Durant cette thèse, nous avons cherché à (1) déterminer le rôle du climat et de facteurs biotiques associés à celui-ci dans la sélection d'adaptations locales chez des parasitoides de drosophiles (2) comprendre comment la plasticité phénotypique des traits d'histoire de vie a évolué en réponse à l'environnement et aux stratégies de maturation de ces organismes. Contrairement aux consommateurs primaires pour lesquels la température d'origine affecte directement l'évolution des histoires de vie, il semblerait que les facteurs biotiques dépendants du climat comme la distribution des hôtes et la compétition interspécifique soient le moteur principal de la sélection naturelle chez les parasitoides. La distribution des hôtes expliquerait les très fortes variations géographiques observées sur des échelles fines, comme l'existence de populations proovogéniques ou synovogéniques au sein d'une même espèce, ainsi que de populations capables ou non de lipogenèse à l'age adulte. Cette dernière variation aurait notamment affecté les compromis entre traits et l'évolution du taux de métabolisme. La force de la plasticité phénotypique présente également de fortes variations géographiques. Celles-ci peuvent être attribuées à la variabilité de l'environnement d'origine et non aux histoires de vie des organismes. Prédire l'évolution des parasitoides en réponse au réchauffement global nécessite donc d'intégrer non pas seulement un effet direct du climat, mais également les facteurs biotiques et la variabilité environnementale associés au climat.

La réponse des traits à l'environnement a été étudiée essentiellement à travers la moyenne des attributs de trait des espèces et des lignées et a récemment été étendue à la variabilité intraspécifique. Cependant, les traits peuvent également répondre aux contraintes de l‟environnement par (i) une forte détermination mutuelle des traits au sein des individus ou des populations, i.e. une forte intégration phénotypique, et (ii) une faible variation des traits au sein de lignées phylogénétiques entières. Nous avons testé : (i) les effets de l'environnement abiotique et biotique sur l'intégration phénotypique chez des espèces végétales subantarctiques et les conséquences écologiques et biogéographiques d'une forte intégration phénotypique, et (ii) les effets de l‟environnement abiotique et biotique sur la variabilité phénotypique réalisée au sein des genres d'Angiospermes de l'Europe Centrale. Pour le premier aspect, nous avons constaté que l'intégration phénotypique est plus forte en conditions abiotiques stressantes. Le renforcement de l'intégration phénotypique se produit sur de petites échelles spatiales et peut limiter la flexibilité à grande échelle des stratégies de croissance et de reproduction. Nous avons également montré que la forte intégration phénotypique et environnementale peut contribuer à l'endémisme de certaines espèces subantarctiques, probablement par une spécialisation sur le long terme de ces espèces à leur habitat. Pour le second aspect, nous avons observé que la variabilité phénotypique réalisée au sein des genres de l'Europe Centrale est plus élevée dans des conditions abiotiques intermédiaires, ce qui reflète une plus grande indépendance des traits vis-à-vis de l'environnement abiotique. Nous avons également montré que le nombre d'espèces en coexistence est très conservé au sein des genres. Un niveau intermédiaire de coexistence semble coïncider avec à la fois une position intermédiaire des genres le long de gradients abiotiques et une plus grande variabilité de certains traits. Ceci suggère un rôle des interactions biotiques nombreuses, mais toujours prévisibles, pour le maintien (ou l'évolution) de niveaux élevés de variabilité des traits au sein des clades. Finalement, l'ensemble de nos résultats suggèrent que la capacité des espèces à répondre aux variations de l'environnement pourrait être fortement limitée aussi bien au niveau des phénotypes individuels qu'à l'échelle des clades entiers, notamment dans des environnements abiotiques et biotiques extrêmes.

