Thèse de doctorat--Sciences naturelles--Faculté des sciences de Paris, 1905. N°: 1208.

Ayant démontré leur efficacité dans plusieurs contextes, les filets d'exclusion sont de plus en plus utilisés pour lutter contre les ravageurs des cultures. Toutefois, la gestion de la pollinisation sous les filets doit être mieux étudiée pour que ceux-ci puissent être utilisés de façon optimale. Dans cette étude, l’efficacité de la pollinisation de ruchettes commerciales du bourdon Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae) a été évaluée pour des pommiers sous filets d’exclusion dans un verger expérimental du Québec sur une période de deux ans. Des données de rendement et de qualité des fruits (poids, calibre, nombre de pépins) ont été analysées en fin de saison afin de comparer 1) la pollinisation des bourdons commerciaux sous filets à celles des abeilles présentes dans l’environnement du verger et 2) deux positionnements des ruchettes commerciales sous les filets d’exclusion. Les résultats démontrent que les fruits produits dans les parcelles sous filets, pollinisées par les bourdons introduits étaient de qualité équivalente à ceux produits conventionnellement suite à une pollinisation par les abeilles et que le positionnement de la ruchette au milieu de la rangée de pommiers a permis une meilleure homogénéité de la charge en fruits comparativement au positionnement en bout de rangée. / Having demonstrated their effectiveness in many contexts, exclusion nets are increasingly used to control crop pests. However, pollination management under nets must be better studied if they are to be widely used. For this research, the pollination effectiveness of commercial bumblebee hives of Bombus impatiens (Hymenoptera: Apidae) was studied for apple production under exclusion nets in a research orchard located in Quebec over a period of two years. Yield and fruit quality (weight, size, number of seeds) data were analyzed at the end of the season to compare 1) the pollination of commercial bumblebees with that of bees in the orchard environment, and 2) two positionings of commercial hives under exclusion nets. Results show that under exclusion nets, bumblebees provided adequate pollination and fruit quality was equivalent to apple fruits conventionally pollinated by honeybees and wild bees. Moreover, we found that positioning the commercial bumblebee hives in the middle of the tree row provided a better fruit load homogeneity compared to the positioning at one end of the row.

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Dans la province de Québec, l'abeille domestique (*Apis mellifera* L.) est la principale espèce pollinisatrice utilisée pour les services de pollinisation. Le pouvoir pollinisateur d'une colonie d'abeilles est traditionnellement estimé selon la population d'ouvrières uniquement, négligeant l'influence de la population de couvain. Le couvain influence l'activité de butinage en augmentant l'intérêt pour le pollen, entraînant une pollinisation plus efficace par les butineuses de pollen. L'objectif de cette étude est de déterminer une structure populationnelle optimale, comprenant la population de couvain, pour la pollinisation du bleuet. Dans notre étude, nous considérons à la fois les populations d'ouvrières et de couvain, ainsi que le ratio ouvrières/couvain, que nous considérons une meilleure estimation de l'efficacité pollinisatrice d'une colonie. Pendant deux années consécutives, nous avons observé des colonies *in situ* avec des structures populationnelles diverses et avons mesuré leur développement, leur activité et la récolte de pollen. Nous avons démontré que l'activité de butinage est augmentée avec un ajout initial d'ouvrières ou de couvain, et qu'augmenter les deux populations accroit interactivement le butinage. Nous avons produit un modèle prédictif par une méthode bayésienne qui renforce l'influence interactive de la structure populationnelle initiale sur l'activité de butinage. Finalement, nous avons nuancé nos résultats en considérant le contexte spatio-temporel de notre étude et nous avons recommandé d'approfondir notre étude en accroissant la taille de l'échantillon dans un environnement représentatif de la pollinisation du bleuet en contexte de pollinisation intégrée des cultures. / In the province of Quebec, the honey bee (*Apis mellifera* L.) is the most commonly used managed pollinator for pollination services. Traditional estimates of a honey bee colony's pollination efficiency focus solely on the worker population, overlooking the influence of the brood population. Brood influences foraging activity by increasing pollen value, leading to more effective pollination by pollen foragers. The objective of this study is to identify an optimal population structure for blueberry pollination services. In our study, we consider both worker and brood populations, and the worker to brood ratio, a better estimate of a colony's pollination efficiency. For two consecutive years, we observed colonies *in situ* with diverse population structures and estimated colony growth, pollen intake and colony activity. We demonstrate that foraging activity increases with an initial addition in worker or brood populations, and that increasing both populations interactively enhances foraging. We used a predictive model via a Bayesian method that reinforces the interactive influence of the initial population structure on foraging activity. We nuanced our results by considering the spatiotemporal context of our study and recommended further research by replicating our study while increasing the sample size in the context of integrated crop pollination during blueberry pollination.

