Dissertations / Theses on the topic 'Écologie – Réseaux d'interactions – Environnement'

Le concept de réseau d'interactions est central en Écologie et différents modèles et méthodes ont été utilisés. Ce travail de thèse met en relation deux approches développées par des courants séparés : l'étude des matrices de communauté et les analyses entrée-sortie. Il confronte leurs hypothèses aux propriétés fondamentales des écosystèmes estuariens. Il précise explicitement les liens entre les différentes matrices, ainsi que la signification des mixed trophic impacts. Les matrices de la storage et de la throughflowanalyses sont reliées à des jacobiennes de modèles à compartiments dont les flux sont contrôlés par les compartiments donneurs ou receveurs. Contrairement à ce qui est le plus souvent présenté dans la littérature, l'analyse des mixed trophic impacts est ici interprétée en terme de présence-absence du compartiment considéré. Avec les données disponibles sur les réseaux trophiques de cinq estuaires européens, des matrices qualitatives et quantitatives sont construites afin de réaliser des analyses de sensibilité. Ces premières explorations montrent des niveaux d'incertitudes très élevés, et ceci même pour le signe des prédictions. Par ailleurs, ce travail de thèse approfondit les possibilités d'étude de dynamiques transitoires à partir de la matrice de communauté. Il souligne des éléments importants qu'il est nécessaire de prendre en compte lorsque ces approches sont choisies
Networks are a key concept in ecology and a number of models and methods have been used. This PhD dissertation links two approaches, the community matrix and input-output analyses, which have been developed by separate streams of theory. It compares their assumptions with important features of estuarine systems. It explicitly analyses the links between the matrices and the significance of the mixed trophic impacts analysis. Matrices of storage and throughflow analyses are linked to Jacobian matrices of donor or recipient controlled compartment models. Unlike most of what can be seen in the litterature, here the mixed trophic impacts are interpreted as the effects of a compartment being present or absent. Using available data in the case of five European estuaries, qualitative and quantitative matrices are built in the aim of performing sensitivity analyses. First explorations reveal high levels of uncertainties, even in the sign of the predictions. Furthermore, this work examines in more details the possibilities to explore transient dynamics from the community matrix. This PhD dissertation emphasises important features which are necessary to consider when choosing such approaches

Le concept de réseau d'interactions est central en Écologie et différents modèles et méthodes ont été utilisés. Ce travail de thèse met en relation deux approches développées par des courants séparés : l'étude des matrices de communauté et les analyses entrée-sortie. Il confronte leurs hypothèses aux propriétés fondamentales des écosystèmes estuariens. Il précise explicitement les liens entre les différentes matrices, ainsi que la signification des mixed trophic impacts. Les matrices de la storage et de la throughflowanalyses sont reliées à des jacobiennes de modèles à compartiments dont les flux sont contrôlés par les compartiments donneurs ou receveurs. Contrairement à ce qui est le plus souvent présenté dans la littérature, l'analyse des mixed trophic impacts est ici interprétée en terme de présence-absence du compartiment considéré. Avec les données disponibles sur les réseaux trophiques de cinq estuaires européens, des matrices qualitatives et quantitatives sont construites afin de réaliser des analyses de sensibilité. Ces premières explorations montrent des niveaux d'incertitudes très élevés, et ceci même pour le signe des prédictions. Par ailleurs, ce travail de thèse approfondit les possibilités d'étude de dynamiques transitoires à partir de la matrice de communauté. Il souligne des éléments importants qu'il est nécessaire de prendre en compte lorsque ces approches sont choisies
Networks are a key concept in ecology and a number of models and methods have been used. This PhD dissertation links two approaches, the community matrix and input-output analyses, which have been developed by separate streams of theory. It compares their assumptions with important features of estuarine systems. It explicitly analyses the links between the matrices and the significance of the mixed trophic impacts analysis. Matrices of storage and throughflow analyses are linked to Jacobian matrices of donor or recipient controlled compartment models. Unlike most of what can be seen in the litterature, here the mixed trophic impacts are interpreted as the effects of a compartment being present or absent. Using available data in the case of five European estuaries, qualitative and quantitative matrices are built in the aim of performing sensitivity analyses. First explorations reveal high levels of uncertainties, even in the sign of the predictions. Furthermore, this work examines in more details the possibilities to explore transient dynamics from the community matrix. This PhD dissertation emphasises important features which are necessary to consider when choosing such approaches

Les communautés d'êtres vivants peuvent elles êtres considérées comme des organismes complexes, ou au contraire comme de simples groupes d'espèces, individuelles ? Cette question est à l'origine de nombreux débats en écologie, ces deux visions impliquant notamment des prédictions très différentes dans les patrons spatiaux et temporels de communautés. Lorsque l'environnement change graduellement dans l'espace ou dans le temps, la vision individualiste implique des changements graduels dans la composition des communautés, tandis que la vision du "super-organisme" prédit des changements davantage abrupts. L'objectif principal de cette thèse est de comprendre et déterminer sous quelles conditions ces différents types de réponse des communautés aux changements de l'environnement peuvent advenir. Dans une première partie, nous étudions le rôle que la compétition inter-spécifique peut jouer dans l'émergence de différents patrons spatiaux de communautés. Nous étudions notamment les conditions théoriques sous lesquelles la compétition peut faire apparaître des patrons graduels ou discontinus dans la composition des espèces. Dans une deuxième partie, nous étudions l'influence des interactions entre les espèces et leur environnement sur les patrons spatiaux de communautés. Nous montrons notamment comment des phénomènes de construction de niche peuvent mener à l'émergence de changements brutaux dans la composition des communautés, mais également dans les conditions de l'environnement. Enfin, dans une dernière partie, nous illustrons le rôle que peut jouer la biodiversité dans la protection des écosystèmes face à des effondrements écologiques, et notamment le rôle que peut jouer la biomasse dans cette protection
The question whether communities should be viewed as superorganisms or loose collections of individual species has been the subject of a long-standing debate in ecology. Each view implies different spatial and temporal community patterns. When environment gradually changes in space or in time, the organismic view predicts that species turnover is discontinuous, while the individualistic view predicts gradual changes in species composition. The main objective of this thesis is to understand the theoretical conditions under which these various types of community response can occur. First, I study the role of interspecific competition can play in the emergence of various spatial community patterns. I investigate the theoretical conditions in competition under which smooth or discrete spatial patterns can emerge. Then, I study how interactions between species and their environment can lead to various community patterns in space. I notably show how ecological niche construction can lead to the emergence of abrupt changes in species composition and in the environment, and the role biodiversity plays therein. Finally, I focus on the role biodiversity can play against ecosystem collapse. In this section, I illustrate how diversity loss, through its effects on total biomass, can lead to ecosystem collapse

Les systèmes écologiques sont complexes car composés d'une multitude d'éléments en interaction. Ces interactions, entre espèces par exemple, forment des réseaux qui présentent des propriétés structurelles déterminantes pour la réponse du système écologique entier aux perturbations.Pour mieux identifier cette réponse, il est donc important de cartographier les interactions présentes dans les communautés écologiques et de comprendre leurs variations dans le temps et l'espace.Dans ce travail, nous avons utilisé les communautés de plantes comme systèmes écologiques modèles afin (i) d'identifier à partir de patrons spatiaux certains motifs présents dans les réseaux d'interaction écologiques (les boucles de rétroaction) et (ii) de cartographier les réseaux d'interactions (tels que mesurés par les associations spatiales entre plantes)le long de gradients de stress. Pour ce faire, nous avons utilisé deux jeux de données documentant des communautés de plantes de clairières subalpines (Etats-Unis) et méditerranéennes (La Crau, France). Nos résultats montrent que les boucles de rétroaction peuvent être inferées à partir des patrons spatiaux présents dans les communautés de plantes, permettant ainsi d'identifier des communautés pouvant répondre de manière abrupte aux perturbations. Les interactions entre plantes (déduites de leurs associations spatiales) dépendent fortement du stress appliqué à la communauté, et présentent une résilience faible aux évènements de perturbation.Ce travail montre que les interactions entre plantes peuvent être cartographiées in situ à partir des associations spatiales. Il ouvre la voie vers une meilleure compréhension et capacité d'anticipation de la réponse des communautés écologiques face aux perturbations
Ecological systems are not simple but composed of many different elements(species, for example) interacting with each other. These networks ofinteractions exhibit structural properties that determine ecological systems’ability to absorb and recover from perturbations. Mappinginteractions along with their changes in time and space is therefore key tounderstand and predict empirical communities' response to global changes.In this thesis, we used plant communities as model systems (i) to explore howspatial patterns may help identify feedbacks loops which make communities morefragile to upcoming changes and (ii) to map species interactions in empiricalcommunities and describe how they change along stress gradients and recover fromperturbations. To do so, we used two datasets documenting plant communities insubalpine meadows (USA) and Mediterranean grasslands (France).Our results show that feedback loops can be inferred to some extent from thespatial patterns of plant communities and hence help identify communities thatmay respond more abruptly to perturbations. Going to a more detailed level ofdescription, plant-plant interactions (as measured through spatial associations)were shown to respond strongly and consistently to stress but exhibited a weakresilience to disturbances.This work shows that plant-plant interactions -- which are linked to the response of the community to perturbations -- can be uncovered using spatial patterns. It paves the way towards a better understanding and a better anticipation capacity of how ecological communities might reorganize when subject to disturbances

