Dans son Historia Animalium en 343 av. J.C., Aristote proposait déjà deux critères qui continuent d’être les bases fondamentales de notre compréhension de la diversité des modes de reproduction : l’origine des nutriments des embryons (lécitotrophie vs. matrotrophie) et le mode de parition (oviparité vs. viviparité). Depuis plusieurs décennies la compréhension de la transition évolutive vers la viviparité a attiré un intérêt scientifique considérable. En effet les analyses phylogénétiques récentes reconnaissent une évolution indépendante de la viviparité dans plus de 150 lignées de vertébrés dont au moins 115 concernent uniquement le taxon des reptiles squamates actuels (lézards, serpents et amphisbènes). Les lignées présentant une transition évolutive de l’oviparité à la viviparité chez les squamates se retrouvent généralement associées aux climats froids, mais pas uniquement. Les explications proposées pour ce patron reposent sur le contrôle comportemental de la température de développement chez les femelles gestantes, offrant ainsi des températures plus favorables que celles des sites de ponte situés sous la surface du sol. Durant cette thèse doctorale nous avons étudié une espèce à reproduction bimodale (Zootoca vivipara) chez qui coexistent des populations ovipares et vivipares disjointes. Ce contexte nous a permis de comparer les modes reproducteurs en minimisant les biais phylogénétiques. Nous avons pu mettre en évidence et quantifier différents coûts « potentiels » de la reproduction (énergétique, contrainte volumique, phénotype des nouveau-nés) et certains bénéfices (phénologie et performance des nouveau-nés) associés à la régulation maternelle du développement. Nos résultats nous amènent à discuter des différentes pressions de sélection s’exerçant sur la durée de rétention des embryons, dont les directions seraient opposées et/ou dont l’intensité serait variable au cours du développement embryonnaire. Dans ce schéma, la viviparité ne devrait être favorisée que dans des contextes plus contraignants et où les bénéfices thermiques compensent les coûts de prolongation de la rétention. Ce contexte sélectif aurait abouti chez les squamates à l’existence de deux modalités reproductives avec entre elles une instabilité évolutive des états intermédiaires.

Ce travail de thèse explore les influences maternelles non génétiques chez un oiseau nidifuge, la caille japonaise Coturnix c. japonica. Un premier axe s'intéresse à l'influence d'un facteur intrinsèque sur le comportement de la femelle pondeuse, les caractéristiques de ses œufs et le développement de ses descendants. Nos travaux montrent que les caractéristiques intrinsèques du comportement de ponte modulent l'émotivité des femelles. Les œufs pondus par des femelles présentant un profil de ponte stable (i.e. ovipositions à la même heure chaque jour) diffèrent des œufs pondus par des femelles présentant un profil de ponte décalé (i.e. ovipositions un peu plus tard chaque jour). Les descendants de ces femelles montrent une plus grande émotivité face à la nouveauté et à la séparation sociale. De plus, il existe des variations des caractéristiques des œufs spécifiques à chaque profil de ponte. Le second axe s'intéresse à une influence environnementale. Au sein de l'environnement biotique, le partenaire sexuel est un congénère particulier pour la femelle. Lorsque les deux partenaires ont la possibilité de développer un lien (par un appariement permanent), leurs descendants sont moins émotifs et plus sociaux comparés à des jeunes dont les parents ont été appariés de façon ponctuelle et n'ont pas développé de lien. Enfin, le dernier axe explore pour la première fois chez l'oiseau nidifuge l'interaction entre des influences maternelles prénatales et postnatales. Ainsi, des jeunes stressés prénatalement ont une émotivité moindre face à la nouveauté et à la séparation sociale si ils sont maternés après l'éclosion, comparés à des jeunes non maternés. L'ensemble de ce travail améliore nos connaissances des facteurs de variations des influences maternelles, leurs mécanismes et leurs conséquences, permettant de mieux comprendre la variabilité phénotypique des individus et l'évolution des populations.

Les comportements de dispersion, c'est-à-dire les mouvements conduisant à des flux de gènes dans l'espace, jouent un rôle majeur dans de nombreux processus écologiques et évolutifs. Les Gastéropodes terrestres sont des hermaphrodites simultanés dont le mouvement est extrêmement coûteux, une combinaison de traits très intéressante pour étudier les liens entre dispersion et autres traits d'histoire de vie. Dans le cadre de cette thèse, nous avons étudié (i) les relations complexes entre dispersion, croissance, reproduction mâle et femelle chez le petit-gris Cornu aspersum, un escargot anthropophile, (ii) comment la dispersion et le comportement exploratoire de cette espèce varient en fonction de la compétition ressentie et de l'hétérogénéité environnementale, (iii) comment la propension à disperser coévolue avec d'autres traits à l'échelle interspécifique. Cornu aspersum passe par une phase subadulte mâle de durée variable avant de devenir adulte et hermaphrodite. Le comportement de dispersion s'exprime principalement pendant cette phase subadulte, et sa diminution chez les adultes est liée à l'accroissement de l'investissement dans la fonction femelle. Cette espèce disperse de façon très densité-dépendante : les individus quittent les sites à haute densité et s'installent dans ceux peu peuplés, une stratégie qui facilite la colonisation et la persistance en environnements instables. La propension à explorer augmente en environnements urbains fragmentés, malgré les coûts plus élevés du mouvement. Au niveau interspécifique, dispersion et généralisme sont liés, ce qui rend les espèces spécialistes doublement vulnérables, mais facilite le succès des généralistes en milieux hétérogènes. Cette combinaison de traits a probablement joué un rôle majeur dans la colonisation de nombreux milieux anthropisés par cette espèce à travers le monde.

