La distribution des génotypes du virus de l’hépatite C (VHC). chez les donneurs de sang Français entre 2008 et 2011 a été analysée afin d’actualiser nos connaissances. Le génotypage des souches a permis d’identifier la diversité des génotypes circulants. Les sous-types 1a, 1b et 3a sont majoritairement retrouvés (80% des souches). L’analyse phylogénétique a démontré une grande variabilité chez les types 2 et 4 représentés par de nombreux sous-types. Les résultats montrent que les comportements à risque tendent à influencer et redessiner la distribution de ces génotypes dans la population générale. Certains sous-types se répandent dans des groupes à risque où ils finissent par adopter un profil épidémique. Enfin, la sélection des donneurs et la mise en place de tests diagnostiques ont permis de rendre la contamination transfusionnelle négligeable. Les données épidémiques obtenues ont été enrichies de nouvelles connaissances sur l'évolution et la classification du VHC. 15 séquences codantes complètes de plusieurs souches appartenant au type 2 ont été caractérisées. L’analyse phylogénétique révèle 2 clusters distincts. Le cluster 1 comprend la plupart des souches tandis que le cluster 2 comprend le sous-type 2l. Les génomes obtenus ont un ORF de 9042 à 9108 bases (3014 à 3036 acides aminés). Les distances moyennes entre sous- types sont égales à 20% dans le cluster 1 et 26% entre les deux clusters. La bifurcation entre clusters a eu lieu tôt lors de l'évolution du virus. L'insertion de 60 bases dans la région NS5A caractéristique du type 2 est absente chez les 2l. Donc, l'apparition et la fixation de celle-ci sont tardives dans l'évolution du virus. / The distribution of genotypes of hepatitis C virus (HCV) infection among blood donors French between 2008 and 2011 was analyzed in order to update our knowledge. Genotyping strains identified the diversity of circulating genotypes. Subtypes 1a, 1b and 3a are found predominantly (80 % of strains). Phylogenetic analysis showed a great variability in types 2 and 4 represented by many subtypes. The results show that risk behaviors tend to influence and reshape the distribution of these genotypes in the general population. Some subtypes are spreading risk groups where they eventually adopt an epidemic profile. Finally, donor selection and implementation of diagnostic tests reduced drastically blood contamination. Epidemic data were enriched of new knowledge about the evolution and classification of HCV. 15 complete coding sequences of several strains of type 2 have been characterized. Phylogenetic analysis reveals two distinct clusters. Cluster 1 includes most strains while cluster 2 includes subtype 2l. Genomes obtained have an ORF of 9042 to 9108 bases (3014-3036 amino acids). The average distances between subtypes are equal to 20% in cluster 1 and 26 % between the two clusters. The bifurcation between clusters occurred early during the evolution of the virus. The insertion of 60 bases in the NS5A region characteristic of Type 2 is absent in 2l. So the appearance and fixing it is late in the evolution of the virus.

La résilience des agricultures subsahariennes face aux perturbations environnementales et socio-économiques repose en partie sur le maintien des diversités spécifique, variétale et génétique présentes au sein des agrosystèmes, mais aussi sur la préservation du droit pour les cultivateurs de reproduire et d'échanger librement les semences et les savoirs relatifs aux variétés. Pourtant, peu de données sont réellement disponibles sur la circulation effective des semences et les mécanismes modulant les flux de gènes et les introgressions génétiques entre variétés cultivées dans les agrosystèmes sahéliens. Chez le mil en particulier, il n’existe que des données très parcellaires sur les relations entre la diversité de la plante d’une part et la diversité socio-culturelle des agriculteurs d'autre part. Dans la première partie je me suis intéressé aux interactions entre l’organisation en groupes socio-culturels des agriculteurs et la structure génétique des populations de mil dans le bassin du lac Tchad. Les analyses de la diversité génétique suggèrent l’existence d’une barrière sociale à la diffusion des gènes sur l’ensemble de cette région. Néanmoins ces barrières ne sont pas suffisantes pour empêcher les introgressions génétiques entre populations cultivées par des agriculteurs appartenant à des groupes ethnolinguistiques différents. Dans le deuxième chapitre, je me suis intéressé au rôle des processus d’adaptation locale sur la circulation des gènes. Les résultats m’ont conduit à proposer l’hypothèse selon laquelle les flux de gènes entre types nommés précoces et tardifs sont plus importants dans les régions du nord où la pluviométrie est faible. Enfin dans le troisième chapitre j’ai quantifié la diversité biochimique des grains de mil de plusieurs variétés de mil, dont les usages culinaires varient selon les groupes ethnolinguistiques ou dont les qualités gustatives sont appréciées différemment. J’ai utilisé pour cela une approche combinée de protéomique et de métabolique. Parmi les 1072 spots protéiques quantifiés seulement 7 permettent de distinguer les types nommés photopériodiques des types nommés non ou peu photopériodiques. Les données de métabolomique suggèrent la présence de champignons, qui pourraient être des endophytes, dans certains des échantillons analysés. / The resilience of sub-Saharan farming systems to environmental and socioeconomic disturbances is partly based on the maintenance of agro-biodiversity, but also on preserving the right for farmers to reproduce and freely exchange seeds and related knowledge. However, few data are actually available on effective seed flow and on mechanisms modulating gene flow and genetic introgression between landraces grown in Sahelian farming systems. For pearl millet especially, there are only very few data on the relationship between diversity of this crop on the one hand and the socio-cultural diversity of farmers on the other hand. In the first part of my thesis, I was interested in assessing a potential relationship between ethnolinguistic diversity and population genetic structure of pearl millet in the Lake Chad Basin. Analysis of molecular polymorphisms suggests the existence of social barrier to seed flow among ethnolinguistic groups. However, these barriers are not sufficient to prevent genetic introgression between pearl millet populations cultivated by farmers belonging to different ethno-linguistic groups. In the second chapter, I focused on the role of local adaptation on gene flow. The results led me to propose the hypothesis that gene flow between early and late landraces are higher in the northern regions where rainfall is weak. Finally in the third part, I have quantified the biochemical compound of pearl millet seeds belonging to different varieties that show different uses or culinary preferences among farmers belonging to different ethnolingiuistic groups. I used a combined approach of proteomics and metabolics. Among the 1072 protein spots quantified only 7 distinguish the very photoperiodic non photoperiodic landrace. Metabolomics data suggest the presence of fungi, possibly endophytes, in some of the samples analyzed.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 juillet 2020) / Documents en annexe en format Excel : Supp08_Pairwise_comparison_taxa_Greenhouse.xlsx; Supp03_Correlation_chimie_vs_taxa_Field.xlsx; Supp10_Correlation_taxa_vs_growth_Greenhouse.xlsx; Supp07_Pairwise_comparison_functions_Greenhouse.xlsx; Supp11_Pairwise_comparison_origin_Greenhouse.xlsx; Supp02_Pairwise_comparison_taxa_functions_Field.xlsx; Supp09_Correlation_chimie_vs_taxa_Greenhouse.xlsx / L’industrie minière au Canada contribue significativement à la prospérité et à la qualité de vie du pays. Toutefois, la législation d’autrefois n’étant pas suffisamment sévère, le Canada s’est retrouvé avec des centaines de sites miniers orphelins non restaurés. Ces sites miniers abandonnés représentent un risque environnemental majeur à cause des grandes quantités de déchets miniers exposés pouvant contaminer l’environnement par la lixiviation et l’érosion éolienne et hydrique. Plusieurs facteurs limitent la revégétalisation naturelle de ces sites, notamment des conditions abiotiques extrêmes, une faible disponibilité en éléments nutritifs et les activités anthropiques. Cette étude visait, dans un premier temps, à déterminer l’impact de la présence de peupliers baumiers sur les déchets miniers de deux sites miniers contrastés de la région de l’Abitibi-Témiscamingue. La végétation a amélioré les propriétés physicochimiques des déchets miniers et provoqué un changement important dans la composition des communautés bactériennes et fongiques, passant des communautés lithotrophes dominantes dans les environnements de déchets miniers sans végétation à des communautés hétérotrophes impliquées dans le cycle des éléments nutritifs avec végétation. Dans un deuxième temps, lors d’une expérience en serre, dix génotypes de Populus balsamiferarécoltés sur ces sites miniers et en périphérie ont été cultivés dans ces déchets miniers pendant deux saisons de croissance. Le but de cette seconde étude était de déterminer l’effet des interactions génotype-par-environnement sur les propriétés physicochimiques des substrats et des communautés microbiennes à l’aide dumétabarcodage. Bien que le type de substrat ait été identifié comme le facteur principal de la diversité et de la structure du microbiome de la rhizosphère, un effet significatif du génotype de l’arbre a également été détecté. Nos résultats mettent en évidence l’influence du génotype du peuplier baumier sur son environnement et l’importance potentielle de la sélection du génotype des arbres dans le contexte de la restauration de sites miniers

