Potentiel évolutif de l'hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor) : plasticité phénotypique et variation génétique dans un contexte d'hétérogénéité environnementale

Les changements environnementaux actuels entrainent des modifications importantes dans les pressions de sélection qui agissent sur les populations naturelles. Cependant, la capacité de réponse des populations à ces modifications et l’importance relative des différents mécanismes comme la plasticité phénotypique et les changements de la composition génétique des populations restent encore trop peu connus. L’objectif général de ma thèse était donc d’évaluer les rôles de la plasticité phénotypique et de la variation génétique sur le potentiel évolutif en population naturelle. Pour ce faire, j’ai utilisé comme modèle d’étude l’Hirondelle bicolore (Tachycineta bicolor), un passereau migrateur qui est suivi dans le Sud du Québec depuis 2004 dans un environnement hétérogène. Dans un premier temps (chapitre 2), j’ai évalué les déterminants environnementaux de la date de ponte et évalué leurs effets à des niveaux individuels et populationnels de plasticité phénotypique. Comme observé chez de nombreuses espèces aviaires, la température avait un effet important sur la synchronisation de la ponte, similaire au niveau individuel et populationnel, avec les dates de ponte plus hâtive lorsque les températures étaient plus chaudes. Par contre, ces relations semblaient contraintes par la densité locale d’hirondelles, considérée dans ce système d’étude comme un indice de la qualité de l’environnement. Plus précisément, les réponses plastiques à la température étaient moins prononcées à faible densité, c’est-à-dire dans les habitats plus contraignants. Ces résultats suggèrent donc que malgré la présence de plasticité phénotypique chez une espèce donnée, son efficacité pour pallier les changements climatiques peut être inégale entre les populations. Dans un deuxième temps (chapitre 3), je me suis intéressée à 4 gènes candidats liés à la phénologie (CLOCK, NPAS2, ADCYAP1 et CREB1) montrant de la variation de type courtes répétitions en tandem, et à leur relation avec deux traits phénologiques, la date de ponte et le temps d’incubation. Ces analyses ont montré plusieurs relations entre la variation observée à ces gènes et celle des traits phénologiques étudiés, dans la plupart des cas en interaction avec des variables environnementales (densité locale, latitude ou température printanière). Par exemple, les femelles avec en moyenne des allèles plus courts au gène CLOCK pondaient plus tôt que celles avec des allèles plus longs, une relation plus marquée à densité locale élevée. Les différents résultats suggèrent l’importance que peuvent prendre les interactions génotype-environnement, qui sont rarement prises en compte dans les études de gènes candidats, et qui pourraient expliquer une partie des résultats discordants entre les celles-ci. Dans un troisième temps (chapitre 4), j’ai vérifié la faisabilité d’une étude en génétique quantitative avec les données récoltées dans le système d’étude utilisée, caractérisé par un fort taux de reproduction hors couple et un faible recrutement des oisillons. Plus précisément, j’ai testé à l’aide de données empiriques et simulées la précision et l’exactitude des estimations d’héritabilité et de corrélations génétiques pour trois types de traits, morphologiques, reproducteurs et d’oisillons. Les résultats suggéraient un manque de précision important pour les traits morphologiques et reproducteurs, de même que des biais considérables lors de l’utilisation du pédigrée social plutôt que du pédigrée génétique. Ces analyses révèlent entre autres l’utilité des simulations pour tester adéquatement la faisabilité d’une étude en génétique quantitative sur une population donnée. Dans une dernière étude (chapitre 5), j’ai documenté les effets de l’hétérogénéité environnementale et de l’utilisation de différentes approches de génétique quantitative sur les prédictions de réponses évolutives en population naturelle. Plus particulièrement, cette étude s’est concentrée sur trois traits morphologiques (masse, longueur de l’aile et du tarse) mesurés à différents moments au cours du développement des oisillons. Les différentes analyses ont montré une sélection plus forte à faible densité locale pour la masse à 12 jours ainsi que des variations dans les composantes de variances phénotypiques selon la qualité de l’environnement (densité locale faible ou élevée) pour la plupart des combinaisons trait-âge étudiées. Il en résultait une tendance à des réponses évolutives prédites plus grandes à faible densité locale. Par contre, les prédictions obtenues avec l’équation du reproducteur et le second théorème de la sélection différaient fréquemment, et contrastaient grandement avec les tendances phénotypiques observées. En somme, les résultats de ma thèse suggèrent que les possibilités d’ajustement aux changements environnementaux par la plasticité phénotypique et d’adaptation par des changements génétiques entre les générations peuvent varier selon l’environnement expérimenté par une population. Mes recherches contribuent à une meilleure compréhension des facteurs et mécanismes influençant la persistance à long terme des populations naturelles face aux modifications dans les pressions de sélection.

