Thèse ou mémoire avec insertion d’articles / Les bouleaux sont une composante importante du paysage forestier de l'hémisphère nord. Les bouleaux arbustifs, contribuant actuellement au verdissement de la toundra, sont des témoins privilégiés des changements climatiques (CC) en régionssubarctiques. À ce jour, ces espèces demeurent peu étudiées sur le plan génétique et des incertitudes persistent quant à leur taxonomie et leurs liens phylogénétiques. Le développement de connaissances sur la diversité génétique des espèces végétales nordiques et leur capacité d'adaptation aux CC sera essentiel pour mettre en place des mesures de conservation. L'objectif de l'étude était d'analyser la biogéographie et la diversité génétique du bouleau glanduleux (Betula glandulosa), un arbuste de la toundra nord-américaine. Un échantillonnage, à l'échelle de son aire de répartition en Amérique du Nord, a été réalisé. Une approche multicritère, basée sur la détermination du niveau de ploïdie, la génomique (échantillonnage des régions de l'ADN nucléaire et chloroplastique) et la morphologie, a été utilisée pour distinguer les individus de B. glandulosa des autres espèces de bouleaux, en raison des difficultés liées à la validation taxonomique des échantillons. Les résultats ont révélé la présence de trois espèces distinctes et leurs hybrides parmi les échantillons. L'analyse des polymorphismes nucléotidiques (« single nucleotide polymorphisms », SNP) nucléaires et chloroplastiques a mis en évidence une longue histoire d'échanges de gènes entre les différentes espèces et groupes génétiques. L'ensemble des résultats porte à croire que B. glandulosa fait partie d'un syngaméon de bouleaux arbustifs nord-américains avec B. pumila, B. nana et B. occidentalis. À l'échelle intraspécifique, deux groupes génétiques issus probablement de deux lignées glaciaires ont été détectés chez B. glandulosa en Amérique du Nord. L'étude souligne l'importance d'une approche multicritère pour décrire la diversité génétique intraspécifique lorsque les limites taxonomiques sont floues et l'importance de prendre en compte l'impact évolutif des espèces apparentées pour préserver la diversité génétique et la capacité d'adaptation dans un contexte de CC. / Birches are an important component of the northern hemisphere forest landscape. Shrub birches, currently contributing to tundra greening, are an indicator of climate change in subarctic regions. To date, these species remain poorly studied genetically and uncertainties persist regarding their taxonomy and phylogenetic relationships. The development of knowledge on the genetic diversity of northern plant species and their ability to adapt to CC will be essential to implement conservation measures. This study aimed to analyze the biogeography and genetic diversity of dwarf birch (Betula glandulosa), a shrub of the North American tundra. Sampling was conducted throughout its North American range. A multicriteria approach, based on ploidy level assessment, genomics (sampling of nuclear and chloroplast DNA regions) and morphology, was used to distinguish individuals of B. glandulosa from other birch species, due to the difficulties associated with taxonomic validation of the samples. The results revealed the presence of three distinct species and their hybrids among the samples. Analysis of nuclear and chloroplast single nucleotide polymorphisms (SNPs) revealed a long history of gene exchange between the different species and genetic clusters. Taken together, the results suggest that B. glandulosa is part of a North American shrub birch syngameon with B. pumila, B. nana, and B. occidentalis. At the intraspecific level, two genetic clusters were detected within B. glandulosa in North America originating probably from two glacial lineages. The study highlights the importance of a multicriteria approach to describe intraspecific genetic diversity when taxonomic boundaries are blurred and to consider the evolutionary impact of related species to preserve genetic diversity and adaptive capacity in a climate change context.

