L'aquaculture a connu un développement considérable au cours des dernières décennies. De par leurs disponibilités limitées, la farine de poisson et l'huile de poisson, considérées comme des ingrédients traditionnels de l'alimentation des poissons d’élevage, ont été largement remplacées par des matières premières végétales afin de soutenir le développement durable de l'aquaculture. Cette évolution de la composition des aliments aquacoles a entraîné une réduction importante de la teneur en cholestérol des aliments aquacoles. Dans ce contexte, l'objectif de la thèse était d’analyser les modifications du métabolisme du cholestérol chez la truite arc-en-ciel en réponse à une alimentation strictement végétale. Nous avons porté une attention particulière aux mécanismes sous-jacents à la régulation du métabolisme du cholestérol, en nous concentrant sur les facteurs de transcription et les microARNs. Enfin, nous avons évalué la possibilité d'utiliser les microARNs comme biomarqueurs non invasifs. Nos études ont montré qu’une alimentation végétale induit chez la truite une hypocholestérolémie associée à une modification de l’expression des gènes impliqués dans la synthèse et dans l'efflux du cholestérol mais aussi des facteurs de transcription SREBP-2 et LXRα. Nous avons également observé une diminution de l’expression du miR-223 dans le foie des truites nourries avec un régime à base de plantes ce qui suggère l'implication de mécanismes post-transcriptionnels dans la régulation de la synthèse du cholestérol chez la truite arc-en-ciel. Nous avons ensuite effectué une étude de la régulation du métabolisme du cholestérol chez une lignée de truite arc-en-ciel sélectionnée pour sa meilleure capacité de croissance sur aliment végétal. Nous avons observé une augmentation de l'expression du miR-33a chez les truites nourries avec un régime à base de plantes et une expression plus importante des miR-122 et 128 chez les truites de la lignée sélectionnée, quel que soit le régime. En analysant l’expression de gènes cibles potentiels des miR-33a, 122 et 128, nous avons pu mettre en évidence une régulation cohérente entre les miR-33a et 128 et leurs cibles potentielles que sont respectivement la caspase 6 apoptosis-related cysteine peptidase like 2 (casp6l2) et la phosphodiesterase 4B cAMP-specific a (pde4ba). Ces résultats mettent en évidence deux nouvelles voies moléculaires affectées par l’alimentation végétale chez la truite. Grâce à la combinaison d’approches in vivo et in vitro, nous avons constaté que l'expression des gènes impliqués dans la synthèse de cholestérol et celle du facteur de transcription SREBP-2 et du miR-33a augmentent chez les truites nourris avec l’aliment végétal et inversement diminuent en culture primaire d’hépatocytes de truite stimulés par du 25-hydroxycholestérol. Il semble donc SREBP-2 et miR-33a agissent en synergie pour réguler la synthèse du cholestérol. Enfin, nous avons détecté avec succès miR-1, miR-33a, miR-122, miR-128 et miR-223 dans le plasma de truite. Nous avons observé que les taux plasmatiques de miR-128 et de miR-223 sont soumis à des variations postprandiales similaires à celles observées pour leurs homologues hépatiques. Des corrélations significatives ont été observées entre les taux hépatiques et plasmatiques des miR-128 et miR-223. D’autres corrélations apparaissent entre les miR-122, 128 et 223 et l'expression de gènes liés à la synthèse et à l'efflux du cholestérol. Ces résultats indiquent que les micrARNs plasmatiques 122, 128 et 223 constituent de potentiels biomarqueurs non invasifs du métabolisme du cholestérol chez la truite arc-en-ciel. / Aquaculture has been subjected to a huge development during the last decades. Due to limiting availabilities, fishmeal and fish oil, the traditional ingredients of fish feed, have been widely replaced with vegetable ingredients in order to support the sustainable development of aquaculture. This evolution of aquafeeds has resulted in a reduction of the cholesterol content of the diets. In this context, the major objective of the thesis was to decipher the physiological changes related to cholesterol metabolism occurring in fish fed the plant-based diet. We furthermore analyzed the mechanisms underlying the regulation of cholesterol metabolism, focusing on transcription factors and microRNAs. Additionally, the possibility of utilizing miRNA as potential noninvasive biomarker was also investigated in the thesis. Our studies have shown that utilization of plant-based diet resulted in hypocholesterolemia and modified the expression of genes involved in cholesterol synthesis and efflux as well as that of their corresponding transcriptional factors SREBP-2 and LXRα. We also observed a lower expression of miR-223 in the liver of trout fed the plant-based diet suggesting the involvement of posttranscriptional mechanisms in the regulation of cholesterol synthesis. We then carried out another experiment using a line of rainbow trout selected for better growth performance on plant-based diet. We found that the hepatic expression of miR-33a increased in trout fed the plant-based diet, while the expression of miR-122 and miR-128 was much higher in the selected line regardless of the diet. By analyzing the expression of putative target genes of miR-33a, 122 and 128, we noticed consistent regulations between miR-33a and 128 and their respective putative targets, which were caspase 6 apoptosis-related cysteine peptidase like 2 (casp612) and cAMP-specific phosphodiesterase 4B a (pde4ba). These results highlighted two new molecular pathways affected by the plant-based diet. Through the combination in vivo and in vitro approaches, we demonstrated that the expression of the genes involved in cholesterol synthesis and that of the transcription factor SREBP-2 and the miR-33a increased in trout fed plant-based diet devoid of cholesterol while conversely decreased in rainbow trout primary cell culture of hepatocytes stimulated by 25-hydroxycholesterol. These data indicate that SREBP-2 and miR-33a act synergistically to control cholesterol synthesis. Finally, we successfully detected miR-1, miR-33a, miR-122, miR-128 and miR-223 in trout plasma. We observed similar postprandial changes between plasma levels of miR-128 and miR-223 and their hepatic counterparts. Significant correlations were observed between hepatic and plasma levels of miR-128 and miR-223. Other correlations appeared between miR-122, 128 and 223 and the expression of genes related to synthesis and efflux of cholesterol. Altogether, these results indicate that plasma microRNAs 122, 128 and 223 are potential non-invasive biomarkers of cholesterol metabolism in rainbow trout.

L’objectif de la thèse était d'identifier s’il existait des différences d’utilisation digestive et métabolique des glucides alimentaires entre deux lignes de truite sélectionnées pour leur teneur divergente en lipides intramusculaires: la lignée maigre (L) à faible taux de lipides dans le muscle et la lignée grasse (F) à teneur élevée de lipides musculaires. Dans ce but les deux lignées ont été nourries avec deux aliments, un contenant des glucides alimentaires (20% d’amidon), l’autre ne contenant pas. Chez les deux lignées, la présence d’amidon dans les régimes n’a pas eu d’effets sur la croissance, a été associée à une épargne protéique, et a provoqué une hyperglycémie postprandiale modérée, en induisant les acteurs impliqués dans la signalisation cellulaire (TOR/AMPK). Aucune différence entre les deux lignées n’a été observée pour la digestion de l'amidon, le niveau d’expression des gènes codant les transporteurs de glucose dans l’intestin, la glycémie postprandiale et l'utilisation périphérique du glucose (muscle et tissu adipeux). Par contre, la lignée F se caractérise par une croissance et une efficacité alimentaire plus faibles, des capacités plus élevées de stockage du glucose sous forme de glycogène hépatiques et de lipogenèse (sans impact sur l’utilisation des glucides) et un métabolisme lipidique spécifique (plus faible catabolisme des acides gras, plus fortes capacités à synthétiser des chylomicrons et à bio-convertir des acides gras). Dans une seconde étude, le remplacement de l'huile de poisson de l’aliment par un mélange d'huiles végétales a supprimé la plupart des différences moléculaires observées précédemment entre les deux génotypes. Toutefois, l’apport de glucides alimentaires a alors entrainé des modifications métaboliques au niveau intestinal et hépatique avec, par exemple, l’induction des capacités moléculaires de bioconversions des acides gras. Globalement, nos données ont donc démontré qu’il existait des différences métaboliques importantes entre les deux lignées mais que cela n’aboutissait pas à une meilleure utilisation des glucides alimentaires. En outre, nos travaux soulignent l'importance de la composition des aliments dans les réponses' des différents génotypes de poissons. / The aim of the thesis was to characterise the differences in digestive and metabolic utilisation of dietary carbohydrates between two lines of rainbow trout divergently selected for muscle fat content (Fat-F and Lean-L), when fed diets with (20%) or without gelatinised starch. In both lines, starch intake did not adversely affect growth, resulted in a moderate postprandial hyperglycemia, enhanced protein/lipid retention and a distinct intracellular signalling pattern in the liver involving the energy sensor AMPK and nutrient sensor TOR-S6. No difference between the two lines was observed for the apparent digestibility of starch, the mRNA levels of genes encoding glucose transporters in the intestine, regulation of postprandial glycemia and utilisation of glucose in the peripheral tissues (muscle and adipose tissue). However when compared to the L line, the F line was characterised by lower growth and feed efficiency; better capacity to store excess glucose as indicated by higher glycogen levels and mRNA levels of lipogenic markers in the liver (with no impact on glucose homeostasis); and a specific lipid metabolism (a greater potential to synthesise chylomicrons and to bioconvert fatty acids, coupled with a lower potential to oxidise fatty acids). In a separate study, replacement of fish oil in the diet with a blend of vegetable oils was found to suppress most of the molecular differences previously observed between the two genotypes. Starch intake under the vegetable oil diet regime led to different metabolic changes in the intestine and liver, for example, elicited a higher transcriptional response of key desaturase and elongase enzymes in both lines. Overall, our data demonstrated the existence of significant metabolic differences between the two trout lines, but it did not lead to better utilisation of dietary carbohydrates. In addition, our work highlights the importance of diet composition in the growth and metabolic response of different genotypes of fish.

