Phenotypic variation within a population is the result of specific genotype-environment combinations. Maternal effects have thus a major impact on the observed phenotypic variation since changes in maternal phenotypes and genotypes might result in causal changes on offspring phenotypes. The complexity of these dynamics is increased by considering that the maternal genome is itself influenced by other population processes such as inbreeding, a concern for many populations nowadays. In this thesis we tried to understand how maternal effects, inbreeding and their interaction influence population characteristics and offspring performances in whitefish, a salmonid.
We estimated the inbreeding coefficient, using next generation sequencing data, to study how inbreeding influences female reproductive traits, including secondary sexual ornamentations, and its intergenerational effect in a species without parental care. We investigated which, among maternal effects, has the greater influence on the offspring phenotypes. We then sought to understand the selective pressures exerted on eggs of different sizes during incubation by exogenous chemical and biological stress factors. We studied the mechanism of sex determination in whitefish to obtain a sex- linked marker that would be essential for aquaculture and conservation purposes. We finally investigated the heritable nature of inbreeding coefficient in a population endemic of a lake that is still recovering from a eutrophication crisis.
We found that maternal inbreeding directly influences females reproductive traits and indirectly influences embryos growth, and that inbreeding might have driven the evolution of female sexual ornamentations. We show that maternal age and egg size are the main determinants of offspring size and that larger eggs suffer stronger selective pressures during incubation than smaller eggs. We discovered that the mechanism of sex determination in whitefish relies on the presence of multiple complete copy of the SDY gene in males and in multiple truncated copies in females. We finally found that the inbreeding coefficient can be heritable under specific circumstances. The results of this thesis highlight the importance of maternal effects and inbreeding on population dynamics and phenotypic variability of adults and hatchlings. Not only they have distinct effects, but they interact influencing the characteristics of the next generations.
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La variation phénotypique au sein d'une population est le résultat d’interactions génotype- environnement spécifiques. Les effets maternels ont donc un impact majeur sur la variation phénotypique observée puisque des modifications dans les phénotypes et génotypes maternels peuvent causer des changements importants sur les phénotypes des descendants. La complexité de cette dynamique est encore accrue si l'on considère que le génome maternel est lui-même influencé par divers processus au sein même de la population, tels que la consanguinité, un problème concernant de nombreuses populations de nos jours.
Au cours cette thèse, nous avons essayé de comprendre comment les effets maternels, la consanguinité ainsi que leur interaction influencent les caractéristiques de la population et les performances de la descendance chez les Corégones des Alpes, un salmonidé présent dans de nombreux lacs de Suisse. Afin de comprendre comment la consanguinité influence les traits liés à la reproduction et les ornementations sexuelles secondaires chez les femelles, ainsi que son effet intergénérationnel chez cette espèce sans soins parentaux, nous avons utilisé des données de séquençage de nouvelle génération couplées à de nombreuses mesures phénotypiques. Parmi les différents effets maternels, nous avons investigué lequel a la plus forte influence sur les phénotypes de la descendance. Nous avons ensuite étudié l’effet des pressions sélectives exercées par des facteurs de stress chimiques et biologiques exogènes sur des œufs de différentes tailles pendant l'incubation. Par la suite, nous avons caractérisé le mécanisme de détermination du sexe chez les Corégones afin d’identifier un marqueur génétique lié au sexe, ce qui pourrait être avantageux pour l'aquaculture et la conservation. Finalement, nous avons étudié la nature héréditaire du coefficient de consanguinité dans une population endémique d'un lac qui se remet encore actuellement d'une crise d'eutrophisation.
Nous avons trouvé, non seulement, que la consanguinité maternelle influence directement les traits reproductifs des femelles et indirectement la croissance des embryons, mais aussi que la consanguinité pourrait avoir conduit à l'évolution des ornementations sexuelles chez les femelles. Nous avons également montré que l'âge de la mère et la taille de l'œuf sont les principaux déterminants de la taille de la progéniture et que les œufs les plus gros subissent des pressions sélectives plus fortes pendant l'incubation par rapport aux œufs plus petits. Nous avons découvert que le mécanisme de détermination du sexe chez les Corégones repose sur la présence de multiples copies complètes du gène SDY chez les mâles et de multiples copies tronquées chez les femelles. Nous avons enfin démontré que le coefficient de consanguinité peut être héritable dans certaines circonstances spécifiques.
Les résultats de cette thèse soulignent l'importance des effets maternels et de la consanguinité sur la dynamique des populations et la variabilité phénotypique des adultes et des juvéniles. Ces derniers ont non seulement des effets distincts, mais interagissent aussi entre eux en influençant les caractéristiques des générations suivantes.