Visual representation of food in the brain : effects of repeated exposure and gut hormone secretion

The thesis at hand is concerned with the spatio-temporal brain mechanisms of visual food perception as investigated by electrical neuroimaging. Due to the increasing prevalence of obesity and its associated challenges for public health care, there is a need to better understand behavioral and brain processes underlying food perception and food-based decision-making. The first study (Study A) of this thesis was concerned with the role of repeated exposure to visual food cues. In our everyday lives we constantly and repeatedly encounter food and these exposures influence our food choices and preferences. In Study A, we therefore applied electrical neuroimaging analyses of visual evoked potentials to investigate the spatio-temporal brain dynamics linked to the repeated viewing of high- and low-energy food cues (published manuscript: "The role of energetic value in dynamic brain response adaptation during repeated food image viewing" (Lietti et al., 2012)). In this study, we found that repetitions differentially affect behavioral and brain mechanisms when high-energy, as opposed to low-energy foods and non-food control objects, were viewed. The representation of high-energy food remained invariant between initial and repeated exposures indicating that the sight of high-energy dense food induces less behavioral and neural adaptation than the sight of low-energy food and non-food control objects. We discuss this finding in the context of the higher salience (due to greater motivation and higher reward or hedonic valuation) of energy- dense food that likely generates a more mnemonically stable representation. In turn, this more invariant representation of energy-dense food is supposed to (partially) explain why these foods are over-consumed despite of detrimental health consequences. In Study Β we investigated food responsiveness in patients who had undergone Roux-en-Y gastric bypass surgery to overcome excessive obesity. This type of gastric bypass surgery is not only known to alter food appreciation, but also the secretion patterns of adipokines and gut peptides. Study Β aimed at a comprehensive and interdisciplinary investigation of differences along the gut-brain axis in bypass-operated patients as opposed to weight-matched non-operated controls. On the one hand, the spatio-temporal brain dynamics to the visual perception of high- vs. low-energy foods under differing states of motivation towards food intake (i.e. pre- and post-prandial) were assessed and compared between groups. On the other hand, peripheral gut hormone measures were taken in pre- and post-prandial nutrition state and compared between groups. In order to evaluate alterations in the responsiveness along the gut-brain-axis related to gastric bypass surgery, correlations between both measures were compared between both participant groups. The results revealed that Roux-en- Y gastric bypass surgery alters the spatio-temporal brain dynamics to the perception of high- and low-energy food cues, as well as the responsiveness along the gut-brain-axis. The potential role of these response alterations is discussed in relation to previously observed changes in physiological factors and food intake behavior post-Roux-en-Y gastric bypass surgery. By doing so, we highlight potential behavioral, neural and endocrine (i.e. gut hormone) targets for the future development of intervention strategies for deviant eating behavior and obesity. Together, the studies showed that the visual representation of foods in the brain is plastic and that modulations in neural activity are already noted at early stages of visual processing. Different factors of influence such as a repeated exposure, Roux-en-Y gastric bypass surgery, motivation (nutrition state), as well as the energy density of the visually perceived food were identified. En raison de la prévalence croissante de l'obésité et du défi que cela représente en matière de santé publique, une meilleure compréhension des processus comportementaux et cérébraux liés à la nourriture sont nécessaires. En particulier, cette thèse se concentre sur l'investigation des mécanismes cérébraux spatio-temporels liés à la perception visuelle de la nourriture. Nous sommes