Les conséquences de l’hybridation dans les processus évolutifs demeurent, en grande partie, inexplorées chez les animaux. Sachant qu’il y a hybridation entre les anguilles américaines (Anguilla rostrata) et européennes (A. anguilla), l’objectif de cette étude était de documenter la dynamique de l'hybridation afin de mieux comprendre son importance évolutive pour les deux espèces. Les génotypes AFLP de 1127 anguilles furent utilisés afin d’identifier les individus hybrides et évaluer la dynamique de l’hybridation. Les résultats démontrent que i) une proportion importante (15.5%) des anguilles islandaises sont hybrides, ii) les hybrides de première génération sont fertiles et se reproduisent, iii) en Islande, la proportion d’hybride est plus importante dans le stade de vie anguille jaune et iv) la distribution des hybrides est quasi-exclusive à l’Islande où leur proportion augmente avec la latitude. Ainsi, les résultats démontrent que l'hybridation peut influencer les processus évolutifs chez les animaux et qu’elle devrait être considérée plus formellement. / Since only few studies have evaluated fitness beyond the first hybrid generation, the evolutionary processes as well as the potential outcome of natural hybridization remain largely unexplored in animals. Knowing that hybridization occurs between American and European eels (Anguilla rostrata and A. anguilla), this study aimed at documenting the dynamics of natural hybridization in order to better understand its potential evolutionary impact for the two species. AFLP genotypes of 1127 eels were used to identify hybrid individuals and evaluate dynamics of hybridization. Results provide evidence for i) an overall hybrid proportion of 15.5% in Iceland, ii) the occurrence of viable later generation hybrids, iii) a higher proportion of hybrids in the yellow eel samples, and iv) quasiexclusive distribution of hybrids in Iceland where they tend to increase in proportion with latitude. This study thus demonstrates that natural hybridization can have an influence on evolutionary processes in animals and should be considered more formally.

La technologie des biopuces permettrait une détection rapide et multiparamétrique des microorganismes infectieux et des gènes de résistance aux antibiotiques qui leur sont associés. Deux aspects des biopuces ont été étudiés durant ce projet. Premièrement, dans le but de faciliter la conception des sondes de capture, nous avons évalué l’influence de la position de la cible hybridée par une sonde. Nous avons observé que la longueur des chaînes non-hybridées dépassant de la sonde de capture avait une influence sur le signal d’hybridation obtenu et pouvait être responsable de faux-négatifs. Deuxièmement, afin de contribuer à éliminer la nécessité de l’amplification et du marquage des acides nucléiques cibles, nous avons développé une biopuce composée de sondes APN immobilisées sur une lame de verre. Cette biopuce permettra l’utilisation d’un polymère cationique senseur d’acides nucléiques comme transducteur de l’hybridation. / Biochip technology could allow rapid multiparametric diagnosis of infectious diseases and related antimicrobial resistance genes. Two aspects of biochips were studied during this project. First, to facilitate DNA or PNA capture probes design, we studied the impact on hybridisation signal of the position targeted by the probe. We observed that the length of the target’s non-hybridised overhangs had an influence on obtained hybridisation signal and that it could be responsible for false-negatives. Second, in order to contribute to the elimination of sample nucleic acids amplification and labelling before hybridisation, we developed a biochip made of PNA probes immobilised on a glass slides. This biochip allows detection using a soluble fluorescent cationic polythiophene that acts as hybridisation transducer.