Ce travail est réalisé dans un réservoir artificiel, adjacent à une centrale électronucléaire, pour lequel les températures hivernales sont douces (8,2 à 12,4°C) et augmentent rapidement au printemps (Avril : 14,7°C) soit respectivement 5°C et 3°C au-delà des températures de la rivière qui l'alimente (la Moselle). L'absence de stratification (ni thermocline, ni oxycline) et de marnage offre une opportunité unique d'observer la distribution des poissons peu soumis aux contraintes abiotiques. Dans un premier temps, la distribution spatio-temporelle des communautés ichtyiques est suivie en domaine littoral et pélagique. Les jeunes poissons de l'année sont essentiellement discriminés selon leur date d'éclosion et constituent alors deux groupes distincts d'espèces ; les premiers alevins sont issus des pontes printanières tandis que ceux du second groupe descendent d'espèces à reproduction plus tardive. Les migrations et le partage des niches écologiques sont appréciés au cours de l'ontogenèse et par exemple, à la fin du printemps et en été, les plus petites brèmes bordelières (LT < 20 mm) sont confinées dans les habitats de forte complexité structurale tandis que les alevins de perches soleils occupent l'ensemble des habitats disponibles. En grandissant, les brèmes bordelières gagnent progressivement des habitats plus ouverts avant de rejoindre le domaine pélagique. La distribution verticale des poissons y est étudiée à l'aide d'une série chronologique de captures aux filets maillants verticaux. Les patrons de répartition saisonniers et spécifiques sont mis en évidence. Au cours de l'automne, de nombreuses espèces sont capturées plus en profondeur tandis que la perche soleil est la seule dont les captures en domaine littoral sont abondantes. Le succès d'introduction de la perche soleil doit être le fruit à la fois de son éclosion tardive et d'une stratégie de sélection de l'habitat opportuniste qui lui permet d'occuper un espace laissé vacant. Dans un second temps, les incidences sur les traits d'histoire de vie de poissons exposés à des eaux échauffées sont étudiées avec un intérêt particulier pour la population de perche soleil. Une croissance rapide des jeunes de l'année, une maturité précoce et une faible longévité sont constatées, et se démarquent des travaux existants. La faible longévité semble être la conséquence d'une maturité précoce des adultes qui subissent une forte mortalité suite à leur première reproduction. Ces résultats doivent contribuer à la mise en place d'outils prédictifs des réponses écologiques dans le contexte de changement climatique

Cette thèse s'inscrit dans le contexte de la biologie de l'invasion de la chrysomèle des racines du maïs, Diabrotica virgifera virgifera (Dvv), en Europe. Les introductions multiples de cette peste sur le vieux continent à partir des années 1990 et en provenance des États-Unis ont conduit à la formation de plusieurs foyers envahissants dont deux principaux, différenciés génétiquement et situés en Italie du Nord-Ouest (Italie NO) et en Europe Centrale et du Sud-Est (Europe CSE). Ces deux foyers sont entrés en contact en 2008, en Italie du Nord, dans la région de la Vénétie. L'objectif principal de ces trois années de recherche était de détecter, d'étudier et de documenter un cas précis d'hybridation au cours d'une invasion biologique. Dans un premier temps, j'ai montré que la zone de contact détectée en Vénétie résultait bien en une zone hybride. Pour cela plusieurs types d'analyses de génétique des populations ont été réalisés à l'aide de marqueurs micro-satellites. Dans un second temps, j'ai exploité cette zone hybride et utilisé la théorie des clines neutres et le déséquilibre de liaison pour estimer la dispersion (σ) de Dvv en Italie du Nord aux alentours de 20 km.génération−1/2. Enfin j'ai montré l'absence d'impact de l'hybridation au cours de l'invasion européenne de Dvv in natura, en mesurant sur des génotypes hybrides et parentaux, de nombreux traits phénotypiques positivement liés à la fitness des individus. Ainsi, une sélection ou contre sélection des hybrides est à exclure dans ce cas précis d'hybridation et la dynamique de l'invasion de cette peste en Europe ne devrait être affectée en aucune façon.

