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Anthropogenic activities are creating new contacts between genetically differentiated lineages, providing access to the initial phase and replicates of secondary contacts. The complex M. eduliscontains several species and lineages partially reproductively isolated, exhibiting a large diversity ofsecondary contacts and levels of gene flow. It constitutes therefore a good model for the study ofhybridisation and speciation. We took advantage of several secondary contact events, both natural,anthropogenic and experimental, to investigate their effects on genomic admixture patterns. Indeed,events of M. galloprovincialis introduction from two different lineages, implicating admixture betweenthe introduced species and the native species, have been identified in several French ports and inNorway. The introduction has first been identified with a hundred ancestry informative markers.Mussel port populations are forming fine scale contact zones between the inside of the ports andlocal populations located outside. Those port populations exhibit an important rate of introgressionfrom local lineages with which they are in contact. The comparison of those anthropogenic admixtureevents with cases implicating other lineages and experimental crosses allowed us to identify parallelisms in allele frequency distortions when similar lineages are hybridising. In the aim of investigatingthe genomic patterns produced by such events, we analysed 156 genomes of reference and admixedpopulations, showing the correlation of distorsions between events is conserved at the genomic scale.Finally, we developed a theoretical model for the prediction of hybrid fitness using the frameworkof Fisher’s geometric model. This model takes into account genome scale epistatic interactions,emerging from the co-adaptation of mutations produced during divergence between the two lineages.The model is simple and flexible and predicts many empirical observations of hybridization researchincluding segregation distortions in mussels.Finally, it explains that admixed populations retrieve high fitness levelswhile being a combination of alleles from the two parental genomes.; Les activités anthropiques sont en train de créer de nouveaux contacts entre des lignées génétiques différenciées, nous donnant accès à la phase initiale et à des réplicats de contacts secondaires. Le complexe M. edulis est composé d’un ensemble d’espèces et de lignées partiellement isolées reproductivement, présentant une grande diversité de contacts secondaires et de flux de gènes, constituant un modèle de choix pour l’étude de l’hybridation et de la spéciation. Nous avons profité de plusieurs évènements de contact secondaires, à la fois naturels, anthropiques, et expérimentaux, pour étudier leurs effets sur les patrons génomiques d’admixture. En effet, plusieurs évènements d’introduction de l’espèce M. galloprovincialis dans plusieurs ports français mais aussi en Norvège, provenant de lignées différentes et s’étant admixées avec les espèces locales, ont été identifiés d’abord à l’aide d’une centaine de marqueurs génétiques informatifs. Les populations portuaires forment des zones de contact à très fine échelle entre les populations introduites à l’intérieur des ports et les populations locales à l’extérieur. Ces populations portuaires présentent une introgression importante de gènes des lignées locales avec lesquelles elles sont en contact. La comparaison de ces évènements d’admixture anthropiques avec des cas impliquant d’autres lignées mais aussi avec des croisements expérimentaux ont permis d’identifier des parallélismes dans la distorsion des fréquences alléliques lorsque les mêmes lignées sont impliquées. Afin d’explorer les patrons génomiques produits par ces évènements, nous analysons 156 génomes de populations de référence et d’individus admixés. Cette analyse permet de montrer que les corrélations de distorsions entre évènements d’admixture sont conservés à l’échelle génomique. Enfin, un modèle théorique permettant de prédire la valeur sélective des hybrides a été développé en utilisant le cadre du modèle géométrique de Fisher. Ce modèle considère les interactions épistatiques à l’échelle du génome, émergeant de la co-adaptation des mutations produites lors de la divergence. Il permet entre autres de s’affranchir des limitations des modèles classiques d’incompatibilités génétiques tout en conservant des prédictions en accord avec la théorie et les données de l’isolement post-zygotique. Ce modèle, simple et flexible, permet de prédire de nombreuses observations empiriques de l’étude de l’hybridation, dont les distorsions de ségrégation chez les moules.Il permet enfin d'expliquer que les populations admixées retrouvent une valeur sélective élevée bien qu'aillant une combinaison d'allèles provenant des deux génomes parentaux.

