Composantes génétiques et environnementales de la plasticité phénotypique chez les premiers stades de vie de trois lignées d'élevage d'omble de fontaine en réponse à la température et à la domestication : une approche intégrant la transcriptomique, la génétique quantitative et le comportement

Banousse, Ghizlane (2025). Composantes génétiques et environnementales de la plasticité phénotypique chez les premiers stades de vie de trois lignées d'élevage d'omble de fontaine en réponse à la température et à la domestication : une approche intégrant la transcriptomique, la génétique quantitative et le comportement. Thèse. Rimouski, Université du Québec à Rimouski, Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER), 287 p.

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Résumé

« Les variations de température constituent une préoccupation majeure pour la conservation, notamment pour les espèces d'eau froide. La réponse des organismes à ces changements repose sur la plasticité phénotypique via des régulations transcriptionnelles et sur la sélection naturelle, bien que cette dernière soit souvent trop lente pour suivre le rythme rapide des changements climatiques. Les espèces élevées en captivité dans des conditions stables et peu stressantes pourraient être plus vulnérables aux variations environnementales après leur réintroduction en milieu naturel. Dans cette thèse, en combinant transcriptomique et génétique quantitative, nous avons étudié l'effet des variations de température sur le transcriptome des premiers stades de vie de trois lignées d'élevage d'omble de fontaine, afin d'analyser les composantes (génétique, environnementale, G×E, parentales) de la plasticité intra- et intergénérationnelle et d'évaluer l'effet de la domestication sur cette plasticité. Nous avons également exploré l'influence de l'élevage en captivité sur la flexibilité comportementale, un trait phénotypique essentiel pour le succès de l'ensemencement en milieu naturel. Nous avons d'abord mis en évidence une plasticité intergénérationnelle, avec une forte influence de la température parentale sur le transcriptome entier des alevins en première alimentation de l'omble de fontaine (souche Laval, F6), alors que la température d'incubation et d'élevage avait une influence limitée. Les analyses via des puces transcriptomiques ciblées ont confirmé ces résultats. L'analyse globale a révélé une régulation accrue des gènes liés à la tolérance thermique (métabolisme énergétique, stress cellulaire, immunité) et une diminution de l'expression de ceux impliqués dans la plasticité neuronale et synaptique. De plus, les analyses ciblées ont montré une régulation à la hausse des gènes régulant l'appétit (CCK.L et NPY) et une surexpression de SOX2, associée à l'inhibition de la neurogenèse. Nous avons ensuite démontré que la température d'incubation et d'élevage influençait les profils d'expression génique aux premiers stades de vie de deux souches ontariennes (souche Hill's Lake, F > 25, et souche Scott Lake, F1). Par ailleurs, nos résultats ont montré que le temps générationnel en captivité n'avait pas d'effet significatif sur la plasticité transcriptionnelle en réponse aux variations de température. Une régulation à la hausse de trois gènes impliqués dans la réponse au stress cellulaire a été observée chez la souche la plus domestiquée (F > 25). Cependant, une régulation à la hausse du gène SOX2, impliqué dans l'inhibition de la neurogenèse, a également été observée chez cette souche. Pour les trois souches d'ombles de fontaine étudiées, nous avons observé de faibles héritabilités dans la variance d'expression de tous les gènes analysés (h2 < 10%), ainsi qu'une absence d'interactions génotype-environnement. Ces résultats pourraient être attribués aux effets de l'élevage en captivité, et pourraient suggérer un faible potentiel des variations transcriptionnelles pour répondre à la sélection naturelle. Enfin, nous avons constaté des différences comportementales chez les alevins en pré-ensemencement, selon qu'ils étaient issus de parents ensemencés (produits en captivité) ou de parents sauvages, en réponse à un nouvel environnement. Les alevins issus de parents ensemencés semblaient adopter des comportements proactifs (agressifs, audacieux et moins prudents), tandis que ceux issus de parents sauvages montraient des comportements réactifs. Ces différences comportementales pourraient avoir des conséquences écologiques majeures en milieu naturel, notamment sur la survie et la résilience, influençant ainsi le succès de l'ensemencement. -- Mot(s) clé(s) en français : Expression des gènes, plasticité, héritabilité, domestication, comportement, température. »--