Le réseau hydrographique français présente deux lignées de truite commune (Salmo trutta, L.) génétiquement et phénotypiquement distinctes : les lignées Atlantique (ATL) et Méditerranéenne (MED) qui occupent les bassins versant du même nom. Les repeuplements intensifs pratiqués de manière systématique depuis un siècle avec des souches domestiques ATL ont entrainé dans la zone méditerranéenne une introgression plus ou moins importante des populations naturelles. La persistance de populations peu introgressées amène les gestionnaires à prendre en compte dans leur démarche de conservation ces populations autochtones. La gestion de cette problématique d'hybridation passe par une meilleure connaissance de la dynamique de biodiversité intra-spécifique et donc des mécanismes évolutifs qui régulent les flux de gènes entre les lignées MED et ATL.Cette thèse s'appuie sur un travail collaboratif entre scientifiques et gestionnaires et comporte plusieurs objectifs. Sur le plan théorique nous avons testé deux barrières reproductives pré-zygotiques potentielles liées au comportement reproducteur (compétition intra-sexuelle mâle et préférence inter-sexuelle femelle) ainsi qu'une possible barrière post-zygotique correspondant à un différentiel de survie embryo-larvaire lié à la température. Un large jeu de données a également été analysé pour mettre en évidence un potentiel différentiel de survie entre lignée à l'âge adulte. Enfin, ces résultats ont été inclus dans un modèle démo-génétique (modèle Mediterranea, plate-forme CAPSIS-4). Cet outil informatique d'aide à la décision adapté aux besoins des gestionnaires permettra à terme l'évaluation des stratégies de gestion et de conservation.Les résultats montrent une préférence intersexuelle hétérogame qui tendrait à accélérer le mélange des deux lignées. L'étude de la survie embryo-larvaire montre un avantage sélectif pour les descendants de femelles MED, particulièrement dans des conditions de températures basses. Enfin, l'analyse de la distribution de l'âge chez les adultes montrent un avantage aux individus MED ce qui pourrait traduire une adaptation locale pour cette lignée au sein du territoire haut-savoyard. Les simulations préliminaires effectuées avec le modèle Mediterranea intègrent ces résultats et mettent en évidence le rôle de la structure du réseau hydrographique dans la variabilité spatiale de l'introgression. Ces résultats concordent avec les patrons d'introgression observés in situ et apportent de nouvelles connaissances pouvant se révéler utiles dans la gestion future de la biodiversité intra-spécifique de la truite commune. / The natural distribution area of brown trout (Salmo trutta, L.) in the French hydrographic landscape reveals the existence of two genetically and phenotypically distinct lineages: the Atlantic lineage (ATL) and the Mediterranean lineage (MED) that are initially respectively present in the Atlantic and Mediterranean drainage basins. Intensive and systematic stocking practices carried out over a century with ATL domestic strains have resulted, in the Mediterranean area, in heterogeneous patterns of introgression of native MED populations. The persistence of some low introgressed MED populations led managers to focus on these native populations in their conservation plans. To efficiently account for these introgression processes, a better understanding of intraspecific biodiversity dynamics is required, with a specific focus on how evolutionary mechanisms may regulate gene flow between MED and ATL lineages.The present manuscript is based on a collaborative work between scientists and managers in Haute-Savoie, France, and investigates several potential mechanisms for introgression. We explored two potential pre-zygotic reproductive barriers related to reproductive behavior (male intra-sexual competition and female inter-sexual preference) and also a possible post-zygotic barrier corresponding to a differential of embryo-larval survival linked to temperature. A large dataset was also analyzed to identify a potential differential survival between lineages at adult stage. Finally, these results were included into a demogenetic model (Mediterranea Model, CAPSIS-4 platform). This computer based aid for decision making will ultimately allow evaluating various management strategies.The results show a heterogamous intersexual female preference which should promote the genetic admixture between the two lineages. However, the study of embryo-larval survival shows a selective advantage for the offspring of MED females, especially in low temperature conditions. Finally, the analysis of the distribution of age in adults suggests a potential higher survival for MED individuals, which could indicate a local adaptation for this lineage in the territory of Haute-Savoie. The preliminary simulations performed with the Mediterranea model incorporate these results and highlight the role of hydrogeographic network structure in the spatial variability of introgression. Both results and simulations are consistent with the introgression patterns observed in situ and provide new knowledge that can be applied to the management of intraspecific biodiversity of brown trout.