L'objectif de ce travail est d'améliorer notre compréhension des mécanismes et d'évaluer les facteurs agro-écologiques impliqués dans la dynamique spatio-temporelle des populations naturelles de Sahlbergella singularis. Le calcul des tables de vie sur une population d'élevage a révélé que S. singularis est une espèce à croissance lente. Ceci expliquerait le fait que le ravageur est généralement présent à de faibles densités dans les plantations. L'étude des paramètres démographiques de la population d'élevage a montré que la fécondité est un paramètre-clé des fluctuations saisonnières des populations naturelles. Leur croissance serait liée à la présence de jeunes cabosses sur les cacaoyers fournissant aux femelles une ressource alimentaire favorable à la reproduction. L'étude de l'influence des facteurs agro-écologiques sur les densités de populations de S. singularis en plantation a révélé que les densités dépendent des conditions parcellaires de culture du cacaoyer. Parmi les pratiques culturales, les traitements insecticides, l'ombrage et le recours aux variétés hybrides sont des facteurs déterminants. En outre, les populations du ravageur sont fortement agrégées dans les zones des plantations bénéficiant d'un ensoleillement maximal. Enfin, l'ombrage fourni par les arbres forestiers s'est avéré plus homogène que l'ombrage d'arbres fruitiers et par conséquent moins propice au développement des poches à mirides. Les recommandations de lutte préconisées par la recherche agronomique sont rarement appliquées par les planteurs. Aussi, nos résultats ont-ils été discutés dans l'optique d'adapter ces recommandations au contexte de culture du cacaoyer qui prévaut actuellement au Cameroun

Cette thèse a été réalisée dans le contexte de la réémergence de la schistosomose à Schistosoma mansoni (plathelminthe trématode) dans le Dhofar en Oman. Le travail est centré sur les interactions hôte-parasite et sur leurs conséquences sur la transmission du schistosome. Une première partie est consacrée à l'étude spatio-temporelle de la structure génétique des populations de Biomphalaria pfeifferi (mollusque gastéropode d'eau douce). Elle a été réalisée à l'aide de neuf marqueurs microsatellites sur 18 populations de mollusques. Les populations de B. pfeifferi étudiées sont caractérisées par une très faible variabilité génétique intra populationnelle. Par contre, elles sont fortement différenciées génétiquement. Une différenciation temporelle a également été enregistrée dans certaines populations. Une seconde partie est consacrée à l'étude des traits d'histoire de vie et des relations hôte-parasite. Elle a été réalisée à l'aide de huit combinaisons hôte-parasites qui diffèrent soit par la population de parasite (origine humaine ou origine murine), soit par la catégorie du site (naturel ou aménagé), soit par le morphe du mollusque (pigmenté ou albinos). Les traits d'histoire de vie suivants ont été analysés : croissance, fécondité et survie de B. pfeifferi et taux d'infestation, période prépatente et production cercarienne de S. mansoni. Les résultats montrent que la population de S. mansoni et le morphe de B. pfeifferi jouent un rôle majeur dans la transmission de la schistosomose dans le Dhofar. Les résultats sont discutés en termes de compatibilité hôte-parasite.

L'hétérogénéité du paysage, définie par la composition en habitats et leur configuration spatiale, est considérée comme un facteur majeur affectant la biodiversité. Cependant, les effets de la composition et de la configuration sont souvent confondus du fait de corrélations entre les descripteurs de ces deux composantes. Il est crucial de déterminer leurs effets indépendants pour comprendre les processus qui contrôlent la biodiversité, et allouer les ressources dédiées à la conservation des espèces aux actions de gestion les plus pertinentes. L'objectif de cette thèse est, grâce à la mise en place de protocoles pseudo-expérimentaux dans l'ouest de la France, d'étudier les effets indépendant de la composition et de la configuration paysagère sur la richesse spécifique, la composition spécifique et la composition en traits fonctionnels des coléoptères carabiques et plantes vasculaires. Ces indices de diversité ont été mesurés au niveau du paysage (diversité gamma), et différentes représentations paysagères ont été testées pour comprendre le rôle de l'hétérogénéité de l'espace cultivé, au-delà de la seule prise en compte des habitats semi-naturels. Les résultats indiquent que l'hétérogénéité paysagère joue un rôle de filtre écologique sur les espèces de carabes et de plantes en fonction de leurs traits fonctionnels. La composition paysagère affecte la composition spécifique de ces groupes, les divers habitats hébergeant des communautés différentes. La configuration affecte la diversité des carabes en lien avec des processus possibles de complémentation entre habitats, tandis qu'elle n'a pas d'effet sur la diversité des plantes, qui ne semble donc pas déterminée par les processus de dispersion. Enfin, nos résultats soulignent que l'hétérogénéité liée aux habitats agricoles contribue à la diversité gamma.

