ populations.The spread of embolism for Pinaceae and ex-Taxodiaceae could be due to minute pore in tori, which are remainsof secondary plasmodesmata. We found that the pressure needed to break a water/air meniscus in these minutepores is correlated with the xylem air entry (P12). Despite the great variability of resistance to cavitation betweenspecies, we found low variability within species. Most of the variability is within population, rather than betweenpopulations. The phenotypic plasticity of resistance to cavitation is low compare to growth traits. Comparisonbetween QST and FST shows that populations exhibit less variation compare to what it is expected under geneticdrift. The variation of resistance to cavitation seems to be narrowed by the genetic architecture, which is the signof canalisation.

Les traits quantitatifs complexes sont des caractéristiques mesurables d’organismes vivants qui résultent de l’interaction entre plusieurs gènes et facteurs environnementaux. Les locus génétiques liés à un caractère complexe sont appelés «locus de traits quantitatifs » (QTL). Récemment, en considérant les niveaux d’expression tissulaire de milliers de gènes comme des traits quantitatifs, il est devenu possible de détecter des «QTLs d’expression» (eQTL). Alors que ces derniers ont été considérés comme des phénotypes intermédiaires permettant de mieux comprendre l’architecture biologique des traits complexes, la majorité des études visent encore à identifier une mutation causale dans un seul gène. Cette approche ne peut remporter du succès que dans les situations où le gène incriminé a un effet majeur sur le trait complexe, et ne permet donc pas d’élucider les situations où les traits complexes résultent d’interactions entre divers gènes. Cette thèse propose une approche plus globale pour : 1) tenir compte des multiples interactions possibles entre gènes pour la détection de eQTLs et 2) considérer comment des polymorphismes affectant l’expression de plusieurs gènes au sein de groupes de co-expression pourraient contribuer à des caractères quantitatifs complexes. Nos contributions sont les suivantes : Nous avons développé un outil informatique utilisant des méthodes d’analyse multivariées pour détecter des eQTLs et avons montré que cet outil augmente la sensibilité de détection d’une classe particulière de eQTLs. Sur la base d’analyses de données d’expression de gènes dans des tissus de souris recombinantes consanguines, nous avons montré que certains polymorphismes peuvent affecter l’expression de plusieurs gènes au sein de domaines géniques de co-expression. En combinant des études de détection de eQTLs avec des techniques d’analyse de réseaux de co-expression de gènes dans des souches de souris recombinantes consanguines, nous avons montré qu’un locus génétique pouvait être lié à la fois à l’expression de plusieurs gènes au niveau d’un domaine génique de co-expression et à un trait complexe particulier (c.-à-d. la masse du ventricule cardiaque gauche). Au total, nos études nous ont permis de détecter plusieurs mécanismes par lesquels des polymorphismes génétiques peuvent être liés à l’expression de plusieurs gènes, ces derniers pouvant eux-mêmes être liés à des traits quantitatifs complexes. / Complex quantitative traits are measurable characteristics of living organisms resulting from the interaction between multiple genes and environmental factors. Genetic loci associated with complex trait are called "quantitative trait loci" (QTL). Recently, considering the expression levels of thousands of genes as quantitative traits, it has become possible to detect "expression QTLs " (eQTL). These eQTL are considered intermediate phenotypes and are used to better understand the biological architecture of complex traits. However the majority of studies still try to identify a causal mutation in a single gene. This approach can only meet success in situations where the gene incriminate as a major effect on the complex trait, and therefore can not elucidate the situations where complex traits result from interactions between various genes. This thesis proposes a more comprehensive approach to: 1) take into account the possible interactions between multiple genes for the detection of eQTLs and 2) consider how polymorphisms affecting the expression of several genes in a module of co-expression may contribute to quantitative complex traits. Our contributions are as follows: We have developed a tool using multivariate analysis techniques to detect eQTLs, and have shown that this tool increases the sensitivity of detection of a particular class of eQTLs. Based on the data analysis of gene expression in recombinant inbred strains mice tissues, we have shown that some polymorphisms may affect the expression of several genes in domain of co-expression. Combining eQTLs detection studies with network of co-expression genes analysis in recombinant inbred strains mice, we showed that a genetic locus could be linked to both the expression of multiple genes at a domain of gene co-expression and a specific complex trait (i.e. left ventricular mass). Our studies have detected several mechanisms by which genetic polymorphisms may be associated with the expression of several genes, and may themselves be linked to quantitative complex traits.