quotidiennement et répétitivement exposés à des images de nourriture. Ces expositions répétées influencent nos choix, ainsi que nos préférences alimentaires. La première étude (Study A) de cette thèse investigue donc l'impact de ces exposition répétée à des stimuli visuels de nourriture. En particulier, nous avons comparé la dynamique spatio-temporelle de l'activité cérébrale induite par une exposition répétée à des images de nourriture de haute densité et de basse densité énergétique. (Manuscrit publié: "The role of energetic value in dynamic brain response adaptation during repeated food image viewing" (Lietti et al., 2012)). Dans cette étude, nous avons pu constater qu'une exposition répétée à des images représentant de la nourriture de haute densité énergétique, par opposition à de la nourriture de basse densité énergétique, affecte les mécanismes comportementaux et cérébraux de manière différente. En particulier, la représentation neurale des images de nourriture de haute densité énergétique est similaire lors de l'exposition initiale que lors de l'exposition répétée. Ceci indique que la perception d'images de nourriture de haute densité énergétique induit des adaptations comportementales et neurales de moindre ampleur par rapport à la perception d'images de nourriture de basse densité énergétique ou à la perception d'une « catégorie contrôle » d'objets qui ne sont pas de la nourriture. Notre discussion est orientée sur les notions prépondérantes de récompense et de motivation qui sont associées à la nourriture de haute densité énergétique. Nous suggérons que la nourriture de haute densité énergétique génère une représentation mémorielle plus stable et que ce mécanisme pourrait (partiellement) être sous-jacent au fait que la nourriture de haute densité énergétique soit préférentiellement consommée. Dans la deuxième étude (Study Β) menée au cours de cette thèse, nous nous sommes intéressés aux mécanismes de perception de la nourriture chez des patients ayant subi un bypass gastrique Roux- en-Y, afin de réussir à perdre du poids et améliorer leur santé. Ce type de chirurgie est connu pour altérer la perception de la nourriture et le comportement alimentaire, mais également la sécrétion d'adipokines et de peptides gastriques. Dans une approche interdisciplinaire et globale, cette deuxième étude investigue donc les différences entre les patients opérés et des individus « contrôles » de poids similaire au niveau des interactions entre leur activité cérébrale et les mesures de leurs hormones gastriques. D'un côté, nous avons investigué la dynamique spatio-temporelle cérébrale de la perception visuelle de nourriture de haute et de basse densité énergétique dans deux états physiologiques différent (pre- et post-prandial). Et de l'autre, nous avons également investigué les mesures physiologiques des hormones gastriques. Ensuite, afin d'évaluer les altérations liées à l'intervention chirurgicale au niveau des interactions entre la réponse cérébrale et la sécrétion d'hormone, des corrélations entre ces deux mesures ont été comparées entre les deux groupes. Les résultats révèlent que l'intervention chirurgicale du bypass gastrique Roux-en-Y altère la dynamique spatio-temporelle de la perception visuelle de la nourriture de haute et de basse densité énergétique, ainsi que les interactions entre cette dernière et les mesures périphériques des hormones gastriques. Nous discutons le rôle potentiel de ces altérations en relation avec les modulations des facteurs physiologiques et les changements du comportement alimentaire préalablement déjà démontrés. De cette manière, nous identifions des cibles potentielles pour le développement de stratégies d'intervention future, au niveau comportemental, cérébral et endocrinien (hormones gastriques) en ce qui concerne les déviances du comportement alimentaire, dont l'obésité. Nos deux études réunies démontrent que la représentation visuelle de la nourriture dans le cerveau est plastique et que des modulations de l'activité neurale apparaissent déjà à un stade très précoce des mécanismes de perception visuelle. Différents facteurs d'influence comme une exposition repetee, le bypass gastrique Roux-en-Y, la motivation (état nutritionnel), ainsi que la densité énergétique de la nourriture qui est perçue ont pu être identifiés.