Les cellules souches spermatogoniales (SSCs) constituent la population de cellules germinales initiales support de la production des spermatozoïdes tout le long de la vie d’un individu. Ces cellules caractérisées par leur capacité d’auto-renouvellement et de différenciation maintiennent ainsi une réserve et garantissent la production continue de cellules germinales différenciées. Chez les mammifères, plusieurs marqueurs permettant de reconnaitre cette population cellulaire au sein du testicule ont été identifiés. De plus, parmi ces marqueurs, certains permettent d’isoler et de purifier les SSCs. Ils ont ainsi permis d’aborder les mécanismes de régulation du devenir des SSCs par des expériences menées in vitro et in vivo. En revanche, la biologie de ces cellules est beaucoup moins connue chez les vertébrés non mammaliens, en particulier chez les poissons téléostéens. Notre modèle d’étude, la truite arc-en-ciel (Oncorynchus mykiss) est caractérisée par une spermatogenèse cyclique et fortement saisonnée. La croissance du testicule immature, la prolifération active des spermatogonies à la puberté, et la quiescence de ces dernières en fin de cycle semblent être des étapes clés de régulation du devenir des SSCs. Grâce à l’analyse des profils d’expression au cours du cycle spermatogénétique et dans des fractions de cellules testiculaires isolées, nous montrons la conservation d’expression de gènes décrit comme marqueurs de SSCs chez les mammifères (pou2, plzf, nanos2 et 3, gfra1) dans les populations de spermatogonies A indifférenciées de truite. En particulier, gfra1 et nanos2 identifient tous deux une sous-population de cellules au sein des spermatogonies. Nous proposons donc que les cellules gfra1+ et/ou nanos2+ sont des SSCs au sein du testicule de truite. Par ailleurs, nous montrons que l’orthologue truite de gdnf, ligand de gfra1 et régulateur majeur du maintien des SSCs chez la souris, est exprimé très fortement juste avant la fin de cycle spermatogénétique. Cette expression corrélée avec un pic de sécrétion plasmatique de Fsh suggérait une régulation positive de gdnf par cette hormone. Notre étude in vitro n’a pas permis d’aboutir aux mêmes conclusions, mais cette technique ne reflète pas toutes les régulations réciproques ni le rôle des autres facteurs in vivo. En conclusion, nous avons découvert des marqueurs probables de SSCs chez la truite. En particulier, gfra1 et nanos2 qui permettront une analyse plus approfondie de la biologie des SSCs chez les téléostéens. De plus, l’expression de gdnf et de son récepteur dans le testicule, régulée en fonction du stade du cycle spermatogénétique, nous permet d’envisager cette voie comme régulateur du devenir des SSCs chez la truite.

De nombreuses études portant sur les dialectes ont ouvert de nouvelles perspectives sur l’origine, le maintien et la fonction des dialectes chez les oscines. Trois hypothèses ont été formulées : le modèle historique (les dialectes résulteraient d’effets secondaires de l’apprentissage vocal), le modèle de spécialisation raciale (les dialectes résulteraient de populations génétiquement distinctes) et le modèle d’adaptation sociale (les dialectes résulteraient d’apprentissages à fonction sociale). Les caciques cul-jaune (Cacicus cela) ont été un modèle pionnier pour la mise en évidence de dialectes sociaux. Paradoxalement, chez l’espèce voisine des caciques cul-rouge (Cacicus haemorrhous), les dialectes sont indiqués comme étant absents. Le but de cette étude est de vérifier l’existence de dialectes chez les C. cela, de rechercher leur présence chez les C. haemorrrhous, d’étudier leur distribution spatiale et leur stabilité temporelle, et de tester expérimentalement (chez C. cela) leur perception par les membres de la colonie. L’intégralité de l’étude a été réalisée en Guyane Française sur des colonies de nidification. Les paramètres acoustiques temporels et de fréquence des chants courts produits par les mâles de chaque espèce ont été mesurés au cours de plusieurs années. Des expériences ont été menées, où des chants de différents dialectes ont été diffusés dans les colonies. Nous avons trouvé un chant court similaire à celui de C. cela chez C. haemorrhous. Nous avons confirmé la présence de dialectes de colonies proches chez C. cela et démontré leur présence pour la première fois chez C. haemorrhous. Les dialectes des deux espèces présentent une variation temporelle rapide, avec des dialectes différents chaque année au même endroit (différence plus marquée chez les C. cela). Les C. cela discriminent les dialectes de leur propre colonie des dialectes d'origine lointaine. Ils répondent notamment à ces derniers en produisant la première note de leur chant court. Ces résultats favorisent l’hypothèse d’adaptation sociale pour les dialectes chez ces deux espèces de Cacicus.

