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Évaluation des composantes génétique et environnementale sur différents traits de performance d'intérêt aquacole chez l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis)

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Crespel, Amélie (2011). Évaluation des composantes génétique et environnementale sur différents traits de performance d'intérêt aquacole chez l'omble de fontaine (Salvelinus fontinalis). Thèse. Rimouski, Québec, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski, 189 p.

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Résumé

RÉSUMÉ: L'évaluation des composantes génétique et environnementale contrôlant l'expression
d'un phénotype est essentielle pour mieux comprendre comment celui-ci peut évoluer. Les
principales composantes génétiques intervenant dans le contrôle de cette expression sont les
composantes additives, qui se transmettent au cours des générations, et les composantes
non-additives plus facilement observables chez des croisements hybrides. L'hétérosis est
une composante non-additive patiiculièrement intéressante car elle représente une capacité
supérieure des hybrides face aux lignées parentales. Chez les salmonidés, les composantes
génétiques additives commencent à être bien documentées. Par contre, la présence
d'hétérosis reste très controversée. Chez les ombles, il existe encore moins d' information
sur ces différentes composantes. Le potentiel évolutif de ces espèces est donc encore à
explorer. L'objectif général de cette thèse était de documenter le potentiel évolutif de
l'omble de fontaine (Salvelinusfontinalis) en étudiant les composantes génétiques additives
et non-additives, ainsi que les interactions gène x environnement, sur différents traits de
performance.
Un premier objectif était de vérifier la présence d'un effet hétérosis chez l'omble de
fontaine. Des croisements purs et hybrides, entre trois souches divergentes (domestique
[D], Laval [L] et Rupert [RD, élevées dans plusieurs environnements (environnement
intérieur à température variable; envirormement intérieur à température constante,
environnement extérieur à température variable) de 7 à 21 mois ont été utilisés pour
déterminer l'expression d 'hétérosis sur la croissance, la survie et l'absence de maturation
sexuelle précoce. Les résultats ont pu mettre en évidence l'existence d'un effet hétérosis
chez cette espèce mais uniquement pour la croissance. Cet effet hétérosis dépendait
cependant des souches, de l'orientation du croisement (souche utilisée en tant que
maternelle ou paternelle) et du stade de développement (ontogenèse). Un effet hétérosis
intéressant a néanmoins été observé chez l' hybride L jl Rc3' (environ 12% d'accroissement de
la masse comparé aux souches parentales) quel que soit l'âge des individus ou
l'environnement. L'hybride L<ï>Dc3' présentait également un intérêt dans l'expression
d'hétérosis, sa croissance étant de 10% supérieure à celle des souches parentales, mais
seulement dans l'environnement à température constante.
Un autre objectif était de di stinguer la pari des composantes génétiques additives,
environnementales et de leur interaction dans l'expression de la masse chez cette espèce. La
variance génétique additive de la masse a été mesurée dans les trois croisements purs dans
chaque environnement. Les résultats ont montré que l'héritabilité de la masse était
différente selon le croisement et qu'elle variait entre les différents environnements de
manière spécifique à chaque croisement. Nous avons donc mis en évidence que les trois
souches étaient très divergentes et que l'interaction gène X environnement tenait une place
importante dans l'expression de la masse.
Un troisième objectif était de comprendre les bases génétiques de la mobilisation
d'énergie durant le premier hiver des ombles de fontaine. Le niveau de réserves
énergétiques accumulées pendant l'automne ainsi que leur utilisation pendant l'hiver ont
été mesurés dans tous les croisements purs et hybrides. Les résultats ont mis en évidence
que chaque souche avait sa propre stratégie d'accumulation/utilisation d'énergie, contrôlée
par une architecture génétique spécifique, révélant une grande divergence entre les souches.
L'analyse des hybrides a montré peu d'effets non-additifs mais par contre, elle a révélé un
contrôle génétique plus important lors de l'accumulation des réserves que lors de leur
mobilisation.
Enfin, notre dernier objectif était d'évaluer l'importance des effets génétiques additifs
et non-additifs dans la résistance au stress. La résistance au stress a été évaluée à l'aide
d'indicateurs primaires (cortisol) et secondaires (glucose, osmolalité, hématocrite) de
réponse au stress dans chacun des croisements, suite à un stress de transport. Des
héritabilités significatives (Il > 0.60) ont été obtenues pour les deux niveaux de réponse. La
souche Rupert s'est avérée être la moins sensible au stress. Peu d'effets non-additifs ont été
observés. Ces résultats ont ainsi montré la possibilité d'améliorer cette perfOlmance
principalement par l'utilisation des effets additifs.
L'ensemble de cette thèse a pennis de montrer la complexité du contrôle de
l'expression phénotypique chez l'omble de fontaine. Dépendamment du trait, le phénotype
peut être contrôlé par des interactions gènes x environnement, par une base génétique
additive importante mais aussi par des effets non-additifs, l'importance relative de chacune
