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

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 LDc3' 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