Ce travail vise une meilleure compréhension de l’adaptation aux conditions d’élevage par une approche comportementale basée sur la comparaison de diverses populations de téléostéens pour trois espèces, l’une marine, le bar (Dicentrarchus labrax), les deux autres d’eau douce, l’omble chevalier (Salvelinus alpinus) et la truite commune (Salmo trutta). La thèse s’articule en deux parties qui ont permis : 1) de tester des facteurs biotiques et abiotiques sélectionnés en fonction de leur importance en élevage du bar et de l’omble chevalier. 2) de caractériser les effets de la domestication sur le comportement par le biais d’une comparaison entre des bars ou des truites sauvages et domestiqués à des âges différents et dans des contextes variables (challenges, labyrinthe). Dans la première partie, les travaux réalisés sur l’omble chevalier ont montré que la présence d’un refuge artificiel durant la phase de nutrition endogène induisait une forte diminution de la mobilité accompagnée de meilleures performances de croissance et d’une survie plus importante, que la taille de l’œuf et l’environnement social jouaient un rôle important sur le comportement alimentaire et la mobilité des juvéniles dans les semaines qui suivent la première nutrition exogène. Les travaux réalisés sur le bar ont montré qu’un aliment végétal ne modifiait pas les capacités d’apprentissage en condition d’auto-alimentation ni leurs capacités cognitives en situation de test en labyrinthe, mais qu’il semble réduire l’activité de nage et la libération à court terme du cortisol. Une autre expérience a montré que la pratique du tri et l’environnement social qui en résulte, en conditions d’auto-alimentation, a peu d’influence sur la demande, le rythme, le gaspillage alimentaires, la structure sociale, les performances de croissance et le statut physiologique. Une période de trois semaines de jeûne, enfin, ne modifie pas la structure sociale et les manipulateurs principaux sont les mêmes avant et après cette période, ce qui pourrait être lié à l’existence de traits de personnalité basés sur le pourcentage d’activation de la tige tactile du dispositif d’auto-alimentation. Dans la seconde partie de la thèse, l’expérience sur la truite a mis en évidence un effet de la domestication sur l’activité de nage avant et après application d’un stress lumineux, en utilisant un matériel biologique contrôlé par génotypage (vitesse angulaire plus élevée chez les individus sauvages, vitesse moyenne et distance parcourue plus importantes chez les individus domestiqués). Les expériences réalisées sur le bar ont comparé des populations sauvages capturées à l’état larvaire dans le milieu naturel à des populations standard industrielles. La première a montré l’influence combinée de l’âge et de mécanismes d’ordre ontogénique sur l’activité de nage et le taux de réponse de fuite (diminution chez les deux catégories de larve). L’impact de la domestication se traduit par des différences entre individus sauvages et domestiquées (vitesse angulaire et vigilance plus élevés chez les individus sauvages). En situation de labyrinthe, la domestication ne semble pas avoir d’influence sur le grégarisme et la cognition chez le bar, mais il existe une forte variabilité individuelle. La discrimination de la familiarité, enfin, n’a pu être mise en évidence que chez les individus domestiqués.L’approche comportementale a permis de révéler une plasticité en réponse à quelques facteurs abiotiques et abiotiques, qui constitue un véritable levier adaptatif pour les téléostéens en élevage. L’effet de la domestication sur le comportement a également été démontré ainsi que l’influence de l’âge et des mécanismes ontogéniques dont la nature reste à déterminer. Cette thèse s’inscrit dans la lignée des travaux qui vise à sélectionner les téléostéens sur leurs traits de personnalité dans l’optique d’une adaptation optimale en élevage ou dans la perspective de programmes de repeuplement. / The present work aims at a better understanding of the adaptation to farming conditions through a behavioural approach based on the comparison between wild vs. domesticated populations of three species: a marine species, sea bass (Dicentrarchus labrax), two freshwater species, arctic charr (Salvelinus alpinus) and brown trout (Salmo trutta). The thesis is divided into two parts which objectives were : 1) to test the impact of biotic and abiotic factors selected based on their importance in aquaculture on sea bass and artic charr behavioural plasticity (behavioural modifications in response to environmental changes). 2) to characterize the domestication effect on behaviour through the comparison between wild vs. domesticated sea bass and brown trout at different ages and under different experimental conditions (challenges, maze).In the first part, experiments performed on arctic charr showed that an artificial shelter induced a lower mobility, better growth performances and a higher level of survival during the endogenous feeding period, that egg size and social environment play an important role on feeding behaviour and mobility during the weeks following the first exogenous feeding period. These results illustrated behavioural flexibility in response to abiotic and biotic factors. The findings could be used to improve culture performances and welfare of arctic charr. The experiments performed on sea bass showed that a plant-based diet do neither modify the learning abilities under self-feeding conditions nor the cognition under a test situation in a maze, but has an impact on swimming activity (the mean velocity decreased and the total distance travelled decreased) and on the short-term release of cortisol (plasmatic concentration lower than the control group). Another experiment showed that, under self-feeding conditions, size grading and the resulting social environment have no major influence on feed-demand, feeding rhythm, food wastage, social structure, growth performances and physiological status. At last, a three-week fasting period does not modify the social structure and high-triggering fish are exactly the same individuals before and after the fasting period. Individual’s triggering activity levels could therefore be considered as personality traits but further research is needed to verify this hypothesis.In the second part of the thesis, the experiment performed on brown trout showed an impact of domestication on swimming activity before and after a