Au cours de cette thèse, nous avons étudié les phénomènes associés à l'attraction sociale chez une espèce d'oiseau chanteur hautement sociale : l’étourneau sansonnet, Sturnus vulgaris. Nous nous sommes d’abord intéressés à la nécessité d'être en contact (au moins visuel) avec des congénères. Nous avons ainsi pu mettre en évidence que les étourneaux sansonnets recherchaient activement le contact visuel avec des congénères, et par conséquent que les contacts sociaux semblaient perçus comme essentiels par ces animaux. Nous avons également démontré que la recherche active de contact visuel avec des congénères était dépendante de l'expérience sociale précoce des individus. Les individus élevés sans modèle adulte n'étaient pas toujours motivés par des stimulations sociales. Ainsi, le contact social aurait perdu son appétence chez des individus s'étant développés sans adulte. Enfin, nous nous sommes intéressés aux caractéristiques des contacts sociaux qui attirent les étourneaux. Nous avons montré un choix très clair pour des images de congénères plutôt que des chants de congénères. Ce résultat montre une préférence pour la modalité visuelle chez une espèce qui communique principalement par des signaux acoustiques. Nous avons approfondi cette découverte en présentant la modalité visuelle sous deux formes différentes (interactive ou statique). Les résultats montrent une préférence très marquée pour les stimulations visuelles présentées sous une forme interactive, i.e. sous la forme d'un miroir. Par conséquent, la proximité visuelle ainsi que la présence de mouvement semblent être deux critères essentiels de l'attraction sociale.

Le concept d'Umwelt de Jakob von Uexküll considère les animaux comme des sujets qui habitent leur propre univers subjectif qui est déterminé par la perception sensorielle de l'animal et ses capacités cognitives. Le dauphin apparait être une espèce intéressante pour étudier l'Umwelt, car les cétacés ont subi un changement radical de mode de vie au cours de l'évolution. Ces mammifères sont passés d'une vie terrestre à une vie aquatique. Bien que les grands dauphins soient intensivement étudiés, des recherches sur leur perception sensorielle sont encore nécessaires. Ici, nous avons étudié certains aspects de l'Umwelt des dauphins en nous interrogeant sur: (1) l'organisation de leur Umwelt acoustique nocturne ; (2) ce que la production de copies vocales par les dauphins peut nous dire sur leur perception de leur environnement ; (3) s'ils sont capables de percevoir des goûts (4) ou des odeurs ; (5) s'ils sont sensibles aux stimuli magnétiques. Nous avons constaté que l'Umwelt nocturne des dauphins a été caractérisé par une activité vocale avec des patterns temporels qui comprenaient également des copies vocales des sons que les dauphins avaient entendus au cours de la journée. Il s'agit d'une nette séparation entre la formation de la mémoire auditive et la production de copies vocales. Les copies pourraient être des répétitions nocturnes vocalement exprimées des événements de la journée. Ainsi, les vocalisations peuvent servir d'indicateurs d'événements ou d'objets qui ont un sens pour les dauphins. En ce qui concerne les capacités perceptives des dauphins, nous avons constaté qu'ils étaient sensibles aux stimuli liés à l'alimentation à la fois sur les plans gustatif et olfactif. Ils peuvent utiliser cette capacité pour localiser et / ou évaluer la nature de leur proie. En outre, les dauphins ont répondu à un stimulus magnétique, ce qui suggère qu'ils sont magnétosensibles, cela pourrait être utile pour la navigation. Jusqu'à présent, la chimio- et la magnétoréception n'ont pas été considérées sérieusement comme potentiellement fonctionnelles chez les dauphins. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont permis de combler certaines des lacunes qui subsistaient dans la connaissance de l'Umwelt du dauphin et contribuent ainsi à une meilleure compréhension de cette espèce. En outre, ils montrent que des aspects importants de la biologie d'espèces pourtant intensivement étudiées peuvent être encore méconnus. Cela nous rappelle l'importance de garder une grande ouverture d'esprit lorsque l'on étudie un sujet.