EAACI Food Allergy and Anaphylaxis Guidelines: diagnosis and management of food allergy.

Food allergy can result in considerable morbidity, impact negatively on quality of life, and prove costly in terms of medical care. These guidelines have been prepared by the European Academy of Allergy and Clinical Immunology's (EAACI) Guidelines for Food Allergy and Anaphylaxis Group, building on previous EAACI position papers on adverse reaction to foods and three recent systematic reviews on the epidemiology, diagnosis, and management of food allergy, and provide evidence-based recommendations for the diagnosis and management of food allergy. While the primary audience is allergists, this document is relevant for all other healthcare professionals, including primary care physicians, and pediatric and adult specialists, dieticians, pharmacists and paramedics. Our current understanding of the manifestations of food allergy, the role of diagnostic tests, and the effective management of patients of all ages with food allergy is presented. The acute management of non-life-threatening reactions is covered in these guidelines, but for guidance on the emergency management of anaphylaxis, readers are referred to the related EAACI Anaphylaxis Guidelines.

Metabolic predictors of obesity. Contribution of resting energy expenditure, thermic effect of food, and fuel utilization to four-year weight gain of post-obese and never-obese women.

This prospective study was designed to identify abnormalities of energy expenditure and fuel utilization which distinguish post-obese women from never-obese controls. 24 moderately obese, postmenopausal, nondiabetic women with a familial predisposition to obesity underwent assessments of body composition, fasting and postprandial energy expenditure, and fuel utilization in the obese state and after weight loss (mean 12.9 kg) to a post-obese, normal-weight state. The post-obese women were compared with 24 never-obese women of comparable age and body composition. Four years later, without intervention, body weight was reassessed in both groups. Results indicated that all parameters measured in the post-obese women were similar to the never-obese controls: mean resting energy expenditure, thermic effect of food, and fasting and postprandial substrate oxidation and insulin-glucose patterns. Four years later, post-obese women regained a mean of 10.9 kg while control subjects remained lean (mean gain 1.7 kg) (P < 0.001 between groups). Neither energy expenditure nor fuel oxidation correlated with 4-yr weight changes, whereas self-reported physical inactivity was associated with greater weight regain. The data suggest that weight gain in obesity-prone women may be due to maladaptive responses to the environment, such as physical inactivity or excess energy intake, rather than to reduced energy requirements.

Un "régime méditerranéen" bon à penser : la lisibilité sociale et médicale des pratiques alimentaires des migrants italiens aux Etats-Unis et en Suisse (20e siècle) = The good "Mediterranean diet" : medical and social readability of food practices among Italian migrants in the United-States and Switzerland (20th century)

[Ressource électronique] : open access journal

Neuroendocrine deregulation of food intake, adipose tissue and the gastrointestinal system in obesity and metabolic syndrome.

Obesity is an excess of fat mass. Fat mass is an energy depot but also an endocrine organ. A deregulation of the sympathetic nervous system (SNS) might produce obesity. Stress exaggerates diet-induced obesity. After stress, SNS fibers release neuropeptide Y (NPY) which directly increases visceral fat mass producing a metabolic syndrome (MbS)-like phenotype. Adrenergic receptors are the main regulators of lipolysis. In severe obesity, we demonstrated that the adrenergic receptor subtypes are differentially expressed in different fat depots. Liver and visceral fat share a common sympathetic pathway, which might explain the low-grade inflammation which simultaneously occurs in liver and fat of the obese with MbS. The neuroendocrine melanocortinergic system and gastric ghrelin are also greatly deregulated in obesity. A specific mutation in the type 4 melanocortin receptor induces early obesity onset, hyperphagia and insulin-resistance. Nonetheless, it was recently discovered that a mutation in the prohormone convertase 1/3 simultaneously produces severe gastrointestinal dysfunctions and obesity.

Food availability affects the maternal transfer of androgens and antibodies into eggs of a colonial seabird.

Mothers can improve the quality of their offspring by increasing the level of certain components in their eggs. To examine whether or not mothers increase deposition of such components in eggs as a function of food availability, we food-supplemented black-legged kittiwake females (Rissa tridactyla) before and during egg laying and compared deposition of androgens and antibodies into eggs of first and experimentally induced replacement clutches. Food-supplemented females transferred lower amounts of androgens and antibodies into eggs of induced replacement clutches than did non-food-supplemented mothers, whereas first clutches presented no differences between treatments. Our results suggest that when females are in lower condition, they transfer more androgens and antibodies into eggs to facilitate chick development despite potential long-term costs for juveniles. Females in prime condition may avoid these potential long-term costs because they can provide their chicks with more and higher quality resources.

Bypass gastrique: prise en charge des complications et désagrements alimentaires [Gastric bypass: management of complications and food tolerance]

La chirurgie bariatrique est le seul traitement qui permette une perte pondérale significative sur le long terme mais le succès d'une telle intervention repose avant tout dans une sélection et une préparation attentive du patient. Une bonne connaissance des implications de l'opération permet de favoriser un changement de comportement alimentaire et par là aussi de diminuer les complications et les désagréments alimentaires. L'éducation du patient n'a de sens que si elle s'inscrit dans une prise en charge pluridisciplinaire, comprenant également un suivi diététique, planifié sur le long terme. La mastication, la vitesse d'ingestion des aliments, le fait de renoncer aux boissons gazeuses et de devoir boire régulièrement entre les repas, sont les éléments les plus difficiles à mettre en place pour le patient. Bariatric surgery is the only treatment inducing effective weight loss on the long term. The success of such an intervention is possible by carefully selecting and educating the candidates. Good understanding of the bariatric surgery implications allows the patients to modify their eating habits and thus decrease complications and food intolerance. Therefore patient education requires a multidisciplinary approach which implies the follow-up of a dietician on the long term. Mastication, speed of food ingestion, avoidance of carbonated beverages as well as the obligation to drink at frequent and regular intervals are the most difficult aspects to be taught to the patients

Food-dependent Cushing's syndrome: possible involvement of leptin in cortisol hypersecretion.

Stimulation ofcortisol secretion by food intake has been implicated in the pathogenesis of some cases of ACTH-independent Cushing's syndrome, via an aberrant response of the adrenal glands to gastric inhibitory polypeptide (GIP). We report here a novel case of food-dependent Cushing's syndrome in a patient with bilateral macronodular adrenal hyperplasia. In this patient we were able to confirm a paradoxical stimulation of cortisol secretion by GIP in vivo as well as in vitro on dispersed tumor adrenal cells obtained at surgery. In addition to GIP, in vitro stimulation of these cultured tumor adrenal cells with leptin, the secreted product of the adipocyte, induced cortisol secretion. By comparison, no such stimulation was observed in vitro in adrenal cells obtained from another patient with bilateral macronodular adrenal hyperplasia and Cushing's syndrome that did not depend on food intake, in tumor cells obtained from a solitary cortisol-secreting adrenal adenoma, and in normal human adrenocortical cells. These results demonstrate that as in previously described cases of food-dependent Cushing's syndrome, GIP stimulated cortisol secretion from the adrenals of the patient reported here. Therefore, they indicate that such a paradoxical response probably represents the hallmark of this rare condition. In addition, they suggest that leptin, which normally inhibits stimulated cortisol secretion in humans, participated in cortisol hypersecretion in this case. Further studies in other cases of food-dependent Cushing's syndrome, however, will be necessary to better ascertain the pathophysiological significance of this finding.

Food allergy: Evaluation of the quality of life in Swiss children

Background: Food allergy in children, an increasingly prevalent disease, significantly affects the quality of life. Its impact can be analyzed by the recently validated French version of the Food Allergy Quality of Life Questionnaire (FAQLQ). Objectives: The aim of our study was to evaluate the quality of life in a small sample of Swiss children with IgE-mediated food allergy. Methods: Information were collected with the questionnaire among 0-12 years old children and their parents during a scheduled allergy visit, and analysed in term of emotional impact, food anxiety and social and food limitations. Patients were divided according to the questionnaire in three age groups: group 1 from 0 to 3 years, group 2 from 4 to 6 years and group 3 from 7 up to 12 years. Results: 30 food allergic patients were included, with a girl/boy ratio of 1:1.14. Median age was 6 years. 56% suffered from or had a history of eczema, 23% of rhino-conjunctivitis, 30% of asthma, and 13% reported a drug allergy. None had insect venom allergy. 57% were known to be allergic to one food, 20% to two foods, 20% to 3 foods and 3% had 3 or more food allergies. Tree nuts (51% of all allergies) as well as eggs (28 %) were the major allergies. Emotional impact had a total score of 1.54 but showed differences between age groups. In group 1 it was lower with 0.23, in group 2 the score was 2.03 and 1.77 in group 3. Food anxiety total score was 1.9; 0.76 in group 1, 2.31 in group 2 and 2.23 in group 3. Social and food limitations showed similar results with a total score of 1.73 and 1.23 in group 1, 2.05 in group 2 and 1.68 for group 3. Conclusion: Food allergy affects the quality of life of Swiss children. Our preliminary results on a small sample are comparable to previously published data. We show that the impact of food allergy on daily life increases when the child starts school and social activities.

From pathogen defence to food allergy; The multiple facets of the mucosal immune system

Résumé destiné à un large public Le système immunitaire associé aux muqueuses gastro-intestinales doit être capable de protéger notre organisme contre l'invasion de pathogènes. Parallèlement, il doit identifier en Cant que tels, des composés inoffensifs comme la nourriture ou les milliards de bactéries qui résident dans notre intestin. Le travail présenté ici aborde ces deux aspects essentiels au bon fonctionnement de notre muqueuse intestinale. Dans une première partie, la protéine nommée pièce sécrétoire a été étudiée pour ses propriétés protectrices contre le pathogène viral rotavirus. Le rôle de la pièce sécrétoire est de transporter les anticorps que nous produisons vers la surface des muqueuses. En dehors de cette fonction bien connue, il se peut que cette protéine soit également capable de protéger notre organisme contre certains virus. L'hypothèse de travail était donc que la pièce sécrétoire se lie directement au virus, l'empêchant ainsi d'infecter des cellules épithéliales de l'intestin. En utilisant différentes techniques biochimiques, cette hypothèse s'est révélée fausse car aucune interaction entre la pièce sécrétoire et le virus n'a pu être observée, et logiquement, aucune protection n'a pu prendre place. En revanche, la pièce sécrétoire se lie à d'autres structures pathogéniques et permet ainsi de neutraliser leurs effets néfastes. La pièce sécrétoire participe donc activement à la protection de nos muqueuses, en plus de son rôle de transporteur. La deuxième partie de ce travail avait pour sujet les réactions inappropriées que le système immunitaire induit parfois contre un aliment, ou, autrement dit, les allergies alimentaires. Un modèle d'allergie alimentaire à donc été développé chez la souris et a permis de mesurer plusieurs symptômes et facteurs liés à l'allergie. Puis, ce modèle a été utilisé afin de tester les effets bénéfiques d'une bactérie lactique, dite probiotique, sur le développement de l'allergie. Il a été observé que, sous certaines circonstances, l'administration de la bactérie lactique protégeait entièrement les souris contre les réactions allergiques. L'effet bénéfique dépend donc du probiotique mais également d'autres facteurs encore inconnus â ce jour. Cette étude ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés aux allergies alimentaires et sur l'impact que peuvent avoir les bactéries probiotiques sur cette maladie. Résumé Le système immunitaire associé aux muqueuses intestinales doit être capable de différencier les antigènes inoffensifs tels que 1a nourriture ou les bactéries commensales des microorganismes potentiellement dangereux. Cet aspect est essentiel pour le maintien de l'homéostase intestinale et fait l'objet du travail présenté ici. Dans un premier projet, les propriétés protectrices de la protéine appelée pièce sécrétoire (SC) ont été étudiées. SC est une protéine connue pour le transport des immunoglobulines à la surface des muqueuses. Cette protéine est fortement glycosylée paz des sucres complexes, ce qui nous a mené à postuler que SC puisse interagir avec le pathogène rotavirus. Cette hypothèse était soutenue par le fait que ce virus adhère aux cellules épithéliales par des résidus glycosylés. Des analyses biochimiques et biologiques ont démontré qu'aucune interaction entre SC et le virus ne prenait place, et que par conséquent SC n'offrait aucune protection contre ce pathogène. En revanche, SC interagit avec d'autres structures pathogéniques, comme la toxine A de Clostridium difficile, et la molécule d'adhésion intimine de la bactérie entéropathogène Escherichia coli. La liaison se fait par l'intermédiaire des sucres et confère ainsi une protection contre ces pathogènes. Ainsi, SC a été identifié comme agent neutralisant au niveau de l'intestin. La deuxième partie de ce travail abordait le sujet des allergies alimentaires, et avait pour but de tester les effets bénéfiques potentiels d'une bactérie probiotique, Lactobacillus paracasei NCC2461, contre les réactions allergiques. Un modèle marin d'allergie alimentaire a été mis au point, permettant de mesurer des immunoglobulines E, des symptômes allergiques, et la dégranulation de mastocytes. Lorsque le probiotique a été administré aux souris, celles-ci ont été complètement protégées des réactions allergiques dans une première expérience. Cependant, cette protection n'a pas été reproduite et suggère que des facteurs environnementaux encore inconnus sont critiques pour que le probiotique agisse positivement. Ce travail a permis de mettre en évidence la complexité de l'approche des traitements liés aux probiotiques et ouvre la voie sur la compréhension des mécanismes liés à l'allergie. Abstract The mucosal immune system associated to the gastrointestinal mucosa must efficiently distinguish between innocuous antigens, such as food proteins and commensal bacteria and potentially infectious agents. The work presented here deals with these two essential aspects guaranteeing intestinal homeostasis. In the first part of this work, the protective properties of secretory component (SC) toward the pathogen rotavirus were investigated. SC, which allows the transport of polymeric immunoglobulins (Ig) to mucosal surfaces, is highly glycosylated with complex glycan structures. The abundance and the nature of these carbohydrates led us to speculate that SC might interact with rotavirus, which is known to bind target cells with glycan receptors. Using various biological and biochemical techniques, we demonstrated that SC did not interact with rotaviruses, nor protected epithelial cells from infection. However, SC was shown to bind to Clostridium difficile toxin A and to the enteropathogenic Echerischia coli adhesion molecule intimin in a glycan-dependent fashion. These interactions allow in vitro protection of epithelial cells using physiological concentrations of SC. These data identify SC as a microbial scavenger at mucosal surfaces, and in the context of secretory IgA, further enhance the neutralising properties of the complex. The second project was inscribed in the domain of food allergy and aimed to test the modulatory functions of a probiotic strain of Lactobacillus paracasei toward allergic reactions. A model of food-mediated allergy was developed in the mouse using mucosal sensitisation. Several parameters associated to allergy were quantified after allergen challenge, and included allergen-specific IgE, allergic signs like diarrhea and temperature drop, and degranulation of mast cells. Administration of the probiotic strain was shown to completely protect mice from allergic reactions. However, these data were not reproduced, suggesting that unknown environmental factors are required so that protection mediated by the probiotic strain occurs. This study paves the way to the understanding of the mechanisms associated to allergy, and highlights the tremendous complexity that probiotic treatments will have to face.

Food traditions and landscape histories of the Indian Ocean World : theoretical and methodological reflections

Environmental histories of plant exchanges have largely centred on their eco- nomic importance in international trade and on their ecological and social impacts in the places where they were introduced. Yet few studies have at- tempted to examine how plants brought from elsewhere become incorporated over time into the regional cultures of material life and agricultural landscapes. This essay considers the theoretical and methodological problems in inves- tigating the environmental history, diversity and distribution of food plants transferred across the Indian Ocean over several millennia. It brings together concepts of creolisation, syncretism, and hybridity to outline a framework for understanding how biotic exchanges and diffusions have been translated into regional landscape histories through food traditions, ritual practices and articu- lation of cultural identity. We use the banana plant - which underwent early domestication across New Guinea, South-east Asia and peninsular India and reached East Africa roughly two thousand years ago - as an example for il- lustrating the diverse patterns of incorporation into the cultural symbolism, material life and regional landscapes of the Indian Ocean World. We show that this cultural evolutionary approach allows new historical insights to emerge and enriches ongoing debates regarding the antiquity of the plant's diffusion from South-east Asia to Africa.

GENETIC ARCHITECTURE, EVOLUTION AND MAINTENANCE OF A COLOR CLINE AT A CONTINENTAL SCALE

On a geological time scale the conditions on earth are very variable and biological patterns (for example the distributions of species) are very dynamic. Understanding large scale patterns of variation observed today thus requires a deep understanding of the historical factors that drove their evolution. In this thesis, we reevaluated the evolution and maintenance of a continental color cline observed in the European barn owl (Tyto alba) using population genetic tools. The colour cline spans from south-est Europe where most individual have pure white underparts to north and east Europe where most individuals have rufous-brown underparts. Our results globally showed that the old scenario, stipulating that the color cline evolved by secondary contact of two color morphs (white and rufous) that evolved in allopatry during the last ice age has to be revised. We collected samples of about 700 barn owls from the Western Palearctic to establish the first population genetic data set for this species. Individuals were genotyped at 22 microsatellites markers, at one mitochondrial gene, and at a candidate color gene. The color of each individuals was assessed and their sex determined by molecular methods. We first showed that the genetic variation in Western Europe is very limited compared to the heritable color variation. We found no evidences of different glacial lineages, and showed that selection must be involved in the maintenance of the color cline (chapter 1). Using computer simulations, we demonstrated that the post-glacial colonization of Europe occurred from the Iberian Peninsula and that the color cline could not have evolved by neutral demographic processes during this colonization (chapter 2). Finally we reevaluated the whole history of the establishment of the Western Palearctic variation of the barn owl (chapter 3): This study showed that all Western European barn owls descend from white barn owls phenotypes from the Middle East that colonized the Iberian Peninsula via North-Africa. Following the end of the last ice age (20'000 years ago), these white barn owls colonized Western Europe and under selection a novel rufous phenotype evolved (during or after the colonization). An important part of the color variation could be explained by a single mutation in the melanocortin-1-receptor (MC1R) gene that appeared during or after the colonization. The colonization of Europe reached until Greece, where the rufous birds encountered white ones (which reached Greece from the Middle East over the Bosporus) in a secondary contact zone. Our analyses show that white and rufous barn owls in Greece interbreed only to a limited extent. This suggests that barn owls are at the verge of becoming two species in Greece and demonstrates that European barn owls represent an incipient ring species