L’Omble de fontaine est l’espèce la plus pêchée de façon récréative au Québec. Afin de supporter cette activité économique, des programmes intensifs d’ensemencement ont été mis en place et visent à maintenir la productivité des stocks. Cependant, de plus en plus d’études démontrent les effets négatifs des ensemencements sur la génétique des populations sauvages. Il est donc primordial de mieux comprendre la dynamique d’hybridation introgressive entre les populations sauvages et domestiques et ce à l’aide de plusieurs milliers de marqueurs génétiques. L’état génétique des populations suite à l’arrêt des ensemencements et les facteurs modulant les niveaux d’hybridation introgressive doivent également être mieux définis. Pour ces raisons, cette étude vise à tester et proposer un modèle capable d’expliquer et de prédire la variation observée dans les niveaux d’hybridation introgressive dans les populations sauvages d’omble de fontaine en utilisant des variables d’intensité d’ensemencement et des paramètres environnementaux. Ainsi, nous avons récolté des échantillons d’ADN (n = 862, moyenne = 30 poissons par lac) provenant de 29 lacs ayant subi différentes intensités d’ensemencement en plus de recueillir des données environnementales. En moyenne, 4 750 SNPs ont été obtenus pour chacun des lacs à l’aide du Génotypage-Par-Séquençage et ont été utilisés afin de déterminer l’appartenance moyenne à la population domestique. Un processus exhaustif de sélection de modèles a ensuite été réalisé pour obtenir un meilleur modèle permettant d’expliquer 56% de la variance observée entre les valeurs d’appartenance moyenne à la population domestique. Les prédictions basées sur notre meilleur modèle ont révélé que chaque population échantillonnée pouvait, potentiellement, retourner à un état génétique d’origine après l’arrêt des ensemencements. En somme, notre étude suggère que les impacts des ensemencements pourraient être réversibles avec le temps et propose un modèle aux gestionnaires de la faune permettant de prédire les niveaux d’hybridation entre populations sauvages et domestiques. / In fisheries management, intensive stocking programs are commonly used to enhance population abundance and maintain stock productivity. However, such practices are increasingly raising concerns since multiple studies exposed adverse stocking impacts on wild population genetic. Improvement of stocking management relies on a better understanding of the dynamic of introgressive hybridization between wild and domestic populations and on assessment of the genetic state of wild populations after stocking cessation. In Québec, Canada, five million captive reared Brook Charr (Salvelinus fontinalis) are stocked every year to support recreational fishing activities. Here, we investigated the impact of stocking history and environmental conditions on the genetic integrity of Brook charr wild populations. We collected DNA samples (n = 862, average of 30 individuals per lake) from 29 lakes that underwent different stocking intensities through time and also collected environmental parameters for each sampled lake. An average of 4,750 high quality filtered SNPs was obtained for each lake using Genotyping-By-Sequencing which were then used to quantify the mean domestic membership of each sampled population. An exhaustive process of model selection was conducted to obtain a best-fitted model that explained 56% of the variance observed in mean domestic genetic membership. The number of years since the mean year of stocking was the best explanatory variable to predict variation in mean domestic genetic membership. Our model predictions also revealed that each sampled wild population could potentially return to a wild genetic state (absence of domestic genetic background) after stocking cessation. Overall, our study provides new insights on factors determining introgressive hybridization level and suggests that stocking impacts could be reversible with time.

Alors que les technologies de séquençage à très haut débit ont permis de réaliser d’importants progrès pour documenter l’architecture génomique de la spéciation, les mécanismes moléculaires responsables de l’isolement reproducteur demeurent nébuleux. L’objectif principal de cette thèse est d’apporter un nouvel éclairage sur les bases moléculaires de l’isolement reproducteur dans un système d’espèces naissantes : le Grand Corégone. En particulier, l’approche était d’examiner les mécanismes associés à la stabilité du génome et à sa dérégulation dans un contexte de divergence et d’hybridation. Par une méthode de transcriptomique, nous avons documenté une profonde dérégulation à l’échelle du transcriptome chez les hybrides entre les formes naine et normale du Grand Corégone, incluant la dérépression des éléments transposables et des transcrits non-codants. Par la suite, nous avons observé que les hybrides montrent des signes importants de déstabilisation de la méiose et de la mitose, malgré l’absence de changement de caryotype entre les formes parentales. Finalement, nous avons observé un polymorphisme sub-chromosomique importants chez trois paires de Grand Corégones sympatriques, principalement associé à la période d’allopatrie. Ces travaux montrent que des changements importants à l’échelle du génome entier surviennent tôt au cours du processus de divergence, et sont susceptibles de conduire à de profonds dérèglements chez les hybrides. Enfin, cette thèse montre qu’une approche dite intégrative favorise une meilleure compréhension des mécanismes liés à la divergence et à la spéciation. / While high throughput sequencing has led to significant progress towards the understanding of the genomic architecture of speciation, molecular mechanisms responsible for reproductive isolation remain unclear. The main objective of this thesis is to contribute to elucidate the molecular basis of reproductive isolation in a nascent species complex : the Lake Whitefish. In particular, the approach was to examine the mechanisms associated with genome stability and instability in a context of divergence and hybridization. Using transcriptomics, we documented a profound deregulation at the transcriptome scale in hybrids between dwarf and normal Lake Whitefish, including transposable element and non-coding RNA derepression. Then, we found that hybrids show significant signs of meiosis and mitosis breakdown, despite the absence of karyotype changes between parental forms. Finally, we observed conspicuous sub-chromosomal polymorphism in three sympatric Lake Whitefish species pairs, mainly associated with earlier allopatry. This work shows that genome-scale reorganization occurs early during divergence, and may lead to profound dysregulation in hybrids. This thesis also shows that integrative biology promotes a better understanding of the mechanisms linked to divergence and speciation.