L’utilisation excessive de pesticides engendre des pollutions et des dégradations importantes de l’environnement y compris sur les écosystèmes aquatiques. L’activité viticole ne fait pas exception à cette règle, et c’est pour cette raison que ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses adaptatives ou délétères aux premiers stades de vie de poissons exposés à trois produits phytosanitaires utilisés en viticulture ainsi qu’à leur mélange et à des échantillons environnementaux. La thèse s’intéresse aux stades précoces de développement de la truite arc-en-ciel, mais également à la lignée cellulaire de foie de truite RTL-W1. Les embryons de truite ont été exposés au cuivre, au glyphosate et au chlorpyrifos seuls ou en mélange. Une autre partie de ce travail a consisté à étudier les effets toxiques des échantillons environnementaux d’eau et de sédiment provenant d’un cours d’eau, La Livenne, à proximité de parcelles viticoles. Toutes les expériences ont été faites en conditions contrôlées de laboratoire. Les réponses induites par ces expositions ont été mesurées à différents niveaux d’organisation biologique : au niveau moléculaire, phénotypique et comportemental pour l’étude in vivo (larves de la truite arc-en-ciel) ; et l’analyse des effets cytotoxiques de l’induction des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des dommages à l’ADN pour l’étude in vitro (lignée RTL-W1). Les résultats de ce travail ont montré que l’exposition aux pesticides individuels, ou en mélange, chez les larves de truites arc-en-ciel n’a pas produit d’effets létaux aux concentrations testés. En revanche, ces substances ont provoqués différents effets sub-létaux, selon le composé et les concentrations étudiés, dont des effets tératogènes, des perturbations du comportement natatoire, des effets génotoxiques et l’expression différentielle de gènes cibles. Le cuivre s’est avéré le plus toxique provoquant un échec d’éclosion important. Des effets cytotoxiques et une production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) ont été observés sur cellules de truite exposées à des extraits d’eau de rivière. Par ailleurs, des effets comportementaux ont été observés sur les larves de truites exposées pendant 48 h à des sédiments et de l’eau de la Livenne. En conclusion, ces travaux de thèse ont mis en évidence des effets sub-létaux sur les cellules et les stades précoces de développement de truite arc-en-ciel exposés à des concentrations environnementales de pesticides utilisés en viticulture. / The excessive use of pesticides generates significant pollution and degradation of the environment, including aquatic ecosystems. The viticultural activity is not an exception for this rule, and this is why the aim of this work is to study the adaptive or deleterious responses in the early life stages of fish exposed to three phytosanitary products used in viticulture as well as to their mixture and environmental samples. The thesis focuses on the early stages of development of rainbow trout, but also on the trout liver cell line RTL-W1. Trout embryos were exposed to copper, glyphosate and chlorpyrifos alone or as a mixture. Another part of this work consisted in studying the toxic effects of environmental samples of water and sediment coming from a river, La Livenne, close to vineyard plots. All experiments were done under controlled laboratory conditions. The responses induced by these exposures were measured at different levels of biological organization: at the molecular, phenotypic and behavioral level for the in vivo study (rainbow trout larvae); and the analysis of cytotoxic effects and induction of reactive oxygen species (ROS) and DNA damage for the in vitro study (RTL-W1 line). The results of this work showed that exposure to individual or mixed pesticides in rainbow trout larvae did not produce lethal effects at the tested concentrations. In contrast, these substances caused different sub-lethal effects, depending on the compound and concentrations studied, including teratogenic effects, swim behavior disturbances, genotoxic effects, and differential expression of target genes. Copper was found to be the most toxic causing a major hatching failure. Cytotoxic effects and production of reactive oxygen species (ROS) were observed on trout cells exposed to river water extracts. In addition, behavioral effects were observed on trout larvae exposed for 48 h to sediments and Livenne water. In conclusion, these thesis studies revealed sub-lethal effects on cells and early stages of development of rainbow trout exposed to environmental concentrations of pesticides.