La diversité génétique est un paramètre capital pour les populations comme pour les individus. Ainsi, l'hétérozygotie confère généralement un avantage de valeur sélective aux individus dans de nombreux taxa, et il existe divers processus de sélection sexuelle permettant d'optimiser l'hétérozygotie de la descendance. Nous avons testé ces hypothèses chez l'isopode terrestre Armadillidium vulgare. Nous avons pu mettre en évidence un meilleur succès reproducteur des mâles les plus hétérozygotes, qui peut résulter de la compétition intrasexuelle comme du choix de partenaire, ainsi que d'un choix pour un partenaire génétiquement dissimilaire. Ces deux processus ont pour conséquence d'augmenter l'hétérozygotie des descendants. Nous avons aussi décrit pour la première fois un fort taux de paternité multiple dans les populations naturelles comme expérimentales, augmentant la richesse allélique des portées et permettant à la sélection sexuelle post-copulatoire d'avoir lieu. De plus, nous avons pu observer que les animaux les plus hétérozygotes survivent mieux face à une infection bactérienne, probablement via une meilleure tolérance. Les individus les plus hétérozygotes sont également plus gros à âge équivalent, ce qui revêt une importance particulière pour les femelles puisqu'une grande taille leur confère une meilleure fécondité. Ces résultats suggèrent que divers mécanismes sont à l'origine du maintien de la diversité génétique dans les populations d'A. vulgare et confèrent aux individus une meilleure valeur sélective. Ainsi les populations de cet isopode terrestre possèdent vraisemblablement un potentiel adaptatif important permettant leur maintien à long terme. / Genetic diversity is a crucial parameter for both populations and individuals. As such, heterozygosity often confers a selective advantage to individuals in numerous taxa, and sexual selection processes can result in an optimisation of offspring heterozygosity. We tested these hypotheses in the terrestrial isopod Armadillidium vulgare. In this work, we highlighted a higher reproductive success for more heterozygous males, which could result from both intrasexual competition and mate choice, as well as a choice for a genetically dissimilar partner. These two processes result in an increase in offspring heterozygosity. Moreover, we described for the first time a high rate of multiple paternity in natural as well as in experimental populations, increasing brood allelic richness and allowing post-copulatory sexual selection processes. Besides, we showed that more heterozygous individuals survive better when confronted to a bacterial infection, probably through a better tolerance. More heterozygous individuals are also bigger at the same age, which is particularly important in females because a big size leads to a higher fecundity. These results suggest that various mechanisms result in genetic diversity maintenance in A. vulgare populations and confer a better fitness to individuals. Thereby, it is likely that populations of this terrestrial isopod possess a high adaptive potential enabling their long-term maintenance.

