THÉMATIQUE GÉNÉRALE

La majorité des activités de recherche poursuivies dans notre laboratoire s’intègre sous le thème de la Chaire de Recherche du Canada en génomique et conservation des ressources aquatiques. Cependant, plusieurs de ces travaux s’insèrent également dans la programmation scientifique de centres de recherche reconnus internationalement, notamment Québec-Océan (Groupe interinstitutionnel de recherches océanographiques du Québec), Réseau Aquaculture Québec (RAQ) et le CIRSA (Centre Interuniversitaire de Recherche sur le Saumon Atlantique). De plus, nous collaborons avec plusieurs autres partenaires sur des sujets aussi variés que l’étude de la structuration génétique du caribou, l’estimation d’abondance chez l’ours noir ou encore sur celle du déterminisme de la dispersion chez l’albatros hurleur.

Trois objectifs généraux sont poursuivis dans le cadre de la Chaire de recherche. Le premier est de générer des connaissances fondamentales sur les facteurs évolutifs régissant la diversité génétique des populations qui stimuleront la viabilité économique à long terme et la valeur sociale des espèces aquatiques dans trois domaines d’activité complémentaires : l’exploitation sportive ou commerciale par la pêche, la conservation de la biodiversité et l’aquaculture. Le deuxième est d’accroître la formation de biologistes, chercheurs et professionnels de recherche qui feront l’acquisition de connaissances à la fine pointe de domaines de recherche prioritaires au Canada, notamment en génomique évolutive et en écologie moléculaire. Un troisième objectif est d’accroître la visibilité de la recherche universitaire auprès de la population et l’informer du rôle de la recherche en vue d’améliorer la gestion et la conservation des ressources naturelles.

Le caractère original de nos activités de recherche réside avant tout dans une approche intégrative combinant les domaines de la génomique quantitative et fonctionnelle, la génétique des populations, la bioinformatique et l’écologie. Le caractère intégrateur de nos activités de recherche se reflète également au niveau des sujets de recherche qui sont abordés. Par exemple, les problématiques reliées aux pêcheries, à l’aquiculture et à la conservation de la biodiversité ont été généralement considérées comme distinctes et n’ayant que peu de liens entre elles. Cette façon de faire a souvent été source de conflits entre les différents utilisateurs. Au contraire, l’approche préconisée dans cette Chaire de recherche repose sur la prémisse que ces trois secteurs font face aux problèmes communs de l’érosion de la diversité génétique et du manque de connaissances fondamentales quant aux processus qui génèrent et maintiennent cette diversité.

TRAVAUX EN COURS DE RÉALISATION

Les travaux présentement en cours de réalisation se regroupent en cinq thématiques de recherche. Un résumé de chacun des projets spécifiques ainsi que les noms des collaborateurs impliqués sont présentés dans la section « Personnel ».

La première grande thématique de recherche est de contribuer à la compréhension des interactions génotype-environnement responsables de la diversification d'un ancêtre commun en populations reproductivement isolées et exploitant des ressources écologiques distinctes. L’approche utilisée est multidisciplinaire et requiert l'étude combinée de la génétique des populations et quantitative, de la cartographie génique, de la génomique fonctionnelle, de l'écologie, du comportement et de la physiologie. Les principaux modèles étudiés sont des complexes de populations lacustres (corégones, genre Coregonus, Salmonidae) qui varient quant à leur niveau d'isolement reproductif et de spécialisation pour l'occupation de niches écologiques distinctes. Nous visons notamment à :

(i) établir l'architecture génétique de l'isolement reproductif et de la variation phénotypique entre formes sympatriques par une approche combinant la cartographie génique et l’analyse de profils de transcription de gènes à l’aide de bio-puces à ADN (ou microarrays).

(ii) vérifier l'hypothèse voulant que le patron d'hybridation introgressive entre ces écotypes soit déterminé par l'intensité de la sélection naturelle agissant sur les loci quantitatifs (QTL) et sur le niveau de transcription de gènes responsables de la différenciation phénotypique et de l'isolement reproductif.

(iii) l’hypothèse générale voulant que la divergence adaptative et l’isolement reproductif entre écotypes de corégones impliquent des différences dans la structure et la régulation de gènes adaptés à des modes de vie distincts et ayant évolué sous l’effet de la sélection naturelle.

(iv) combiner l’étude limnologique détaillée des lacs à l’utilisation de méthodes isotopiques afin de vérifier l’hypothèse d’un lien causal entre la disponibilité de la biomasse dans les différentes niches trophiques, le taux de conversion énergétique et l'ampleur de la spécialisation phénotypique et l’isolement reproductif atteint entre les écotypes génétiquement différenciés.