Population genetics has revealed the genetic diversity of marine species is often subdivided into a mosaic of discrete patches, within which populations are genetically homogeneous, delineated by discontinuities called barriers to gene flow. The aim of this thesis was to contribute to better understand the processes explaining the origin, maintenance and location of genetic barriers at the Atlantic/Mediterranean transition zone. First, we studied the genetic structure of the mussel Mytilus galloprovincialis. In contrast to the abrupt narrow cline reported in Spain, we discovered along the Algerian coastline a 600 km wide mosaic hybrid zone eastward of the Almeria-Oran oceanic front. Second, we studied the genetic structure of a marine gastropod Stramonita haemastoma. We discovered two cryptic lineages differentially fixed for alternative mitochondrial haplogroups, and differentiated at three microsatellite markers developed in this PhD work. Surprisingly, the spatial distribution proved to be an unusual mosaic with a patch of the Atlantic lineage enclaved in the north of the Western Mediterranean Sea, bordered in the South by a hybrid zone in eastern Spain around Valencia. These two studies highlight the importance of intrinsic reproductive isolation in explaining the mosaic distribution of the marine genetic diversity. Although boundaries between patches coincide with physical barriers to dispersal or ecotones, hydrography and environment mainly explain the position of the genetic discontinuities but neither their origin nor their maintenance., La génétique des populations a révélé que la diversité génétique des espèces marines était très souvent distribuée de façon discrète dans l’espace, en mosaïque de patchs populationnels génétiquement homogènes délimités par des discontinuités appelées barrière au flux génique. L’objectif de cette thèse était de contribuer à mieux comprendre les processus expliquant l’origine, le maintien et la position des barrières génétiques au niveau de la zone de transition entre l’Atlantique et la Méditerranée. Dans un premier temps a été étudiée la structure génétique de la moule Mytilus galloprovincialis. Contrairement au cline abrupt et étroit reporté en Espagne, nous avons découvert en Algérie une vaste zone hybride mosaïque sur 600 km de côtes à l'Est du front océanique Almeria-Oran. Dans un deuxième temps a été menée une étude de la structure génétique du gastéropode marin Stramonita haemastoma. Nous avons découvert deux lignées cryptiques différentiellement fixées pour des haplogroupes mitochondriaux, et différenciées sur 3 marqueurs microsatellites développés dans cette thèse. La distribution spatiale en mosaïque est étonnante avec un patch de la lignée atlantique enclavé au nord de la Méditerranée occidentale et bordé par une zone hybride au sud dans la région de Valence. Ces deux études mettent en avant l’importance de l’isolement reproductif intrinsèque dans l’explication de la distribution mosaïque de la diversité génétique marine. Bien que les frontières entre patchs correspondent à des barrières physiques à la dispersion ou à des écotones, l’hydrographie et l’environnement n’expliquent sans doute que la position des discontinuités génétiques mais ni leur origine ni leur maintien.

Les recherches sur la génétique des populations et l'évolution des organismes marins relèvent d'une thématique au sens propre, du fait qu'elles sont envisagées essentiellement à travers les conséquences d'une phase larvaire planctonique, trait original et quasi-général chez ces organismes, dans un environnement océanique qui est à la fois dense, dispersif, homogène horizontalement et stratifié verticalement. La phase larvaire est synonyme de fécondité et de potentiel de dispersion sans équivalents en milieu terrestre. Ces caractéristiques autorisent à leur tour des dynamiques de reproduction extrêmes, ainsi qu'une gamme étendue de combinaisons génétiques à chaque génération. Mes recherches sont présentées selon trois axes principaux. Axe 1 : structure géographique des espèces marines en relation avec leur phase de dispersion ; axe 2 : identification des barrières au flux génique en milieu dispersif ; axe 3 : systématique moléculaire. Les objectifs en sont à la fois fondamentaux et appliqués. Les résultats acquis sur la structure géographique et la phylogéographie des espèces économiquement importantes ont des implications en matière de gestion des " stocks ", mais aussi vis-à-vis de la conservation des espèces et des écosystèmes.