L’abeille domestique (Apis mellifera L.) participe à la pollinisation commerciale des cultures de bleuets à feuilles étroites (Vaccinium angustifolium Ait.) et de canneberges (Vaccinium macrocarpon Ait.). Ce service de pollinisation représente 27% des revenus associés aux activités des apiculteurs au Québec (Canada). En participant à la pollinisation commerciale, les abeilles domestiques sont ainsi souvent exposées à des sources de pollen moins diversifiées qui pourraient alors contribuer à engendrer des carences nutritionnelles. Dans cette étude, nous avons élaboré quatre stratégies d’aménagement apicole (SA) avec pollinisation commerciale et mesuré leur impact sur le développement et la santé des colonies d’abeilles domestiques. Les groupes expérimentaux utilisés étaient : A) SA avec production de miel seulement (témoin); B) SA avec pollinisation commerciale du bleuet à feuilles étroites; C) SA avec pollinisation commerciale de la canneberge et D) SA avec double pollinisation, bleuet suivi de la canneberge. Nos objectifs étaient de 1) réaliser le suivi de colonies pendant une saison apicole complète dans différentes situations selon les SA, 2) identifier et comparer la diversité florale et son attrait pour les abeilles domestiques entre les ruchers expérimentaux en utilisant un système d’information géographique et le pollen récolté, 3) mesurer périodiquement le contenu en protéines et acides aminés du pollen récolté par les butineuses, par le biais des pelotes de pollen et du pain d'abeilles dans différentes situations selon les SA, et 4) comparer le développement et la santé des colonies d’abeilles domestiques entre les différentes SA tout au long d’une saison apicole complète. Nos résultats démontrent que l’abondance florale et son attrait pour les abeilles domestiques sont significativement plus faibles lors des services de pollinisation de la canneberge comparé aux autres SA. D’autre part, la concentration de protéines dans le pollen et le pain d’abeilles était significativement plus faible lors des services de pollinisation du bleuet, ce qui a engendré une plus faible surface de couvain. Dans ces deux cas, plusieurs acides aminés étaient en déficits mais ceux-ci n’étaient pas toujours en lien avec les SA. De façon générale, plusieurs déficits d’acides aminés essentiels (pollen et pain d’abeilles) ont été trouvés dans les trois ruchers et les quatre stratégies d’aménagement. La SA avec double pollinisation (bleuet et canneberge) a eu pour impact de réduire significativement le gain de poids des colonies, la récolte de pollen et la surface de couvain, et a également causé une mortalité hivernale plus importante. Nous avons de plus mesuré une quantité plus significative du virus de la cellule royale noire, du virus du couvain sacciforme et de Nosema ceranae lors de la SA avec double pollinisation. / Commercial pollination in lowbush blueberry (Vaccinium angustifolium Ait.) and cranberry (Vaccinium macrocarpon Ait.) crops benefit the presence of honey bee (Apis mellifera L.) for pollination and this pollination service represents 27% of the revenues from all seasonal beekeeping activities in Quebec (Canada). While providing such services, honey bees are often exposed to undiversified pollen sources that may contribute to nutritional deficiencies. In this study, we investigated four beekeeping management strategies (MS) and measured their impact on honey bee colony health and development. Experimental groups were: A) Control farmland honey producing MS (control MS); B) Blueberry pollination MS (blueberry MS); C) Cranberry pollination MS (cranberry MS) and D) Double pollination MS, blueberry followed by cranberry (double MS). Our objectives were to 1) monitor honey bee colonies during one year in different situations (according to the MS) 2) compare floral abundance and attractiveness of foraging areas to honey bees between apiaries using a Geographic Information System and harvested pollen, 3) analyze the protein and essential amino acid content of collected and stored pollen (bee bread) and measure the nutritional impact of pollination services on honey bee colonies and 4) compare honey bee colony health status and population development between MS during a complete beekeeping season. Our study reveals that honey bees providing blueberry and/or cranberry pollination services are exposed to a less diversified pollen diet than colonies located in a rich farmland environment. This was especially true for the cranberry crop environment. There was a significantly lower proportion of crude protein content in the pollen collected and stored by honey bees during provision of blueberry pollination services, which led to a smaller brood population. Regarding essential amino acids, many deficiencies were measured, however these were not always related to the management strategy. Globally, various essential amino acid deficiencies (harvested pollen or bee bread) were present at all three apiaries and four management strategies. The double MS significantly reduced colony weight gain, pollen harvest and brood population, and induced a significantly higher winter mortality rate. We also found significantly higher levels of Black queen cell virus, Sacbrood virus and Nosema ceranae in the double MS.