« Temperature variations are a major concern for species conservation, particularly for cold-water species. Organisms respond to these changes either through phenotypic plasticity driven by transcriptional regulations or natural selection, although the latter is often too slow to cope with the rapid pace of climate change. Species raised in captivity under stable and low-stress conditions could be more vulnerable to environmental variations after their reintroduction into natural habitats. Combining transcriptomics and quantitative genetics, we studied the effect of temperature variations on the transcriptome of the early life stages of three brook charr captive strains, with the aim of analyzing the different components (genetics, environment, G×E, and parental components) of intra- and intergenerational plasticity, and evaluating the effect of domestication on this plasticity. We also explored the influence of captivity on behavioral flexibility, a phenotypic trait crucial for stocking success. We first highlighted the occurrence of intergenerational plasticity, with a strong influence of parental temperature on the whole brain transcriptome of brook charr fry (Laval strain, F6) during their first feeding stage, whereas offspring rearing temperature had a limited effect. Analyses using targeted transcriptomic chips confirmed these findings. The whole transcriptome analysis revealed an upregulation of genes associated with thermal tolerance (energy metabolism, cellular stress, immunity) and a downregulation of those involved in neuronal and synaptic plasticity. Additionally, the use of a transcriptional chip showed an increased expression of genes regulating appetite (CCK.L and NPY) and an upregulation of SOX2, linked to the inhibition of neurogenesis. We also demonstrated that offspring rearing temperatures influenced gene expression profiles during the early life stages of two Ontario captive strains (Hill's Lake strain, F > 25, and Scott Lake strain, F1). Furthermore, our results showed that generational time in captivity did not have a significant effect on transcriptional plasticity in response to temperature variations. An upregulation of three genes involved in the cellular stress response was observed in the most domesticated strain (F > 25). However, an upregulation of the SOX2 gene, associated with the inhibition of neurogenesis, was also observed in this strain. For the three brook charr captive strains studied in this thesis, we observed low heritability in the variance of all examined genes (h2 < 10 %), as well as an absence of genotype-environment interactions. These results could be attributed to the effects of captivity, and may suggest a limited potential for transcriptional variations to respond to natural selection. Finally, we observed behavioral differences in pre-stocking fry depending on whether they were issued from stocked (produced in captivity) or wild parents, in response to a novel environment. Fry from stocked parents appeared to exhibit proactive behaviors (aggressive, bold, and less cautious), while those from wild parents displayed reactive behaviors. These behavioral differences could have significant ecological consequences in natural environments, particularly for survival and resilience, thereby influencing the success of stocking efforts. -- Mot(s) clé(s) en anglais : Gene expression, plasticity, heritability, domestication, behavior, temperature. »--

Type de document :	Thèse ou mémoire de l'UQAR (Thèse)
Directeur(trice) de mémoire/thèse :	Audet, Céline
Co-directeur(s) ou co-directrice(s) de mémoire/thèse :	Semeniuk, Christina
Information complémentaire :	Thèse présentée dans le cadre du programme de doctorat en océanographie en vue de l'obtention du grade de Philosophiae Doctor (Ph. D.).
Mots-clés :	Omble de fontaine - Embryons - Effets de la température sur ; Omble de fontaine - Embryons - Mœurs et comportement ; Jeunes poissons - Effets de la température sur ; Jeunes poissons - Mœurs et comportement ; Omble de fontaine - Élevage ; Plasticité phénotypique ; Transcriptomique ; Génétique quantitative ; Héritabilité ; Salvelinus fontinalis ; Alevins.
Départements et unités départementales :	Institut des sciences de la mer de Rimouski (ISMER) > Océanographie
Date de dépôt :	16 déc. 2025 19:26
Dernière modification :	16 déc. 2025 19:26
URI :	https://semaphore.uqar.ca/id/eprint/3359