light-elicited stress, using a biological material controlled by genotyping. Angular velocity was higher in wild fish while mean velocity and total distance travelled were higher in domesticated fish. All the experiments carried out on sea bass compared wild-caught fish (from the larval stage) to domesticated fish (industrial standard). The first one showed the interplay of age and ontogeny on swimming activity and escape response rate. These variables decreased in fish from both origins. The impact of domestication was shown through differences between wild-caught and domesticated larvae (angular velocity and vigilance level higher in wild fish). They showed that domestication has no influence on gregarism, and cognition in sea bass but there was a high individual variability. The ability to discriminate familiarity was shown only in domesticated fish. The behavioural approach developed in this thesis was demonstrated to be relevant to reveal plasticity in response to a few abiotic and biotic factors among the numerous ones that remain to be investigated. Plasticity plays an important role in the adaptation of fish to culture conditions. Domestication impact on behaviour was also demonstrated as well as the interplay of age and ontogeny. This thesis followed the path and brings new insights for research programs targeting fish selection based upon personality traits in order to improve adaptation for aquaculture or restocking purposes.

En compétition comme à l’entrainement, le comportement des nageurs émerge de l’interaction entre les ressources des nageurs et les contraintes éprouvées (organismique, environnementale et de tâche). L’objectif de ce travail est d’analyser la variabilité intra et inter-individuelle des aspects cinématiques du mouvement des nageurs en compétition et à l’entrainement. Nos résultats montrent l’existence d’une stabilité inter-longueur et une variabilité fonctionnelle intra-longueur dépendantes de la distance de l’épreuve, du genre et des différentes parties de la course en compétition. Les profils de gestion de course singuliers dépendent probablement des ressources mobilisables émotionnelles, cognitives, métaboliques et techniques. Les adaptations du nageur au cours d’un test maximal (9 X 25m) sans fatigue avec incrémentation aléatoire de la fréquence de nage a révélé la difficulté des nageurs à respecter des fréquences imposées situées au-delà de leurs fréquences préférentielles, et ce, surtout chez les nageuses. Pour les nageurs masculins, les fréquences éloignées des fréquences préférentielles ont induit une désorganisation motrice caractérisée par une augmentation des accélérations latérales et verticales. Ce travail propose des nouvelles pistes d’entraînement comme le travail individuel des stratégies de course inter et intra longueurs, et l’intérêt d’élargir la gamme de fréquences sollicitées afin d’acquérir une technique stable et économe, mais variable et adaptable en même temps. Cette variabilité faciliterait la mobilisation de leurs ressources pour développer une capacité et une flexibilité adaptatives permettant de surmonter les contraintes éprouvées. / In swimming competition just like in training, swimmers’ behaviours emerge from the interaction of constraints (organismic, environmental, and task). The aim of this work is to analyse the intra and inter-individual variability of the cinematic aspects of the movement of swimmers during competition and training. Our results have shown there is inter-lap stability and intra-lap functional variability in competition which depends on the distance of the race, the gender and the lap. Singular pacing profiles was discovered suggesting swimmers manage their speed differently depending on the available resources to deal with the race constraints. The swimmers’ adaptations at training during a protocol of 9 X 25m whilst increasing the stroke rate and the swimmers’ ability to respect an imposed frequency range was assessed, as well as the stroke rate amplitude range from the preferential and maximal stroke rate. Upon completion of the trials, the impact of stroke rate amplitude ranges on motor adaptability (coordination, efficiency) was evaluated. The difficult for all swimmers when performing above their preferential stroke rate, particularly for female athletes has been found and male swimmers exhibited disruption in forearm acceleration beyond their preferential stroke rate. This work proposes news paths for swimming training: working race strategies and training beyond the preferential stroke rate can allows swimmers to have a stable technique with a certain variability. This variability would give to swimmers the ability and flexibility to adapt and cope with constraints using their individual resources. / Durante la competencia o al entrenamiento, el comportamiento del nadador aparece de la interacción entre los recursos de él y sus restricciones encontradas (organísmicas, ambientales, y de acción). El objetivo de este trabajo es de analizar la variabilidad individual del aspecto cinemático del movimiento de nadadores en competencia y al entrenamiento. Nos resultados muestran la existencia de una estabilidad entre los largos y una variabilidad funcional al interior de cada largo, la cual depende de la distancia, el tipo de prueba, el género y de las diferentes partes de la carrera en situación de competencia. Los modelos singulares de la gestión de la carrera dependen probablemente de los recursos utilizados emocionales, cognitivos, metabólicos y técnicos. Las adaptaciones durante un test de sprint sin fatiga (9 X 25m) con una incrementación aleatoria de la frecuencia de nado han mostrado la dificultad de los nadadores a guardar la frecuencia pedida cuando es superior a la frecuencia preferencial (FRP), sobre todo en las nadadoras. Las frecuencias alejadas de la FRP inducen una desorganización motriz aumentación de aceleraciones laterales y verticales en los nadadores masculinos. Este trabajo propone nuevas pistas para el entrenamiento como el trabajo individual de las estrategias de carrera entre y al interior de cada largo, o el interés de aumentar el rango de frecuencias solicitado con el objetivo de adquirir una técnica estable y económica, así como variable y adaptable. Esta variabilidad facilitaría a los nadadores la movilización de sus recursos para desarrollar une capacidad a ser flexible y adaptativo, lo que podría permitir de superar las adversidades encontradas.

Les oiseaux et poissons se déplacent dans leur environnement fluide en interagissant avec l'air/eau qui les entoure. Pour des régimes inertiels, les mécanismes de propulsion se basent sur un transfert de quantité de mouvement au fluide; les battements d'ailes ou de nageoires générant un jet dans le sillage de l'animal qui le propulse vers l'avant. Pour les oiseaux comme pour les poissons, les structures utilisées possèdent une certaine flexibilité, et sont donc susceptibles de plier de façon importante. La littérature montre que ces déformations passives peuvent améliorer les performances de propulsion lorsqu'elles sont exploitées de façon constructive. Le détail des mécanismes en jeu reste cependant mal compris. L'objectif de cette thèse est d'étudier, à travers deux modèles biomimétiques, la façon dont une structure battante déformable génère des forces de propulsion. Le premier modèle est une version mécanique simplifiée d'insecte dotée d'ailes flexibles, tandis que le deuxième est un nageur dont le corps élastique reproduit le mouvement d'ondulation d'une anguille. Nous montrons que la façon dont ces systèmes se déforment passivement est déterminante pour leurs performances, et que leur réponse élastique peut être décrite par des modèles théoriques simplifiés d'oscillateurs forcés. Ces modélisations mettent par ailleurs en avant le rôle crucial joué par le frottement fluide quadratique qui s'oppose aux mouvements de battements de la structure. Ce résultat introduit l'idée, un peu contre-intuitive, qu'il peut s'avérer avantageux de dissiper une part de son énergie dans le fluide pour améliorer ses performances.

Ce document traite premièrement des diverses tentatives de modélisation et de simulation de la nage anguilliforme puis élabore une nouvelle technique, basée sur la méthode de la frontière immergée généralisée et la théorie des poutres de Reissner-Simo. Cette dernière, comme les équations des fluides polaires, est dérivée de la mécanique des milieux continus puis les équations obtenues sont discrétisées afin de les amener à une résolution numérique. Pour la première fois, la théorie des schémas de Runge-Kutta additifs est combinée à celle des schémas de Runge-Kutta-Munthe-Kaas pour engendrer une méthode d’ordre de convergence formel arbitraire. De plus, les opérations d’interpolation et d’étalement sont traitées d’un nouveau point de vue qui suggère l’usage des splines interpolatoires nodales en lieu et place des fonctions d’étalement traditionnelles. Enfin, de nombreuses vérifications numériques sont faites avant de considérer les simulations de la nage. / This paper first discusses various attempts at modeling and simulating anguilliform swimming, then we develop a new technique, based on a method of generalized immersed boundary and the beam theory of Reissner-Simo. Subsequent to the derivation of the equations of polar fluids, the beam theory is derived from continuum mechanics and the resulting equations are then discretized, allowing a numerical solution. For the first time, the theory of additive Runge-Kutta schemes are combined with the Runge-Kutta-Munthe-Kaas method to generate schemes of arbitrarily high formal order of convergence. Moreover, the interpolation and spreading operations are handled from a new point of view that suggests the use of interpolatory nodal splines instead of spreading traditional functions. Finally, many numerical verifications are done before considering simulations of swimming.

Nous nous interessons à la modélisation des interactions fluide-structure entre un fluide visqueux incompressible et une structure pouvant être déformable. Apres une approche des méthodes de type frontière immergée existantes, nous présentons une nouvelle approche : la méthode IPC (Image Point Correction) que nous validons ensuite sur différents cas tests. Puis, nous l'appliquons à la simulation 2D puis 3D de la nage d'un poisson grâce à une reconstruction utilisant l'outil du squelette.