En forêt tropicale humide Amazonienne, les facteurs gouvernant l'évolution des espèces d'arbres restent peu connus et continuellement débattus. En particulier, les micro-variations environnementales attirent beaucoup d'attention car elles induisent de profondes modifications de structure et composition des communautés. Les variations micro-environnementales associées à la topographie ont couramment été évoquées comme facteur de radiations adaptatives chez les espèces d'arbres. Cependant, l'hypothèse de l'adaptation locale n'a jamais été testée au niveau intra-spécifique chez les arbres de forêt amazonienne alors que l'on sait que la diversité génétique des arbres tropicaux est couramment structurée à faibles échelles spatiales par des processus neutres (en particulier du fait de restrictions de flux de gènes). Dans cette étude, j'ai étudié le processus de différentiation génétique d'une espèce d'arbre (Eperua falcata, Fabaceae) dans les paysages forestiers de Guyane française grâce à la combinaison d'une approche phénotypique (génétique quantitative) et d'une approche moléculaire (génétique des populations). Je me suis attachée à répondre à trois questions principales : 1) Comment se distribue la diversité génétique dans les paysages forestiers de Guyane française ? 2) Quelles forces évolutives sont impliquées dans le processus de différentiation génétique à faible échelle spatiale ? 3) Est-ce que le processus d'adaptation locale contribue à structurer la diversité génétique à faible échelle spatiale ?

Les traits quantitatifs complexes sont des caractéristiques mesurables d’organismes vivants qui résultent de l’interaction entre plusieurs gènes et facteurs environnementaux. Les locus génétiques liés à un caractère complexe sont appelés «locus de traits quantitatifs » (QTL). Récemment, en considérant les niveaux d’expression tissulaire de milliers de gènes comme des traits quantitatifs, il est devenu possible de détecter des «QTLs d’expression» (eQTL). Alors que ces derniers ont été considérés comme des phénotypes intermédiaires permettant de mieux comprendre l’architecture biologique des traits complexes, la majorité des études visent encore à identifier une mutation causale dans un seul gène. Cette approche ne peut remporter du succès que dans les situations où le gène incriminé a un effet majeur sur le trait complexe, et ne permet donc pas d’élucider les situations où les traits complexes résultent d’interactions entre divers gènes. Cette thèse propose une approche plus globale pour : 1) tenir compte des multiples interactions possibles entre gènes pour la détection de eQTLs et 2) considérer comment des polymorphismes affectant l’expression de plusieurs gènes au sein de groupes de co-expression pourraient contribuer à des caractères quantitatifs complexes. Nos contributions sont les suivantes : Nous avons développé un outil informatique utilisant des méthodes d’analyse multivariées pour détecter des eQTLs et avons montré que cet outil augmente la sensibilité de détection d’une classe particulière de eQTLs. Sur la base d’analyses de données d’expression de gènes dans des tissus de souris recombinantes consanguines, nous avons montré que certains polymorphismes peuvent affecter l’expression de plusieurs gènes au sein de domaines géniques de co-expression. En combinant des études de détection de eQTLs avec des techniques d’analyse de réseaux de co-expression de gènes dans des souches de souris recombinantes consanguines, nous avons montré qu’un locus génétique pouvait être lié à la fois à l’expression de plusieurs gènes au niveau d’un domaine génique de co-expression et à un trait complexe particulier (c.-à-d. la masse du ventricule cardiaque gauche). Au total, nos études nous ont permis de détecter plusieurs mécanismes par lesquels des polymorphismes génétiques peuvent être liés à l’expression de plusieurs gènes, ces derniers pouvant eux-mêmes être liés à des traits quantitatifs complexes. / Complex quantitative traits are measurable characteristics of living organisms resulting from the interaction between multiple genes and environmental factors. Genetic loci associated with complex trait are called "quantitative trait loci" (QTL). Recently, considering the expression levels of thousands of genes as quantitative traits, it has become possible to detect "expression QTLs " (eQTL). These eQTL are considered intermediate phenotypes and are used to better understand the biological architecture of complex traits. However the majority of studies still try to identify a causal mutation in a single gene. This approach can only meet success in situations where the gene incriminate as a major effect on the complex trait, and therefore can not elucidate the situations where complex traits result from interactions between various genes. This thesis proposes a more comprehensive approach to: 1) take into account the possible interactions between multiple genes for the detection of eQTLs and 2) consider how polymorphisms affecting the expression of several genes in a module of co-expression may contribute to quantitative complex traits. Our contributions are as follows: We have developed a tool using multivariate analysis techniques to detect eQTLs, and have shown that this tool increases the sensitivity of detection of a particular class of eQTLs. Based on the data analysis of gene expression in recombinant inbred strains mice tissues, we have shown that some polymorphisms may affect the expression of several genes in domain of co-expression. Combining eQTLs detection studies with network of co-expression genes analysis in recombinant inbred strains mice, we showed that a genetic locus could be linked to both the expression of multiple genes at a domain of gene co-expression and a specific complex trait (i.e. left ventricular mass). Our studies have detected several mechanisms by which genetic polymorphisms may be associated with the expression of several genes, and may themselves be linked to quantitative complex traits.