La pollinisation entomophile est un service écosystémique essentiel à la productivité de nombreuses cultures. Dans les agroécosystèmes, on observe généralement une diminution des pollinisateurs indigènes lorsqu'on s'éloigne des milieux naturels. Dans cette étude, nous avons évalué l'effet des milieux naturels et semi-naturels sur l'abondance et la richesse spécifique des pollinisateurs indigènes dans les bleuetières au Lac-St-Jean. Nos résultats démontrent que les pollinisateurs sont peu influencés par ces habitats, puisqu'ils sont majoritairement des nicheurs de sol, dépendant peu des zones boisées pour leur nidification. En revanche, on retrouve une abondance et une richesse spécifique supérieure en périphérie des bordures de forêt, étant donné qu'on y retrouve une disponibilité accrue en ressources nutritionnelles attrayantes pour ces insectes. De plus, ce projet a permis d'identifier des espèces possédant un meilleur potentiel de pollinisation, dû à leur grande capacité de transport de pollen et de leur spécificité vis-à-vis la fleur de Vaccinium angustifolium.

La gynodioécie – la coexistence d’individus femelles et hermaphrodites- est un des systèmes le plus commun après l’hermaphrodisme chez les angiospermes. Le maintien et l’évolution de la gynodioécie intriguent beaucoup de scientifiques. L’objectif de ma thèse était de déterminer les forces évolutives impliquées dans le maintien d’un tel polymorphisme sexuel et d’étudier certaines conditions nécessaires à l’occurrence d’une meilleure performance des individus femelles et à la variation de l’ampleur de cet avantage chez Silene nutans. Par une approche de génomique des populations, j’ai comparé le polymorphisme des trois génomes (nucléaire, mitochondrial et chloroplastique) de deux espèces, une gynodioïque ; S. nutans et une dioïque : Silene otites. J’ai montré la gynodioécie se maintien chez S. nutans grâce à une sélection fréquence-dépendante négative. Un deuxième volet de ma thèse concerne l’occurrence et la variation de l’amplitude de l’avantage femelle. Grâce à une approche de biologie et de génétique des populations, j’ai comparé le succès reproducteur des femelles et hermaphrodites. J’ai montré que l’avantage femelle dépend de l’efficacité de pollinisation et du taux d’autofécondation qui varient selon le sexe ratio en conditions expérimentales. Par ailleurs, j’ai montré qu’en population naturelle les flux de pollen étaient majoritairement restreints dans l’espace. J’ai aussi montré que dans la population naturelle étudiée le déterminisme génétique de la gynodioécie est nucléaire. Enfin, j’ai mis en évidence une meilleure contribution des pollinisateurs nocturnes au succès reproducteur chez S. nutans par rapport aux pollinisateurs diurnes de cette espèce. / Gynodioecy - the coexistence of female and hermaphrodite individuals, is one of the most common systems after hermaphroditism in angiosperms. The maintenance and evolution of gynodioecy intrigued many evolutionary biologists. The aim of my thesis was to determine the evolutionary forces involved in maintaining such a sexual polymorphism and study some necessary conditions for the occurrence of a better performance of female and the variation of the magnitude of this advantage in Silene nutans. By population genomics approach, I compared the polymorphism of three genomes (nuclear, mitochondrial and chloroplast) of two species, gynodioïque, S. nutans and dioecious: Silene otites. I showed that gynodioecy is maintained in S. nutans through a frequency-dependent negative selection. A second part of my thesis concerns the occurrence and variation of the amplitude of the female advantage. With biology and genetic of population approach, I compared the reproductive success of females and hermaphrodites. I showed that the female advantage depends on the efficiency of pollination and selfing rates that vary according to the sex ratio in experimental conditions. Furthermore, I showed that natural population pollen flow were mainly restricted in space. I also showed that in the studied natural population the genetic determinism of gynodioecy is nuclear. Finally, I highlighted a greater contribution of nocturnal pollinators to reproductive success in S. nutans in relation to diurnal pollinators of this species.