La truite arc-en-ciel a un déterminisme du sexe strictement génétique de type XX/XY. Pourtant des femelles génétiques se sont spontanément masculinisées après une gynogénèse endomitotique. Ce phénotype masculinisé à pénétrance incomplète serait dû à une mutation inconnue appelée « mal ». Afin d'identifier le gène causal porteur de cette mutation, une meilleure caractérisation de son phénotype est nécessaire. Pour cela, nous avons procédé à la caractérisation du phénotype gonadique en utilisant à la fois des approches histologiques et moléculaires. Tous les animaux XXmal présentent une différenciation sexuelle très perturbée autant sur le plan histologique que sur le plan de leurs profils d'expression géniques. Parmi ces perturbations, l'inhibition de l'expression du gène de l'aromatase gonadique (cyp19a1a), une enzyme de synthèse des œstrogènes, pourrait être un facteur explicatif de cette masculinisation. De plus des températures d'élevage élevées (18°C) augmentent fortement la masculinisation de ces animaux XXmal. Enfin, la croissance des animaux XXmal est affectée négativement selon le degré de perturbation. En conséquence, la masculinisation de ces animaux serait le résultat d'une dérégulation profonde en amont du gène cyp19a1a, avec comme conséquence une instabilité précoce de la différenciation ovarienne suivie par la masculinisation effective d'une partie des animaux XXmal. Cette instabilité serait amplifiée par des températures élevées qui affecteraient à la fois le développement global des animaux XXmal et la transcription de cyp19a1a. Nos résultats suggèrent fortement que le phénotype "mal" est plus complexe qu'un simple phénotype "femelle masculinisée".

Engendrant un taux de mortalité atteignant 95%, les épidémies à virus Ebola ayant affecté les populations de gorilles de plaine de l’Ouest conduisirent à la classification de ce taxon comme « En danger critique d’extinction ». Cette étude s’intéresse aux capacités de récupération de ses populations. Grâce à des données uniques d’observation en phase pré- et post-épidémique, nous avons évalué l’impact de l’épidémie sur la structure et la dynamique sociale d’une population et estimé son potentiel de récupération au cours des six ans qui ont suivi. Nos résultats de démographie et de dynamique, couplés à des approches statistique et de modélisation démographique détaillée au niveau des classes d’âge et de sexe, et intégrant l’immigration, nous ont permis montrer 1) un impact délétère sur le potentiel reproducteur; 2) les atouts de la flexibilité et de l’organisation sociale dans la récupération de la structure de la population; 3) le rôle de l’immigration pour la récupération à long-terme des effectifs. La mise en évidence de caractéristiques structurelles typiques d’une population affectée par Ebola nous a permis de montrer qu’une population voisine était indemne. Ceci montre l’impact hétérogène des épidémies au niveau régional, pouvant induire une fragmentation des populations. Ce nouvel élément permet de discuter les hypothèses d’émergence et de propagation du virus, et pose la question de l’impact de la fragmentation de la population sur sa dynamique globale et sur la récupération des populations locales affectées. Nos résultats suggèrent une faible résilience des populations de gorilles de plaine face à Ebola et la menace de ce virus pour la persistance des populations.

Les azoles sont des fongicides présents dans les milieux aquatiques et connus pour inhiber des activités enzymatiques de cytochromes P450 (CYP). L'objectif de ce travail de thèse est de caractériser le mécanisme d'action d'un fongicide pharmaceutique, le clotrimazole sur la stéroïdogenèse testiculaire chez le poisson zèbre au travers l'étude d'un réseau de gènes fonctionnels le long de l'axe cerveau-hypophyse-gonade, et d'évaluer la capacité du clotrimazole à perturber la spermatogenèse. Nous montrons que le clotrimazole est capable d'affecter la stéroïdogenèse de manière différente in vitro et in vivo (i) des expositions d'explants testiculaires in vitro conduisent à l'inhibition de la synthèse de 11-kétotestostérone (11-KT), montrant une action directe de la molécule sur le testicule et (ii) l'exposition in vivo provoque une augmentation de l'expression de gènes impliqués dans le processus de la stéroïdogenèse. Nous avons ainsi mis en évidence un système de compensation biologique au niveau de l'organisme, avec un rôle prépondérant de la voie Fsh/FshR dans la médiation des effets du clotrimazole. Enfin, des effets sur la spermatogenèse ont été observés in vivo suite à une exposition chronique au clotrimazole, avec notamment une augmentation de la masse gonadique et du nombre de cellules de Leydig. Les effets tissulaires observés sont cohérents avec des effets mesurés au niveau moléculaire. L'ensemble de ces données montre l'intérêt de la démarche expérimentale utilisée pour caractériser le mécanisme d'action du clotrimazole. Ce travail ouvre de nombreuses perspectives, en premier lieu sur l'étude de l'impact fonctionnel du clotrimazole sur la reproduction.