Le nombre important de saumons atlantiques domestiques échappés annuellement a le potentiel d'engendrer des conséquences négatives pour les populations sauvages. Cette situation pourrait entraîner un fardeau génétique accru, de même qu'une capacité réduite à s'adapter aux changements environnementaux chez les populations sauvages. L'objectif principal de ce projet de maîtrise est de vérifier si des populations sauvages distinctes de saumons atlantiques subissent des conséquences génétiques différentes à la suite de l'hybridation avec des saumons d'origine domestique. Les niveaux d'expression de 16 000 transcrits ont été mesurés chez des individus de cinq lignées, soit: deux populations sauvages, une lignée domestique ainsi que deux lignées rétrocroisées (hybride x sauvage). Les profils de transcription de ces cinq lignées ont été comparés afin de caractériser leurs niveaux de différenciation, les fonctions biologiques affectées par l'hybridation ainsi que la présence d' effets additifs versus non-additifs dans la régulation de l'expression des gènes. Nous mettons ainsi en évidence que i) les deux populations sauvages sont génétiquement différentes, ii) la population domestique est distincte des deux populations sauvages, et iii) l'hybridation entre des individus domestiques et sauvages entraîne des conséquences spécifiques dans chacune des populations sauvages subissant l'introgression. Globalement, cette étude démontre que les effets engendrés par l'hybridation introgressive dépendent de l'architecture génétique des populations introgressées.

Les métamatériaux sont des composites artificiels présentant des propriétés électromagnétiques qu’on ne trouve pas dans la nature. Malgré des développements spectaculaires durant la dernière décennie, le potentiel de ces structures aux longueurs d’ondes optique n’est pas encore clairement défini en raison de problèmes technologiques et de contraintes physiques telles que les pertes dans les métaux entrant dans la composition des métamatériaux. Dans notre thèse, nous montrons que les métamatériaux ont des propriétés très favorables dans le contexte de l’optique intégrée dans le proche infrarouge. Nous avons développé une stratégie pour incorporer des métamatériaux dans des circuits photoniques qui n’absorbent que très peu d’énergie. Pour cela, nous ne faisons pas directement agir l’ensemble du mode guidé avec les métamatériaux, mais seulement une composante évanescente à l’extérieur du guide. Pour réaliser un tel adaptateur ou d’autres fonctionnalités, il importe de déterminer quelle géométrie de métamatériaux est la plus favorable aux applications infrarouges. Nous proposons d’utiliser des structures à base de fils d’or empilés couche sur couche. A l’aide de simulations numériques et d’expériences en espace libre, nous montrons qu’il est possible d’obtenir toute une gamme de réponses optiques en contrôlant le couplage entre les différents niveaux de fils, c'est-à-dire en ajustant la distance entre les fils ainsi que leur alignement. En particulier, nous avons réussi à contrôler séparément la réponse électrique et magnétique de nos structures, ce qui offre une flexibilité de conception qui ne se rencontre pas dans les métamatériaux proposés jusqu’à présent. / Metamaterials are artificial composites with electromagnetic properties not found in nature. Although the development of metamaterials has experienced a tremendous growth over the past few years, their potential at optical wavelengths is not clearly established due to technological and physical constraints such as high material losses in this spectral range. Here we show that metamaterials have a great potential in the context of integrated optics in the near infrared. We developed a strategy to incorporate metamaterials in photonic circuits with minimal absorption losses. Our approach relies on making the guided modes interact with the metamaterials only through the evanescent tail outside the waveguide. To achieve such an adaptor and other functionalities, it is important to know what is the best geometry for near-infrared applications. We propose to use metamaterials based on multi-layers of Au cut wires. With numerical simulations and experiments, we show that it is possible to create a wide range of optical properties by controlling the interaction between the wires, i.e. by adjusting the distance between the wires and their alignment. In particular we were able to demonstrate