L’anchois et la sardine appartiennent à la guilde des petits poissons pélagiques, qui tiennent une place considérable à l’échelle des écosystèmes et des pêcheries. Ces deux espèces sont très largement répandues dans les mers et océans du globe et souvent occupent les mêmes écosystèmes. Leurs populations montrent d’importantes fluctuations interannuelles de biomasses, dont les tendances ne suivent pas les mêmes schémas, voire sont parfois déphasées. Une littérature croissante suggère que ces dynamiques sont dues à des sensibilités relatives aux conditions environnementales différentes induites par des traits biologiques distincts. Bien que de prime abord anchois et sardines semblent très similaires, ils montrent notamment des stratégies alimentaires et reproductives quelque peu différentes. Comprendre ces divergences biologiques et de stratégies d’histoire de vie apparait donc essentiel pour appréhender les dynamiques passées et éventuellement anticiper les évolutions futures de ces stocks. L’objectif de cette thèse est de déterminer en quoi se démarquent ces deux espèces en termes de traits biologiques et d’histoire de vie sur une base physiologique. En effet, du fait de la complexité de potentielles interactions entre les traits biologiques et de leurs évolutions ontogéniques, il convient, pour répondre à cette question, de mettre en œuvre une approche intégratrice via la modélisation bioénergétique à l’échelle du cycle de vie. Dans un premier temps l’étude a été dédiée à un indice de condition : la densité énergétique (contenu énergétique par unité de masse). La densité énergétique résulte de nombreux processus physiologiques, intégrant ainsi l’historique des dépenses énergétiques diverses face aux gains acquis via l’alimentation. L’analyse de cet indice a notamment permis d’identifier divers effets sur la condition énergétique du poisson : l’espèce, la taille, la saison et la zone géographique. En lien avec l’énergie observée, un modèle du cycle de vie a été paramétré pour les deux espèces dans le golfe de Gascogne, afin de disposer d’un outil intégrateur, exploratoire et prédictif. Il s’agit d’un modèle bioénergétique basé sur la théorie du « Dynamic Energy Budget » (DEB). Ce cadre vise à prédire le cycle de vie d’un organisme, en fonction de forçages environnementaux, en simulant la résultante des différents flux d’énergies qui s’y produisent. Cette approche a notamment permis de souligner le caractère particulièrement structurant des stratégies reproductives sur le cycle bioénergétique annuel des deux espèces. / Anchovy and sardine belong to the guild of small pelagic fish and are of peculiar importance at the scales of ecosystems and fisheries. Both species are worldwide spread and commonly occur in the same ecosystems. They display large interannual variability in biomass with markedly different trends or even asynchronous. A growing literature suggests that those dynamics are due to respective sensibility to environmental conditions driven by different biological traits. A priori both species are very similar but show slightly distinct feeding behaviours and reproductive strategies. Understanding divergences in both species biology and life history strategies is thus crucial to understand and predict past and future dynamics of these stocks. The aim of this PHD is to assess how both species diverge in terms of biological and life history traits on a physiological basis. Owing to the complexity of biological traits, potential interactions among these traits and ontogenetic evolutions, to answer this question an integrative approach based on a bioenergetics model of the whole life cycle is requested. First the study focus on a condition index: the energy density (energy content per unit of mass). Energy density integrates historic of numerous physiological processes, both gain from food and diverse metabolic expenses. This analysis shows effects on the bioenergetics cycle of the fish, namely species, size, season and geographic area. Linked with bioenergetics data, a full life cycle model has been parametrised for both species in the Bay of Biscay, in order to get an integrative, predictive and exploratory tool. This model is based on the “Dynamic Energy Budget” theory. This theory aims at predicting the life cycle of an organism, using environmental forcing, by simulating energy fluxes inside the organism. This modelling approach underlines the particularly significant feature of reproductive strategies on the bioenergetics annual cycle of both species.