La pollinisation des fleurs de la canneberge cultivée est principalement entomophile. L'apport de pollinisateurs introduits (Abeille domestique, Bourdon fébrile et Mégachile de la luzerne) et l'impact des insectes indigènes à l'effort de pollinisation ont été étudiés. Une comparaison de l'effet de la présence et de l'absence des pollinisateurs a été faite, ainsi que l'impact du nombre d'ovules fécondés sur l'augmentation du poids des fruits. Nous avons aussi tenté de déterminer le facteur limitant de la quantité de fruits portés par une tige et le poids total de ces fruits. Par la suite, en analysant le nombre d'ovules fécondés dans chaque fruit, nous avons investigué le mécanisme possible qui pourrait permettre à une tige de porter soit un seul fruit, soit jusqu'à cinq fruits. Des parcelles exposées et non-exposées aux pollinisateurs ont été mises en place. Des tiges de canneberges furent étiquetées, chaque fleur de ces tiges a été comptée et la position hiérarchique de chaque fruit sur sa tige a été notée à la récolte. Le poids et la quantité d'ovules fécondés de chacun des fruits ont été mesurés en laboratoire. L'Abeille domestique a été le pollinisateur le plus fréquent dans les parcelles d'observation lors des deux étés, suivis de la Mégachile de la luzerne. Les bourdons ont été plus abondants, en 2006, dans une cannebergière de petite superficie, entourée d'habitats propices, qu'en 2005, dans une cannebergière de grande superficie, entourée de boisés. Le poids, le pourcentage de mise à fruit, le taux de pollinisation et le total des ovules fécondés par fruit sont significativement plus élevés en présence des pollinisateurs indigènes et introduits qu'en leur absence et ce pour chaque année. Plus de 40% de l'augmentation du poids des fruits est expliqué par l'augmentation de la quantité d'ovules fécondés. La présence d'une diversité de pollinisateurs (introduits et indigènes) permet une meilleure pollinisation, ce qui augmente le nombre d'ovules fécondés et le poids des fruits. Une pollinisation adéquate donnera donc un rendement accru. Finalement, il n'y a généralement eu aucune différence significative dans le poids moyen des fruits quand la tige porte entre un et cinq fruits. Les analyses tendent à démontrer que, sur une tige, les fruits ayant moins d'ovules fécondés se retrouvent dans les premières positions et que les fruits suivants doivent avoir plus d'ovules fécondés pour se rendre à maturité. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Canneberge, Pollinisation, Abeille, Bourdon, Mégachile, Abscission.