Émotions facilitant l’élaboration de la mémoire à long terme dans le contexte du cours Évolution et diversité du vivant (101-NYA-05) à l’ordre collégial

En juin 2009, le colloque de l'Association québécoise de pédagogie collégial (AQPC) portait le titre Pour des apprentissages durables. Les participants et participantes du colloque échangeaient donc sur les moyens qui peuvent être mis en place pour que les étudiants et étudiantes gardent les connaissances acquises sur le long terme. Lors de ce colloque, plusieurs ateliers et conférences ont porté sur les méthodes d'enseignement novatrices comme l'apprentissage par projet. Toutefois, très peu ont touché au potentiel des émotions vécues dans une classe pour favoriser l'élaboration de la mémoire à long terme. Notre recherche porte précisément sur ce thème. Elle se situe dans le cadre d'un cours de biologie obligatoire pour tous les étudiants et étudiantes du programme de Sciences de la nature : Évolution et diversité du vivant (101-NYA-05). La problématique a été établie à partir de certaines observations faites dans trois collèges où le chercheur principal a oeuvré. Il s'agit du Cégep de Victoriaville, du Cégep François-Xavier-Garneau et du Cégep de Lévis-Lauzon. C'est toutefois à l'intérieur du Cégep de Lévis-Lauzon que la recherche a été menée. Parmi ces observations, on note d'abord qu'à l'intérieur des cours de biologie en général, l'exposé magistral occupe une place importante. Certains problèmes reliés à l'abandon du cours Évolution et diversité du vivant ou aux taux de réussite reliés à ce cours ont également été observés. Enfin, l'action des enseignants et enseignantes porte surtout sur le traitement cognitif des contenus, les émotions étant peu prises en considération. Il est de notre avis que faire plus de place aux émotions en classe —notamment durant l'exposé magistral — pourrait améliorer le processus de mémorisation à long terme ce qui pourrait avoir un impact éventuel sur les taux de réussite. Cela nous a amenés à formuler l'objectif général de notre recherche qui est d'établir un lien entre ce qui est conservé dans la mémoire à long terme et les émotions qui ont pu être vécues par les étudiantes et étudiants lors de l'apprentissage dans le cadre du cours Évolution et diversité du vivant. Le cadre de référence sur lequel s'est appuyée notre recherche repose en premier lieu sur le développement de deux concepts : émotions et mémoire. Nous avons d'abord défini le concept d'émotion, établi une liste de mots permettant l'expression d'émotions et mis en relief les relations qui existent entre les émotions et la cognition. Nous avons ensuite défini le concept de mémoire et en avons présenté les divers types. En deuxième lieu, nous avons présenté les structures cérébrales ainsi que les mécanismes biochimiques qui interviennent lors de l'élaboration de la mémoire à long terme. Le rôle des structures cérébrales impliquées dans les émotions sur la formation de réseaux neuronaux associés à la mémoire y a notamment été exposé. Enfin, des études menées en milieu scolaire portant sur le rôle des émotions en classe ont été présentées. Pour répondre à l'objectif général de notre recherche, nous avons opté pour une recherche qualitative descriptive. Treize étudiants et étudiantes du programme de Sciences de la nature du Cégep de Lévis-Lauzon ont accepté de participer à une entrevue de type semi-dirigé. Ces étudiantes et étudiants étaient tous en dernière session du programme ce qui laissait un écart d'au moins treize mois entre la fin du cours Évolution et diversité du vivant et la participation à l'entrevue. Au cours des entretiens, les participants et participantes avaient à identifier les trois éléments de contenu relié au cours qu'ils avaient le mieux conservés en mémoire. Ils devaient également identifier des émotions vécues à l'intérieur du même cours. Ils pouvaient également présenter des exemples vécus de lien émotion-mémoire dans le cadre du même cours. Les entrevues ont été transcrites et les contenus analysés par segmentation des unités de sens. Les résultats de notre recherche montrent que les participants et participantes de notre étude accordent une grande importance au rôle que jouent les émotions vécues en classe sur leur capacité de mémorisation. À cet égard, plusieurs éléments de contenus identifiés ont pu être reliés à des émotions vécues en classe. Par exemple, la génétique et la sélection naturelle ont fréquemment été reliées à l'amusement ou au plaisir. La surprise est également une émotion qui a été associée à plusieurs éléments de contenu. Il faut toutefois préciser que dans certains cas, les éléments de contenus identifiés n'avaient pas liens évidents avec des émotions vécues en classe. Dans ces cas, le travail personnel a pu avoir un impact positif par exemple. Toutefois, il est clair selon les participants et participantes que les émotions vécues en classe ont pu avoir un rôle déterminant sur la mémorisation de certains éléments de contenus identifiés. Notre analyse permet d'en venir à la même conclusion. À partir de l'analyse des entrevues et des liens qui ont été établis par les participants et participantes entre les émotions vécues et les éléments de contenus mémorisés, nous avons élaboré un répertoire comprenant cinq catégories d'outils permettant de favoriser la construction de la mémoire à long terme en agissant via les émotions vécues en classe. Ces catégories sont l'humour; les actions de l'enseignant ou l'enseignante; les témoignages; les personnifications et les comparaisons; et finalement, les activités et les jeux. Bien que notre recherche se situe dans le contexte d'un cours de biologie propre au programme de Sciences de la nature, le répertoire développé est suffisamment vaste pour être utile, dans des conditions semblables, à l'enseignement d'autres cours au sein de la communauté collégiale. L'exploitation du potentiel des émotions vécues en classe ne peut être considérée comme la recette qui règle tous les problèmes reliés aux apprentissages durables. Cette exploitation peut néanmoins représenter un outil pédagogique intéressant pour quiconque se sentirait à l'aise de l'utiliser.