Cette thèse porte un regard évolutif sur les invasions biologiques qui sont une menace écologique, économique et sanitaire grandissante.Qu'ils en soient la cause ou la conséquence, les invasions sont en effet le théâtre de changements évolutifs rapides et importants.Ces changements peuvent être liés à une différence de pression de sélection entre l'aire d'origine et l'aire envahie, mais peuvent aussi être initiés par des évènements démo-génétiques comme un goulot d'étranglement démographique ou l'admixture (hybridation intra-spécifique) entre populations génétiquement différentes.Les changements évolutifs concernent aussi bien des traits d'histoire de vie liés à la reproduction que le fardeau génétique et la dépression de consanguinité.La forte dérive génétique qui peut se produire au cours d'un goulot d'étranglement peut conduire à la purge ou la fixation rapide d'allèles délétères responsables du fardeau génétique.Les trais de reproduction peuvent eux aussi influencer directement l'issue d'une invasion, au travers du taux d'accroissement démographique de la population.Ils peuvent aussi avoir un effet indirect sur le succès d'introduction en modifiant l'intensité des effets des évènements démo-génétiques.Au cours de cette thèse, j'ai étudié l'évolution du fardeau génétique et de traits de reproduction au cours d'une invasion biologique grâce à (i) une série d'expériences sur l'espèce envahissante modèle Harmonia axyridis (la coccinelle asiatique) et à (ii) un modèle théorique de dynamique de la fréquence d'un allèle délétère dans une population subissant un goulot d'étranglement.Mes résultats montrent que les populations envahissantes ont des traits de reproduction plus performants que celles de l'aire native.En particulier, les femelles envahissantes présentent une fécondité plus élevée et fécondent leurs œufs avec le sperme d'un plus grand nombre de mâles.Il n'existe pas, chez cette espèce, de mécanisme évident d'évitement de la consanguinité, bien que les populations de l'aire native souffrent de dépression de consanguinité contrairement à celles de l'aire envahie.La dépression de consanguinité peut évoluer très vite chez cette espèce en cas de fort goulot d'étranglement.Dans les conditions expérimentales, les allèles délétères étaient parfois purgés, mais ont souvent été fixés dans la population au cours d'un goulot.Enfin, le modèle théorique a montré que les probabilités de perte ou de fixation d'un allèle délétère récessif peuvent toutes deux augmenter rapidement par dérive au cours d'un goulot d'étranglement d'intensité modérée.Ces résultats soulignent l'importance du hasard sur le succès d'une invasion biologique.Puisque la probabilité d'émergence de combinaisons génomiques favorables à l'invasion augmente avec le nombre d'introduction, limiter le nombre d'évènements d'introduction peut s'avérer déterminant pour prévenir de futures invasions biologiques. / This thesis provides some evolutionary insights on biological invasions, which represent a growing threat on ecology, economy and public health.Biological invasions are a place of rapid and important evolutionary changes that can be the cause or the consequence of invasion success.These changes can be caused by differences in selective pressures between the native and the invaded area.They can also be due to demo-genetic events such as demographic bottlenecks and admixture (emph{i.e.} intra-specific hybridisation) between genetically distinct populations.Evolutionary changes affect life-history traits (including reproductive traits) as well as the genetic load and inbreeding depression.Genetic drift can be strong during a bottleneck and can induce the rapid purging or fixation of deleterious alleles responsible for the genetic load.Reproductive traits can also influence the fate of an invasion by changing the demographic growth rate.Moreover, they can have an indirect impact on the success of introduction by altering the intensity of demo-genetic events.Throughout this thesis, I studied the evolution of the genetic load and of reproductive traits by the mean of (i) laboratory experiments using the invasive Harlequin ladybird Harmonia axyridis as a model species and (ii) through the study of a theoretical model of the dynamics of allele frequencies during a bottleneck.My results show that invasive populations have better reproductive traits than those from the native area.Particularily, invasive females display an increased fecundity and fertilize their eggs with the sperm of a higher number of males.In this species, there is no obvious mechanism of inbreeding avoidance, even though native populations suffer to inbreeding depression contrarily to invasive ones.Inbreeding depression can evolve quickly in this species if the population goes through a severe bottleneck.In my experiments, deleterious alleles were often fixed in the population during the bottleneck, but were sometimes purged.Finally, the theoretical model studied described show that the probability of complete loss or fixation of a deleterious recessive allele can both increase by drift during a bottleneck.These results highlight the importance of chance on the success of a biological invasion.Because the probability of emergence of genomic combinations that can favour an invasion increases with the number of introduction events, limiting the number of introduction events might be an efficient way to prevent or minimise upcoming biological invasions.