Une deuxième grande thématique abordée est d’élucider le rôle respectif des facteurs génétiques et écologiques sur le succès reproducteur en milieu naturel chez les poissons. Plus particulièrement, nous visons à comparer le succès reproducteur réalisé par des poissons adoptant différents phénotypes au sein d’une même population (e.g. poissons résidents vs. anadromes, temps de résidence en mer variable chez les poissons anadromes, mâles furtifs vs. territoriaux), puis à comprendre comment la sélection naturelle agit afin de favoriser le maintien de ces polymorphismes. Ces travaux requièrent l’utilisation de marqueurs moléculaires hypervariables permettant d’établir les relations parentales entre les géniteurs et la progéniture et de quantifier l’héritabilité des traits phénotypiques reliés au fitness en milieu naturel. Certaines des espèces étudiées sont le saumon atlantique (Salmo salar), l’omble de fontaine (Salvelinus fontinalis), la truite brune (Salmo trutta) et l’épinoche à trois épines (Gasterosteus aculeatus).

Une troisième thématique de recherche est de décrire et comprendre le rôle respectif des facteurs naturels historiques (par exemple les glaciations) et contemporains (par exemple l’hétérogénéité des habitats), de même que celui des activités humaines, telles que l'exploitation, les ensemencements, la translocation, la domestication et les perturbations d'habitats sur la structuration génétique des populations animales. Ces travaux requièrent une analyse fine de la diversité génétique réalisée par la caractérisation du polymorphisme à différents marqueurs, notamment l'ADN mitochondrial, les loci microsatellites, AFLP, polymorphisme de nucléotides simples (SNP), de même que certains gènes fonctionnels, tels les loci enzymatiques et ceux du complexe majeur d'histocompatibilité (MHC). Nous utilisons également la technologie des microarrays afin de comparer les profils différentiels de transcription au sein et entre populations qui ont divergé récemment, par exemple entre les stocks domestiques et sauvages de salmonidés.

Quatrièmement, en collaboration avec plusieurs autres chercheurs membres du Réseau Aquaculture Québec, nous poursuivons un programme de recherche dont l’objectif général est de développer, sur des bases physiologiques, génétiques, nutritionnelles, sanitaires, biotechnologiques environnementales, économiques et juridiques, des pratiques et procédés novateurs pour l’élevage des poissons en eau douce, en particulier l’omble de fontaine. Ces travaux s’intègrent également dans le cadre d’Aquanet, le Réseau de recherche en aquaculture du Canada. Nos objectifs spécifiques sont :

i) l’estimation de la variance et de la covariance génétique de traits d’importance directe et indirecte pour l’aquaculture et du rôle de la variance environnementale sur l’expression de ces traits.

ii) le développement de cartes génétiques (incluant la détection de QTL) pour l’omble de fontaine à l’aide de marqueurs AFLP et microsatellites.

iii) l'étude génomique fonctionnelle de l’association entre la performance de croissance et l’expression différentielle de gènes selon l’environnement par analyse de microarrays.

iv) les bases physiologiques et génomiques fonctionnelles de l’hétérosis (vigueur hybride) et d’exploiter ce phénomène pour améliorer la production aquacole de l’omble de fontaine.

v) l'évaluation du niveau de contaminations génétiques et de changements phénotypiques causés par les ensemencements et associer la variation de ces paramètres avec l’historique des ensemencements et l’hétérogénéité environnementale.

Une cinquième thématique de recherche est de contribuer au programme Canadian Barcode of Life Network dont l’objectif est d’appliquer le concept de code-barre génétique dans l’optique d’accélérer considérablement le rythme de l’inventaire de la biodiversité, ainsi que de permettre à quiconque d’identifier des organismes sans ambiguité. Le but ultime est d’inventorier l’ensemble des eucaryotes du Canada en 20 ans. Nous contribuons à cet effort en développant dans un premier temps une méthode d’identification génétique pour l’ensemble des quelque 200 espèces de poissons d’eau douce du Canada. Ce projet s’inscrit également dans le programme Fish-Bol dont l’objectif est des coordonner la mise en place d’une banque de séquences pour toutes les espèces de poissons. Il s’insère également dans le projet international baptisé Barcoding of life qui actuellement géré par un consortium qui vise à promouvoir le développement d’outils moléculaires d’identification du vivant, le monitorage du vivant pour la détection de nouvelle espèces et le suivi des aires de distributions des espèces, et la détection de zones prioritaires en termes de conservation.