Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal. / Le syndrome reproducteur et respiratoire porcin (SRRP) est une maladie virale d'une importance économique considérable, caractérisée par des signes d'hyperthermie et d'anorexie, accompagnés de problèmes reproducteurs chez les truies de toutes parités, et de problèmes respiratoires chez les porcs de tous âges. Le SRRP est apparu dans plusieurs États américains ainsi qu'au Canada au cours de l'année 1987. La maladie fut rapportée en Allemagne vers la fin de l'année 1990 et se propagea rapidement en Europe occidentale. Dès 1994, la présence de l'infection avait été officiellement reconnue dans les élevages de porc de plus de 16 pays d'Amérique, d'Europe et d'Asie. La sévérité des signes cliniques est très variable selon le statut immunitaire des animaux et les souches virales en cause : il peut s'agir d'une atteinte asymptomatique, d'une infection chronique se manifestant par une baisse de la productivité (retard de croissance, problèmes d'infertilité), ou d'une atteinte plus manifeste où les problèmes respiratoires peuvent être responsables de mortalités, de hauts taux de condamnation à l'abattage et d'un nombre très accru d'avortements tardifs ou de pertes majeures de jeunes porcelets.

Au cours des dernières années, l'augmentation de la production aquacole a nécessité un changement dans la composition des aliments pour poissons, pour remplacer la farine (FP) et l’huile de poisson (HP) par des sources végétales plus disponibles. Dans ce contexte, le travail de ma thèse avait pour but d'analyser les effets d’une substitution totale et concomitante de la FP et HP par des ingrédients végétaux dans les aliments distribués pendant tout le cycle de vie de la truite arc-en-ciel, de la première alimentation jusqu’à la reproduction. Ce travail a montré pour la première fois que la truite peut survivre, se développer et avoir une descendance viable, lorsqu’elle est nourrie tout au long de son cycle de vie avec un régime 100% végétal. Un tel remplacement alimentaire a entraîné des changements radicaux dans le profil en acides gras des tissus des femelles. Cependant, nous avons constaté que la truite était capable de synthétiser des acides gras polyinsaturés à longue chaîne n-3 (AGPI-LC n-3) à partir de précurseurs présents dans l'aliment, et de stocker dans les ovules une partie de ces acides gras néosynthétisés dans le foie , permettant ainsi une reproduction efficace. Nous avons également étudié les possibles effets trans-générationnels d’une alimentation 100% végétale des géniteurs, sur la survie et la croissance de la descendance et sur sa réponse à différents régimes aux stades précoces, en nous appuyant sur des analyses du transcriptome des alevins entiers. Aucun effet significatif de l’alimentation maternelle avec des régimes à base de végétaux n’a été observé sur les descendants avant leur première alimentation, à l'exception d'un poids corporel légèrement inférieur (-13%) à celui des descendants de femelles nourries avec un aliment contenant des FP et HP. En revanche, des effets significatifs de l'alimentation maternelle sur le transcriptome des alevins sont apparus après 3 semaines d'alimentation. L'histoire nutritionnelle de la mère a affecté principalement des gènes impliqués dans la croissance/contraction musculaire et dans les métabolismes énergétique et glucidique. Quelle que soit l'origine maternelle, l’alimentation des alevins avec des aliments contenant des ingrédients végétaux conduit à une régulation positive des gènes impliqués dans le métabolisme des AA/protéines et le métabolisme du cholestérol, ainsi qu’à des changements dans l'expression des gènes impliqués dans le métabolisme glucidique. Enfin, les effets à long-terme de régimes à base de matières premières végétales chez la truite arc-en-ciel ont également été étudiés chez les juvéniles (10g) et les poissons «en croissance» (250-350g), en se focalisant principalement sur l’expression des gènes dans l’intestin et le foie. Cette étude à long-terme a mis en évidence chez les juvéniles des effets subtils sur des gènes intestinaux et hépatiques (transcriptome), avec principalement une augmentation de l’expression des gènes impliqués dans les voies de synthèse des AGPI-LC et du cholestérol chez les poissons nourris avec des régimes à base de plantes. Ces changements d’expression ont été maintenus chez les poissons «en croissance». L'expression de gènes impliqués dans le catabolisme des protéines, le métabolisme des glucides et dans le transport intracellulaire a également été modifiée par les régimes à base de plantes chez les juvéniles, mais ces résultats ne sont pas entièrement confirmés chez les poissons «en croissance». L'ensemble des résultats de cette thèse fournissent des informations originales sur l'utilisation de régimes alimentaires avec des taux de remplacement élevés de FP et d’HP pendant l'ensemble du cycle de vie des poissons, y compris les reproducteurs et les stades précoces, car la majorité des études précédentes avaient concerné la phase de grossissement. Des ajustements de la formule alimentaire sont encore nécessaires pour continuer à optimiser les performances de reproduction et la croissance des poissons d’élevage. / In the last years, the increase in aquaculture production has forced a change in fish feed composition, with increasing substitution of fish meal and fish oil by more available plant sources. In this context, the present PhD work aimed at analyzing the effects of different levels of concomitant dietary replacement of fish meal and fish oil by plant ingredients during the whole life cycle of rainbow trout (from first feeding to reproduction). This work showed for the first time that rainbow trout was able to survive, grow and produce viable offsprings, when fed a totally plant-based diet throughout the whole life cycle. Such dietary replacement resulted in drastic changes in tissues fatty acid profile of broodstock females. However, we found that trout was capable to synthetize n-3 long chain- polyunsaturated fatty acids (LC-PUFA) from dietary precursors and to transfer large amounts of these fatty acids in ova, so that an efficient reproduction can occur. We also studied the potential carry over generation effects of feeding broodstock a totally plant-based diet on progeny and their response to different diets at early stages, using molecular approaches, including the study of the whole body transcriptome. Considering the effects on progeny, the present study confirmed the capability of trout to survive and grow on a plant-based diet, but with slight differences in terms of weight. While no effects of maternal dietary background were observed before first feeding, except slightly lower body weight (-13%), significant effects on the transcriptome of whole body alevins appeared after 3 weeks of feeding. These effects of maternal nutritional history were mainly related to muscle growth/contraction and carbohydrate and energy metabolism. Irrespective of the maternal origin of progeny, first feeding diets containing plant ingredients resulted in up-regulation of genes involved in AA/protein and cholesterol metabolism, as well as in changes in the expression of genes involved in carbohydrate metabolism. Finally, the effects of long-term feeding trout plant-based diets were also studied in juveniles (10g) and ongrowing fish (250-350g), mainly focusing on intestine and liver gene expression. The long term trial in juveniles highlighted subtle effects on both intestinal and hepatic gene expression (transcriptome), mainly related to LC-PUFA and cholesterol biosynthetic pathways, which were enhanced in fish fed the plant based diets. This transcriptional pattern was maintained in ongrowing fish. Genes involved in protein catabolism, carbohydrate metabolism and trafficking were also affected by plant-based diets in juveniles, but these results were not fully confirmed in ongrowing fish. Overall, the results of the present thesis allowed extending the use of diets with high replacement rates of fish meal and fish oil to the whole life cycle of fish, including broodstock and early stages. Adjustments of the feed-formula are still needed to further optimize reproductive and growth performance.

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La dispersion, caractérisée par les mouvements d’individus dans l’espace et dans le temps, conduit à la production d’un flux de gènes et permet la connectivité des populations. Comprendre les facteurs qui façonnent les flux de gènes et la structuration des populations est d’une importance capitale pour améliorer les pratiques de gestion et de conservation des espèces. Celles caractérisées par une anadromie facultative, telles que la truite commune (Salmo trutta L.), sont des modèles de choix pour étudier le rôle de la diversité écotypique et comportementale, sous l’effet des activités anthropiques, sur le fonctionnement des populations. En utilisant la génétique des populations cette thèse se propose donc d’analyser la structuration des populations de la truite commune dans le fond du Golfe de Gascogne mais également de déterminer l’influence combinée de la dispersion de la truite de mer, de son comportement reproducteur et des activités anthropiques (repeuplements, transport de reproducteur) sur leur fonctionnement. Cette thèse aborde également la contribution des populations de truites communes (via leur origine natale) au stock de truites de mer capturées par la pêche professionnelle, sur le même site d’étude, en couplant de la génétique des populations et de la microchimie des otolithes. Nos résultats montrent une structuration génétique forte des populations de truite commune avec la présence de sept populations distinctes dans le bassin de l’Adour. Ceci semble être en partie expliqué par un comportement marqué de fidélité au site de naissance des truites de mer, couplé à un mouvement directionnel de celles-ci du sud (Espagne) vers le nord qui ne semble pas résulter en une dispersion effective (i.e. mouvement suivi d’une reproduction). En outre, les repeuplements récents, semblent impacter faiblement la structuration génétique des populations sauvages. Certains flux de gènes détectés localement semblent être dus à d’autres activités anthropiques, telles que le transport de reproducteurs. Les truites de mer capturées par la pêche professionnelle proviennent majoritairement de la population du gave d’Oloron et peu des populations des Nives et du Gave de Pau. La raison pourrait se trouver en premier lieu dans le fait que le Gave de Pau est fortement impacté par la présence de barrières à la migration et en second lieu dans les différences phénotypiques (taille plus petite) présentées par les truites de mer des Nives, par rapport à celle des gaves. Ceci suggère donc une différenciation de cette population et peut expliquer que la pêche professionnelle les capture dans une moindre proportion. Cette thèse a d’autre part pu démontrer les difficultés dans l’assignation d’une origine natale via la génétique lorsque les signatures génétiques sont relativement proches. Elle confirme l’utilité d’un couplage génétique des populations - microchimie des otolithes pour assigner des individus à leur origine natale à une échelle plus fine que le bassin. Les résultats obtenus au cours des trois années de thèse ont permis la détermination de populations génétiquement distinctes dont l’une contribue très largement à l’activité de pêche professionnelle. Ces populations peuvent être considérées comme de potentielles unités de gestion qui pourront servir de base à l‘élaboration de plans de gestion et de conservation. La meilleure compréhension de la biologie et du fonctionnement de la truite commune, et de l’impact des activités anthropiques sur la structuration des populations, acquise lors de cette thèse, pourra également permettre d’améliorer la prise de décisions des gestionnaires locaux pour la conservation et la gestion des populations de truites communes. / Dispersal, characterized by the movements of individuals in space and time leading to gene flows, allows populations to connect. Understanding factors shaping gene flow and population structure is vital to improve management and conservation practices of species. Those characterized by a partial anadromy, such as brown trout (Salmo trutta L.), are models of choice to study the role of ecotypic and behavioral diversity, under anthropic activities on population functioning. By using population genetics, this theses proposes to analyse population structure of brown trout in the Bay of Biscay, but also to determine the combined influence of sea trout dispersal, its reproductive behavior, and anthropic activities (stocking, transport of spawners) on their functioning. This thesis also addresses the contribution of brown trout populations (natal origin) on sea trout stock captured by professional fisheries, on the same study site, by coupling population genetics and otolith microchemistry. Results show a strong hierarchical structure of Brown trout population with seven distinct population detected in Adour basin. This seems to be explained a high site fidelity movement of sea trout together with a directional movement of sea trout from South (Spain) to North. This directional movement did not result into effective dispersal (i.e. movement followed by reproduction). Furthermore, a limited contemporary impact of stocking on genetic structure of wild population is observed. A few cases of inter-population gene flow detected seems to be explained by wild population management, particularly transport of spawners. The majority of sea trout captured by professional fisheries come from Gave d’Oloron and few from Nives and Gave de Pau. The reason is that Gave de Pau is impacted by migration barriers. And also that sea trout from Nives have phenotypic differences (smaller length) from sea trout originated from gaves. This suggest a differentiation of this population and can explained that professional fisheries capture them in smaller proportion.On the other hand, this thesis have been shown the difficulties to assign natal origin by using genetics when population are closed genetically. This confirm the usefulness to coupling population genetics and otolith microchemistry together to assign individuals to their natal origin at a finer scale than basin.Results obtained during these three years of thesis have made it possible the determination of distinct populations one of which contribute in majority of professional fisheries activities. These populations can be considered like potential management units (MUs) which could serve as basis in the elaboration of conservation and management plans. The better understanding of brown trout biology and functioning, and the impact of anthropic activities on population structure, obtained in this thesis, can also improve the decision-making of local managers for brown trout population conservation and management.