Parmi les signaux floraux, les odeurs florales sont remarquables pour leur complexité en composés odorants et leur variation entre, et au sein des taxa. Elles interviennent dans de nombreuses interactions que les plantes entretiennent avec les organismes de leur environnement. Cette diversité chimique gouverne de multiples fonctions, telles que l’attraction de pollinisateurs, l’encouragement à la constance florale et la défense contre des antagonistes. Bien que les fonctions écologiques des odeurs florales soient relativement bien étudiées, les facteurs évolutifs qui gouvernent la composition et les variations de ce signal complexe sont très mal connus. C’est dans ce contexte que ma thèse s’inscrit. J’ai étudié les variations de ce trait floral particulier : les odeurs florales. Ma thèse se focalise sur une espèce de plante, la gueule-de-loup, Antirrhinum majus, utilisée comme espèce modèle en biologie depuis des décennies. Cette espèce, native des Pyrénées, elle présente deux sous-espèces, l’une à fleurs magenta, A. m. pseudomajus, et l’autre à fleurs jaunes, A. m. striatum. Alors que ces deux sous-espèces peuvent s’inter-féconder, elles ne coexistent jamais dans la nature et leurs hybrides, reconnaissables par une grande diversité de colorations florales, sont peu fréquents. Le mécanisme de cet isolement reproducteur n’est pas connu, mais le comportement des pollinisateurs a été envisagé dans de précédentes études. Les principaux résultats de ma thèse montrent que les deux sous-espèces d’A. majus se distinguent par leurs odeurs florales. Certains composés volatils, en particulier trois benzénoïdes, ne sont émis que par A. m. pseudomajus, et ceci de manière constante entre les populations et pour différents environnements. Quant aux hybrides, les ratios de composés volatils floraux sont très variables par rapport aux signaux reproductibles parentaux, avec un patron de ségrégation chez les hybrides F2. En utilisant des bourdons commercialisés (Bombus terrestris), donc naïfs de toutes odeurs florales, j’ai montré que ces bourdons sont capables de détecter les principaux composés d’odeurs d’A. majus et qu’ils préfèrent de manière innée un mélange de composés volatils d’A. m. striatum. Finalement, en conditions naturelles, c’est-à-dire avec des odeurs florales naturelles et des pollinisateurs sauvages, ces derniers sont attirés préférentiellement par les odeurs florales de leur sous espèce d’origine. J’ai finalement montré que le patron associatif odeur-nectar qu’apprennent les pollinisateurs fait intervenir uniquement les composés odorants floraux et la quantité de nectar, puisque les différences d’odeurs florales entre les deux sous-espèces sont associées à une plus grande quantité de nectar par fleur chez A. m. pseudomajus mais à une plus faible concentration en sucres. En d’autres termes, les plantes contiennent autant de sucre total dans leurs fleurs dans une sous-espèce ou dans une autre. Ces résultats, pris dans leur ensemble, semblent montrer que les composés volatils floraux sont bien impliqués dans l’isolement reproducteur de ces deux sous-espèces. Même si les odeurs florales ne peuvent pas expliquer à elles seules la distribution spatiale des deux sous-espèces d’A. majus, elles peuvent jouer un rôle supplémentaire de barrière aux flux de gènes. En effet, les pollinisateurs sont susceptibles de montrer un phénomène de constance envers l’un des phénotypes floraux, limitant ainsi les flux de gènes entre les deux sous-espèces. Dans cette thèse, je propose différentes perspectives possibles à mes résultats de thèse / Manquant

La domestication du sureau du Canada pour la production de ses petits fruits stimule, depuis quelques années, l'étude des principaux facteurs de régie de culture de cet arbuste. Ce mémoire présente une étude de l'impact de la pollinisation assistée sur la mise à fruit du sureau du Canada (Sambucus nigra ssp. canadensis (L.) R. Bolli). Des études exploratoires sur la floraison ont d'abord été réalisées avant d'entreprendre des essais sur les limitations potentielles de la mise à fruit par la pollinisation. Suite à la caractérisation de la période de floraison et à la mise au point d'un test de viabilité du pollen, l'influence de la quantité et de la source du pollen a été étudié à l'aide d'une technique de pollinisation assistée. Des expériences au champ ainsi qu'en serre ont permis de vérifier l'effet positif d'un apport supplémentaire de pollen chez des plants indigènes et ont également démontré des phénomènes d'incompatibilité partielle chez des plants indigènes et chez certains cultivars.