Apparue aux États-Unis dans les années 70, la bande dessinée autobiographique s’est épanouie plus tardivement en France : très consciente d’elle-même, elle s’est structurée dans les années 90 d’un point de vue collectif et éditorial et s’est révélée en cela pleinement structurante. Cette alliance n’allait pourtant pas de soi puisqu’elle semble rompre par nature avec d’autres formes du neuvième art, à commencer par l’aventure, la science-fiction ou le divertissement, autrement dit avec ce qui constitue parfois dans l’imaginaire commun la vocation même de la bande dessinée. L’écriture de soi semble donc fournir de manière spontanée les outils d’un décloisonnement : la transgression, l’hybridation et le lyrisme apparaissent comme trois modalités d’ouverture de l’espace traditionnel du neuvième art. À la recherche de nouveaux équilibres créatifs, l’auteur s’est notamment confronté à l’épineuse question de l’autoportrait. Traditionnellement art du personnage, la bande dessinée force le dessinateur à résoudre des équations qui semblent a priori insolubles et à inventer des ruses qu’il nous revient de décrire : l’autoportrait s’hybride avec l’autoreprésentation, l’identité avec l’altérité, le réel avec la fiction. C’est tout un changement de paradigme que la bande dessinée autobiographique introduit dans l’ordre de la représentation et de la narration : de ce point de vue, elle offre un fil conducteur permettant de traverser l’histoire et la modernité du neuvième art. / Born in USA during the 70's, autobiographical comics blossomed later in France : endowed with a strong self consciousness, it happened to be structured from a collective or editorial point of view in the 90's. This syncretic genre wasn't obvious a priori, because it seems to originate in itself a failure with other forms of the ninth art, especially adventures, science-fiction or entertainment, in other terms with what stands for comic strips purposes in most people mind. The writing of the self may provide spontaneously tools for an opening up : breaking, hybridization and lyrism appear to be three ways to enlarge the traditional area of comic strips. Searching for new creative balances, the author has studied the vexed topic of self-portrait. Usually considered as the art of character, comic strips enforce the art cartoonist to solve equations that first seem insoluble and to invent tricks that we owe to describe : self-portrait hybridizes with representation of the self, identity with otherness, reality with fiction. And that is because autobiographical comic strips introduces a whole change of paradigm in the order of representation and narration : from this point of view, autobiography offers a thread allowing to travel all over history and modernity of the ninth art.

Staphylococcus xylosus est une bactérie ubiquitaire, commensale de la peau et des muqueuses de l'homme et des animaux. C'est un des principaux ferments utilisé en salaison. Ses propriétés technologiques étaient bien connues mais peu de données génétiques sur cette espèce étaient disponibles. Nous avons établi la première carte physique et génétique de la souche modèle S. xylosus C2a. Cette carte nous a permis d'avoir une estimation de la taille (2,89 Mb) et de l'organisation globale d'un chromosome de S. xylosus. Au sein de cette espèce, nous avons montré qu'il existait une grande diversité, tant au niveau des caractères phénotypiques (métabolisme des sucres, formation de colonies géantes) que génotypiques (profils génomiques, taille du chromosome). Nous avons étudié, par hybridation soustractive, la diversité du contenu génétique de souches de diverses origines. Le génome de la souche C2a a été soustrait à ceux d'un ferment et de deux souches isolées d'infections opportunistes. Au total, 78 kb de séquences d'ADN ont été identifiés, la majorité correspondant à des gènes du métabolisme. La distribution de ces fragments souchesspécifiques au sein de l'espèce S. xylosus révèle deux groupes dont un composé des souches présentant un risque potentiel. Ces fragments pourraient être utilisés dans des études épidémiologiques. La région de l'oriC est une zone d'insertion privilégiée de ces fragments sur les chromosomes de S. xylosus. Elle permet l'acquisition de matériel génétique important pour son adaptation à différentes niches écologiques. Le séquençage de cette zone chez différentes souches permettra d'évaluer la plasticité des génomes de S. xylosus.

