La compréhension de l’évolution des populations et des espèces passe par l’étude des liens entre les génotypes, les phénotypes qu’ils déterminent et la fitness que ces derniers confèrent à un individu donné. Historiquement, l’écologie et l’évolution s’est principalement attelée à décrypter les liens entre variation phénotypique et fitness, souvent en considérant les bases génétiques de la variation phénotypique comme une « boîte noire » dont l’accès était hors d’atteinte. Au mieux, le génotype était considéré comme un marqueur pour expliquer les patrons de distribution géographique de la variation phénotypique et éventuellement pour retracer l’histoire des populations et des espèces. La biologie fonctionnelle s’est quant à elle plutôt focalisée sur l’étude des mécanismes par lesquels le génotype façonnait le phénotype. Or faire le lien entre phénotype et fitness dans un contexte réaliste peut nécessiter une étude de la performance de ces phénotypes (et des génotypes qui les déterminent) en populations naturelles. L’avènement des approches dites « -omiques » a, en partie permis de lever les verrous technologiques qui ont longtemps freiné la mise en place d’une recherche résolument intégrative. Or, en dépit de cette révolution dans le domaine des sciences du vivant, trouver des modèles biologiques pertinents pour mettre en place ce type de recherche demeure un défi majeur. Dans certains cas, un modèle peut paraître tout à fait approprié pour travailler en population naturelles mais ses caractéristiques intrinsèques limitent la possibilité d’accéder à l’intégralité de l’information génomique et/ou de son utilisation en conditions contrôlées. Dans d’autres cas, le modèle a tout du candidat idéal en conditions expérimentales mais présente des limites concernant la validation de la pertinence des phénotypes en populations naturelles. Le modèle biologique parfait n’existant tout simplement pas, je propose dans ce manuscrit à la fois un retour d’expérience personnel et une feuille de route à propos de pistes possibles pour entreprendre et mener une recherche intégrative et potentiellement fructueuse pour inférer ces liens entre génotypes phénotypes et fitness et mieux appréhender les processus qui sous-tendent l’émergence et le maintien de la diversité biologique.