Malgré l'importance des interactions plante-plante dans le fonctionnement des écosystèmes naturels et des agro-écosystèmes, les études sur les interactions plante-plante ont encore deux lacunes importantes à combler, à savoir (i) la génétique associée à la variation naturelle des interactions plante-plante et (ii) l'importance relative des interactions positives au sein des espèces végétales. Après avoir rédigé deux revues faisant un état de l'art sur chacune de ces lacunes, j'ai décidé de m’intéresser à l’étude des bases génétiques adaptatives des interactions plante-plante positives chez Arabidopsis thaliana à deux échelles géographiques. Pour cela, j’ai adopté une approche interdisciplinaire entre génétique quantitative, écologie et génétique d’association pangénomique. Dans un premier temps, sur la base d'une expérience réalisée sur un terrain expérimental conçue pour étudier la variation naturelle des interactions génotype-génotype entre 52 populations naturelles de la région Midi-Pyrénées, j'ai identifié deux stratégies contrastées d'interactions positives, à savoir la coopération entre apparentés (kin cooperation) et la surproduction (overyielding). La variation naturelle des interactions positives entre ces populations était principalement associée à des facteurs écologiques biotiques variant à une fine échelle spatiale, tels que la présence de bactéries commensales ou l'indice de Shannon des communautés végétales dans les habitats natifs. Par ailleurs, les QTL associés à la variation des interactions positives sont significativement enrichis en signatures génomiques d'adaptation locale. Dans un deuxième temps, à partir d’une expérience en serre basée sur 195 accessions collectées dans une population locale française située dans une communauté végétale très diversifiée et compétitive, nous avons révélé l'existence de certaines combinaisons génotypiques où chaque accession bénéficie réciproquement de la présence de l'autre accession, résultant en une stratégie de ‘super overyielding’. De manière intéressante, nous avons trouvé que les accessions coopératives étaient génétiquement très différenciées au niveau des QTL associés à cette stratégie, ce qui soutient l'hypothèse des ‘gènes de compatibilité’ comme étant à la base de cette stratégie de ‘super overyielding’. Finalement, aux deux échelles géographiques, nous avons identifié que la variation naturelle des interactions positives étaient associées à une prédominance de fonctions génétiques liées au métabolisme, ce qui pourrait s'expliquer par leurs rôles potentiels dans (i) le recrutement de microbiotes similaires par deux plantes ayant le même génotype pour expliquer la coopération entre apparentés, et (ii) l’alimentation croisée complémentaire de métabolites pour expliquer la surproduction. La prochaine étape est sans aucun doute le clonage des gènes candidats pour identifier les associations causales, ce qui pourrait permettre de commencer à avoir un aperçu du paysage génétique et moléculaire associé aux interactions positives chez A. thaliana
Despite the importance of plant-plant interactions in the functioning of both natural ecosystems and agro-ecosystems, studies on plant-plant interactions still have two major gaps to be addressed, that is (i) the genetics of natural variation of plant-plant interactions and (ii) the relative importance of positive interactions within plant species. After writing two reviews on the state-of- the-art related to these gaps, I decided to understand the adaptive genetic bases of intraspecific positive plant-plant interactions in Arabidopsis thaliana at two geographical scales. To do so, I adopted an interdisciplinary approach between quantitative genetics, ecology and genome-wide association mapping. Firstly, based on a field experiment designed to study natural variation of genotype-by-genotype interactions among 52 whole-genome sequenced natural populations from the Midi-Pyrénées region, I identified two different strategies of positive interactions, i.e. kin cooperation and overyielding. Natural variation of positive interactions among these populations were mainly associated with biotic ecological factors varying at a fine spatial scale, such as presence of commensal bacteria or Shannon index of plant communities in the native habitats. Importantly, QTLs associated with variation of positive interactions were significantly enriched in genomic signatures of local adaptation. Secondly, based on a greenhouse experiment using 195 whole-genome sequenced accessions collected in a local French population located in a highly diverse and competitive environment, we revealed the existence of certain genotypic combinations that were benefitting reciprocally to each other’s presence, resulting in a ‘super overyielding’ strategy. Importantly, genetic dissimilarity at the QTLs associated with this strategy was detected for such pairs, supporting the ‘compatibility genes’ hypothesis as underlying this ‘super overyielding’ strategy. Finally, at both geographical scales, we detected a predominance of metabolism related gene functions underlying natural variation of positive interactions, which might be explained by their putative roles in (i) recruitment of similar microbiota by kin to explain kin cooperation, and (ii) potential complementary metabolite cross-feeding to explain overyielding. The next step is undoubtedly cloning of the candidate genes to identify causal associations, thereby allowing to start getting a glimpse on the genetic and molecular landscape associated with positive interactions in A. thaliana

Cette thèse s’intéresse aux liens entre réseaux d’interactions en écologie, espace et temps. On assiste à un changement croissant de représentation d’un communauté d’espèces, d’un ensemble d’espèces à un ensemble d’espèces et leurs interactions : un réseau d’interactions. On s’attachera alors à élaborer les prémisses d’une théorie spatiale des réseaux, en développant des méthodes, des modèles et en les appliquant sur des données écologiques. La thèse s’articule autour de quatre chapitres. Dans un premier chapitre, on se penchera sur le problème de comparaison de réseau en différents points du temps et de l’espace. Nous étendrons les mesures de diversité, jusque-là développées pour des abondances uniquement, aux réseaux avec abondances des espèces et des interactions. Nous nous attacherons à définir des indices à plusieurs niveaux d’agrégation des noeuds dans le réseau et montrerons l’intérêt de la méthode sur des données de réseaux trophiques. Dans un deuxième chapitre, nous nous intéresserons au développement d’une théorie des méta-communautés qui modélise explicitement l’espace comme un réseau spatial et la communauté comme un réseau d’interaction. Nous définirons la notion de capacité de persistance de la méta-communauté. Dans un troisième chapitre, nous nous intéresserons aux problèmes d’inférence d’interactions sur des données de sol d’ADN environnemental le long d’un gradient d’altitude dans les Alpes. Nous montrerons que la méthode proposée permet d’estimer l’influence des variables environnementales et de reconstruire un réseau d'interaction cohérent vis-à-vis de la littérature. Dans un quatrième chapitre, nous nous intéresserons à la combinaison d’abondances provenant de différents marqueurs d’ADN environemental et montrerons l’efficacité de la méthode proposée pour obtenir des meilleurs données d’abondances sur des données de plantes
This thesis focuses on the links between interaction networks, space and time. There is a paradigm shift in community ecology concerning the representation of a species community : from a collection of species towards species and their interactions, represented by an interaction network. We aim to build the bricks for a spatial network theory, by developing new methods, new models and applying it on ecological data. This manuscript contains four chapters. In a first chapter, we extend the diversity indices, built on Hill numbers, to network diversity indices. We define diversity indices across species aggregation levelsand show the interest of this method on a trophic network data set. In a second chapter, we develop a spatially explicit meta-community theory, with various kind of interactions. The theory contains a stochastic and a deterministic meta-community model. We then define the notion of meta-community persistence capacity. In a third chapter, we focus on network reconstruction from environmental DNA data along an environmental gradient.We show that the proposed method allows to evaluate the influence of environmental variables on community and infer a network in agreement with the literature on soil interactions. Finally, in a fourth chapter, we develop a method to combine environmental DNA data coming from different primers and show the efficiency of the method to better estimate plant abundances

Le chêne-liège (Quercus suber) est une essence forestière d’une grande importance écologique et socio-économique pour les habitants de Méditerranée. Cependant, au cours des dernières décennies, ces subéraies et particulièrement les subéraies marocaines ont été soumises à de fortes contraintes climatiques, environnementales et humaines entrainant une accélération des processus de dégradation. La conservation de ces écosystèmes est fortement dépendante de notre capacité à prédire les changements induits par ces différentes pressions ainsi que du développement d’approches durables pour leur réhabilitation. Dans ce contexte, l’identification d’indicateurs biologiques de l’état de santé des subéraies et l'intensification des processus de facilitation entre plantes (arbres/arbustes) apparaissent comme des stratégies écologiques prometteuses. Le succès de ces approches est cependant assujetti à notre compréhension des interactions entre les communautés végétales et les champignons du sol, notamment les champignons mycorhiziens, éléments clés du fonctionnement des écosystèmes forestiers. Ce travail a visé le décryptage des réseaux fongiques, notamment mycorhiziens associés au chêne-liège et la végétation du sous-bois dans trois subéraies marocaines (Maâmora, Benslimane, Chefchaoun) caractérisées par différents niveaux de dégradation. La diversité fongique associée aux racines du chêne-liège et à plusieurs plantes arbustives représentatives des subéraies (Cistus salviifolius, Cistus monpeliensis et Lavandula stoechas) a été étudiée en combinant les méthodes traditionnelles basées sur l’aspect morphologique des mycorhizes et les nouvelles technologies de séquençage haut-débit par identification moléculaire des communautés fongiques.Les résultats obtenus représentent la plus vaste enquête de la diversité fongique du sol, notamment mycorhizienne, au sein des subéraies marocaines. Différents niveaux de structuration des communautés de champignons du sol ont été révélés, fonction de l’habitat, du type de plantes et de l'état de dégradation. Une large gamme d’indicateurs fongiques de l’état de dégradation de la subéraie, en lien avec la plantes hôte, ont pu être mise en évidence au sein des différents habitats, soulignant l’importance de plusieurs champignons ectomycorhiziens (notamment Cenococcum, Russula, Terfezia et Tomentella) mais aussi des champignons mycorhiziens éricoïdes (Cladophialophora, Oidiodendron) et à arbuscules (Rhizophagus, Redeckera, Racocetra, Paraglomus). Ce travail a permis d’établir une base de données majeure sur l’écologie des champignons du sol dans les subéraies marocaines, et de proposer un nouvel éclairage sur leur potentiel pour le suivi de l’état de santé des subéraies, ainsi que pour la mise en place de programmes de conservation adaptés tenant compte aussi des champignons associés. L’application des approches proposées à une plus large diversité d’écosystèmes forestiers devrait constituer un atout important pour la meilleure compréhension du fonctionnement biologique des écosystèmes forestiers et leur sauvegarde face à l’aggravation des pressions humaines et climatiques au niveau mondial
The Cork oak (Quercus suber) forests play an important role in terms of ecological services and socio-economic development for the Mediterranean populations. However, the cork oak forests, notably in the Southern Mediterranean basin are highly threatened by increasing human and climate pressures, which accelerates desertication. The conservation of this ecosytem is strongly dependent of our ability to predict the environmental changes induced by these pressures as well as to develop sustainable approach for their restoration. In this context, the identification of biological indicators of cork oak health and the intensification of plant-plant facilitation processes appears as promisising ecological strategies. Their success is however subjected to our understanding of plant-fungal interactions, notably with fungal mycorrhiza, key factors of forest ecosystem functionning. The current work aimed at deciphering plant-fungal networks, notably mycorrhizal networks with cork oak and its understory shrub vegetation in three Moroccan cork oak habitats (Maâmora, Benslimane, Chefchaoun) characterized by different degradation levels. The root-fungal diversity associated to cork oak and major components of its understory shrub vegetation (Cistus salviifolius, Cistus monpeliensis et Lavandula stoechas) has been analysed by combining traditional methods based on morphological identification, and new generation high- throughput DNA sequencing methods to characterize communities at the molecular level.The study represents the most extensive survey of soil fungal diversity, notably mycorrhizal diversity, in Moroccan cork oak ecosystems. Different fungal community structures were revealed, depending on habitat, plant host type, and degradation forest status. A wide range of fungal indicators of plant type × forest status has been identified, highlighting the importance of several ectomycorrhizal fungi (notably Cenococcum, Russula, Terfezia and Tomentella) as well as ericoid mycorrhizal fungi (Cladophialophora, Oidiodendron) and arbuscular mycorrhizal fungi (Rhizophagus, Redeckera, Racocetra, and Paraglomus). The current work provides an extensive database on the ecology of soil fungi related to the Moroccan cork oak forest, offers new insights into the potential of soil fungi for monitoring the health of the cork oak forest, and for the developement of efficient conservation programs of this ecosystem by taking into account the soil fungal communties associated. The use of proposed appoaches to a larger diversity of forest ecosystems are promising to better understand the biological fonctionning of forest ecosystem and their conservation in response to the worsening of worldwide human and climate pressures

Le contrôle des ravageurs est l'un des principaux services éco-systémiques rendus par la biodiversité à l'agriculture. Les communautés d'insectes auxiliaires, hébergées par les espaces agricoles présentent des niveaux de diversité, spécifique et fonctionnelle, élevés et leurs biologie et traits de vie sont bien décrits et étudiés. Ces communautés constituent donc un excellent modèle pour aborder des questions d'intérêt à la fois fondamental et appliqué sur les mécanismes à l'origine de la biodiversité et sur l'impact de la biodiversité sur l'approvisionnement en services éco-systémiques. Dans cette thèse, nous développons une combinaison originale d'approches classiques et d'approches moléculaires de pointe pour élucider les relations trophiques au sein de la communauté de coléoptères carabiques en milieu agricole. Les coléoptères carabiques peuvent contribuer de façon significative au service de contrôle biologique mais les mécanismes généraux conditionnant cette contribution restent encore difficiles à évaluer par manque d'approche systémique pour l'analyse de leurs réseaux d'interactions.L'étude sans a priori du régime alimentaire de la communauté de carabes dans un paysage agricole typique révèle un partitionnement de la ressource entre groupes d'espèces. L'étude expérimentale des interactions entre espèces avec un régime alimentaire similaire montre une différentiation des activités spatio-temporelles à fine échelle. D'un point de vue fondamental, ces résultats semblent démontrer la prépondérance des processus déterministes (partage de niche) par rapport aux processus neutres (stochasticité environnementale) pour expliquer la coexistence des espèces. D'un point de vue appliqué, l'importance de la ressource dans la structuration des communautés de carabes fournit un levier d'action potentiel pour l'élaboration de stratégies de gestion afin d’optimiser leur fonction de régulateurs naturels
Biological control is one of the main ecosystem services provided by biodiversity in agroecosystems. Communities of beneficial insects, hosted by agricultural areas exhibit high levels of species and functional diversity, and their biology and life history traits are well described today. These communities are therefore an excellent model for addressing issues of fundamental and applied interest about mechanisms at the origin of biodiversity and its impacts on the supply of ecosystem services. In this thesis, we develop an original combination of advanced molecular approaches and more traditional methods in order to elucidate trophic interaction network within the community of carabid beetles in agricultural areas. The carabid beetles can significantly contribute to the service of biological control, but their contribution and beneficial conditions are difficult to assess because of their opportunistic and plastic feeding behavior. A without a priori investigation of carabid diet at community level in a typical agricultural landscape reveals a resource partitioning between groups of species. Additional experimental studies in laboratory conditions indicate that interspecific competition could be the mechanism generating this partitioning. From a fundamental point of view, these results suggest a preponderance of deterministic processes (niche partitioning) compared to neutral processes (environmental stochasticity) to explain the coexistence of species. From an applied point of view, the importance of the resource in structuring carabid communities provides a potential lever of action for the development of efficient management strategies optimizing carabid function as crop auxiliaries

Un réseau écologique désigne l'ensemble des interactions entre les espèces vivantes d'un écosystème donné. En connaître la structure est un défi important dans le domaine de l'écologie. Cela peut se faire par des méthodes d'inférence, c'est à dire le fait d'utiliser des données d'observation écologique (l'abondance des espèce, leur présence/absence...) afin de reconstruire par des méthodes mathématiques les interactions en captant leur influence sur ces observations. Dans cette thèse, nous nous plaçons dans le cadre où les données écologiques dont on dispose sont des données de présence/absence d'espèces mesurées à différents pas de temps. Le but est de développer une méthode exploitant la dynamique de ces données pour apprendre les interactions entre les espèces. La difficulté réside dans le fait que des données binaires sont peu informatives. Des connaissances expertes sur le système étudié pourront aider à l'apprentissage. Un cadre naturel pour apprendre une structure de réseau à partir de données binaires et dynamiques est celui des réseaux bayésiens dynamiques : les données de présence/absence temporelles sont modélisées comme des réalisations d'une série de variables aléatoires dynamiques dont les dépendances sont indiquées par un graphe orienté. Dans le cas où l'on n'a que peu de données, grâce à de la connaissance experte supplémentaire, il est possible de simplifier ce modèle.Cette thèse décrit un modèle particulier de réseau bayésien dynamique dit " étiqueté ". Ce modèle utilise un graphe dans lequel il existe un petit nombre de types d'interactions différentes, représentées par un petit nombre d'étiquettes attribuées à chaque arc. Ce modèle permet de décrire plusieurs phénomènes renseignant d'une information ou d'une perturbation pouvant se propager par contact (rumeur, maladie, feu de forêt...). Les probabilités de chaque variable sont calculées par une fonction dépendante du nombre d'interactions de chaque étiquette que cette variable subit. Ce modèle permet de décrire toutes les probabilités conditionnelles à l'aide d'un petit nombre de paramètres, indépendant de la structure du réseau. Ce cadre est utilisable pour modéliser la dynamique dans un réseau écologique : l'information diffusée est la présence ou l'absence d'une espèce, dépendant des interactions entre les espèces du réseau.Nous décrivons ensuite une méthode permettant d'apprendre la structure d'un réseau bayésien dynamique étiqueté à l'aide d'observations de présence/absence d'espèces au cours du temps. Cet algorithme dit d' "estimation-restauration" alterne deux phases : une phase d'estimation de paramètres à structure fixée et une phase d'apprentissage de structure à paramètres fixés. Cette deuxième phase peut être complexe, et est résolue comme un problème de programmation linéaire en nombres entiers. Cela permet, en plus de l'utilisation d'outils efficaces pour la résolution de tels problèmes, d'ajouter de la connaissance experte sous forme de contraintes.Ce procédé a été appliqué à un cas d'étude en particulier : l'observation d'espèces d'arthropodes piégés dans des champs expérimentaux au Royaume-Uni. Afin de constater les différences entre les cultures des parcelles, des réseaux différents ont été appris. Enfin, nous comparons ces réseaux à ceux obtenus par d'autres méthodes d'inférence de réseaux qui avaient été appliquées sur ces mêmes données
An ecological network represents the interactions between living species within an ecosystem. The knowledge of the structure of such a network is an important challenge in the field of ecology.This task can be realized by inference methods : a set of methods that uses ecological observations data (species abundance, presence or absence of species...) in order to learn the interactions mathematically, by the exploitation of the effect of these interactions on the observed data.This thesis describes a case where the ecological data we dispose of are only data of presence/absence of species observed at different moments. The goal is to develop a method that exploits those kind of data in order to learn the interaction between these species. The main difficulty is that binary variables carry little information. Expert knowledge on the system is used to help learning the network's structure.We use the framework of dynamic Bayesian network : temporal presence/absence data are modeled as the realization of a set of dynamic random variables whose dependencies are described by an oriented graph. Such a model can be simplified using expert knowledge.This thesis describes a particular model of "labelled" dynamic Bayesian network. In this model, the graph is defined by a small number of different types of interactions that constitute a set of labels attributed to the edges of the graph.This model can describe several phenomena where an information or a perturbation can be propagated by contact (rumour, disease, forest fire....)This model describes the presence or absence probabilities of each species as a function of the number of interactions of each label this species is subject to. This model allows to describe every presence/absence probability of species using a small number of parameters independent from the network's structure. This is the framework used for the modeling of species dynamics within an ecological network : the information propagated is the presence or the absence of a species, knowing the interaction between the species of the network. Then, we describe the processes we use for learning the structure of a labelled dynamic Bayesian network using time series of binary variables. This 'Estimation-Restoration' algorithm alternates two steps : a phase of parameter estimation knowing the structure, and a phase of structure learning knowing the parameters. This last step can be complex. It is done by solving a integer linear programming problem. This allows to use efficient existing tools for solving those kind of problems. Moreover, we can easily add expert knowledge by the form of linear constraints. This process has been used on a particular case study :the observation of arthropods species trapped in experimental fields in the united kingdom. In order to highlight the differences between the different crops, different networks have been learnt. Finally, we compare the learnt network with others, learnt with different learning methods on the same data

Dans le contexte actuel de crise de la biodiversité et des risques associés de dégradation des services écosystémiques, les réseaux plantes-pollinisateurs sont parmi les réseaux mutualistes les plus étudiés. Sans pollinisateurs, de nombreuses plantes sauvages et cultivées ne pourraient pas se reproduire. Il est important de comprendre les réseaux plantes-pollinisateurs si nous souhaitons empêcher la destruction des interactions de pollinisation et des services écosystémiques connexes. Dans ces réseaux, les espèces doivent être présentes au même endroit et au même moment pour interagir. En France, l'abondance, la richesse des plantes et des pollinisateurs diffèrent le long du gradient latitudinal, qui correspond aux variations naturelles de la biodiversité. Ces variations pourraient potentiellement affecter la structure du réseau. En outre, les réseaux d'interactions sont souvent décrits sur la base de données agrégées dans le temps, mais en réalité les interactions varient dans le temps. Les grands ensembles de données sur les interactions plantes-pollinisateurs, couvrant toute la saison de floraison ou plusieurs années et permettant des comparaisons pertinentes entre les réseaux le long du gradient environnemental, sont rares. En raison de leur complexité et de leur variation interannuelle, la plupart des études sur les réseaux mutualistes se sont concentrées sur la comparaison des mesures classiques des réseaux qui sont toutes influencées par la taille des réseaux (le nombre d'espèces). De plus, la plupart de ces réseaux sont fondés sur des interactions observées sur le terrain, ce qui fait que certains liens ne sont pas observés. Ainsi, ces réseaux représentent un sous-échantillon d'interactions possibles, ce qui nécessite l'élaboration de nouvelles approches méthodologiques pour mieux explorer les processus écologiques qui déterminent les interactions entre les espèces. L'objectif général de cette étude est de comprendre et d'aider à prédire les effets des changements environnementaux sur les communautés de plantes et de pollinisateurs en étudiant les associations plantes-pollinisateurs selon un gradient environnemental. Je fournis et analyse ici une nouvelle base de données constituée de données géolocalisées caractérisant les associations plantes-pollinisateurs au niveau de l'espèce, la variation spatiale de la structure des communautés et l'assemblage des traits, en me concentrant sur six prairies calcaires le long d'un gradient latitudinal en France. J'ai d'abord comparé la variation de la diversité taxonomique dans l'espace (inter et intra-région) et dans le temps (tout au long de la saison). Ensuite, j'ai utilisé une nouvelle approche méthodologique pour comparer des réseaux de tailles différentes et pour étudier les conséquences des gradients environnementaux sur la probabilité d'interaction plante-pollinisateur. Pour comprendre à quel point notre vision des réseaux échantillonnés selon des méthodes classiques est déformée, j'ai construit des réseaux d'interaction plus complets en utilisant le pollen trouvé sur les insectes. Enfin, j'ai étudié le mécanisme de variation géographique des odeurs florales et les différences entre les populations liées à la variation de la communauté des pollinisateurs. En raison de la complexité et variabilité des interactions plantes-pollinisateurs, notre étude a souligné l'importance de tenir compte de toute la saison de floraison et de la période de vol des insectes, en utilisant des identifications au niveau de l'espèce, afin de démêler le rôle écologique des espèces et les variations du réseau. L'utilisation d'une nouvelle approche méthodologique nous a permis de faire des comparaisons de réseaux le long du gradient environnemental et de diversité en évitant des problèmes de circularité. La grande quantité de données fournies dans cette thèse a permis d'effectuer des comparaisons à différents niveaux, du réseau dans son ensemble aux variations entre populations d’une même espèce
In the current context of biodiversity crisis and the associated risks of ecosystem service failure, plant-pollinator networks are among the most studied mutualistic networks. Without pollinators, many plants could not reproduce and set seed, and 70% of agricultural production directly depends on them. However, pollinating insects constitute some of the terrestrial taxa most affected by global changes. As such, understanding plant-pollinator networks is of particular relevance if we are to prevent catastrophic disruption of pollination interactions and associated ecosystem services. In plant-pollinator networks, species need to be present in the same site and at the same moment for interactions to occur. In France, plant and pollinator abundance, richness and presence differ along the latitudinal gradient, which correspond to natural variations in biodiversity, and these variations could potentially affect network structure. Moreover, interaction networks are often reported based on temporally aggregated data, but in truth pollination interactions are not static and vary in time, since different plant and pollinator species display different phenologies. Large datasets on plant-pollinator interactions which comprise the entire flowering season or multiple years and allow relevant comparisons among networks along environmental gradient are rare. Due to their complexity and variation among years, most studies of mutualistic networks have focused on predicting and comparing classic network metrics which are all influenced by network size, i.e. the number of plant and insect species. Furthermore, most of these networks are based on interactions observed in the field, and thus some existing links between species remain unobserved. As such, visit-based networks represent a subsample of possible interactions, which call for the development of new methodological approaches to better explore the ecological processes determining species interactions. The general aim of this study is to understand and help predict the effects of environmental changes on plant and pollinator communities by studying plant-pollinator associations along an environmental gradient. Here, I provide and analyse a new database made of geo-localized data characterizing plant-pollinator associations at the species level, spatial variation in community structure and trait assemblage, focusing on six different calcareous grasslands along a latitudinal gradient in France. I first compared the taxonomical diversity variation in space (between and within region) and time (along the season). Then, I used a new methodological approach to compare networks of different size and to study the consequences of environmental gradients on plant-pollinator interaction probability. To understand how much distorted is our vision of plant-pollinator networks sampled following classic methods, I built more complete interaction networks using the pollen found on insects. Finally, I studied the mechanism behind geographical variation of floral scents and among-populations differences linked to the variation in the pollinator community. Because of the complexity and variation of plant-pollinator interactions, our study highlighted the importance to consider the entire flowering season and insects flying period, using species-level identifications, to disentangle the ecological species' role and the network variations. The use of new methodological approach allowed us to make networks comparison along the environmental and diversity gradient avoiding data circularity. The high amount of data provided in this thesis permitted to make comparisons at different level, from the entire network to species-specific variation among-populations

Ce travail de recherche s'interroge sur les nouvelles formes de mobilisation sociale qui répondent à l'émergence des réseaux numériques et à la crise environnementale. Nous privilégions deux axes de compréhension épistémologique. Le premier basé sur la question de la technique au-delà de l'instrumentalité et le deuxième sur la notion d'écosophie. Notre réseau d'observation empirique est constitué par les collectifs mobilisés autour de la thématique écologique qui concerne les plus de trois cents rivières canalisées et enterrées dans la ville de São Paulo au Brésil, dorénavant visibles par le biais des dispositifs et des architectures numériques tels que les cartographies, audioguides, plateformes collaboratives, sites web et réseaux sociaux. À partir de l'immersion dans ces réseaux, nous essayons d'élargir notre regard sociologique compréhensif considérant le social non comme le terrain de jeu exclusif des humains, mais comme constitué par différents êtres et modes d'existence, notamment les objets techniques et les éléments et phénomènes naturels. Dans ce sens, nous proposons dans cette recherche la notion de mouvements-réseau afin de donner une forme à ces nouvelles mobilisations et associations caractérisées par l'hybridisme entre le territoire et les espaces urbains, environnementaux et techniques, ainsi que par le désir d'habiter autrement la Terre
This research reflects on the new forms of social mobilization that emerge in response to the advent of digital networks and the environmental crisis. We value two epistemological axes. The first based on the question of technology beyond the instrumentality and the second on the notion of ecosophy. Our empirical observation network is formed by the groups mobilized around the environmental theme relating to the more than three hundred canalized and buried rivers in the city of São Paulo, Brazil, henceforth visible through digital devices and architectures such as maps, audio guides, collaborative platforms, web sites and social networks. From the immersion in these networks, we try to expand our sociological view considering the social not as the field of exclusive human acting, but as consisting of different beings and modes of existence, including technical objects, natural elements and natural phenomena. In this sense, we propose in this research the concept of movements-network to give form to these new mobilizations and associations characterized by hybridity between the territory and urban, environmental and technical spaces, as well as the desire to dwell the Earth otherwise
Esta pesquisa se questiona sobre as novas formas de mobilização social que respondem ao surgimento das redes digitais e à crise ambiental. Privilegiamos duas linhas de compreensão epistemológica. A primeira baseada na questão da técnica para além da instrumentalidade e a segunda na noção de ecosofia. Nossa rede de observação empírica é formada pelos coletivos mobilizados em torno da temática ambiental que concerne aos mais de trezentos rios canalizados e enterrados na cidade de São Paulo, Brasil, doravante visíveis por meio de dispositivos e arquiteturas digitais, tais como mapas interativos, audioguias, plataformas colaborativas, sites e redes sociais. A partir da imersão nestas redes, tentamos expandir nossa visão sociológica compreensiva considerando o social não como o terreno de atuação exclusivo dos humanos, mas como composto por diferentes seres e modos de existência, incluindo os objetos técnicos e os elementos e fenômenos naturais. Neste sentido, propomos nesta pesquisa a noção de movimentos-rede a fim de dar uma forma a estas novas mobilizações e associações caracterizadas pelo hibridismo entre o território e os espaços urbano, ambiental e técnico, bem como pelo desejo de habitar a Terra diferentemente

Le mercure est un métal présent naturellement dans l’environnement qui a la particularité, sous sa forme organique (le monométhylmercure; MMHg), de se bioaccumuler dans les organismes et de se bioamplifier le long des chaînes alimentaires. Depuis la prise de conscience de la toxicité du MMHg, les travaux se sont multipliés pour comprendre où et comment le MMHg est produit puis incorporé dans les réseaux trophiques marins. Les réponses à ces questions sont primordiales afin d’anticiper le devenir du MMHg dans les espèces commercialisées dans un contexte d’augmentation des émissions de mercure et de changement climatique.Ce travail de thèse s’inscrit dans cette démarche en étudiant les variations spatiales de mercure total contenu dans le muscle de trois espèces de thons: les thons obèses, germons et jaunes, capturés dans le Pacifique sud. Une tendance spatiale similaire a été observée pour les trois espèces avec des concentrations plus élevées dans la zone sud-ouest par rapport à la zone ouest-équatoriale. Ce patron semble être en partie expliqué par des modifications de l’alimentation des espèces en lien avec la structure thermique de la colonne d’eau. La combinaison de mesures des isotopes stables de l’azote et de marqueurs électroniques ont permis de mettre en évidence un approfondissement de l’habitat vertical des thons obèses vers la Nouvelle-Calédonie, leur permettant de se nourrir sur des proies profondes probablement plus concentrées en MMHg. De plus, les profils de MMHg dissous de la partie sud-ouest Pacifique suggèrent une plus forte production de MMHg dans la zone épipélagique augmentant la biodisponibilité du MMHg à la base des chaînes alimentaires pélagiques
Mercury is a naturally distributed heavy metal which is characterized, under its organic form (monomethylmercury; MMHg), by its bioaccumulation in living organisms and its biomagnifications along food chains. Since the awareness of MMHg neurotoxicity, lots of research works have focused on understanding where and how MMHg is formed and transmited to marine food webs. Those questions are keys in order to anticipate how MMHg, in commercially fish species, will respond in a context of increasing mercury emissions and climate change.This work is part of this approach by studying total mercury spatial variations from muscle tissue of three tuna species: bigeye, albacore and yellowfin tuna, captured within the south Pacific Ocean. Every tuna species demonstrated a consistent and similar spatial trend, with higher total mercury concentrations in the southwest and lower concentrations in the western equatorial Pacific. This spatial trend seems to be in accordance with varying tuna diet linked to the thermal features of the water column. By combining archival tagging data and nitrogen stable isotope analysis, we showed that the deepening of bigeye tuna vertical habitat around New Caledonia might allow them to forage on deeper and MMHg enriched preys. Additionnaly, dissolved MMHg profiles in the southwest Pacific suggest higher methylation processes in the epipelagic zone leading, possibly, to higher MMHg bioavailability for marine food chains.This study highlighted the key role of tuna trophic ecology and particularly foraging depth in their MMHg exposure. Those features have to be considered in future studies evaluating food webs contamination at a spatial or temporal scale

Les espèces qui cooccurrent partagent plus que l'espace physique, elles partagent aussi des interactions biotiques. Les interactions trophiques sont un type particulier d'interactions antagonistes qui représentent le flux de biomasse d'une espèce proie vers son prédateur. Les réseaux trophiques, dans leur forme la plus simple, sont composés de producteurs, de consommateurs et de décomposeurs. En raison de la nature des interactions qui composent les réseaux trophiques, leur structure nous révèle les processus gouvernant l'assemblage des communautés, la distribution de la biodiversité, le fonctionnement des écosystèmes et des services qu'ils nous rendent. Bien que l'étude des réseaux trophiques à large échelle spatiale ait été, jusqu’à présent, limitée par la disponibilité des données, une nouvelle ère de recherche en biogéographie et en écologie des réseaux trophiques est en train d’émerger. Pendant mon doctorat, j'ai ainsi étudié la diversité spatiale des réseaux trophiques des espèces européennes de tétrapodes dans le but de fusionner la biogéographie, l’écologie des reseaux trophiques et la biologie de la conservation. J'ai commencé par combiner l’information sur la distribution des espèces et leurs interactions potentielles pour cartographier la diversité des réseaux trophiques européens. Cela m'a permis d’explorer comment les gradients de milieu, qu’ils soient climatiques ou d’utilisation du sol, influencent et structurante la composition et la distribution des réseaux trophiques en Europe. Ensuite, dans un effort de compréhension de la structure des réseaux, j'ai identifié les espèces jouant un rôle clé dans les réseaux via l’utilisation d’indices de centralité. En effet, la perte d'espèces dites ‘centrales’ dans un réseau trophique peut grandement perturber la structure et la dynamique des communautés, jusqu’à provoquer des extinctions secondaires. À l'aide de trois mesures de centralité (degré, betweenness et eigenvector centrality), j'ai examiné la relation entre la centralité des espèces et leurs caractéristiques fonctionnelles et leur place dans la phylogénie des espèces de tetrapods européens. J'ai découvert que la centralité était conservée au long de la phylogénie et que les espèces qui chassent activement des petites proies étaient plus susceptibles de jouer un rôle central dans un réseau trophique. Étant donné le rôle primordial des espèces centrales pour la persistance des communautés, j’ai ensuite testé l’efficacité du réseau d’aires protégées européen pour leur conservation. J'ai ainsi exploré la relation entre le risque d'extinction des espèces et leur centralité ainsi que leur niveau trophique. J'ai constaté que le lien entre le risque d'extinction et les caractéristiques trophiques des espèces était faible ou inexistant. Par une analyse des lacunes (‘gap analysis’) des espaces protégés, j’ai aussi pu montrer par une que les espèces dites centrales dans les réseaux trophiques européens étaient d’ailleurs généralement bien protégées en Europe et n’étaient donc pas forcément les plus vulnérables. Pour conclure, en combinant la biogéographie, l'écologie des réseaux trophiques et la biologie de la conservation, ma thèse offre l'une des premières études approfondies sur la distribution à grande échelle de la structure trophique des tétrapodes, ainsi que les facteurs responsable de cette distribution, sur les dépendances entre caractéristiques trophiques, fonctionnelles et phylogénétiques des espèces, et leur statut de conservation
Co-occurring species share more than just physical space, they share also biotic interactions. Trophic interactions depict the flow of biomass from a prey species to its predator. Food webs, in their simplest form, are composed by producers, consumers and decomposers. Because of the nature of the interactions that food webs depict, their structure can be informative about the underlying processes responsible for the assembly of communities, the organization of biodiversity, the functioning of ecosystems and the services they provide to humans. Although the study of food webs across large spatial scales has been limited by data availability, a new generation of biogeography and food web ecology research is rising. In my PhD, I investigated the spatial diversity of food webs of European tetrapod species with the objective of merging biogeography, food web ecology and conservation biology. I started by combining two different sources of information, species distributions and an expert-based database of species interactions, to map the diversity of European food webs. This allowed me to uncover the spatial interactions between food web diversity, composition, environmental and land-use gradients. I found that the spatial diversity of food webs was highly linked with climatic conditions. Then, I used centrality indices to identify trophic keystone species. Losing central species in a food web can affect a community disproportionally, by disrupting its trophic structure and potentially causing other extinctions. Using three measures of centrality (degree, betweenness and eigenvector centralities), I investigated how these centrality indices correlated with the traits and phylogeny of European tetrapod species. I found that centrality was highly conserved through phylogeny, and active hunters of small prey were more likely to be central within a food web. Because centrality was restricted to few species, assessing the efficiency of current protected areas for these central species is crucial to persistence of European communities. Thus, I investigated the correlation between species extinction risk, centrality and also trophic level. On a positive note, I found weak to no links between extinction risk and species trophic features. I also performed a gap analysis to search for any links between species centrality, trophic level and their spatial protection, which showed that key species are generally well protected in Europe. My thesis brings together the three fields of biogeography, food web ecology, and conservation biology into one of the first comprehensive studies on the large-scale patterns of trophic structure and its drivers, and the dependencies between species trophic, functional and phylogenetic characteristics, finally providing an option to bring trophic information into conservation applications

Au cours de cette thèse, des outils théoriques (simulation) et expérimentaux (tracking) ont été développés afin d’établir les mécanismes sous-jacents aux phénomènes de choix collectifs d’exploitation de sources de nourriture et à la gestion collective des stocks de nourriture constitués au sein d’une colonie de fourmis. Le premier volet de mon travail révèle l’influence de caractéristiques physiques (telles que l’angularité et la topographie) des pistes entre le nid et les sources de nourritures, sur les comportements des fourmis au niveau individuel et leur résultante au niveau collectif en termes d’exploitation de ressources alimentaires. Le second volet de ma thèse est consacré aux dynamiques et régulations à l’œuvre au sein des phénomènes de dissémination collective et d’accumulation de nourriture au niveau intranidal. Les réseaux de distributions et d’échanges, reconstitués chez différentes espèces grâce à un marquage individuel et dans différents contextes montrent des similarités inattendues, notamment en termes d’hétérogénéités interindividuelles et de robustesse face à la variabilité des ressources
During my PhD I have developed theoretical (simulation) and experimental (tracking) tools to investigate the mechanisms underlying the collective food source choice as well as collective food management at the intranidal level in ants. A first part of my thesis reveals the influence of the physical (and in particular the angularity and the topography) properties of the trail to the food source on the ant behavior at the individual level and its resulting food source choice/exploitation at the collective level. The second part of my thesis is dedicated to the dynamics of the food flow entering the nest, its regulation and the food dissemination/accumulation processes at the intranidal level through trophallaxis (mouth-to-mouth fluid exchange). The networks of food distributions and exchanges were built for two ant species in various experimental conditions. Interestingly, all theses networks show several similar properties, such as a high degree of heterogeneity in the individual participation to the food exchange activity as well as a robustness facing environmental variabilities

Les défis posés par des facteurs biotiques – les interactions avec des compétiteurs, des parasites, etc. – jouent un rôle important dans l’évolution des populations, mais sont souvent difficiles à étudier. Dans cette étude, nous avons utilisé le système biologique Artemia dans les salins d’Aigues-Mortes, France, pour étudier le caractère et l’évolution de plusieurs interactions interspécifiques. Le système est particulièrement bien adapté à cette recherche : il est simple, contenant deux espèces d’Artemia, trois parasites fortement prévalents (un helminthe et deux microsporidies), et des microbiota variés ; et beaucoup des interactions du système ont été nouvellement établies, car une des espèces d’Artemia est invasive. Nous avons étudié deux types d’interactions. Premièrement, la présence et l’évolution de l’interférence reproductive entre les espèces native et invasive d’Artemia. Nous avons trouvé que l’espèce invasive, qui est sexuée, subit une interférence sévère en allocation des sexes en présence de l’espèce native et asexuée, mais pas d’interférence en gardiennage de partenaire. Deuxièmement, l’évolution de la spécialisation de deux parasites microsporidiennes qui infectent les espèces d’Artemia. En nous basant sur des données de terrain, des infections expérimentales, et de l’évolution expérimentale, nous avons investigué l’état, les causes, et les conséquences de la spécialisation des microsporidies. Les résultats démontrent que les microsporidies sont spécialisées dans l’utilisation d’une des espèces d’hôte, même si elles sont capables de compléter leur cycle de vie dans chacun des deux hôtes. Cette spécialisation paraît être imposée par les outils précis nécessaires à l’exploitation de chaque hôte ; dans les hôtes non-spécialistes, ils provoquaient de l’exploitation sous-optimale, de la virulence maladaptative, et de l’immunopathologie. En général, ces études suggèrent que les facteurs biotiques imposent des pressions de sélection fortes sur Artemia, auxquelles elles ne peuvent pas toujours répondre facilement. L’importance des facteurs biotiques dans un système qui est autrement dominé par des conditions abiotiques extrêmes souligne l’importance des interactions interspécifiques dans l’évolution
The challenges posed by biotic factors – interactions with competitors, parasites, etc. – play a large role in the evolution of populations, but are generally difficult to study. In this work, we used the Artemia system in the hypersaline salterns of Aigues-Mortes, France, to study the character and evolution of several interspecific interactions. The system is eminently suited to such studies: it is simple, containing two Artemia species, three highly prevalent parasites (one helminth and two microsporidians), and various microbiota; and many of its interactions are newly-established, because one of the Artemia species is invasive. We studied two types of interactions. First, the presence and evolution of reproductive interference between the native and invasive Artemia species. We found that the invasive Artemia species, which is sexual, undergoes severe interference in sex allocation when in the presence of the native, asexual Artemia, but no interference in mate guarding. Second, the evolution of parasite specialization in two microsporidian parasites infecting the Artemia species. Using field data, experimental infections, and experimental evolution, we investigated the state, causes, and consequences of specialization in the microsporidians. Results consistently indicated that the microsporidians are specialized for one host species, despite being able to complete their life cycle in either host. This specialization appears to be imposed by the precise toolkits needed to exploit each host species; in the non-specialized hosts, these triggered suboptimal exploitation, maladaptive virulence, and immunopathology. Overall, these studies suggest that the biotic factors acting on Artemia impose strong selection pressures, to which they cannot always respond easily. The importance of biotic factors in a system which is otherwise dominated by extreme abiotic conditions underlines the importance of species interactions in shaping evolution

Face aux enjeux pour le futur posés par l’ampleur des dérèglements écologiques (changement climatique, extinction des espèces, pressions sur les ressources en eau…), les discours sur l’avenir se multiplient, qu’ils promettent une résolution des problèmes par la technologie, des modèles de société utopiques ou considèrent l’effondrement comme inéluctable. Ces discours sur l’avenir ont-ils une influence sur les situations concrètes de gestion de l’environnement ? Peuvent-ils soutenir ou contraindre l’action des acteurs cherchant à améliorer l’état des écosystèmes ? Cette thèse traite ces questions en s’intéressant aux démarches prospectives et à leur contribution à des stratégies d’acteurs défendant une prise en charge efficace des enjeux environnementaux. Grâce à huit études de cas, elle analyse comment des concepteurs d’interventions prospectives conçoivent ces démarches pour qu’elles fournissent des prises pour l’action d’acteurs d’environnement (agences de l’eau, gestionnaires d’espaces protégés, associations…). Les démarches prospectives influencent la « fabrique des futurs », c’est-à-dire la compétition entre différentes représentations de l’avenir des systèmes sociotechniques qui impose ou exclut certaines trajectoires de changement. Faire exister dans la fabrique des futurs des discours sur l’avenir crédibilisant une transformation de ces systèmes favorable aux enjeux écologiques fournit une ressource susceptible de renforcer le pouvoir d’acteurs d’environnement. Les concepteurs de prospectives travaillent à des reconnexions entre les discours sur l’avenir produits lors de leurs démarches et les processus de gestion de l’environnement. Ces reconnexions peuvent fournir, non sans difficultés, des prises sur les jeux d’acteurs, l’élaboration d’instruments de gestion de l’environnement et le fonctionnement des organisations impliquées. La thèse propose un cadre d’analyse pour accompagner la réflexion des concepteurs prospectifs dans la conception et la mise en œuvre de leurs démarches. Plus largement, elle ouvre des pistes de réflexion sur les enjeux stratégiques de la production de discours sur l’avenir pour participer aux transitions des systèmes sociotechniques
Faced by challenges for the future such as that posed by the extent of ecological disruption (climate change, species extinction, pressure on water resource), the narratives regarding the future are ever multiplying, whether promising solutions via technology, models of a utopian society, or considering collapse as inevitable. Do said narratives play a part in the practical implementation of environmental management and are they supporting or restraining the action of those seeking to improve the state of ecosystems? This thesis addresses these issues by investigating the contribution of futures studies to the strategies of stakeholders acting for an effective management of environmental issues. Through eight case studies, the research work analyses how designers build futures studies so that they can provide opportunities for action to environmental actors (i.e. water agencies, protected areas managers, NGOs etc.). Futures studies influence the “manufacture of futures”, that is, the competition between various future depictions of sociotechnical systems which results in imposing or excluding certain pathways of change. By making visible, in the manufacture of futures, narratives which lend credibility to transformations of socioecological systems in favour of ecological issues, futures studies may empower environmental actors. Futures studies designers connect the results of their interventions with processes in environmental management situations. These connections can provide, not without difficulty, opportunities to influence power relationships, the negotiation of environmental management actions, and the internal processes of organisations involved. This thesis offers an analytical framework to support the strategic thinking of futures studies designers in the design and implementation of their interventions. Furthermore, it opens up new avenues on the strategic issues of producing narratives to support the transitions of sociotechnical systems

Au fil du temps, la vie a évolué pour produire des organismes remarquablement complexes. Pour faire face à cette complexité, les organismes ont développé une pléthore de mécanismes régulateurs. Par exemple, les mammifères transcrivent des milliers d'ARN longs non codants (ARNlnc), accroissant ainsi la capacité régulatrice de leurs cellules. Un concept émergent est que les ARNlnc peuvent servir d'échafaudages aux complexes protéiques, mais la prévalence de ce mécanisme n'a pas encore été démontrée. De plus, pour chaque ARN messager, plusieurs régions 3’ non traduites (3’UTRs) sont souvent présentes. Ces 3’UTRs pourraient réguler la fonction de la protéine en cours de traduction, en participant à la formation des complexes protéiques dans lesquels elle est impliquée. Néanmoins, la fréquence et l’importance ce mécanisme reste à aborder.Cette thèse a pour objectif de découvrir et comprendre systématiquement ces deux mécanismes de régulation méconnus. Concrètement, l'assemblage de complexes protéiques promus par les ARNlnc et les 3'UTRs est étudié avec des données d’interactions protéines-protéines et protéines-ARN à grande échelle. Ceci a permis (i) de prédire le rôle de plusieurs centaines d'ARNlnc comme molécules d'échafaudage pour plus de la moitié des complexes protéiques connus, ainsi que (ii) d’inférer plus d’un millier de complexes 3'UTR-protéines, dont certains cas pourraient réguler post-traductionnellement des protéines moonlighting aux fonctions multiples et distinctes. Ces résultats indiquent qu'une proportion élevée d'ARNlnc et de 3'UTRs pourrait réguler la fonction des protéines en augmentant ainsi la complexité du vivant
Over time, life has evolved to produce remarkably complex organisms. To cope with this complexity, organisms have evolved a plethora of regulatory mechanisms. For instance, thousands of long non-coding RNAs (lncRNAs) are transcribed by mammalian genomes, presumably expanding their regulatory capacity. An emerging concept is that lncRNAs can serve as protein scaffolds, bringing proteins in proximity, but the prevalence of this mechanism is yet to be demonstrated. In addition, for every messenger RNA encoding a protein, regulatory 3’ untranslated regions (3’UTRs) are also present. Recently, 3’UTRs were shown to form protein complexes during translation, affecting the function of the protein under synthesis. However, the extent and importance of these 3’UTR-protein complexes in cells remains to be assessed.This thesis aims to systematically discover and provide insights into two ill-known regulatory mechanisms involving the non-coding portion of the human transcriptome. Concretely, the assembly of protein complexes promoted by lncRNAs and 3’UTRs is investigated using large-scale datasets of protein-protein and protein-RNA interactions. This enabled to (i) predict hundreds of lncRNAs as possible scaffolding molecules for more than half of the known protein complexes, as well as (ii) infer more than a thousand distinct 3’UTR-protein complexes, including cases likely to post-translationally regulate moonlighting proteins, proteins that perform multiple unrelated functions. These results indicate that a high proportion of lncRNAs and 3’UTRs may be employed in regulating protein function, potentially playing a role both as regulators and as components of complexity

De nombreux et divers micro-organismes vivent dans les tissus interne et externe desfeuilles des plantes, la phyllosphère. Ils influencent de nombreux traits, les interactions biotiques,le flux d’énergie, la tolérance au stress de leur hôte et en fin de compte la valeur sélectivede leurs hôtes. Il a été montré que plusieurs traits quantitatifs de plantes structurentla communauté microbienne de la phyllosphère. Ainsi des Loci de ces traits quantitatifs(Quantitative Trait Loci QTL) liés à la structure de cette communauté étaient attendus.L’objectif principal de ce travail était de rechercher des régions génomiques chez le chêne(Quercus robur L.), dont l’effet se prolonge jusqu’au niveau de la communauté, influençantainsi le microbiote de la phyllosphère. Tout d’abord, nous avons étudié la composition etle réseau d’interactions du microbiote de la phyllosphère partant un intérêt particulier àErysiphe alphitoides, un agent pathogène majeur pour les chênes. Nous avons montré quel’infection par E. alphitoides est accompagnée par des changements dans la composition dela communauté fongique foliaire, mais pas dans le composition de la communauté bactérienne.Nous avons souligné certains partenaires d’interaction d’E. alphitoides et nous avonsmontré que le réseau d’interactions microbiennes, contrairement aux résultats précédents,été dominé par des interactions positives. Ensuite nous avons effectué une analyse QTLde descripteurs de la communauté microbienne dans une population de pleins frères. Nousavons trouvé 8 QTL correspondant à des traits de la communauté microbienne: compositionfongique et bactérienne, diversité fongique, pourcentage de Erysiphe alphitoides. Troisd’entre eux sont colocalisés avec un QTL de sensibilité à E. alphitoides, suggèrent un fortdéterminisme génétique de la résistance à l’oïdium chez Q. robur. Enfin, nous présentonsles résultats préliminaires d’une étude d’association génétique et discutons nos résultatsavec une perspective évolutive
Numerous and various microorganisms inhabit inner and outer tissues of plant leaves, thephyllosphere. They influence many plant traits, biotic interactions, energy flux, host stresstolerance and ultimately the fitness of their hosts. Many plant quantitative traits wereshown to structure the phyllosphere microbial community. Hence quantitative trait loci(QTLs) linked to the structure of this community were expected. The main objective ofthis work was to search for genomic regions in oak (Quercus robur L.), whose effect extendsto the community level, influencing the phyllosphere microbiota. First, we studied thecomposition and the interaction network of oak phyllosphere microbiota with specific focuson Erysiphe alphitoides, a major biotrophic pathogen of oak. We showed that infection byE. alphitoides is accompanied by changes in the foliar fungal community composition butnot in the bacterial community composition. We highlighted likely interaction partners ofE. alphitoides and we showed that the complex microbial interaction network, in contrastto previous findings, was dominated by positive interactions. Next we performed QTLanalysis of microbial community descriptors in a full-sib mapping population of oak. Wefound 8 QTLs for microbial community traits: fungal and bacterial composition, fungaldiversity, and percentage of Erysiphe alphitoides reads. Three of these QTLs colocalizedwith a QTL for powdery mildew sensibility, suggesting for strong genetic determinism ofpowdery mildew resistance in Q. robur. Finally we present preliminary results of a geneticassociation study and discuss our findings within an evolutionary perspective

Un des principaux challenges pour prédire la composition, la structure et la dynamique des communautés végétales est de déterminer comment l’environnement biotique et abiotique va modifier la direction et l’amplitude des interactions entre plantes. L’objectif de ma thèse est de mettre en évidence le rôle prépondérant des interactions complexes (impliquant plus de deux compartiments biotiques) dans la dynamique forestière et plus particulièrement dans la dynamique de régénération des ligneux d’intérêt sylvicole tel que le chêne sessile. Les résultats soulignent l’importance de prendre en compte : (i) l’effet des cervidés sur les patrons de réponses des interactions entre plantes le long des gradients de ressources, (ii) les interactions indirectes et notamment la facilitation indirecte, (iii) des paramètres démographiques différents en relation avec la phénologie des espèces en présence, (iv) la séparation des mécanismes sous-jacents à une interaction écologique multiple via un suivi des conditions environnementales. Ainsi, ma thèse appuie l’idée que les gestions se focalisant sur une unique pression et ignorant les autres pressions ne sont pas capables de maintenir des populations d’espèces cibles car elles ne tiennent pas compte des interactions multiples. Ceci souligne l’importance d’utiliser des stratégies complémentaires pour permettre la pérennité des écosystèmes forestiers et notamment une régénération suffisante dans le cadre des changements globaux que sont le changement climatique et la surabondance de cervidés
One of the main challenges to predict vegetation dynamics and plant community composition is to identify how biotic and abiotic factors modify the nature and magnitude of plant-plant interactions. The objective of my thesis is to highlight the leading role of multiple interactions (involving more than two biotic compartments) in forest understory dynamics and more specifically regeneration dynamics of target species such as sessile oak. The results emphasize the importance of: (i) effects of deer on response patterns of plant-plant interactions along resource gradients, (ii) indirect interactions, in particular indirect facilitation, (iii) demographic parameters in relation to species phenology, (iv) distinguishing among underlying mechanisms of multiple interactions thanks to environmental monitoring. Thus, my thesis supports the idea that management practices focusing on a single pressure, while ignoring others, are unable to conserve populations of target species because they don’t consider multiple interactions. This highlights the importance to use complementary management strategies to achieve sustainability in the context of global changes (climatic change and deer overabundance)

Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliers
Highly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress