Cleaner fish, including ballan wrasse (Labrus bergylta) have been proposed as a sustainable solution to sea lice infestations affecting farmed Atlantic salmon (Salmo salar) globally. However, in order to become sustainable, ballan wrasse need to be farmed. This thesis investigated the establishment of captive broodstock and protocols to optimise hatchery performance and productivity of ballan wrasse. High throughput sequencing was used to develop a panel of novel single nucleotide polymorphic markers (SNPs). These SNPs were used to investigate the phylogeographic structuring of ballan wrasse populations within northern geographic ranges including the UK and Norway. Results indicated fine scale population structuring within the UK suggesting that founder broodstock should be sourced locally to minimise the risk of genetic introgression with wild ballan wrasse. Secondly, captive breeding was benchmarked from harems to determine total egg production over the spawning season. Data quantified the spawning periodicity and seasonal changes in egg quality parameters. In addition, microsatellite markers identified the parental contribution to each spawning event of captive broodstock. Results confirmed, for the first time, the repeat-batch spawning behaviour and suggested that spawning events were single-paired matings. Furthermore, bottlenecks in commercial production were investigated including the benthic adhesive eggs and complex spawning behaviours of ballan wrasse within broodstock tanks. Experiments were conducted to optimise the spawning dynamics and egg productivity using fragmented spawning zones and coloured substrates. Finally, an effective bath treatment for removal of the adhesive gum layer of eggs using the proteolytic enzyme alcalase® was found to assist in egg disinfection and incubation. Overall, this research provides important baseline data on the management of broodstock and the optimisation of hatchery protocols to improve the commercial productivity and performance of ballan wrasse for use as a biological control of sea lice of farmed Atlantic salmon.

L'archipel des Mascareignes (Réunion, Maurice et Rodrigues) est, avec les Seychelles, les Comores et Madagascar, l'un des 34 « hotspots » de biodiversité reconnus à l'échelle mondiale. Dans un contexte de disparition des habitats par les activités humaines, l'objectif de la thèse a été de comprendre la dynamique évolutive à différentes échelles spatiales et temporelles d'une famille d'espèces indigènes des écosystèmes forestiers, les Sapotacées. Ces espèces arborées présentent une gamme diversifiée de niveaux d’endémisme, d'abondance, de modes de régénération et de caractéristiques biologiques. La famille des Sapotacées comprend 3 genres et 14 espèces indigènes des Mascareignes (Mimusops, Labourdonnaisia et Sideroxylon) dont certaines espèces, rares et protégées, sont endémiques d'une des trois îles de l'archipel des Mascareignes. À l'échelle de la famille, l'analyse des séquences chloroplastiques de la famille des Sapotacées a confirmé la forte différenciation entre genres avec deux clades. Le premier clade est constitué par toutes les espèces de Sideroxylon structurées en trois sous-clades distincts dont deux correspondent aux sections Eusideroxylon et Calvaria, montrant une diversité haplotypique importante. Le deuxième clade est constitué par deux sous-clades formés respectivement par les espèces de Labourdonnaisia et celles de Mimusops. Alors qu'il n'est pas possible de résoudre les relations de parenté des Mimusops, Labourdonnaisia présentent deux lignées évolutives soulevant une incongruence entre les données taxonomiques et phylogénétiques. À l'échelle des deux lignées du genre Sideroxylon (Sections Eusideroxylon et Calvaria), l'analyse des marqueurs microsatellites chloroplastiques a montré une forte diversité haplotypique à la fois chez des espèces communes comme S. borbonicum ou rares comme S. majus associé à différenciation marquée entre l'île Maurice et la Réunion au sein des deux lignées. De plus, il a été mis en évidence des patrons de structure de la diversité génétique différents selon l'île et l'espèce considérée : une structure spécifique dans le genre Sideroxylon de la section Calvaria à Maurice et une structure géographique chez S. cinereum de Maurice et les espèces réunionnaises. À l'échelle de la lignée des Sideroxylon de la section Calvaria, les marqueurs microsatellites nucléaires ont permis d'identifier clairement toutes les espèces avec une forte différenciation entre S. majus de la Réunion et l'ensemble des espèces mauriciennes. À Maurice, la différenciation est plus marquée entre S. grandiflorum et les deux autres espèces S. sessiliflorum et S. boutonianum avec des évènements d'hybridation entre ces deux dernières espèces possibles. À l'échelle de S. majus de la Réunion, une très forte diversité génétique structurée en trois groupes génétiques a été mise en évidence à l'aide de marqueurs microsatellites nucléaires. La comparaison de la diversité génétique des cohortes des adultes et des juvéniles ne présente pas d’érosion génétique. Des méthodes de conservation sont proposées en fonction de ces caractéristiques génétiques pour S. majus, espèce rare en danger. L'ensemble des résultats obtenus chez les Sapotacées endémiques des Mascareignes montre que la diversité génétique est structurée à différentes échelles spatiales, selon les espèces et les lignées évolutives considérées, soulignant la nécessité d'études complémentaires afin de déterminer les processus qui sont à l'origine des patrons détectés. / Madagascar is among the top five priorities "hotspots" for global biodiversity conservation. In Madagascar, melliferous flora is diverse and abundant; the endemic honey bee Apis melliferaunicolor inhabits all areas regardless of the climatic conditions and topography. As other islands, Madagascar is fragile and susceptible to invasions of alien species. In 2010, Varroa destructor has been reported parasitizing A. m. unicolor. The ectoparasite is not only a serious threat to beekeeping in Madagascar but it may also alter ecosystems balance.The objectives of this thesis were i) to study the genetic diversity and population structure of both A. m. unicolor and V. destructor in Madagascar, ii) to estimate the impact of V. destructor on honey bee colonies, and iii) to investigate the hygienic behaviour of honey beeOur results confirm that all honey bees collected in Madagascar belonged to the African evolutionary lineage and more than 99% were identified as A. m. unicolor. Despite its lownuclear genetic diversity, two genetic clusters have been detected, corresponding to geographic regions.In Madagascar, only one genetic strain of V. destructor was detected, the Korean haplotype (K1-1) which is the most widespread lineage in the world and the one present in Africa. Genetic studies showed a higher proportion of homozygous genotype (69.5%) and also a high number of MLG (Multi- Locus Genotypes) in the High Lands compared to the East coast. The presence of particular MLG on the High Land reinforces the assumption of its introduction into the capital. The spread of V. destructor in Madagascar is relatively slow in comparison with those observed in African countries. Its presence remains confined to the High Land and the East coast. The impact of the parasite on A. m. unicolor was severe; with about 60% of colony losses in a year reported in 2012. Nevertheless, this is less than observed in Europe, where many more colonies died at the early stage of infestation.Based on the percentage of cleaned cells observed 6 hour after pin killing the brood, the efficiency of A. m. unicolor colonies to detect and uncap cells was comparable to those of Africanised hygienic honey bees and was much higher than those of European honey bees. In Madagascar, the detection of highly hygienic colonies of A. m. unicolor is a great opportunity to develop a programme of selection of tolerant honey bee strains.

La phylogéographie intègre l’information géographique et génétique pour inférer l’histoire démographique et les processus évolutifs des espèces. La présente étude recherche à travers les patrons de différenciation de l’ADN chloroplastique (ADNcp) au sein de Santiria trimera (Oliv.) H.J.LAM ex AUBR. [Emend. ONANA] la reconstitution d’une histoire des végétations des écosystèmes de forêts tropicales humides d’Afrique. Le modèle S. trimera est un arbre dioïque endémique des forêts humides d’Afrique dont les drupes sont dispersées par les primates et les oiseaux. Les formes morphologiques de ce modèle sont très variables et suscitent la délicate question de délimitation des espèces. Trois régions de l’ADNcp (l’intergène trnL-F, une portion du gène rbcL et l’intron rpl36-infA-rps8) ont été séquencées chez 377 individus issus de 42 populations de l’île de São Tomé, du Haut- et Bas-Guinéen pour étudier la phylogéographie. Des arbres phylogénétiques ont été réalisés sur des séquences d’un intron nucléaire du gène Phosphoenolpyruvate Carboxylase (72 individus) et sur les trois régions chloroplastiques. Une analyse morphométrique a été réalisée sur des données collectées sur des arbres en fruits. A l’aide de 10 locus microsatellites nucléaires, nous avons déterminé la structure génétique entre trois morphotypes sympatriques et analysé la structure génétique spatiale au sein de chaque groupe génétique. Le séquençage de l’ADNcp a mis en évidence des doubles pics sur les chromatogrammes de séquences. L’analyse des séquences clonées de produits PCR, la distribution des sites à doubles pics dans les séquences et dans les populations et les états ancestraux des positions à doubles pics nous ont permis d’interpréter les doubles pics comme résultant d’une co-amplification d’une copie chloroplastique et de copies nucléaires des régions séquencées. Les pics majeurs ont été considérés comme les nucléotides d’ADNcp d’origine maternelle et les pics mineurs ont été exclus de notre jeu de données. Les domaines phytogéographiques de São Tomé, du Haut- et Bas-Guinéen ne partagent aucun haplotype chloroplastique. Le Bas-Guinéen montre une plus grande diversité génétique. Les zones de distribution des haplotypes rares coïncident avec les refuges forestiers hypothétiques. L’analyse morphométrique et la phylogénie des séquences d’ADNcp suggèrent conjointement la reconnaissance de deux espèces bien différenciées. La structure génétique au sein d’une même population présumée suggère que les trois morphotypes en sympatrie dans les populations du Gabon constituent deux réservoirs génétiques différenciés sans individus hybrides. Selon le Concept Biologique de l’Espèce, S. trimera est probablement un mélange de deux espèces. On peut définir une espèce constituée d’individus avec des racines échasses et petites folioles coriaces (SRsl) et une seconde espèce constituée à la fois d’individus avec des racines échasses et de grandes folioles papyracées (SRll) et d’individus sans racine échasse avec de grandes folioles coriaces (NSR). Au vu de ces résultats, la classification taxonomique de S. trimera nécessite une révision. La confusion de ces deux espèces dans les forêts du Gabon explique une plus forte divergence de lignées chloroplastiques sympatriques par rapport aux lignées issues des régions biogéographiques isolées. L’un des deux haplotypes principaux de l’espèce à grandes folioles (SRll + NSR) est distribué dans le nord du Gabon et l’autre est distribué dans le sud. Au sein de l’espèce à petites folioles (SRsl), les zones d’endémisme de lignées chloroplastiques se situent dans l’Ouest du Cameroun qui est considéré comme une zone de fort endémisme et de forte diversité en espèces. Globalement, les patrons phylogéographiques mis en évidence entre lignées chloroplastiques de S. trimera sont compatibles avec les hypothèses biogéographiques basées sur les patrons de diversité et d’endémisme des espèces. / Phylogeography combines geographic and genetic information to infer demographic history and evolutionary processes. The present study of the spatial structure of chloroplast DNA (cpDNA) within Santiria trimera H.J.LAM ex AUBR. [Emend. ONANA], a primate- and bird-dispersed dioecious tree typical of African rainforests, provides insights into African vegetation history. This tree displays striking morphological variation which poses the problem of species delineation. Three regions of cpDNA (intergene trnL-F, a portion of rbcL gene and intron rpl36-infA-rps8) were sequenced in 377 individuals from 42 populations from São Tomé island and from Upper- and Lower-Guinean forests to study phylogeography. To study genetic divergence among morphotypes of S. trimera, phylogenies of a nuclear intron of Phosphoenolpyruvate Carboxylase from 72 individuals and concatenated sequences of the three cpDNA sequences were compared to morphological data from fruit-bearing trees. Using ten nuclear microsatellite markers, we defined the genetic structure among three sympatric morphotypes and analysed the spatial genetic structure within each genetic group. CpDNA sequences revealed double-peaks on sequence chromatograms. Sequences of cloned PCR products, the distribution of double peaks on sequences and in populations and ancestral nucleotides inferred from different taxa of the Burseraceae family enabled us to deduce that double peaks were due to the co-amplification of chloroplast and nuclear copies of the cpDNA region. Major peaks were considered as originating from maternal cpDNA. Subordinated peaks corresponding to the nuclear copies were excluded from our data set. The phytogeographic domains of São Tomé, Upper and Lower Guinea did not share any haplotype. Lower Guinea was the most diversified and the most divergent haplotypes were found in Gabonese forests. Endemism areas of haplotypes coincide with hypothetic forests refuges. Morphometric analyses and phylogenies cpDNA converge to delineating two well-differentiated species within S. trimera. Likewise, the genetic structure within one assumed population suggests that the three sympatric morphotypes constitute two genetically isolated populations without any hybrid. Following the Biological Species Concept, S. trimera is probably a mixture of two species in Lower Guinean forests. The first species is composed of all individuals with stilt roots and small leaflets (SRsl) and the second one is composed of both the morphotype with stilt roots, large and thin leaflets (SRll) and the morphotype without stilt roots with large and tough leaflets (NSR). In the view of our results, the taxonomical classification of S. trimera requires a revision. The confusion of both species in Gabonese forests explains that the highest divergence among chloroplast lineages was found in sympatric populations instead of among isolated biogeographic regions. One of the two major haplotypes of the second species (NSR + SRll) was distributed in the north of Gabon while the other haplotype was distributed in the south. Within the species with small leaflets (SRsl), areas of elevated haplotype endemism in West Cameroon coincided with hypothetic forest refuges. Overall, phylogeographic patterns within our model were in accordance with biogeographic hypotheses based on species endemism and diversity patterns.

La phylogéographie intègre l’information géographique et génétique pour inférer l’histoire démographique et les processus évolutifs des espèces. La présente étude recherche à travers les patrons de différenciation de l’ADN chloroplastique (ADNcp) au sein de Santiria trimera (Oliv.) H.J.LAM ex AUBR. [Emend. ONANA] la reconstitution d’une histoire des végétations des écosystèmes de forêts tropicales humides d’Afrique. Le modèle S. trimera est un arbre dioïque endémique des forêts humides d’Afrique dont les drupes sont dispersées par les primates et les oiseaux. Les formes morphologiques de ce modèle sont très variables et suscitent la délicate question de délimitation des espèces.<p>\ / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished