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Table des matières
Les différences spatiales existant dans les conditions environnementales peuvent favoriser l’apparition de réponses physiologiques plastiques de la part de plusieurs organismes. Ainsi, des environnements divergents, mais stables temporellement, peuvent mener à la création de différences physiologiques intrinsèques chez un organisme. Le but de cette thèse est de déterminer si les populations contigües chez les adultes des moules zébrée et quagga (Dreissena polymorpha et D. bugensis respectivement) dans un environnement où les contraintes sont distribuées sous forme de mosaïque peuvent favoriser l’apparition de traits divergents. Si tel est le cas, nous déterminerons si les différences enregistrées sont plastiques ou sont des ajustements irréversibles. La comparaison entre des masses d’eau du Saint-Laurent contrastées en terme de physico-chimie de l’eau à permis d’identifier des différences en termes d’indice de condition (contenu en glycogène, ratio ARN/ADN, résistance et masse de la coquille). La réponse enregistrée pour les tissus des moules zébrées et quagga sont similaires, cependant la coquille plus légère (mince) des moules quagga semble lui conférer un avantage lorsque les deux espèces coexistent. Les échantillonnage effectués en milieu naturel et en laboratoire ont démontrés que la distribution en amont des moules zébrés est limitée par l’intrusion saline. Cependant, il semble que les individus retrouvés dans la zone où se retrouve l’intrusion saline sont en meilleur condition (masse des tissus mous vs. la taille de la coquille) que ceux échantillonnés en amont dans la section d’eau douce. Afin de déterminer si les différenciations observées entre les populations locales sont de nature plastique ou sont issues de différenciation physiologique irréversible, nous avons effectué des expériences de transfert réciproque entre les moules en provenance des masses d’eau des Grand Lacs et ceux de l’estuaire moyen. Les résultats indiquent que le taux de croissance de la coquille dépend de l’origine de la population, est indépendante du site de transfert. En comparaison, le ratio ARN/ADN, qui représente une mesure à court terme de la condition et de la croissance, est significativement plus élevé pour les moules en provenance de l’estuaire. Dans le milieu fluvial (eau douce) ou les deux espèces coexistent, les moules quagga croissent plus rapidement que les moules zébrées. Ce résultat va de pair avec l’observation du remplacement des moules zébrées par les moules quagga qui s’opère actuellement dans le système des Grand Lacs –fleuve Saint-Laurent. Il semble cependant que les moules quagga ne performent pas aussi bien que les moules zébrées en milieu estuarien. Ainsi, cela suggère que leur influence risque d’être limité aux régions exclusivement d’eau douce, à moins bien sur qu’elle ne puissent s’ajuster physiologiquement comme le font les moules zébrées. La comparaison de la croissance des coquilles entre les périodes estivales et hivernales indique que la période estivale est plus productive. La moule quagga exhibe un taux de croissance supérieur à celui des moules zébrées pour l’été 2002, hiver 2002 et l’hiver 2003 mais cette observation est inversée pour l’été 2003.
Spatial differences in environmental conditions can lead to plastic physiological responses in many organisms. Yet stable but divergent environmental conditions over multiple generations can produce intrinsic local differences in an organism’s physiology. The goal of this research is to determine whether a contiguous population of adult zebra and quagga mussel (Dreissena polymorpha and D. bugensis)in a stable mosaic of environmental constraints has developed divergent traits and if so are they plastic or irreversible adjustments. Comparison among contrasting St. Lawrence River water-masses found population differentiation in condition (tissue glycogen content, RNA/DNA ratio of tissue as well as shell strength and mass. Though the soft tissue responses of zebra and quagga mussels were similar, the lighter shell of the quagga mussels appears to be an advantage where the two species co-occur. Field sampling and laboratory experiments show that the downstream distribution of zebra mussels is constrained by the tidal intrusion of salinity, but counter-intuitively that the animals at this limit were actually in better condition than those upriver. To explore whether the observed population differentiation represents plasticity or alternatively intrinsic local differentiation, reciprocal transplants of adult mussels from the fluvial estuary and the Great Lakes water masses were conducted. Results indicate thatshell growth depends on source population, independent of the environment (river source mussels > estuary source mussels).In contrast, RNA/DNA ratio, a short-term measure of tissue condition and growth,was significantly higher for estuary mussels. In the riverine environment where they coexist, quagga mussels grew faster than zebra mussels, supporting observations that they are displacing zebra musselsthroughout the Great Lakes – St. Lawrence system. Yet quagga musselsdid not perform as well in the estuarine environment suggesting that their influence will be limited to the strictly freshwater unless they can adjust physiologically as zebra mussels did . Comparisons of shell growth between summer and winter transplants indicated that summer is more productive and that quagga mussels grow faster than zebra mussels. Yet the summer growth rates of the two species measured at the same site in consecutive years reversed, indicating both spatial and temporal components to growth and production.
“The popular view of scientific discoveries as being linear causal chains from idea to solution is profoundly wrong… a better image would be a tangled web with many dead ends and broken strands.”
- Bill Shipley, Cause and Correlation in Biology, 2000.
Quand je suis arrivé à l’Université Laval, j’avais trois buts : apprendre l’océanographie, apprendre le français, et (après avoir vu tant d’activités de Québec-Océan dans le Nord) travailler sur un projet dans Arctique. Étant jeune et naïf, je pensais avec béatitude que ce serait un chemin relativement direct à suivre. La phrase d’ouverture de Bill Shipley réfère à la découverte scientifique en général, mais je crois que c’est aussi spécialement pertinent pour mon chemin lors de mes études. C’est encore difficile pour moi de concevoir comment était ma perception des études doctorales avant mon arrivé à Québec. C’est seulement aujourd’hui que j’apprécie quel est l’effort d’entreprendre un doctorat dans un pays étranger avec une langue étrangère. Davantage qu’Ernest Shackleton sur son [HMS] « Endurance », j’exprime une profonde gratitude envers tous ceux qui ont été si patient et m’ont soutenu dans mon voyage personnel de découvertes – particulièrement avec mon introduction à la langue française et le milieu culturel des Québécois (spécialement ses aspects culinaires!). Ceci a été une aventure de tous les jours, et j’en remercie toutes ces nombreuses personnes dont j’ai testé la patience. Celles-ci incluent aussi tout le personnel de chez Alexandre le boulanger, mes boulangeries favorites (Pan, Pizza et Dolce Vita sur la Rue St. Jean), Suzette Forget et Guylaine Potvin du secrétariat de Québec-Océan, et tous les amis que je cite pour les raisons qui suivent.
Ladd Johnson pour m’avoir accorder la latitude (littéralement et au figuré) pour poursuivre mes travaux tel un kaléidoscope d’idées, parfois sans liens, me laissant travailler à travers des « bugs » inhérents au Web de mes idées et expériences. Ladd, quand tu te souviendras de mon court passage à Québec, j’espère que tu ne diras pas, « …c’était un jour noir quand le presonnage Casper est entré dans mon laboratoire… ». HélèneGlémetet ses étudiants qui ont pris une chance et ont collaboré le long des barrières de langues et de phylogénétiques (La biochimie est presque aussi dure pour moi que le français !) afin de fournir les analyses d’ARN et d’ADN. Warwick Vincent qui a pris le grand risque de m’envoyer au nord, vers le delta de la rivière Mackenzie. Faire parti de l’expérience du delta de la rivière Mackenzie (ARDEX : Arctic River Delta Experiment) a été une opportunité fantastique qui m’a aussi permis de compléter mes souhaits (un projet en Arctique) pour un tour du chapeau Québécois. Fred Lecomte pour m’avoir rempli – en plus de ces nombreuses idées « philosophiques » - avec de larges quantités de café [beaucoup trop] ou de bière [jamais assez] en fonction du moment de la journée. Gesche Winkler pour avoir été une excellente amie, surtout lorsque nous évitions des tempêtes d’éclairs sur l’eau du Saint-Laurent et d’avoir eu la patience de m’enseigner un petit peu à propos des estuaires. Miguel Pardo qui n’a pas réalisé combien c’était important pour moi de parler de l’interprétation de son dessin des transplantations réciproques. Dylan Fraser pour les nombreux « repas-conférences » où j’ai essayé d’apprendre quelques uns des points délicats de la structure et génétique des populations. – liant des idées de « brookies » aux moules zébrées : Qui aurait pensé que ce soit possible ? Morgane Lamote et Mathieu Cusson un gros « Merci» pour m’avoir aidé avec les dédales de la traduction française, la sensibilité française à un anglais aussi bien que la traduction des complexités de ma thèse en français –j’espère que ta récupération ne sera pas trop longue.
En rétrospective, j’ai aussi une profonde gratitude à Jim Thorp qui m’a appris les fondements de la science, particulièrement comment planifier une expérience et spécialement me donnant un énorme départ dans le chemin touristique/ de plaisir pour écrire avec efficacité (ne ris pas Jim!). Je remercie aussi George Gilchrist de m’avoir convaincu que j’avais les capacités pour finir ce processus doctoral et pour subtilement, et gentiment, m’avoir suggéré de considérer une perspective évolutionnaire dans mes prospectives de recherche.
Je suspecte l’École des Diplômés de préférer une limitation de mes remerciements à moins d’un chapitre, alors merci à Denis Rochefort, Sébastien Bernier, Chantale Bégin, Anna Calvert, Milla Rautio, Mathieu Cusson, Christine Barnard, Christine Martineau, et Bob Saint-Laurent. Tous ont été de bons et patients amis qui m’ont aidé de nombreuses façons mais en particulier par votre amitié.
Je remercie aussi mon père et ma mère qui, par leurs exemples personnels, m’ont montré que sans persévérances implacables face aux obstacles et difficultés, on peut quelquefois accomplir plus qu’on pensait qu’on était capable.
Et bien plus que tous autres, Angie et Max pour avoir accepté ma longue absence (mentale et physique) et qui sont la fondation solide qui m’a permis d’atteindre mes buts.
| I have no doubt at all the Devil grins, |
| As seas of ink I splatter |
| Ye Gods, forgive me my “literary” sins |
| The other kinds don’t matter |
© Andrew F Casper, 2007
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| Contraintes écophysiologiques de la distribution d'une espèce : divergence parmi les populations sympatriques de Dreissena polymorpha (Pallas) et de D. bugensis (Andrusov) dans l'estuaire et du fleuve Saint-Laurent |  | Chapitre I. Introduction générale |