around the Mediterranean. The revisited history of the establishment of the European barn owl color cline makes this model system remarkable for several aspects. It is a very clear example of strong local adaptation that can be achieved despite high gene flow (strong color and MC1R differentiation despite almost no neutral genetic differentiation). It also offers a wonderful model system to study the interactions between colonization processes and selection processes which have, for now, been remarkably understudied despite their potentially ubiquitous importance. Finally it represents a very interesting case in the speciation continuum and appeals for further studying the amount of gene flow that occurs between the color morphs in Greece. -- Sur l'échelle des temps géologiques, les conditions sur terre sont très variables et les patrons biologiques (telle que la distribution des espèces) sont très dynamiques. Si l'on veut comprendre des patrons que l'on peut observer à large échelle aujourd'hui, il est nécessaire de d'abord comprendre les facteurs historiques qui ont gouverné leur établissement. Dans cette thèse, nous allons réévaluer, grâce à des outils modernes de génétique des populations, l'évolution et la maintenance d'un cline de couleur continental observé chez l'effraie des clochers européenne (Tyto alba). Globalement, nos résultats montrent que le scenario accepté jusqu'à maintenant, qui stipule que le cline de couleur a évolué à partir du contact secondaire de deux morphes de couleur (blanches et rousses) ayant évolué en allopatrie durant les dernières glaciations, est à revoir. Afin de constituer le premier jeu de données de génétique des populations pour cette espèce, nous avons récolté des échantillons d'environ 700 effraies de l'ouest Paléarctique. Nous avons génotypé tous les individus à 22 loci microsatellites, sur un gène mitochondrial et sur un autre gène participant au déterminisme de la couleur. Nous avons aussi mesuré la couleur de tous les individus et déterminé leur sexe génétiquement. Nous avons tout d'abord pu montrer que la variation génétique neutre est négligeable en comparaison avec la variation héritable de couleur, qu'il n'existe qu'une seule lignée européenne et que de la sélection doit être impliquée dans le maintien du cline de couleur (chapitre 1). Grâce à des simulations informatiques, nous avons démontré que l'ensemble de l'Europe de l'ouest a été recolonisé depuis la Péninsule Ibérique après les dernières glaciations et que le cline de couleur ne peut pas avoir évolué par des processus neutre durant cette colonisation (chapitre 2). Finalement, nous avons réévalué l'ensemble de l'histoire postglaciaire de l'espèce dans l'ouest Paléarctique (chapitre 3): l'ensemble des effraies du Paléarctique descendent d'effraie claire du Moyen-Orient qui ont colonisé la péninsule ibérique en passant par l'Afrique du nord. Après la fin de la dernière glaciation (il y a 20'000 ans), ces effraies claires ont colonisé l'Europe de l'ouest et ont évolués par sélection le phénotype roux (durant ou après la colonisation). Une part importante de la variation de couleur peut être expliquée par une mutation sur le gène MC1R qui est apparue durant ou juste après la colonisation. Cette vague de colonisation s'est poursuivie jusqu'en Grèce où ces effraies rousses ont rencontré dans une zone de contact secondaire des effraies claires (qui sont remontées en Grèce depuis le Moyen-Orient via le Bosphore). Nos analyses montrent que le flux de gènes entre effraies blanches et rousses est limité en Grèce, ce qui suggère qu'elles sont en passe de former deux espèces et ce qui montre que les effraies constituent un exemple naissant de spéciation en anneaux autour de la Méditerranée. L'histoire revisitée des effraies des clochers de l'ouest Paléarctique en fait un système modèle remarquable pour plusieurs aspects. C'est un exemple très claire de forte adaptation locale maintenue malgré un fort flux de gènes (différenciation forte de couleur et sur le gène MC1R malgré presque aucune structure neutre). Il offre également un très bon système pour étudier l'interaction entre colonisation et sélection, un thème ayant été remarquablement peu étudié malgré son importance. Et il offre finalement un cas très intéressant dans le « continuum de spéciation » et il serait très intéressant d'étudier plus en détail l'importance du flux de gènes entre les morphes de couleur en Grèce.