de ces composantes étant spécifique à chaque population. Cette étude a ainsi mis en
évidence que le potentiel évolutif de l'omble de fontaine est propre à chaque population et
donc imprévisible. -- ABSTRACT: The evaluation of genetic and environmental components controlling phenotypic
expression is essential to understand how phenotypes can evolve. The main genetic
components underlying phenotypic expression are additive genetic components, which are
heritable trough generations, and non-additive genetic components, easily observed in
hybrids crosses. Heterosis is a non-additive genetic component that presents particular
interest as it refers to the increased perfonnance of hybrids compared to parental hnes. In
salmonids, additive genetic components are well documented. However, the occurrence of
heterosis is still not clear. In charrs, there is ev en less infonnation on the different
components. Therefore, the evolutionary potential of su ch species needs further
investigations. The general objective of this thesis was to document the evolutionary
potential of brook charr (Salvelinus fontinalis) by evaluating the additive and non-additive
genetic components as well as gene x environment interaction, on several perfonnance
traits.
A first objective was to test for the occurrence of heterosis in brook charr. Purebred
and hybrids crosses between three divergent strains (domestic [D], Laval [L] and Rupert
[RJ) of brook charr were reared in different environments (indoor, variable temperature
environment; indoor, constant temperature enviromnent; outdoor, variable temperature
environment) from 7 to 21 months of age in order to detennine heterosis expression for
growth, survival and absence of precocious sexual maturity. Results highhght the presence
of heterosis in this species but only for variables related to growth. Heterosis varied
according to strains, cross direction (strain used as dam or sire in the cross), and
developmental stage (ontogeny). An interesting occurrence of heterosis was found in the
L<;J Rô hybrid (about 12% body mass increase compared to parentallines) independently of
age or environments. The L<;JDô hybrid was also interesting for heterosis expression, its
growth being 10% higher th an parental Iines, but only at the constant temperature
environment.
A second objective was to assess the relative importance of additive genetic and
environmental components, as well as their interaction on the phenotypic expression of
mass in this species. Additive genetic variance of body mass at the different time periods
was estimated in the three purebred strains in each enviromnent. Results showed that
heritability of mass differed among the strains and environments, each strain having its own
variation according to the different environmental conditions. We thus showed that the
tlTIee strains were highly divergent and that gene x environment interaction was mainly
important in mass phenotypic expression.
A third objective was to understand the genetic basis of first winter energy
mobili zation of brook charr. The amount of energy reserves accumulated during faU and
their use during win ter was measured in aIl purebred and hybrid crosses. Results indicated
that each strain had its own energy strategy in the accumulation/use of reserves, controlled
by specifie genetic architecture, thus revealing important divergence among strains. Hybrid
showed limited occurrence of non-additive effects but these results also revealed a tighter
genetic control in energy accumulation than in energy mobilization.
A last objective was to evaluate the importance of additive and non-additive genetic
effects on stress resistance. Stress resistance was measured on the primary (cortisol) and
secondary (glucose, osmolality, haematocrit) stress response in each crosses, after
transport-induced stress. Significant heritabilities (h2 > 0.60) were obtained for both levels
of stress response. The Rupert strain appears to be the least sensitive to stress. Only little
non-additive effects were observed. Results thus revealed possibility for genetic
improvement in the stress response principally by the use of additive effects.
This thesis allowed highlighting the complexity of the underlying control of
phenotypic expression in brook charr. Depending on the traits, phenotypes may be
controlled by gene X environment interaction, by important additive genetic basis or by
non-additive effects. However, the relative importance of each component is particular to
each population and the evolutionary potential of brook charr seems to be population
specifie and thus unpredictable.

Type de document : Thèse ou Mémoire (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse : Audet, Céline
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse : Bernatchez, Louis et Garant, Dany
Information complémentaire : Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de philosophiae doctor, océanographie.
Mots-clés : Omble Fontaine Salvelinus Fontinalis Potentiel Evolution Composant Genetique Interaction Gene Environnement Croissance Heritabilite Heterosis
Départements et unités départementales : Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Déposé par : DIUQAR UQAR
Date de dépôt : 01 févr. 2013 19:05
Dernière modification : 14 févr. 2019 20:54
URI : http://semaphore.uqar.ca/id/eprint/663

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