L'espèce cultivée Vanilla planifolia G. Jackson est un exemple typique de plante cultivée à reproduction végétative introduite depuis son aire d'origine (l'Amérique) vers de nouvelles régions où ses pollinisateurs naturels sont absents. Dans ces conditions, comment peuvent être expliquées les variations phénotypiques observées parmi les cultivars de Vanilla dans les zones d'introduction telles que l'île de La Réunion (Océan Indien) ? Elles peuvent être le résultat de différents évènements d'introduction, de mutations somatiques, de la reproduction sexuée (à travers la pollinisation manuelle), de la polyploïdie ou de phénomènes épigénétiques.<br />Les marqueurs AFLP ont été utilisés pour élucider les schémas d'introduction de V. planifolia et ils montrent que la plupart des accessions cultivées de nos jours dans les îles de l'Océan Indien dérivent d'un seul génotype introduit. A l'exception d'un phénotype particulier, ‘Aiguille' découvert à La Réunion et issu de reproduction sexuée, les accessions cultivées présentent de très faibles niveaux de diversité génétique et ont évolué grâce à l'accumulation de mutations ponctuelles à travers la multiplication végétative. Un schéma de diversification similaire a été révélé pour V. tahitensis J.W. Moore, espèce cultivée en Polynésie dérivant vraisemblablement de V. planifolia. L'analyse comparative des niveaux de diversité chez des espèces spontanées américaines génétiquement proches a révélé des niveaux faible pour V. bahiana Hoehne et élevé pour V. pompona Schiede, corrélés avec l'étendue de leur aire naturelle de dispersion et a confirmé l'existence d'un régime mixte de reproduction chez ses espèces (sexuée et végétative). Ces résultats sont confirmés par les marqueurs microsatellites développés chez V. planifolia. Les marqueurs transférables et polymorphes aux espèces sauvages américaines, africaines et asiatiques ont révélé une différenciation robuste des espèces, ainsi qu'une forte dichotomie du genre entre Ancien Monde et Nouveau Monde. Ces microsatellites seront très utiles pour les études de diversité, d'hybridation et de phylogéographie dans le genre Vanilla.<br />La cytométrie en flux, la microdensitométrie, les comptages chromosomiques et les longueurs de stomates ont montré que la polyploïdisation a joué un rôle important dans la diversification de V. planifolia à la Réunion. Trois niveaux de ploïdie (2x, 3x, 4x) ont été révélés permettant d'expliquer les particularités des phénotypes réunionnais ‘Stérile' auto-triploïde et ‘Grosse Vanille' auto-tétraploïde. V. pompona possède les caractéristiques d'un ancien tétraploïde ayant évolué soit par fusions de chromosomes soit par contraction génomique. La forte variation de la quantité d'ADN nucléaire et la fréquence élevée de l'aneuploïdie chez toutes les espèces de Vanilla étudiées, montrent de toute évidence que la polyploïdisation est un phénomène majeur et récurrent dans l'évolution du genre.<br />Il existe de la méthylation dans le génome de V. planifolia mais aucun polymorphisme de méthylation n'a permis d'expliquer les particularités des phénotypes ‘Variegata' et ‘Mexique'. L'origine de ces particularités doit être recherchée par ailleurs.<br />Comme beaucoup d'autres espèces tropicales introduites pour leur culture, le vanillier possède donc une base génétique très restreinte qui le rend vulnérable aux maladies. Chez une plante d'importance économique comme le vanillier, l'accroissement de la variabilité génétique et l'apport de nouvelles potentialités agronomiques et organoleptiques sont donc des enjeux majeurs pour la recherche. Le vanillier est d'autre part un modèle de choix pour étudier les conséquences de la domestication (à travers la reproduction végétative) mais également pour élucider l'histoire évolutive de la plus grande famille de plantes : les orchidées.