La pharmacogénomique (PGx) étudie le concept selon lequel les déterminants génétiques peuvent aider à prédire la réponse clinique d’un patient aux médicaments. Les concentrations plasmatiques de ces derniers sont essentielles pour déterminer l’exposition, les profils pharmacocinétiques (PK), les effets cliniques et éventuellement les doses des médicaments, dont la plupart sont métabolisés par des enzymes hépatiques, les cytochromes P450 (CYPs). Néanmoins, la plupart des découvertes en matière de PGx concernant la prédiction des profils de concentrations des médicaments ont généralement recours à des plans d’études PK traditionnels avec une approche fonctionnelle. Bien qu’utile, cette méthodologie comporte des limites pour les études PGx, notamment le nombre restreint de sujets inclus, qui réduit la puissance statistique des associations PGx et limite l’identification de nouveaux variants génétiques moins fréquents. À l’inverse, les grandes cohortes observationnelles sont largement utilisées pour identifier des marqueurs génétiques physiopathologiques. Cette thèse de doctorat visait donc à 1) synthétiser les données publiées concernant les effets cliniques des polymorphismes génétiques de l’enzyme CYP2D6 sur le traitement au métoprolol, un agent β-bloquant. Les concentrations plasmatiques de métoprolol ont montré à plusieurs reprises qu’elles étaient fortement influencées par la PGx du CYP2D6; 2) développer une nouvelle méthode bioanalytique capable de quantifier les concentrations chirales de métoprolol des patients dans un contexte clinique; 3) mener une étude clinique en utilisant une grande cohorte observationnelle, ou biobanque, comme preuve de concept pour recréer l’association précédemment établie entre les phénotypes inférés des génotypes du CYP2D6 et les concentrations plasmatiques de métoprolol. Ces projets sont présentés en tant que chapitres de thèse et sous forme de manuscrits publiés. Le premier projet consistait en une revue systématique qui a permis d’extraire toutes les études relatives à la PGx du métoprolol-CYP2D6. La synthèse qualitative a suggéré que les métaboliseurs lents du CYP2D6, dépourvus de capacité enzymatique, avaient des valeurs plus élevées concernant les réductions de la fréquence cardiaque et de tension artérielle, ainsi que la survenue d’épisodes bradycardiques relativement aux autres phénotypes. Une méta-analyse ultérieure a confirmé la significativité de ces associations. Le deuxième projet a combiné des techniques bioanalytiques telles que la dérivation, l’extraction en phase solide et la chromatographie liquide avec spectrométrie de masse en tandem. Une méthode permettant de surmonter les limites analytiques antérieures a été validée avec succès pour mesurer les concentrations plasmatiques de (S)-métoprolol, l’énantiomère pharmacologiquement actif, et de son métabolite spécifique au CYP2D6. L’applicabilité d’une telle méthode a ensuite été démontrée grâce aux échantillons d’un groupe de patients issus de la Cohorte Hospitalière de l’Institut de Cardiologie de Montréal (ICM). Puis, le troisième projet présente la réalisation de l’étude LEVEL-PGx (LEVEraging Large observational cohort studies to identify pharmacogenetic determinants of drug dosing : A proof-of-concept study in the Montreal Heart Institute Hospital Cohort). L’étude portait sur un échantillon de >1000 patients sélectionnés dans la cohorte hospitalière de l’ICM, incluant leur génotypage pour CYP2D6 et la quantification du métoprolol racémique et de son métabolite spécifique au CYP2D6 dans des échantillons provenant de la Biobanque de l’ICM. Un seul échantillon unique et aléatoire par patient a été utilisé. Le recours à des modèles multivariables a validé le concept selon lequel de grandes cohortes transversales recueillant des échantillons biologiques pouvaient être utilisées afin d’identifier des associations PGx de concentrations de médicaments et ce, à des valeurs satisfaisant les seuils de significativité d’essais pangénomiques. D’autres analyses de cette cohorte ont indiqué que cette méthodologie parvenait à identifier des associations PGx qui influençaient la fréquence cardiaque au repos et la posologie du métoprolol à-travers les phénotypes du CYP2D6 et pour les déterminants génétiques uniques, même en présence de co-médications. Cependant, ces associations PGx avec les paramètres cliniques n’ont pas atteint une significativité applicable aux seuils pangénomiques. En résumé, par la reproduction d’une association PGx préalablement démontrée, l’ensemble des travaux présentés dans cette thèse suggère que l’identification et la découverte de nouveaux déterminants génétiques prédictifs des concentrations et des doses des médicaments pourrait s’effectuer par le biais de grandes cohortes observationnelles à l’échelle du génome. Ces approches permettraient de développer des modèles prédictifs plus précis de l’exposition et de la réponse aux médicaments, ce qui pourrait favoriser les découvertes PGx et, dans certains cas, éventuellement développer le potentiel translationnel d’une approche thérapeutique personnalisée selon le profil génétique des patients. / Pharmacogenomics (PGx) studies the concept that genetic determinants can help predict a patient’s clinical response to therapies. Drug concentrations are an essential component to determining the exposure, pharmacokinetic (PK) profiles, clinical effects, and potentially drug doses, most of which are metabolized through the cytochrome P450 (CYPs) liver enzymes. Nevertheless, most PGx discoveries regarding the prediction of drug concentration profiles have generally resorted to traditional PK study designs with a functional approach. Though useful, this methodology contains limitations for gene-drug interaction studies, most notably the restricted number of subjects included, which reduces the statistical power for PGx associations and limits the identification of new, less frequent genetic variants. On the opposite, large observational cohorts have long been utilized for identifying genetic markers of disease. This doctoral thesis therefore aimed to 1) synthesize published data regarding the clinical effects of CYP2D6 genetic polymorphism on metoprolol therapy. A β-blocker, metoprolol plasma concentrations have shown repeatedly to be heavily influenced by the PGx of the CYP2D6 enzyme; 2) develop a new bioanalytical method able to quantify patients’ chiral concentrations of metoprolol in a clinical setting; 3) conduct a clinical study using a large observational cohort, or biobank, as a proof of concept to recreate the previously established association between CYP2D6 genotype-inferred phenotypes and metoprolol plasma concentrations. Those projects are presented as thesis chapters in the form of published manuscripts. The first project was a systematic review that allowed us to find all studies pertaining to the PGx of metoprolol. The qualitative synthesis suggested that CYP2D6 poor metabolizers (PMs), without enzymatic capacity, had greater values regarding reductions in heart rate, blood pressures, and occurrences in bradycardia relative to non-PMs. A subsequent meta-analysis confirmed the significance of those associations. The second project combined bioanalytical techniques such as derivatization, solid phase extraction, and liquid chromatography-tandem mass spectrometry. A method overcoming previous analytical shortcomings was successfully validated to measure (S)-metoprolol plasma concentrations and its CYP2D6-specific metabolite. Its application was later demonstrated in a group of patients from the Montreal Heart Institute (MHI) Hospital Cohort. Then, the third project presents the conduct of the LEVEL-PGx study (LEVEraging Large observational cohort studies to identify pharmacogenetic determinants of drug dosing: A proof-of-concept study in the Montreal Heart Institute Hospital Cohort). The study implicated a sample of >1000 selected patients selected from the MHI Hospital Cohort, along with the genotyping of CYP2D6, and the quantification of racemic metoprolol and its CYP2D6-specific metabolite in samples from the MHI Biobank. A single, random sample per patient was used. Multivariable modeling validated the concept that large observational cohorts collecting biospecimens could be utilized to identify PGx associations of drug concentrations with genome-wide significance. Further analyses in our cohort indicated that the tested PGx associations influenced resting heart rate and metoprolol daily drug dosage across CYP2D6 phenotypes and for single genetic determinants, regardless of interfering comedications. However, such PGx associations with clinical parameters could not achieve genome-wide significance. In summary, the body of work presented in this thesis suggested that, using a previously validated PGx association, the identification of novel genetic determinants predictive of drug concentrations and dosage could be discovered and identified at the genome-wide level with large observational cohorts. These approaches would help develop more accurate predictive models of drug exposure and response, which could favor PGx discoveries and the translational potential of a personalized approach to treatments according to a patient’s genetic profile.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Titre de l'écran-titre (visionné le 9 juillet 2020) / Documents en annexe en format Excel : Supp08_Pairwise_comparison_taxa_Greenhouse.xlsx; Supp03_Correlation_chimie_vs_taxa_Field.xlsx; Supp10_Correlation_taxa_vs_growth_Greenhouse.xlsx; Supp07_Pairwise_comparison_functions_Greenhouse.xlsx; Supp11_Pairwise_comparison_origin_Greenhouse.xlsx; Supp02_Pairwise_comparison_taxa_functions_Field.xlsx; Supp09_Correlation_chimie_vs_taxa_Greenhouse.xlsx / L’industrie minière au Canada contribue significativement à la prospérité et à la qualité de vie du pays. Toutefois, la législation d’autrefois n’étant pas suffisamment sévère, le Canada s’est retrouvé avec des centaines de sites miniers orphelins non restaurés. Ces sites miniers abandonnés représentent un risque environnemental majeur à cause des grandes quantités de déchets miniers exposés pouvant contaminer l’environnement par la lixiviation et l’érosion éolienne et hydrique. Plusieurs facteurs limitent la revégétalisation naturelle de ces sites, notamment des conditions abiotiques extrêmes, une faible disponibilité en éléments nutritifs et les activités anthropiques. Cette étude visait, dans un premier temps, à déterminer l’impact de la présence de peupliers baumiers sur les déchets miniers de deux sites miniers contrastés de la région de l’Abitibi-Témiscamingue. La végétation a amélioré les propriétés physicochimiques des déchets miniers et provoqué un changement important dans la composition des communautés bactériennes et fongiques, passant des communautés lithotrophes dominantes dans les environnements de déchets miniers sans végétation à des communautés hétérotrophes impliquées dans le cycle des éléments nutritifs avec végétation. Dans un deuxième temps, lors d’une expérience en serre, dix génotypes de Populus balsamiferarécoltés sur ces sites miniers et en périphérie ont été cultivés dans ces déchets miniers pendant deux saisons de croissance. Le but de cette seconde étude était de déterminer l’effet des interactions génotype-par-environnement sur les propriétés physicochimiques des substrats et des communautés microbiennes à l’aide dumétabarcodage. Bien que le type de substrat ait été identifié comme le facteur principal de la diversité et de la structure du microbiome de la rhizosphère, un effet significatif du génotype de l’arbre a également été détecté. Nos résultats mettent en évidence l’influence du génotype du peuplier baumier sur son environnement et l’importance potentielle de la sélection du génotype des arbres dans le contexte de la restauration de sites miniers

Titre de l'écran-titre (visionné le 8 novembre 2023) / Le longicorne asiatique, Anoplophora glabripennis, originaire de Chine et de la péninsule coréenne, est devenu un insecte nuisible qui représente une menace significative pour les forêts et les économies du monde entier. La gestion efficace de ses invasions et de ses dommages potentiels repose sur une détection précoce grâce aux méthodes de biosurveillance. Dans cette thèse, j'utilise des techniques de séquençage de nouvelle génération (NGS) et des méthodes de génomique des populations pour 1) caractériser la similarité et la différenciation des populations de ce coléoptère, 2) identifier les signatures génomiques qui déterminent la différenciation entre les lignées génétiques et les signatures génomiques associées à l'adaptation environnementale (i.e. variables climatiques), en particulier l'adaptation au froid, 3) éclairer l'histoire de son invasion en Amérique du Nord. Dans le premier chapitre, j'étudie la structure de population des ALB indigènes de l'Asie pour informer la conception des outils de biosurveillance afin d'identifier les sources d'invasion. En utilisant des individus de populations indigènes, en séquençant leurs génomes grâce au séquençage par génotypage (GBS), et en identifiant des marqueurs de polymorphisme nucléotidique (SNP) à l'échelle du génome, j'ai comparé la diversité génétique, mesuré le flux de gènes, et effectué des tests d'assignation de population. J'ai identifié six groupes génétiques avec une division claire entre les groupes du nord et du sud de l'aire de répartition native de cette espèce. Nos résultats démontrent qu'un petit nombre de SNPs peut assigner précisément des individus à des régions géographiques, jetant les bases pour de nouveaux outils de biosurveillance pour l'ALB. Dans le deuxième chapitre, j'examine les signatures génomiques sous sélection associées aux variables climatiques, en particulier la température. J'ai effectué un séquençage complet du génome sur dix échantillons multiplexés, chacun avec 20 individus, pour produire une forte densité de marqueurs SNP à l'échelle du génome. Le criblage du génome et l'analyse gène-environnement (GEA) ont été utilisés pour identifier plus de 5 000 gènes potentiellement impliqués dans l'adaptation locale chez l'ALB. Alors que des gènes communs de tolérance au froid, tels que la glycérol kinase, les cytochromes P450, la protéine antigel et les protéines de choc thermique ont été trouvés à travers des analyses de sélection, ceux-ci n'étaient pas significatifs dans l'analyse GEA, indiquant une relation complexe entre les facteurs environnementaux et l'évolution génétique de la tolérance au froid. Ce profilage génomique complet offre de nouvelles perspectives sur les mécanismes génétiques sous-jacents à l'adaptation locale chez cette espèce. Dans le troisième chapitre, j'utilise des données génomiques obtenues grâce à la technologie GBS pour reconstruire l'histoire invasive du longicorne asiatique en Amérique du Nord (NA) et mieux comprendre les invasions biologiques. Les résultats révèlent que la plupart des populations invasives de NA proviennent de plusieurs introductions indépendantes du nord de la Chine. Les origines spécifiques incluent la Région Nord Deux pour les populations de l'Illinois, de Toronto et de l'Ohio, la Région Sud pour les populations du Massachusetts, et la Région Nord Un pour les populations de Farmingdale, New York. Après leur introduction, toutes les populations ont connu des goulots d'étranglement, certaines connaissant également une seconde expansion, comme New York. Les résultats de notre étude sont cohérents avec les données historiques, offrant de nouvelles perspectives sur la dynamique d'invasion de cette espèce. En conclusion, cette thèse présente une étude approfondie sur la structure populationnelle, l'adaptation et l'histoire invasive du longicorne asiatique en utilisant des techniques génomiques avancées. Nos découvertes améliorent non seulement notre compréhension de la biologie de ce coléoptère et de ces mécanismes adaptatifs, mais fournissent également des perspectives précieuses pour le développement de stratégies de biosurveillance efficaces pour gérer et atténuer les impacts de ses invasions. Alors que la menace des espèces invasives continue d'augmenter à l'échelle mondiale, les méthodes et les connaissances acquises grâce à cette étude peuvent être appliquées à d'autres nuisibles invasifs, contribuant finalement à la protection de nos forêts, écosystèmes et économies. / The Asian longhorned beetle (ALB) Anoplophora glabripennis, native to China and Korea Peninsula, has become a global insect pest that poses a significant threat to forests and economies worldwide. Effective management of its invasions and potential damage relies on early detection through biosurveillance methods. In this thesis, I utilize next-generation sequencing (NGS) techniques and population genomics methods to 1) characterize the beetle's population similarity and differentiation, 2) identify genomic signatures that determine the differentiation between genetic lineages in its native range and signatures related to environmental adaptation associated with climate variables especially cold adaptation, and 3) provide insight on its invasion history in North America. In the first chapter, I investigate the population structure of native ALB populations to inform the design of biosurveillance tools for identifying invasion sources. By collecting native population samples, sequencing their genomes using genotyping-by-sequencing (GBS), and obtaining genome-wide single nucleotide polymorphism (SNP) markers, I compared genetic diversity, measured gene flow, and conducted population assignment tests. I identified six genetic clusters with a clear division between northern and southern groups. Our results demonstrate that a small number of SNPs can accurately assign individuals to geographic regions, laying the foundation for new ALB biosurveillance tools. In the second chapter, I examine genomic signatures under selection and associated with climate variables, specifically temperature. I performed whole genome sequencing on ten pooled samples, each with 20 individuals, to produce high-density genome-wide SNP markers. Genome scans and gene-environment analysis (GEA) were used to identify over 5,000 genes potentially involved in local adaptation in ALB. Notably, while common cold tolerance genes, such as glycerol kinase, cytochrome P450s, antifreeze protein, and heat shock proteins, were found through selection scans, these were not significant in GEA analysis, indicating a complex relationship between environmental factors and genetic evolution of cold tolerance. This comprehensive genomic profiling provides new insights into the genetic mechanisms underlying local adaptation in this species. In the third chapter, I use genomic data obtained through GBS technology to reconstruct the invasion history of the Asian longhorned beetle in North America (NA) to better understand the biological invasions in the invasive region. Findings reveal that most NA invasive populations originated from multiple independent introductions from northern China. Specific origins include North Region Two for populations in Illinois, Toronto, and Ohio, South Region for Massachusetts populations, and North Region One for Farmingdale, New York populations. Post introduction, all populations experienced bottleneck events, with some also experiencing secondary spread, such as New York. The results of our study are consistent with historical records, offering further insights into the invasion dynamics of this species. In conclusion, this thesis presents a detailed study of the Asian longhorned beetle's population structure, adaptation, and invasion history using advanced genomic techniques. Our findings not only enhance our understanding of the beetle's biology and adaptive mechanisms but also provide valuable insights for developing effective biosurveillance strategies to manage and mitigate the impacts of its invasions. As the threat of invasive species continues to rise globally, the methods and knowledge gained from this study can be applied to other invasive pests, ultimately contributing to the protection of our forests, ecosystems, and economies.

Les pucerons sont des ravageurs importants des principales espèces fruitières en France, pêcher et pommier notamment. Dans le but de réduire l’usage des produits phytosanitaires, différentes alternatives sont envisagées pour contrôler les pucerons en verger. Nous avons commencé ce travail de thèse par une synthèse des différentes méthodes alternatives de contrôle envisageables et leur positionnement au cours des différentes étapes du cycle biologique du puceron. Puis nous avons étudié les effets de la modulation des caractéristiques de la plante hôte, via les pratiques culturales, sur l’abondance des pucerons. Notre étude se base sur l’hypothèse « Plant Vigor » qui énonce que les insectes phytophages sont plus performants sur les plantes ou les organes de forte vigueur. Par conséquent, sur nos deux dispositifs expérimentaux factoriels nous avons combiné des suivis dynamiques de croissance végétative et d’abondance de pucerons : Prunus persica - Myzus persicae (2 niveaux d’irrigation × 2 niveaux d’apport azoté) et Malus domestica - Dysaphis plantaginea (2 niveaux d’irrigation × 2 génotypes d’arbre). Les facteurs ont été choisis pour leur impact potentiel sur la croissance végétative et la qualité nutritionnelle de la plante hôte. Les expérimentations ont été menées sur de jeunes arbres en pot, ne portant pas de fruit. Au niveau du rameau, l’abondance des pucerons est positivement corrélée à la croissance végétative sur les deux systèmes étudiés. Sur pêcher, la relation disponibilité en azote et abondance de pucerons semble être médiée par le fort impact de l’azote sur la croissance végétative. L’effet négatif de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons ne semble pas lié à un impact sur la croissance végétative. Aussi sur le second système étudié : pommier-puceron cendré, nous avons choisi de faire varier les apports en eau et de travailler sur deux génotypes, pour tester la généricité de la réponse observée. A l’échelle du rameau, l’effet de la restriction hydrique sur l’abondance de pucerons est négatif pour un génotype et positif pour l’autre. Par contre à l’échelle de l’arbre, sur les deux génotypes l’abondance de pucerons est corrélée positivement à la croissance végétative et la restriction hydrique impacte négativement l’abondance de pucerons, ce qui suggère que la performance des pucerons est limitée sur les arbres en restriction hydrique par une autre composante que la vigueur de l’arbre. Ce travail de thèse montre que la restriction hydrique et le contrôle de la vigueur via les apports azotés peuvent s’avérer être des leviers pour le contrôle des pucerons en verger fruitier. Cependant les relations mises en évidence sont dépendantes du génotype, ainsi que de l’échelle d’analyse. Il reste à évaluer l’applicabilité de telles mesures sur des arbres en conditions de production, en prenant en compte notamment l’effet des restrictions hydrique et azotée sur la production fruitière. / Aphids are major pests of important fruit trees in France, especially peach and appletrees. In order to reduce chemical use, various alternatives can be implemented for themanagement of aphids in orchards. This thesis starts by a review of the different alternativemanagement methods and their positioning at different aphid life cycle stages. Then our workfocuses on the study of the effects of modulation of host plant characteristics, through culturalpractices, on aphid abundance. Our study is based on the Plant Vigor Hypothesis which statesthat phytophagous insects are more performant on vigorous plant or organ. Thus, in theexperimental part we combined dynamic assessment of vegetative growth and aphid abundanceduring two factorial experiments: Prunus persica – Myzus persicae (2 levels of water supply ×2 levels of nitrogen supply) and Malus domestica – Dysaphis plantaginea (2 levels of watersupply × 2 tree genotypes). We chose those factors for their possible impact on vegetativegrowth and nutritional quality of the host plant. We conducted the experiments on young nonbearingpotted trees. At shoot scale, aphid abundance is positively correlated to vegetativegrowth for both studied systems. On peach tree, the positive impact of nitrogen availability onaphid abundance seems to be mediated by the strong positive impact of nitrogen on vegetativegrowth. The negative effect of water restriction on aphid abundance seems to be unrelated toan impact of water availability on vegetative growth. Thus on the second studied system: appletree – rosy apple aphid, we chose to vary water supply and to work on two genotypes to test thegenericity of the observed pattern. At shoot scale, water restriction has a positive effect on aphidabundance on one tree genotype and a negative effect on the other one, whereas at tree scalefor both tree genotypes aphid abundance is positively correlated to vegetative growth and waterrestriction negatively impacts aphid abundance. These results suggest that aphid performanceon water restricted trees is limited by another host plant characteristics than vegetative growth.This thesis shows that water restriction and vigour management through nitrogen fertilizationcan be implemented to manage aphids in fruit orchards. However, the patterns evidenced aredependent on tree genotype and on the scale of analysis. The applicability of these alternativemethods remains to be assessed in producing orchards, taking into account the effects of waterand nitrogen restrictions on fruit production.

L’étude des rendements en blé a mis en évidence une stagnation apparue dans les années 1990, notamment en France, et principalement lié aux stress hydrique et thermique. Dans ce contexte, améliorer la tolérance du blé européen à ces stress est de première importance. Cette étude avait pour but d’étudier le déterminisme génétique de la tolérance à ces stress chez le blé. Pour ce faire, trois populations de blé tendre du CIMMYT combinant des caractères d’adaptation à ces stress ont été cultivées en conditions irriguée, sèche et stress thermique irriguée plusieurs années. Des caractères physiologiques et agronomiques ont été mesurés sur un réseau de 15 essais. Une méthodologie de caractérisation environnementale a été développée et a permis l’identification de six scenarii de stress au sein du réseau. Une covariable environnementale représentative de chacun a été extraite. L’utilisation des modèles de régression factorielles a permis la décomposition de l’interaction génotype x environnement ainsi que la mise en évidence d’une sensibilité différentielle au stress dans le germplasm. Une recherche de QTL multi-environnementale a conduit à la détection de régions génomiques contrôlant les caractères physiologiques et agronomiques ainsi que leurs interactions avec l’environnement. De la caractérisation environnementale à la détection de QTL, cette étude a abouti au développement d’un outil pour les sélectionneurs permettant l’évaluation du potentiel des génotypes face à une gamme d’environnement, mais aussi à l’identification de régions génomiques impliquées dans le contrôle de la tolérance aux stress hydrique et thermique chez le blé tendre. Ceci pourrait améliorer la tolérance à ces stress au sein du germplasm européen. / A stagnation of wheat yield was reported in France and other countries worldwide since the 1990’s, which incriminated mainly drought and heat stress. Improving the European wheat tolerance to them is of first importance. This study aimed to investigate the genetic determinism of the tolerance to such stresses. Three CIMMYT bread wheat populations combining complementary heat and drought adaptive habits were grown in Northern Mexico under irrigated, drought and heat-irrigated treatments from 2011 to 2013. The trial network comprised 15 trials and both physiological and agronomic traits were scored. First, an environmental characterization methodology was developed and resulted in the identification of six main environmental scenarios in the network. A representative environmental covariate was extracted from each of them. Then, a factorial regression model leaded to the dissection of the genotype-by-environment interaction and highlighted differential stress sensitivity of the germplasm. Finally, a multi-environmental QTL detection resulted in the discovery of genomic regions involved in the control of both physiological and agronomic traits and the study of their sensitivity to the environment. From the environmental characterization to the QTL detection, this study resulted in the development of a tool for breeders which may enable the evaluation of the potential of any genotypes in front of a range of environment, but also the identification of genomic regions involved in the control of the tolerance to drought and heat stress in bread wheat. This may help in improving the tolerance of the European bread wheat germplasm to drought and heat stress.