Les téléostéens euryhalins peuvent vivre dans des milieux à salinité très différentes. L'objectif de mon travail est de décrire les processus d'acclimatation à l'eau salée chez la truite arc-en-ciel par une étude couplant approches de génomique fonctionnelle et génétique. A partir d'une première approche cinétique de transcriptomie différentielle menée sur la branchie, une liste de gènes candidats a été établie et la réponse physiologique des poissons étudiée. Les principaux résultats révèlent de bonnes capacités d'euryhalinité et une réponse transcriptomique maximum 24h après le transfert en eau de mer. Des processus biologiques impliqués dans les mécanismes d'acclimatation sont également proposés. Une seconde partie de ce travail consistait en la caractérisation d'un contrôle génétique des processus liés à l'acclimatation à l'eau de mer chez la truite. Utilisant comme caractères, les teneurs plasmatiques en sodium et en chlore mesurées 24h après un transfert d'eau douce en eau salée répété à 2 reprises, ainsi que le poids branchial, des analyses univariées et multivariées ont permis de détecter 18 QTL dont 9 sont qualifiés de robustes. Une dernière étape de détection de QTL d'expression a alors permis de proposer 69 gènes candidats de premier choix. C'est la première fois qu'une approche mêlant transcriptomie différentielle et approche QTL / eQTL est menée chez une espèce d'intérêt aquacole au génome non séquencé pour la capacité d'acclimatation à un milieu osmotique différent. Ces résultats pavent la route pour une investigation précise des bases génétiques des processus d'acclimatation à l'eau de mer chez les téléostéens.

Les recherches menées sur les populations de truite à l'aval des barrages ont mis en évidence l'influence de nombreuses contraintes naturelles. Dans un premier temps, une analyse de la dynamique de 3 populations de truite (Salmo trutta), combinée à une analyse multi-sites (53 sites) des relations entre les populations et leur cadre d'habitat physique en TCC, ont mis en évidence différents éléments structurants. Le premier filtre est la largeur du cours d'eau. A cela se surimpose un forçage par les crues naturelles. En outre, le niveau de fragmentation du réseau hydrographique lié à la taille du barrage influence la variabilité du stade juvénile, tandis que le degré de reconstitution du débit le long du TCC détermine en partie l'abondance de truite. Dans un second temps, le travail a consisté à caractériser pour l'ensemble du parc hydroélectrique EDF le cadre géophysique général dans lequel s'inscrivent les différents types de tronçons de cours d'eau salmonicoles soumis à l'influence d'ouvrages hydroélectriques. 15 types ont ainsi été définis sur la base de leur appartenance à l'un des trois massifs Alpes, Pyrénées et Massif Central, de la combinaison de 2 caractéristiques hydromorphologiques majeures (pente et module), et du régime hydrosédimentaire. Finalement, le croisement des connaissances générales issues de la littérature sur les impacts des ouvrages sur les populations de truite, des connaissances spécifiques acquises via l'analyse multi-sites avec les types de situation ouvrages/milieu permet de tirer des enseignements généraux sur les sensibilités a priori des habitats des cours d'eau d'une région.

La majorité des polluants organiques persistants, tels que les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP), sont hydrophobes et de ce fait s'accumulent au cours du temps dans les sédiments aquatiques. Dans ce contexte, des tests ont été mis en œuvre sur embryons et pro-larves de truite arc-en-ciel Oncorhynchus mykiss et de médaka japonais Oryzias latipes pour étudier la toxicité de ces contaminants. Un sédiment artificiel et de nouveaux critères d'effets sur l'intégrité de l'ADN et l'activité natatoire ont été développés pour améliorer la reproductibilité et la sensibilité des tests. Ces bioessais ont été appliqués à la comparaison de la toxicité de trois mélanges de HAP : un extrait pyrolytique et deux extraits issus d'un pétrole léger Arabian Light et lourd de type Erika. Les trois mélanges de HAP ont été enrobés sur un sédiment artificiel ou sur des graviers à des concentrations comparables à celles retrouvées dans l'environnement. L'exposition des embryons à ces matrices contaminées a provoqué des perturbations de l'expression de gènes impliqués dans le fonctionnement mitochondrial, le métabolisme de la vitamine A, la formation de dommages à l'ADN ainsi que la synthèse d'hormones. Parallèlement ces mélanges ont induit des effets tératogènes, des perturbations de l'activité natatoire et des effets génotoxiques. Le degré de toxicité et le spectre d'effets induits étaient différents selon la composition des mélanges testés. Les mélanges pétrogéniques présentant une forte proportion en HAP de faibles poids moléculaires et HAP alkylés, se sont avérés plus toxiques envers les jeunes stades de développement de poissons que le mélange pyrolytique, composé en majorité de HAP à hauts poids moléculaires non substitués. Des résultats comparables ont été obtenus avec les modèles médaka japonais et truite arc-en-ciel.

Les changements globaux provoquent une disparition accélérée des espèces endémiques. Il apparait crucial de quantifier les risques potentiels d’extinction en relation avec les changements climatiques liés à l’activité anthropique, et particulièrement pour les espèces dont l’aire de répartition est restreinte. Dans ce travail de thèse je me suis intéressé aux effets des changements globaux sur le complexe de la truite du Mexique qui vit dans le nord-ouest du Mexique. Ce complexe représente le groupe des salmonidés avec la distribution la plus méridionale au monde, avec seulement deux taxa décrits : la truite dorée mexicaine (Oncorhynchus chrysogaster) et la truite de San Pedro Mártir (O. mykiss nelsoni).En tant qu’espèce montagnarde d’altitude, ces salmonidés sont très vulnérables aux effets des changements globaux, et particulièrement au changement climatique et à l’introduction d’espèces exotiques pour l’aquaculture, comme la truite arc en ciel. Les objectifs généraux de cette thèse étaient de déterminer les relations entre les processus micro-évolutifs chez la truite mexicaine dorée, ainsi que la structure spatiale de leur habitat qui définissent les risques d’extinction engendrés par les changements globaux.Afin de répondre à ces questions, j’ai appliqué aux écosystèmes de rivières une approche de génétique du paysage intégrant différentes échelles spatiales à différents niveaux taxonomiques, ainsi j’ai appliqué des analyses de génétique des populations, des analyses de système d’information géographique et de modélisation de la distribution des espèces, ainsi que des simulations démo-génétiques.Initialement, les analyses de génétique des populations réalisées sur 11 loci microstallites nous ont permis de mettre en évidence une structure génétique spatialisée pour l’ensemble du complexe des truites mexicaines, ainsi qu’une introgression génétique chez la truite endémique. Ces résultats ont été confirmés par d’autres analyses utilisant un plus grand nombre de microsatellites et de marqueurs SNP. Une étude plus fine centrée sur O. chrysogaster et combinant simulations génétiques et distribution de l’espèce a permis de définir les caractéristiques des paysages de rivières comme les principaux déterminants de la structure génétique des populations natives, voire comme des barrières aux flux de gènes. Pour cette espèce, j’ai également généré une base de données de 9676 SNP grâce aux techniques de séquençage de nouvelles génération et mis en évidence une structure génétique cryptique chez O. chrysogaster. Une approche de génomique du paysage a révélé une influence significative des variables physiques des rivières sur la structuration génétique neutre et adaptative de la truite dorée mexicaine. / The combined effect of different threats has caused an accelerated loss of biodiversity in endemic species. Then, it is crucial to quantify potential extinction risks as consequence of global change related with human activities, especially in range restricted species. An example of that situation is represented by the native Mexican trout complex inhabiting the highlands of northwest Mexico and representing the group of salmonids with the southernmost distribution in the world, with the Mexican golden trout (Oncorhynchus chrysogaster) and the coastal nelson trout (O. mykiss nelsoni) as the only described species for this complex.However, as mountaintop species, these salmonids are highly vulnerable to global change effects, mainly by climate change and the introduction of the exotic rainbow trout for aquaculture purposes. The overall aim of this PhD project is to assess the possible relationships between microevolutionary processes of the Mexican golden trout, as well as the spatial structure of their habitat defining extinction risks derived by global change.To address those questions, a riverscape genetics approach was applied at different spatial scales and taxonomic levels including population genetics analyses based on neutral microsatellite markers and Next Generation Sequencing (NGS), G.I.S. (Geographic Information Systems; riverscape characterizations), species distribution modeling and demo-genetic simulations.Initially, population genetics analyses of 11 microsatellite loci revealed a spatial genetic structure for the entire Mexican trout complex as well as genetic introgression for native trout collected in aquaculture farm proximities, these results were corroborated by other using more microsatellite and SNPs markers. Moreover, focusing on O. chrysogaster, species distribution models and demogetic simulations defined riverscape as the main factor driving native population genetic structure, and as a boundary against exotic introgression. Additionally, 9,676 SNP’s were generated by NGS techniques defining a cryptic genetic structure for O. chrysogaster. Finally, landscape genomics approaches revealed a significant influence of riverscape factors on the neutral and adaptive genetic structure of the species.

Ce travail de thèse avait pour objectif d’étudier la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire par les acides aminés alimentaires dans le foie de truite arc-en-ciel. Ces études ont permis de caractériser, pour la première fois dans le foie de truite, les principaux acteurs de la voie de signalisation Akt/TOR et leurs régulations. Nos résultats in vitro montrent qu’un mélange d’acides aminés, seul ou avec l’insuline, est capable de réguler l’expression de nombreux gènes impliqués dans la lipogenèse, la néoglucogenèse et la glycolyse. Les régulations observées en présence conjointe d’un mélange d’acides aminés et d’insuline semblent être, pour la plupart, dépendantes de la voie TOR. Par la suite, nous avons étudié l’effet de certains acides aminés comme la leucine (connue pour son effet « signal ») ainsi que la lysine et la méthionine (souvent ajoutées dans les aliments piscicoles riches en matières premières végétales afin d’atteindre l’équilibre en acides aminés). En présence d’insuline, la leucine, contrairement à la lysine et la méthionine, active la voie de signalisation TOR et régule l’expression de certains gènes (néoglucogenèse et lipogenèse) de façon similaire à un mélange d’acides aminés. Parallèlement, in vivo, nous avons étudié la régulation de l’expression des gènes du métabolisme intermédiaire lors d’un remplacement partiel ou total des huiles et farines de poisson par des produits végétaux dans l’aliment piscicole. Cette expérimentation a montré que, ni les voies de signalisation Akt/TOR, ni l’expression des gènes cibles ne sont affectés par ces nouveaux aliments. En conclusion, ces travaux ont montré que les acides aminés semblent jouer un rôle important dans la régulation de l’expression des gènes hépatiques du métabolisme intermédiaire chez la truite arc-en-ciel. / The objective of my PhD was to characterize the regulation of the intermediary metabolism related gene expression by dietary amino acids in the liver of rainbow trout. This work allowed us to characterize, for the first time in the liver of trout, the main proteins of the Akt/TOR signalling pathway and their regulations. In vitro results showed that a mixture of amino acids, in the presence or absence of insulin, is able to regulate the expression of numerous genes involved in lipolysis, gluconeogenesis and glycolysis. Such regulations induced by an amino acid mix together with insulin appear to be, at least partly, TOR-dependent. Afterwards, I studied the effect of specific amino acids known to be a signalling molecule (leucine) or having potential application as supplements to reach essential amino acid balance in plant ingredients-rich diet (lysine and methionine). In the presence of insulin, leucine, in contrast to lysine and methionine, is able to activate the TOR signalling pathway and regulate the expression of several genes involved in gluconeogenesis and lipogenesis in the same way as a mixture of amino acids. Furthermore, we studied in vivo, the effect of partial or total replacement of fish oil and fish meal by plant products in fish feed on .the regulation of intermediary metabolism related gene expression. This study showed that neither Akt/TOR signalling pathway nor the expression of the target genes were affected by such diets. In conclusion, these studies showed that amino acids seem to play an important role in the hepatic regulation of intermediary metabolism gene expression in the rainbow trout.

L'eugénol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phénol), produit dérivé du clou de girofle (Eugenia aromatica), fut tout d’abord utilisé en application topique à des fins d’analgésie dentaire. Il produit également une anesthésie chirurgicale lorsque administré en immersion chez les poissons. L’eugénol agit sur les récepteurs vanilloïdes, sensibles à la chaleur, aux protons et à certaines molécules lipidiques. Ces récepteurs jouent un rôle important dans le mécanisme de l’inflammation et de l’hyperalgésie. L’eugénol pourrait également produire ses effets par antagonisme des récepteurs glutamaergiques (NMDA) et par son activation des récepteurs GABAergiques. Considérant que l’eugénol produit des effets analgésiques et anesthésiques, des études de pharmacocinétique et de pharmacodynamie furent réalisées chez la grenouille (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). Les résultats démontrent que l’eugénol administré par immersion à une dose efficace permet d’atteindre une anesthésie chirurgicale chez les grenouilles (350 mg/L) et les poissons (75 mg/L). Suite à des analyses plasmatiques par LC/MS/MS, la pharmacocinétique des grenouilles, des poissons et des rats montre que la drogue est éliminée et qu’il pourrait y avoir une recirculation entérohépathique plus importante chez la grenouille et le rat. La longue demi-vie chez le rat suggère aussi une accumulation dans les tissus après des administrations répétées. Suite à l’administration intraveineuse d’une dose de 20 mg/kg chez le rat, l’eugénol induit une anesthésie chirurgicale pour une très courte période de temps variant autour de 167 s. Les résultats de sensibilité thermique confirment l’efficacité de l’eugénol pour réduire l’hyperalgésie induite chez des rats neuropathiques. L’effet pharmacologique de l’eugénol a démontré une augmentation progressive constante de l’analgésie sur une période de cinq jours de traitements journaliers. En conclusion, l’eugénol possède des propriétés analgésiques et anesthésiques chez la grenouille africaine à griffes (Xenopus laevis), le poisson (Oncorhynchus mykiss) et le rat (Rattus norvegicus). / Eugenol (2-methoxy-4-(2-propenyl) phenol), derived from cloves, was first used as a topical agent for dental analgesia by dentistry practitioners, and subsequently to induce surgical anaesthesia by immersion in fish. Eugenol binds to vanilloid receptors, which are sensitive to heat, protons and certains lipid molecules. These receptors also play an important role in the mechanisms of inflammation, as well as hyperalgesia (Kanai 2005, and Crotright 2004). Eugenol could also produce its effects via its antagonistic interactions with glutamaergiques receptors (NMDA), and agonistic interactions with GABAergic receptors. Considering that eugenol has analgesic and anesthetic effects, pharmacokinetic and pharmacodynamic studies were performed in frogs (Xenopus laevis), fish (Oncorhynchus mykiss) and rats (Rattus norvegicus). Results show that a surgical anesthetic dose was observed for frogs (350 mg/L) and fish (75 mg/L) with a eugenol solution. Pharmacokinetics were evaluated following LC/MS/MS plasma analysis of frogs, fish and rats. Results show that eugenol was eliminated in all species and that an enterohepathic recirculation was apparent for frogs and rats. The long half-life in rats suggests an accumulation in tissues following repeated administrations. Following an intravenous administration 20 mg/kg of eugenol, a surgical anesthesia of approximately 167 sec was observed in rats. Hargreave’s test results, evaluating hyperalgesia, show that eugenol reduced pain perception in a rat model of neuropathic pain. This pharmacological effect showed an increasing progression of the analgesia over the 5 days of daily treatments. In conclusion, eugenol has analgesic and anesthetic properties in African clawed frogs (Xenopus laevis), trout (Oncorhynchus mykiss) and rats (Rattus norvegicus).