Tesi sul tema "Biologie des invasions"

Le changement climatique et les invasions biologiques sont parmi les plus grandes menaces de la biodiversité et leurs impacts pourraient augmenter jusqu’à la fin du siècle. Parmi les espèces envahissantes, les fourmis sont un groupe particulièrement néfaste dû à leurs impacts sur les espèces natives, les processus écosystémique, la santé, l’agriculture et l’économie. L’objectif de cette thèse était de prédire les invasions de fourmis – en particulier avec le changement climatique qui pourrait favoriser les invasions en éliminant des barrières thermiques. J’ai utilisé trois approches complémentaires afin d’étudier le potentiel de différentes espèces à envahir : des modèles de distribution, des expériences comportementales et l’analyses d’une base de données de traits écologiques. J’ai modélisé l’aire favorable pour 15 espèces de fourmis parmi les pires, à la fois globalement, par continents, et dans les 34 hotspots de biodiversité. La distribution potentielle de seulement cinq espèce est prédite de diminuer (jusqu’à 35.8%) avec le changement climatique et l’aire potentielle diminue pour la plupart des espèces jusqu’à 63.2%. Les hotspots d’invasions de fourmis se situaient surtout dans des régions tropicales et subtropicales et ils correspondent particulièrement aux hotspots de biodiversité. Contrairement à ce qui est généralement admis, le changement climatique et les invasions biologiques n’agiront pas de manière synergique pour les fourmis. Par contre, les invasions de fourmis resteront probablement un problème global majeur, en particuliers dans les zones où les hotspots de biodiversité et les hotspots d’invasion se superposent. Les modèles de distribution ont identifié de larges zones de recouvrement entre aires favorables de plusieurs espèces de fourmis envahissantes. Dans le futur, ces espèces pourraient arriver simultanément dans les mêmes régions et entrer en compétition. Dans une série d’expériences, j’ai testé les différences comportementales entre 7 espèces de fourmis envahissantes (Anoplolepis gracilipes, Paratrechina longicornis, Myrmica rubra, Linepithema humile, Lasius neglectus, Wasmannia auropunctata et Pheidole megacephala). J’ai découvert deux stratégies comportementales différentes. Les interactions au niveau de la colonie ont suivi des processus démographiques plus complexes. De plus, j’ai mis au point deux expériences pour tester la capacité des fourmis envahissantes à explorer un nouvel espace et à exploiter des ressources. J’ai trouvé des différences significatives entre espèces et leur capacité à dominer par interférence comportementale était négativement corrélée à leurs capacités à découvrir et exploiter des ressources. Cette série d’expériences suggère que les ‘mécanismes’ d’invasion sont plus complexes que ce qui est généralement suggéré et que différentes espèces pourraient utiliser des stratégies comportementales différentes. Étant donné qu’il existe plus de 250 espèces de fourmis exotiques, il serait intéressant de pouvoir identifier à l’avance des futurs envahisseurs potentiels. Afin d’identifier des traits associés au caractère envahissant des fourmis, j’ai mis en place une base de données qui contient 2193 espèces de fourmis et 24 traits écologiques. J’ai effectué une analyse préliminaire de différences de traits entre fourmis natives et envahissantes qui a montré qu’il existe clairement des groupement distincts de natives et envahissantes, avec les espèces exotiques au milieu. Ces résultats pourraient servir de base pour construire un modèle prédictif des invasions de fourmis. Ces différentes approches (modèles, expériences, base de données) sont complémentaires car elles s’intéressent à des aspects différents du futur des invasions de fourmis qui sera vraisemblablement fortement influencé par le changement climatique. Le pires envahisseurs de demain ne seront probablement pas les même qu’aujourd’hui et les zones les plus à risque pourraient changer également
Climate change and biological invasions are both among the greatest threats to biodiversity and their impacts might increase by the end of the century. Among invasive species, ants are a prominent group due to their negative impacts on native species, ecosystem processes, human and animal health, agro-ecosystems and the economy. The objective of this thesis was to forecast future ant invasions – especially in the light of on-going climate change, which is generally thought to favour invasive species by removing thermal barriers. I used three complementary approaches to study the potential of different ant species to invade in the future: species distribution modelling, behavioural experiments and the analysis of a database of ecological traits. I modelled suitable area for 15 of the worst invasive ant species, both currently and with predicted climate change, globally, regionally and within the world’s 34 biodiversity hotspots. Surprisingly, the potential distribution of only five species was predicted to increase (up to 35.8%) with climate change, with most declining by up to 63.3%. The ant invasion hotspots are predominantly in tropical and subtropical regions of South America, Africa, Asia and Oceanic islands, and particularly correspond with biodiversity hotspots. Contrary to general expectations, climate change and biological invasions will not systematically act synergistically for ants. In addition, I found that the impacts of climate change can change over time and even reverse the trend of the impact (i.e., an increase instead of a decrease or vice versa). However, ant invasions will likely remain as a major global problem, especially where invasion hotspots coincide with biodiversity hotspots. The species distribution models have identified large potentially overlapping distributions of several invasive ants. In the future, these species may arrive simultaneously in the same regions and compete with each other. In a series of experiments, I tested behavioural differences among 7 highly invasive ant species (Anoplolepis gracilipes, Paratrechina longicornis, Myrmica rubra, Linepithema humile, Lasius neglectus, Wasmannia auropunctata and Pheidole megacephala). I discovered two different behavioural strategies among invasive ants. Interactions at the colony level, exhibited more complex demographic processes and more variability. Further, I investigated resource competition and differences in resource exploitation. I found significant differences among species, with competitive abilities that were negatively correlated with behavioural dominance. This series of experiments suggests that the ‘mechanisms’ of invasiveness are more complex than previously thought and that different invasive ant species may use different behavioural strategies. Since there are more than 250 exotic species of ants, it would be interesting to identify potential future invaders. In order to identify traits associated with invasiveness in ants, I set up a database with 2193 ant species and 24 ecological characteristics. I performed a preliminary analysis of trait differences between native and invasive ants that shows clearly different clusters of invasive and native species, with exotic species in between. These results could be used as a basis to construct a predictive model of future ant invasions. The different methods used (models, experiments, database) are complementary in that they explore different aspects of the future ant invasions which are likely to be influenced by on-going climate change. The worst invaders of tomorrow may not be the same as today and similarly, areas most at risk are likely to change

La lutte biologique est souvent présentée comme une méthode de lutte contre les ravageurs respectueuse de l'environnement, même si la lutte par acclimatation (introduction d'une espèce exotique) peut être à l'origine d'invasion biologique. La coccinelle asiatique Harmonia axyridis Pallas (Coleoptera : Coccinellidae) a été utilisée comme agent de lutte biologique introduit en Amérique et en Europe pour lutter contre les pucerons. Actuellement, cette espèce est considérée comme envahissante, et a des impacts négatifs sur l'environnement. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer notre connaissance des processus évolutifs pouvant accompagner l'élevage en captivité, ainsi que ceux qui sont liés aux invasions biologiques. J'ai pour cela utilisé une approche expérimentale au travers d'études permettant de caractériser les différences de traits d'histoire de vie entre les trois compartiments populationnels d'H. axyridis (populations natives, envahissantes et de lutte biologique). Les résultats obtenus montrent que les changements évolutifs les plus importants concernent le compartiment de lutte biologique par rapport aux compartiments sauvages (natifs et envahissants). Ce compartiment a subi des changements phénotypiques remarquables en réponse aux conditions d'élevage en laboratoire. Les changements évolutifs les plus spectaculaires concernent différents traits liés à la reproduction. Par exemple, les femelles de lutte biologique se reproduisent plus tôt, ont une fécondité journalière plus élevée, ainsi qu'une longévité et une durée de vie reproductive plus courte. Nous avons également mis en évidence des changements évolutifs entre des populations sauvages natives et envahissantes. Les adaptations aux conditions d'élevage peuvent parfois être désavantageuses dans l'environnement naturel. Par exemple, la résistance au froid et aux pathogènes est moins importante que celle des populations sauvages. Nos résultats montrent aussi que, même si la souche de lutte biologique européenne est incapable de s'implanter dans la nature, l'hybridation avec les populations envahissantes américaines pourrait avoir jouer un rôle positif au cours de l'invasion en Europe
Biological control is generally considered as an environmentally low-impact solution for pest control. However, the use of foreign control agents may ultimately lead to undesired biological invasions. The Asian harlequin ladybird Harmonia axyridis Pallas (Coleoptera: Coccinellidae) was originally used as a biological control agent of aphids in North America and Europe. This species is now considered as invasive, and can have harmful effects on the environment. The main objective of this thesis is to better understand the impact of mass rearing on life-history traits, with a focus on traits that may be associated with invasion success. To do so, experimental approaches were carried out to monitor changes in life-history traits for three types of populations (biocontrol, native or invasive). The corresponding results indicate that the most important evolutionary changes occur in the biocontrol populations (by contrast with the invasive and native populations). Mass rearing appears to induce significant phenotypic changes in the biocontrol populations, with the most spectacular changes being related to reproductive life-history traits. For instance, biocontrol females reproduce significantly earlier, have a higher daily fecundity, but also exhibit lower life expectancy and lower reproductive lifespan. We also evidence other differences between the native and invasive populations. Cold tolerance and pathogen resistance are also lower in biocontrol populations than in wild populations. Altogether, our findings indicate that adaptations to mass rearing conditions may affect the fitness of H. axyridis populations in natural environments. This suggests that, even if the European biocontrol strain is unable to successfully colonize a natural environment, it may nonetheless impact the invasion dynamics of the species in Europe thanks to the admixture with the invasive American population

La lutte biologique est souvent présentée comme une méthode de lutte contre les ravageurs respectueuse de l'environnement, même si la lutte par acclimatation (introduction d'une espèce exotique) peut être à l'origine d'invasion biologique. La coccinelle asiatique Harmonia axyridis Pallas (Coleoptera : Coccinellidae) a été utilisée comme agent de lutte biologique introduit en Amérique et en Europe pour lutter contre les pucerons. Actuellement, cette espèce est considérée comme envahissante, et a des impacts négatifs sur l'environnement. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer notre connaissance des processus évolutifs pouvant accompagner l'élevage en captivité, ainsi que ceux qui sont liés aux invasions biologiques. J'ai pour cela utilisé une approche expérimentale au travers d'études permettant de caractériser les différences de traits d'histoire de vie entre les trois compartiments populationnels d'H. axyridis (populations natives, envahissantes et de lutte biologique). Les résultats obtenus montrent que les changements évolutifs les plus importants concernent le compartiment de lutte biologique par rapport aux compartiments sauvages (natifs et envahissants). Ce compartiment a subi des changements phénotypiques remarquables en réponse aux conditions d'élevage en laboratoire. Les changements évolutifs les plus spectaculaires concernent différents traits liés à la reproduction. Par exemple, les femelles de lutte biologique se reproduisent plus tôt, ont une fécondité journalière plus élevée, ainsi qu'une longévité et une durée de vie reproductive plus courte. Nous avons également mis en évidence des changements évolutifs entre des populations sauvages natives et envahissantes. Les adaptations aux conditions d'élevage peuvent parfois être désavantageuses dans l'environnement naturel. Par exemple, la résistance au froid et aux pathogènes est moins importante que celle des populations sauvages. Nos résultats montrent aussi que, même si la souche de lutte biologique européenne est incapable de s'implanter dans la nature, l'hybridation avec les populations envahissantes américaines pourrait avoir jouer un rôle positif au cours de l'invasion en Europe
Biological control is generally considered as an environmentally low-impact solution for pest control. However, the use of foreign control agents may ultimately lead to undesired biological invasions. The Asian harlequin ladybird Harmonia axyridis Pallas (Coleoptera: Coccinellidae) was originally used as a biological control agent of aphids in North America and Europe. This species is now considered as invasive, and can have harmful effects on the environment. The main objective of this thesis is to better understand the impact of mass rearing on life-history traits, with a focus on traits that may be associated with invasion success. To do so, experimental approaches were carried out to monitor changes in life-history traits for three types of populations (biocontrol, native or invasive). The corresponding results indicate that the most important evolutionary changes occur in the biocontrol populations (by contrast with the invasive and native populations). Mass rearing appears to induce significant phenotypic changes in the biocontrol populations, with the most spectacular changes being related to reproductive life-history traits. For instance, biocontrol females reproduce significantly earlier, have a higher daily fecundity, but also exhibit lower life expectancy and lower reproductive lifespan. We also evidence other differences between the native and invasive populations. Cold tolerance and pathogen resistance are also lower in biocontrol populations than in wild populations. Altogether, our findings indicate that adaptations to mass rearing conditions may affect the fitness of H. axyridis populations in natural environments. This suggests that, even if the European biocontrol strain is unable to successfully colonize a natural environment, it may nonetheless impact the invasion dynamics of the species in Europe thanks to the admixture with the invasive American population

Analyse exhaustive des sites capables d'accueillir l'insecte etudié. Echantillonnage systématique à l'intérieur des sites recensés afin d'évaluer les diverses échelles d'hétérogèneité puis d'estimer, avec une précision connue, les effectifs d'insectes pour chaque stade de développement. Mise en oeuvre de méthodes statistiques et informatiques adaptées aux objectifs biologiques de l'étude

Les invasions biologiques constituent aujourd'hui une source d'inquiétude du fait de leur nette augmentation et des conséquences écologiques, économiques et sanitaires dont elles sont à l'origine. Pour qu'une population devienne envahissante, il faut (i) qu'elle soit introduite, (ii) qu'elle s'établisse et (iii) qu'elle prolifère. Chacune de ces trois étapes constitue un défi difficile à relever, et les processus en jeu sont encore mal connus. Cette thèse décrit un ensemble de recherches visant à comprendre l'invasion mondiale particulièrement réussie de la coccinelle asiatique Harmonia axyridis. Nous avons dans un premier temps étudié l'étape d'introduction en retraçant les routes d'invasion d'H. axyridis à l'aide de marqueurs microsatellites et de la méthode ABC (Approximate Bayesian Computation). Nous avons montré que la population envahissante la plus ancienne dans le nord-est américain avait été la tête de pont de l'invasion mondiale en devenant la source des foyers européen, sud-américain et africain. En Europe, on constate également une hybridation avec une souche de lutte biologique. Dans un deuxième temps, nous avons exploré l'étape d'établissement de l'espèce. Nous avons montré que les populations envahissantes d'H. axyridis avaient subi une purge génétique réduisant considérablement les effets associés à la dépression de consanguinité. Par ailleurs, l'événement d'hybridation en Europe apporte des avantages phénotypiques probables à cette population envahissante. Nous avons ensuite étudié plusieurs aspects de l'étape de prolifération. Nous avons montré que les populations européennes avaient évolué vers de plus fortes capacités de dispersion sur le front d'invasion. Par ailleurs, nos résultats montrent que la commercialisation en France d'une souche non-volante de lutte biologique a pu avoir des conséquences positives sur l'expansion de la population envahissante par des phénomènes d'hétérosis ou d'augmentation de variance génétique. Enfin, nous discutons de l'importance d'étudier de manière approfondie une espèce modèle telle qu'H. axyridis pour améliorer nos connaissances générales sur les mécanismes éco-évolutifs impliqués lors des invasions biologiques
Biological invasions are a concern because of their increase and their environmental, economic and human health consequences. To become invasive, a population must (i) be introduced, (ii) established itself and (iii) proliferates. Each of these three steps constitutes a challenge, and the processes involved are still poorly understood. This thesis describes a set of research actions which aims at understanding the worldwide successful invasion of the Asian ladybird Harmonia axyridis.We first investigated the introduction step by retracing invasion routes of H. axyridis using microsatellite markers and the ABC (Approximate Bayesian Computation) method. We have shown that the oldest invasive population in the eastern North America acted as a bridgehead of the worldwide invasion by becoming the source of the European, the South American and the African outbreaks. We also found evidence for a genetic admixture event in Europe with a biological control strain.Second, we explored the establishment step. We have shown that invasive populations of H. axyridis endured a genetic purge which significantly reduced adverse effects associated with inbreeding depression. In addition, the admixture event in Europe likely brought phenotypic benefits to this invasive population.We then studied several aspects of the proliferation step. We found that European populations had evolved towards higher dispersal abilities on the invasion front. Moreover, our results show that the use of a flightless biocontrol strain which is still sold in France may have a positive impact on the expansion of the invasive population through heterosis or increased of genetic variance.Finally, we discuss the importance of studying in detail a model species such as H. axyridis to improve our general understanding of the eco-evolutionary mechanisms involved in biological invasions

Invasive species represent a major challenge through their consequences on

biodiversity, human health and economy. Their effects are especially important on fragile and

unique insular biotas such as the Galápagos Islands. Ants in particular are keystone species

implicated in ecosystem functioning and biodiversity and they can be dramatic invaders. In

the Galápagos Islands, the tropical fire ant Solenopsis geminata is considered a high-impact

invasive species, though it remains surprisingly poorly studied. The objectives of this work

are to document the invasion of S. geminata in the Galápagos Islands by 1) updating its

distribution; 2) determining its reproduction and dispersal strategies and reconstruct its

invasion history throughout the archipelago and 3) evaluating its impact on the native fauna

(focusing on ants and arthropods communities and endemic land tortoises).

First, we added 66 new records of S. geminata in the Galápagos since 2008. It has

now been recorded on seven islands and 11 islets in a wide range of habitats, including

nesting sites of 24 endemic and/or endangered vertebrate species, for which it constitutes a

potential threat.

Secondly, by combining Bayesian clustering methods, coalescent-based scenario

testing using microsatellite data and historical records, we determined that genetic diversity

of populations of S. geminata collected in Galápagos Islands is significantly lower than the

genetic diversity of populations from native areas (Costa Rica). The Galápagos populations

form three clusters corresponding to an island or groups of islands. They appear to be the

result of a single introduction in the first half of the 19th century, probably from mainland

Ecuador, which acted as a bridgehead population to two subsequent introductions within the

archipelago, corresponding human colonization fluxes in the archipelago.

We sampled ants in all main habitats of Santa Cruz Island. Introduced ant species

were largely prevalent, and S. geminata was the dominant species and was associated with

low evenness of ant communties and lower abundance of native ants. We found that

Galápagos’ ant communities are determined by the vegetation type and altitude, but found

only little evidence for competitively structured assemblages, except in disturbed areas.

The arthropod diversity was investigated in two agricultural sites of Santa Cruz Island

by combining three complementary sampling techniques. More than half of the species were

either endemic or native, but introduced species constituted the majority of the catches.

Solenopsis geminata was by far the most abundant and common species.

Finally, we investigated the mortality of Cheloidis land tortoise’s eggs and hatchlings

in an area infested by S. geminata on Santa Cruz Island with regard to the abundance of fire

ants and the duration of incubation. Egg survival was negatively associated with longer incubation times but we found no direct relation between ant density and tortoise mortality

despite a high abundances of fire ants in the vicinity of the majority of the tortoise burrows.

Our work allows addressing ecological and genetical aspects of the invasion of S.

geminata in the Galápagos Islands. We analyzed our results in the light of an ecoevolutionary

framework presenting different invasion scenarios and discussed S. geminata

as an invasive ant. This provided us with information useful for the study and management of

this invasive species in the Galápagos Islands.

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Les espèces invasives constituent un défi majeur à cause de leur impact sur la

biodiversité, la santé humaine et l’économie. Leurs effets sont particulièrement importants

sur les environnements insulaires fragiles et uniques comme les île Galápagos. Les fourmis

en particulièr sont des espèces clé de voûte du fonctionnement des écosystèmes et de la

biodiversité. Elles peuvent de ce fait devenir des envahisseurs spectaculaires. Dans les îles

Galápagos, la fourmi de feu tropicale Solenopsis geminata fait partie des espèces invasives

à haut impact et cependant elle a été étonnamment peu étudiée. Les objectifs de ce travail

consistent à documenter l’invasion de S. geminata dans l’archipel des Galápagos: 1) en

mettant à jour sa distribution; 2) en déterminant ses stratégies de reproduction et de

dispersion et en reconstruisant l’histoire de son invasion dans l’archipel et 3) en évaluant son

impact sur la faune native (particulièrement sur les communautés de fourmis et

d’arthropodes et sur les tortues terrestres endémiques).

Tout d’abord, nous avons ajouté 66 nouveaux relevés de S.geminata aux Galápagos

depuis 2008. À ce jour, la fourmi a été observée sur 7 îles et 11 îlots, et ce dans une grande

variété d’habitats. On la trouve également sur les sites de ponte de 24 espèces de vertébrés

endémiques ou en voie de disparition, qu’elle menace ainsi potentiellement.

Ensuite, en combinant des méthodes bayésiennes de regroupement et des

comparaisons de scénarios en se basant sur des séquences microsatellites et des données

historiques, nous avons montré que la diversité génétique des populations de S. geminata

des Galápagos est significativement inférieure à celle des populations des zones d’indigénat

(Costa Rica). Les populations des Galápagos - réparties en 3 groupes correspondant à une

île ou un groupe d’îles – sont le résultat d’une introduction unique ayant eu lieu dans la

première moitié du 19ème siècle. Elles proviennent vraisemblablement de l’Equateur

continental et constituent une population “tête de pont” pour deux introductions ultérieures au

sein de l’archipel. Ces mouvements correspondent aux flux de populations humaines.

Nous avons échantillonné les fourmis dans tous les principaux habitats de l’île de

Santa Cruz. Les fourmis introduites sont largement prévalentes. Solenopsis geminata

constitue l’espèce dominante et se trouve associée avec une faible équitabilité des

communautés de fourmis ainsi qu’avec une diminution de l’abondance des fourmis natives.

Nos résultats indiquent que les communautés de fourmis des Galápagos sont structurées

par le type de végétation et l’altitude, alors que les assemblages de fourmis ne sont pas

structurés compétitivement, à l’exception des zones perturbées.

Nous avons investigué la diversité arthropodienne de deux sites agricoles de l’île de

Santa Cruz en combinant trois méthodes d’échantillonnage complémentaires. Plus de la moitié des espèces collectées étaient soit endémiques, soit natives. Les espèces introduites

ont toutefois constitué la majorité des individus collectés. Solenopsis geminata était de loin la

plus abondante et la plus commune des espèces récoltées.

Enfin, dans une zones infestées par S. geminata sur l’île de Santa Cruz, nous avons

mis en relation la mortalité des oeufs et juvéniles de tortues terrestres Chelonoidis avec

l’abondance des fourmis de feu et la durée d’incubation des oeufs. Le taux de survie des

oeufs est négativement corrélé à leur durée d’incubation. Cependant, malgré de très hautes

abondances de fourmis de feu à proximité des nids de tortues, nous n’avons pas trouvé de

relation directe avec leur mortalité.

Pour conclure, ce travail aborde les aspects génétiques et écologiques de l’invasion

de la fourmi de feu tropicale dans les îles Galápagos. Nos résultats sont analysés au sein

d’un cadre éco-évolutif présentant différents scénarios d’invasion. Nous discutons également

de S. geminata en tant qu’espèce invasive. Nous espérons apporter des informations utiles

dans le cadre de l’étude et du contrôle de cette espèce invasive aux Galápagos.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les invasions biologiques représentent l’un des composants majeurs du changement global en cours. Pourtant, notre connaissance des processus évolutifs et écologiques liés aux invasions biologiques reste encore limitée. Cette thèse a pour objectif d’améliorer notre connaissance sur ces processus au travers de l’étude d’une fourmi envahissante, Wasmannia auropunctata. Dans ce but, nous avons étudié les caractéristiques génétiques et comportementales de différentes populations de l’aire native ou introduite et les propriétés de leur habitat, et conduit des études expérimentales en milieu contrôlé. Nos résultats mettent en évidence un polymorphisme du système de reproduction (clonal/sexué) chez W. Auropunctata. Contrairement aux attendus issus de la littérature, le caractère envahissant de certaines populations émerge dans l’aire native de l’espèce, et ne s’explique ni par leur système de reproduction, ni par leur organisation sociale, mais plutôt par une modification des milieux liée à l’activité humaine. Le système de reproduction clonal semble néanmoins jouer un rôle indirect dans le succès envahissant de l’espèce en maintenant des combinaisons de gènes permettant d’occuper les habitats anthropisés. Une expérience en conditions contrôlées confirme que les ouvrières des nids clonaux sont plus tolérantes que les ouvrières des nids sexués aux conditions abiotiques chaudes et sèches observées dans les zones anthropisées de l’aire native. Notre étude souligne l’importance des processus éco-évolutifs ayant lieu au sein de l’aire native des espèces envahissantes, le rôle majeur de l’homme dans ces processus, et le potentiel adaptatif de la reproduction clonale.

Le Bulbul orphée (Pycnonotus jocosus) est un passereau qui a été introduit sur l'île de la Réunion il y a 30 ans et qui pose des problèmes à la production fruitière. La complexité du relief, la différence de pluviosité entre les deux versants, et la mosai͏̈que de paysages sur une faible surface, font de la Réunion un modèle pour l'étude des processus de colonisation. En s'appuyant sur une méthodologie multi-échelle, l'étude de l'invasion du Bulbul orphée permet de révéler l'importance des facteurs abiotiques dans la propagation. L'étude du régime alimentaire montre une forte consommation de pestes végétales qui pourraient favoriser l'installation du bulbul. A l'échelle du paysage, l'étude de la dynamique spatiale et temporelle fournit des arguments en faveur d'une micropropagation, le long d'habitats linéaires de type interface zone refuge / zone d'alimentation. Les paysages les plus fragmentés sont les plus propices à ces oiseaux et semblent limiter les déplacements des oiseaux. Ces résultats permettent de fournir des indicateurs pour l'estimation du coefficient de diffusion dans la modélisation de la propagation et une orientation originale de la gestion des impacts du bulbul.

Les dernières décennies représentent un tournant majeur concernant les invasions biologiques avec une augmentation sans précédent de leur rythme et de leur ampleur, en lien direct avec les activités humaines, en particulier la mondialisation. Certains invasifs se propagent à une vitesse très rapide dans leur nouveau milieu. L’invasion européenne de la punaise Leptoglossus occidentalis, illustre parfaitement ce phénomène et offre un modèle d’étude particulièrement intéressant. Cette thèse a pour but de tester des hypothèses permettant d’expliquer la rapidité de cette invasion. Pour répondre à cet objectif, nous avons choisi d’utiliser une approche pluridisciplinaire combinant des études de génétique des populations (natives et introduites) à des études de biologie et d’écologie des populations invasives. Grâce à l’utilisation de marqueurs moléculaires et de méthodes Bayésiennes (ABC), nous démontrons que l’invasion en Europe suit un scénario " tête de pont ", au sens où la population invasive de l’Est de l’Amérique du Nord a servi de source pour l’invasion européenne. Nos résultats confirment les soupçons d’introductions multiples dans des zones géographiquement déconnectées. En outre, l’étude de génétique des populations, associée aux mesures expérimentales des capacités de vol, indique que les capacités intrinsèques de dispersion de cette espèce sont particulièrement élevées. Les conditions rencontrées en Europe par les populations introduites ne sont pas un frein à l’invasion. L’espèce s’accommode parfaitement des nouvelles essences de conifères rencontrées sur le continent. La polyphagie observée dans la zone native est confirmée dans la zone d’introduction européenne, constituant un atout pour l’établissement des populations. De plus, cette étude révèle les risques écologiques que cette espèce représente pour la flore native européenne. Les dégâts occasionnés semblent s’additionner à ceux des ravageurs natifs, diminuant ainsi le potentiel de régénération naturelle. L’ensemble de ces résultats constitue une contribution à la connaissance des mécanismes sous-tendant les invasions biologiques, notamment sur la rapidité de propagation de certains invasifs, et met l’accent sur des phénomènes sous-estimés il y a encore peu de temps comme le scénario d’invasion " tête de pont "
During the last decades, biological invasions were observed to increase exponentially, at an unprecedented rate and magnitude, in direct relation with the human activities, especially globalization. In this context, some invasive species spread very quickly in the area of introduction. The European invasion of Leptoglossus occidentalis is a good example of this phenomenon. This study aimed at testing some hypotheses to explain the rapidity of this invasion. To reach this goal, we used a multidisciplinary approach combining population genetics (analyzing samples from native and invaded areas) with a study of biological and ecological characteristics of the invasive populations. Through the use of molecular markers and Bayesian methods (ABC), we confirmed previous suspicions and demonstrated that the European invasion proceeded from multiple introductions in distant geographic areas. Our results also indicated that a primarily invaded area of Eastern North America acted as a bridgehead for the invasion in Europe. Moreover, population genetics, combined with an experimental measurement of the bug flight capabilities using flight mills, revealed that the intrinsic capacities of dispersion of this species are particularly high. The environmental conditions of the newly invaded areas in Europe did not constitute a barrier to the invasion of L. occidentalis. Its high degree of polyphagy was confirmed on European conifers, quite all species being susceptible to be exploited, thus favoring population establishment. . Furthermore, this study highlights the ecological threat represented by this insect which can affect the native flora in Europe. Actually, bug damage which can be important, seems to be additive to those of native insects exploiting cone and seed resources, thus decreasing the potential of natural regeneration. This work contributes to improve knowledge on biological invasions, especially to understand the reasons underlying the rapid spread observed in some invasive species, and highlights phenomenon underestimated until recently such as the Bridgehead scenario

L’augmentation des problèmes liés aux invasions biologiques nécessite une meilleure compréhension des mécanismes permettant le succès invasif d’une espèce. Chez les insectes sociaux invasifs, les études se sont focalisées sur les Hyménoptères, et ont montré que l’organisation sociale des populations introduites présentait des caractères propres. L’objectif principal de cette thèse est de caractériser l’organisation sociale des populations introduites chez les termites (Isoptères) à travers l’étude de l’invasion de Reticulitermes flavipes en France. L’ensemble des résultats révèle que (i) l’organisation sociale des populations introduites varie de celle des populations natives en présentant une forme extrême de néoténie et une forte capacité à fusionner ; (ii) ces variations semblent résulter d’une évolution suite à l’introduction et (iii) avoir favorisé l’installation et l’expansion de ce termite en France, similairement à l’unicolonialité et la polygynie des Hyménoptères sociaux introduits. Les possibles origines évolutives des variations observées entre les populations natives et introduites de R. flavipes sont discutées
The increasing of ecological and economical problems linked to biological invasion phenomenon necessitate a better understanding of mechanisms allowing an invasive success. In social insects, studies are mainly focused on social Hymenoptera, and has demonstrated that social organization of introduced populations presented particular characters allowing their invasive success. The principal objective of my PhD is to characterize the social organization of the introduced populations in Isoptera through the study of the American termite Reticulitermes flavipes introduced in France. The overall of results reveals (i) strong variations of social organization between native and introduced populations presenting a extreme form of neoteny and a strong capacity to colonial fusion; (ii) these variations seem to have evolved after its introduction in France, and (iii) to allow the establishment and expansion of R. flavipes in France, similarly to unicoloniality and polygyny observed in the social invasive Hymenoptera. The possible evolutionary origins of the observed variations between native and introduced populations of R. flavipes are discussed

Xylosandrus compactus et X. crassiusculus sont deux scolytes originaires d’Asie du Sud-Est et invasifs sur plusieurs continents, dont la biologie et l’écologie atypiques favorisent l’invasion. Une approche pluridisciplinaire a été utilisée au cours de cette thèse afin (i) d’identifier l’origine des populations invasives et leurs routes d’invasion, et (ii) de déterminer les zones dans lesquelles elles pourraient s'étendre et s’établir. Les routes d’invasion ont été retracées à l’aide d’un marqueur mitochondrial et de marqueurs génomiques, et les zones favorables à l’établissement de chaque espèce ont été déterminées à l’aide de modèles de distribution d’espèces (SDM). Malgré leur proximité écologique et phylogénétique, les deux espèces ont une histoire d’invasion différente. Deux lignées ont été identifiées chez X. compactus, l’une originaire d’Inde ou du Vietnam ayant envahi l’Afrique et l’autre originaire de la région de Shanghai et ayant envahi indépendamment les Amériques et les îles du Pacifique, puis l’Europe. X. crassiusculus est composé de deux clusters très divergents, majoritairement allopatriques et possédant des niches écologiques différentes. Le cluster 1 a envahi indépendamment les îles du Pacifique et l’Afrique. Le cluster 2 est responsable de l’invasion en Amérique, en Europe, en Afrique et en Océanie, avec plusieurs invasions indépendantes de multiples origines (dont des événements dits "tête de pont") suivies de dispersion intra-continentale. Les SDM ont montré pour les deux espèces l’existence de zones favorables où elles ne sont pas encore présentes et qui sont donc susceptibles d’être envahies secondairement. Nous anticipons également un impact du changement climatique sur leurs potentielles distributions futures. A l'inverse, l'évolution récente du climat n'est pas responsable de l'invasion récente de l'Europe, ce continent étant favorable depuis plusieurs décennies
Xylosandrus compactus and X. crassiusculus are two ambrosia beetles originating from Southeastern Asia and invasive on several continents, whose atypical biology and ecology favour invasion. During this thesis, a multidisciplinary approach was used to (i) identify the origin of invasive populations and their invasion routes and (ii) determine the areas in which they could spread and establish. Invasion routes were traced using a mitochondrial marker and genomic markers, and the suitable areas for each species were identified using species distribution models (SDM).Despite their ecological and phylogenetic proximity, the two species have different invasion histories. Two lineages were identified in X. compactus, one originating from India or Vietnam, who invaded Africa, and the other from the Shanghai area, who independently invaded the American-Pacific and Europe. X. crassiusculus comprises two very diverging clusters, mostly allopatric and with different ecological niches. Cluster 1 independently invaded Pacific islands and Africa. Cluster 2 is responsible for the invasion in the Americas, Europe, Africa and Oceania, with several independent introductions from multiple sources (including bridgehead, where an invasion occurs from an area already invaded) followed by intra-continental dispersion. For both species, SDM showed suitable areas where the pests are not present yet and which could be invaded. We expect an impact of climate change on their future potential distributions. Conversely, the recent evolution of climate is not responsible for their recent invasion in Europe, which has already been suitable for decades

Les invasions biologiques sont la deuxième cause de diminution de la biodiversité mondiale. Les espèces introduites se sont révélées d’excellents modèles d’étude pour appréhender les processus micro-évolutifs et écologiques liés à la colonisation et à l’adaptation rapide d’espèces dans de nouveaux milieux. Par des approches spatiales basées sur la génétique des populations, l’objectif de cette thèse a été de décrire les modalités de dispersion agissant à différentes échelles spatiales chez la macro-algue Undaria pinnatifida, introduite en Europe du Nord depuis 30 ans. Trois études ont été menées: inter-baies (3 baies, 19 pops. , 628 ind. ), intra-baie (30 pops. , 955 ind. ) et intra-population (2 années, 2 pops. , 1021 ind. ) à l’aide de 9 loci microsatellites. Deux autres études ont permis de suivre la colonisation d’U. Pinnatifida sur des substrats artificiels (7 mois ; > 400 ind. ) et naturels (3 sites). Enfin, des études ont été menées sur les stades microscopiques de cette algue. Afin de détecter spécifiquement les spores dans la colonne d’eau, 7 sondes oligonucléotidiques ont été optimisés pour des hybridations « FISH ». Des études expérimentales sur les gamétophytes ont montré qu’ils pouvaient être un nouvel agent de dispersion. Ces études ont permis de souligner l’interaction entre de multiples modalités de dispersion dans l’établissement durable d’U. Pinnatifida. Par ailleurs, bien qu’étant une espèce invasive à une échelle mondiale, ses capacités de dispersion naturelle apparaissent comme un facteur limitant dans son expansion à une échelle locale et régionale, contrebalancée principalement par les activités anthropiques et la disponibilité en habitats artificiels

Les invasions biologiques sont la première cause de perte de biodiversité dans les écosystèmes insulaires. Les chats, prédateurs introduits sur les îles, s'alimentent sur une grande variété de proies. Ainsi, les chats menacent d'extinction au moins 167 espèces de vertébrés sur 123 îles de la planète, et sont impliqués dans l'extinction d'au moins 32 taxa. Sur l'archipel des îles d'Hyères, le régime alimentaire de ce prédateur est constitué principalement de mammifères introduits et d'oiseaux. Le rat, le lapin et le puffin yeikouan, oiseau marin endémique du bassin Méditerranéen, représentent à elles seules 90% de la biomasse totale ingérée par le chat. La prédation du chat sur le puffin s'est avérée forte et récurrente L'impact du chat a été évalué en utilisant des modèles démographiques matriciels. Soumise à une telle prédation, la petite population de puffin de Port-Cros ne peut se maintenir que par l'apport d'oiseaux immigrants. Cette menace forte a motivé une campagne d'éradication du chat sur l'île de Port-Cros entraînant une tendance à la hausse de la population de puffin sans apparition du phénomène de relâche de mésoprédateurs
Biological invasions are the first threat for the island biodiversity. Cats predators introduced on islands, feed on a wide range species. Cats are assumed to have an impact on at least 167 vertebrates on 123 different islands and contributed to the extinction of at least 32 taxa. On Hyeres archipelago, the diet of this predatorwas mainly constituted by introduced mammals and birds. The ship rat, the rabbit and the Mediterranean endemic yelkouan shearwater, represented more than 90% of the biomass ingested by cats. The cat predation on the yelkouan shearwater was strong and recurrent. Cat impact was evaluated by using demographic matrix models. Under such cat predation pressure, the small shearwater population of Port-Cros needs to be sustained by immigrant birds Face to this strong threat of shearwater extirpation, cat eradication was conducted on Port-Cros Island leading to an increase of the shearwater population without any sign of mesopredator release

L'objectif général de la thèse est d'examiner la variation et l'évolution des traits fonctionnels

susceptibles de sous-tendre des variations de capacité d'invasion, au sein du complexe de plantes envahissantes F. japonica, F. xbohemica et F. sachalinensis en Belgique. Ces trois taxons d'origine asiatique présentent un intérêt majeur en écologie des invasions car ils possèdent une aptitude à l'invasion contrastée bien qu'ils fassent partie du même complexe hybride, aient la même forme de vie, et la même distribution géographique.

En particulier, la thèse examine si Fallopia sachalinensis présente une combinaison particulière de traits fonctionnels liés à la capture et à l'utilisation des ressources susceptible d'expliquer sa capacité d'invasion plus faible. La thèse tâche également de déterminer si les hybrides sont intermédiaires entre les parents pour ces traits ou manifestent des propriétés originales susceptibles

d'entraîner un comportement plus invasif. Les traits fonctionnels pris en considération comprennent notamment l'architecture des parties aériennes, le SLA (surface foliaire spécifique), les teneurs foliaires en nutriments, la vitesse de décomposition des litières et la plasticité phénotypique de ces caractères. La stratégie scientifique repose sur trois approches complémentaires:

- des comparaisons in situ entre les taxons dans des sites ou ils coexistent;

- des cultures en conditions semi-contrôlées au jardin expérimental;

- une expérience de décomposition des litières.

Les résultats mettent en lumière la stratégie unique de capture et d'utilisation des ressources

de F. sachalinensis, ainsi que ses réponses plastiques moins adaptées (moins d'accroissement de la hauteur et de la surface foliaire totale en réponse a l'ombre, et de la biomasse et du nombre de tiges en réponse a une augmentation de la fertilité du sol). Cette stratégie contribue a sa capacité d'invasion plus faible en réduisant son efficacité d'utilisation et de capture de la lumière et des nutriments. D'autre part, l'hybride ne présente pas de valeurs transgressives pour les traits étudiés et est similaire à F. japonica en termes de traits et de plasticité. Toutefois, le nombre limité de

populations hybrides étudiées ne nous permet pas d'en conclure que l'hybride ne présente pas de

variation transgressive a l'échelle européenne. De plus, la variabilité génétique de l'hybride pourrait permettre une évolution future de sa capacité d'invasion, ce qui en fait une priorité pour la prévention et la gestion a l'échelle mondiale. / The objective of the thesis is to examine variation and evolution of functional traits that are susceptible to underlie variation of invasiveness in the invasive complex of Fallopia japonica, F. xbohemica and F. sachalinensis in Belgium. These three taxa originate from Asia and present a major interest in invasion ecology since they display contrasting invasiveness although they are part of the same hybrid complex, have the same life form and distribution area.

In particular, we ask if F. sachalinensis displays a specific combination of functional traits related to resource capture and use that is susceptible to explain its lower invasiveness. We also try to determine if the hybrids have intermediary trait values or if they show specific properties susceptible to increase their invasiveness. Functional traits measured include architecture, SLA (specific leaf area), nutrient foliar concentrations, litter decomposition rate and phenotypic plasticity of the same traits. Scientific strategy uses three different methods:

- in situ comparisons between the taxa in sites where they coexist;

- common gardens with semi controlled conditions;

- litter decomposition experiment.

Results show the unique strategy of F. sachalinensis concerning resource capture and use, as well as its less adaptive plastic responses (smaller increase of height and total leaf area in response to shade, and of biomass and shoot number in response to soil fertility). This strategy contributes to its lower invasiveness through a reduction in light and nutrient capture and use efficiency. The hybrid does not display transgressive variation for the studied traits and is similar to F. japonica concerning its traits and its plasticity. However, the limited number of hybrid accessions does not allow to conclude that the hybrid presents no transgressive variation throughout Europe. Moreover, genetic variability in the hybrid might allow future evolution of its invasiveness, making the hybrid a priority for prevention and management throughout the world.
Doctorat en Sciences
info:eu-repo/semantics/nonPublished

Malgré les procédures de quarantaine, de nombreuses invasions par des mouches des fruits polyphages (famille des Tephritidae) ont été observées dans différentes parties du monde. Dans cette étude les paramètres démographiques, des co-infestations expérimentales dans un même fruit et l'interférence entre femelles adultes sont comparés entre quatre espèces de Tephritidae : trois espèces invasives qui se sont installées successivement à La Réunion et une espèce endémique de cette île. Les résultats suggèrent un trade-off interspécifique entre les traits K et r. La compétition larvaire a un effet négatif sur le poids pupal et la survie larvaire. Chez les femelles adultes, des comportements d'expulsion loin du fruit par d'autres femelles ont été observés. L'asymétrie de la compétition larvaire et des interactions directes entre femelles semble corrélée au rang d'établissement sur l'île, l'espèce arrivée la plus récemment ayant de bonnesperformances dans la compétition larvaire comme dans l'aptitude à déplacer d'autres femelles d'un fruit. La coexistence entre espèces est cependant permise par la variabilité de la tolérance aux conditions climatiques (température et humidité) et par celle de la gamme d'hôtes. L'espèceendémique a non seulement de plus faibles paramètres de survie et de fécondité que les autres espèces mais voit également les axes climatiques et de ressource de sa niche inclus dans celles de ses compétiteurs. Une coexistence stable devrait s'installer entre les trois espèces invasives alors que l'extinction de l'espèce endémique est considérée comme possible.

Les écosystèmes littoraux, fortement anthropisés, sont particulièrement sensibles aux invasions biologiques. Le manque de connaissances relatif aux mécanismes fondamentaux qui sous tendent les processus d'invasion expliquent la difficulté de déterminer les traits biologiques communs aux espèces envahissantes et de ce fait, de prévenir et de combattre ces dernières. Nous avons étudié l'invasion d'un gastéropode marin exogène, Ocinebrellus inornatus, prédateur d'huîtres cultivées qui représente une grave menace économique pour le bassin ostréicole de Marennes-Oléron, à l'aide d'une étude écologique basée sur les méthodes et les concepts de la biologie et de la génétique des populations. A une échelle intra-spécifique, nous avons tenté d'identifier la source de l'introduction, d'analyser les stratégies de colonisation puis, à une échelle inter-spécifique, de comparer les traits biologiques des espèces résidentes et introduites, et d'évaluer les risques d'hybridation
Littoral ecosystems are particularly sensible to biological invasions because of human activities. However, the lack of knowledge on invasion processes fundamental mechanisms can explain the difficulty to determine common biological traits of invasive species and the lack of efficiency of prevention and control methods. We studied the invasion by an exotic marine gastropod, Ocinebrellus inornatus, which is susceptible to involve important economical impacts by feeding on oysters in parks of Marennes-Oléron bay, with the use of an ecological study based on population biology and genetics methods and concepts. At an intraspecific level, we tried to identify the introduction source, to analyse the colonization strategies and then at an interspecific level, to compare biological traits of introduced and resident species, and to evaluate hybridisation risks

L'un des défis les plus pressants de l'écologie consiste à comprendre les mécanismes qui régissent la répartition de la vie à l'échelle mondiale. Dans ce contexte, les événements rares de dispersion à travers des barrières biogéographiques et l'établissement d’espèces dans de nouvelles régions sont un facteur clé. En effet, ces événements peuvent influencer la répartition des espèces dispersantes et des espèces des communautés réceptrices, et à long terme initier des processus de spéciation. À plus petite échelle, la dispersion est essentielle pour la persistance des espèces et leur permet de réagir aux changements de leur environnement directement par le mouvement ou indirectement par l'adaptation. Toutes les espèces n’ont pas les mêmes capacités pour se disperser et s'établir. Mieux comprendre ces différences est devenu une nouvelle urgence aujourd'hui si nous voulons être pertinent et réalistes dans les actions de conservation à venir, dans le contexte des changements globaux (notamment des invasions biologiques, de l'utilisation des terres et du changement climatique). Les traits des espèces sont considérées comme un facteur important dans la réussite de la dispersion. Par exemple, les espèces de grande taille sont souvent de meilleurs disperseurs que les petites, et les plantes dont les graines peuvent flotter sont plus susceptibles de se disperser sur des archipels insulaires que celles dont les graines coulent. Cependant, peu de tests concernant le rôle des traits dans la dispersion à large échelle biogéographique ont été effectués. Dans cette thèse, je combine des approches biogéographiques, macroécologiques et macroévolutives pour identifier le rôle des traits des espèces (taille et histoire de vie) dans la dispersion, et pour tester la transférabilité des relations trait-dispersion à travers de multiples échelles (taxonomiques, temporelles et géographiques). Premièrement, je quantifie et compare le rôle des traits dans l'histoire biogéographique de 56 clades de tétrapodes. Deuxièmement, je discute dans une synthèse conceptuelle si et comment les informations provenant d'études macroévolutives et biogéographiques peuvent être utilisées pour mieux prédire les futures espèces invasives, ainsi que la vulnérabilité des espèces natives face aux changements globaux actuels. Troisièmement, je teste les considérations conceptuelles de ce travail sur des données empiriques, en reliant les patrons observés dans la dispersion biogéographique passée aux invasions biologiques et aux changements d'aire de répartition actuels. Ensemble ces trois volets mettent en lumière l’importance des contextes taxonomiques, géographiques et temporels dans le rôle des traits des espèces pour la dispersion. Ceci constitue une étape importante vers de meilleures prédictions des capacités des espèces à répondre aux changements environnementaux
A pressing challenge in ecology is to unravel the mechanisms that underlie the distribution of life at a global scale. Rare dispersal events across biogeographic barriers and establishment in new regions are central to this: these events determine the distribution of both the dispersing species and of species in the receiving community, and they can open opportunities for speciation. On smaller scales, dispersal is integral to species’ persistence, allowing them to respond to changes in their environment directly through movement or indirectly through adaptation. Not all species have the same ability to disperse and establish. Better understanding these differences has gained new urgency today if we are to accurately assess risks, challenges and conservation opportunities in the context of biological invasions, land-use and climate change. Species’ traits are thought to be an important factor in successful dispersal. For example, large species are often better dispersers than small species, and plants with seeds that can float are more likely to disperse over island archipelagos than those with seeds that sink. However, there have been few tests of theory on how species traits might support dispersal at large biogeographic scales. In this thesis, I combine biogeographic, macroecological and macroevolutionary approaches to identify the role of body size and life-history traits in dispersal, and to test the transferability of trait-dispersal relationships across scales. First, I quantify and compare the role of traits in biogeographic histories of 56 tetrapod clades. Second, I discuss in a conceptual synthesis if and how information from macroevolutionary and biogeographic studies can be used to better understand species present-day biological invasions, as well as present-day extinction risk due to changing environmental conditions. Third, I test conceptual considerations from this work on empirical data, linking the patterns observed in past biogeographic dispersal to present-day biological invasions and range shifts. Together these three strands highlight the importance of taxonomic, geographical and temporal contexts in the role of species traits in dispersal, which is an important step forward to better predictions of species’ abilities to respond to changing environmental conditions

Les plantes invasives posent d’importants problèmes environnementaux et de santé publique, et leur contrôle est aujourd’hui un défi majeur. Elles rencontrent des conditions particulièrement favorables après des perturbations conduisant à une suppression du couvert végétal. La mise en place d’un couvert végétal séquestrant rapidement ces ressources parait alors une réponse probante pour réduire l’invasion. Néanmoins, les caractéristiques des communautés nécessaires pour exercer une résistance efficace dans les premières phases d’installation sont encore peu connues.Je me suis intéressée à deux mécanismes qui pourraient influencer la résistance à l’invasion des communautés végétales herbacées lors des premiers stades d’installation après une perturbation majeure, que sont (1) la ‘limiting similarity’, impliquant que la coexistence d’espèces partageant la même niche écologique est limitée par l’exclusion compétitive, et (2) les effets de priorité, qui surviennent lorsque l’installation d’une espèce affecte la performance ou la survie d’une espèce arrivant par la suite. L’examen de la littérature confirme que l’application de la ‘limiting similarity’ pour lutter contre les plantes invasives est complexe et n’a, jusqu’à aujourd’hui, fait preuve d’efficacité. Intégrer les effets de priorité aux méthodes de contrôle des plantes invasives après une perturbation semble d’avantage prometteur. Une des stratégies consiste en la mise en place d’un couvert végétal exerçant de forts effets de priorité négatifs, diminuant le succès d’installation des plantes invasives. Deux expérimentations en serre ont été réalisées à cet effet, visant à jouer sur les effets de priorité de la communauté native receveuse afin d’en comprendre l’implication dans la résistance à l’invasion. Dans une première expérimentation, le temps d’avance de la communauté receveuse sur l’arrivée de trois espèces invasives (i.e. Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis et Cortaderia selloana), la composition en espèces et la densité des semis ont été manipulés. Une meilleure résistance à l’invasion a été observée lorsque les communautés produisent une forte biomasse aérienne, cette dernière étant associée à la présence d’espèces productives. Retarder l’arrivée des espèces invasives a également réduit le succès d’invasion, mais ceci uniquement lorsque la production de biomasse était suffisamment importante. Une seconde expérimentation a porté sur l’influence de l’identité de la première espèce installée dans la communauté receveuse ainsi que l’ordre de semis des espèces (semis simultané de la communauté ou séquentiel) sur la structuration de la communauté et les conséquences sur sa résistance à l’invasion par A. artemisiifolia. Des différences minimes dans la dynamique de colonisation de la communauté receveuse a substantiellement affecté sa structure, sa production de biomasse, la concentration du sol en nutriments, ainsi que sa résistance précoce à l’invasion. Le semis séquentiel a généralement diminué la résistance à l’invasion par rapport au semis simultané de l’ensemble de la communauté. Les espèces installées en premier ont généré des effets de priorité d’intensité variable, vraisemblablement par le biais de la compétition racinaire, impactant l’invasibilité.En conclusion, la dynamique de colonisation a considérablement influencé le succès d'invasion par le biais de différences de production de biomasse et de préemption des ressources. Les effets de priorité des communautés récemment établies et la résistance à l'invasion associée pourraient être améliorés en (1) maximisant le temps d’avance à la communauté receveuse par rapport aux espèces invasives, (2) introduisant des espèces capables de produire rapidement de la biomasse et de préempter les ressources du sol, et (3) évitant le semis séquentiel, en particulier lorsque les premières espèces installées sont des espèces productives fixatrices d'azote
Invasive plant species cause serious environmental and sanitary issues and their control is today a major challenge. Disturbances involving vegetation removal and an increase in resource availability offer particularly favorable conditions for invasive plant colonization. Establishing a plant cover rapidly sequestering resources could be a relevant strategy to limit invasion. However, little is known about the characteristics enabling newly established communities to exert strong invasion resistance, especially in the early growth stages.In this thesis, I focused on two potential determinants of invasion resistance of herbaceous plant communities in the early growth stages after a major disturbance, which are (1) the concept of limiting similarity, stating that the coexistence of species sharing the same ecological niche is limited by competitive exclusion, and (2) priority effects, which occur when the establishment of a species affects the performance or survival of later arriving species. The application of limiting similarity to control invasive plants appears complex, ineffective and unsuitable for the most common situations. In contrast, integrating priority effects into invasive plant management strategies seems more promising. One strategy consists in restoring a plant cover exerting strong negative priority effects, decreasing the success of subsequent invasive plant establishment. In two greenhouse experiments, I explored the role of priority effects in early invasion resistance. In a first experiment, I manipulated species composition, sowing density and the elapsed time between community sowing and invasion by Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis and Cortaderia selloana. A higher invasion resistance was observed when communities produced a high aboveground biomass, which was associated with the presence of productive species. Delaying invasive species arrival also decreased invasion success, but only if it allowed a sufficient increase in biomass production. A second experiment investigated how the identity of the first native colonizer (one of two grasses: Dactylis glomerata and Lolium perenne, or one of two legumes: Onobrychis viciifolia and Trifolium repens) and the timing of species establishment (synchronous vs. sequential sowing) influenced the structuration of the recipient community and its resistance to invasion by A. artemisiifolia. Small differences in assembly history of the recipient community substantially affected community structure, biomass production, soil nutrient content, as well as early invasion resistance. Sequential sowing generally decreased invasion resistance compared with a synchronous sowing. Early colonizers generated priority effects of variable strength most likely via belowground competition, which affected A. artemisiifolia’s invasion success. A prior establishment of the N-fixing legume T. repens particularly boosted A. artemisiifolia’s performance. In conclusions, this thesis work highlights the inadequacy of revegetation strategies based on limiting similarity and reveals promising perspectives of manipulating assembly history and priority effects for designing invasion resistant communities. Assembly history significantly influenced early invasion success by inducing differences in biomass production and resource preemption by the recipient community. Priority effects of newly established communities and associated invasion resistance could be enhanced by (1) giving as much time advance as possible to the recipient community over invasives, (2) introducing species displaying an ability to rapidly produce biomass and preempt soil resources, or (3) avoiding sequential sowing especially when early colonizers are nitrogen-fixing, productive species

Les prédateurs introduits, tels que les chats (Felis silvestris catus) et les rats (Rattus spp), constituent la principale cause de raréfaction et d'extinction d'oiseaux insulaires. L'impact de la prédation sur les populations d'oiseaux est généralement quantifié grâce à l'identification morphologique des restes d'oiseaux dans les échantillons alimentaires de prédateurs. Une synthèse bibliographique réalisée dans cette thèse soulève les biais qualitatifs et quantitatifs liés à la difficulté d'identification des restes d'oiseaux. Les méthodes moléculaires permettent aujourd'hui de détecter et d'identifier avec précision l'ADN de proies cibles dans le régime alimentaire des prédateurs. Une part importante de cette thèse a consisté à optimiser le protocole moléculaire et en particulier les étapes de sélection des amorces taxon-spécifiques et de l'extraction de l'ADN des proies. La comparaison des performances des méthodes morphologique et moléculaire a mis en évidence la puissance de cette dernière dans la détection et l'identification des espèces d'oiseaux consommées par les chats et rats de l'île de Niau (Polynésie Française). L'étude des interactions trophiques directes (prédation) et indirectes (compétition alimentaire) entre trois prédateurs invasifs (R. exulans, R. rattus et F. s. catus) et un oiseau menacé d'extinction, le Martin-chasseur des Gambier (Todiramphus gambieiri) a montré un très faible impact sur cet oiseau par prédation, mais un fort potentiel de compétition alimentaire avec les 2 Rattus sp., en particulier pour les lézards Scincidae et certains arthropodes terrestres. Des perspectives de conservation du Martin-chasseur sont proposées et discutées
Introduced predators, particularly cats (Felis silvestris catus) and rats (Rattus spp) are recognized as a major factor of rarefaction and extinction of island bird species. The impact of predation on bird populations is usually assessed through the morphological identification of bird remains in predator diet samples. A review conducted in this thesis highlighted the qualitative and quantitative biases related to the difficulty of detecting and identifying the consumed bird species in predator diet samples. Molecular methods allow the accurate detection and identification of targeted prey DNA in the diet of predators. A large part of the work entailed here has been to optimize the molecular protocol and particularly the key steps of the selection of.taxon-specific primer pairs and the extraction of prey DNA. A comparative study of the performances of both morphological and molecular methods highlighted the strength of the latter in the detection and identification of the bird species preyed by cats and rats on Niau island (French Polynesia). The study of the direct (predation) and indirect (competition for food) trophic interactions between three invasive predators (R. exulans, R. rattus and F. s. catus) and a critically endangered bird, the Tuamotu Kingfisher (Todiramphus gambieiri), demonstrated a very low impact of cats and rats on the population of Tuamotu Kingfisher through predation, but a high potential for food competition between this bird and the two species of rats, particularly for lizards (Scincidae) and some terrestrial arthropods. Finally, management perspectives regarding the conservation of Kingfisher Gambier are proposed and discussed

Les changements climatiques en Arctique menacent les espèces polaires hyperspécialisées tout en favorisant l’invasion d’espèces boréales et tempérées. La morue arctique (Boreogadus saida) est l’espèce de poisson fourrage la plus abondante de l’Océan Arctique. En 2011, une espèce boréale a toutefois été détectée dans la mer de Beaufort (Arctique canadien). Le lançon du Pacifique (Ammodytes hexapterus) était alors la deuxième espèce en abondance dans l’assemblage d’ichtyoplancton. La présente recherche visait à évaluer les conséquences de l’invasion de cette espèce fourragère boréale sur la morue arctique durant les jeunes stades de vie. Les deux espèces se sont révélées en compétition potentielle au stade juvénile, mais le lançon sélectionnait surtout de petites proies tandis que la morue arctique dépendait des grands copépodes calanoïdes. La diminution prédite de la taille du zooplancton avantagerait le lançon par rapport à la morue arctique et la compétition détectée pourrait donc s’amplifier avec une augmentation de la population de lançons en mer de Beaufort.
Climate change in the Arctic threatens hyper specialized polar species while favouring the invasion of boreal and temperate fish species. In the arctic marine food web, arctic cod (Boreogadus saida) is the key forage fish species. The boreal Pacific sand lance (Ammodytes hexapterus) was recently detected in southeastern Beaufort Sea (Canadian Arctic), numbering as the second most abundant ichthyoplankton species after the arctic cod in 2011. The aim of this research was to elucidate the consequences of this boreal forage fish species invasion on arctic cod during the early life stages. Potential competition was detected during the early juvenile stage but arctic cod strongly relied on big calanoid copepods while Pacific sand lance significantly selected for smaller prey. The forecasted reduction in the size of zooplankton would therefore favour sand lance over arctic cod. The interspecific competition is predicted to amplify as the abundance of sand lance in the Beaufort Sea increases.

Sur les six espèces de fourmis envahissantes reconnues dans le monde comme les plus dangereuses, trois sont présentes à La Réunion : Anoplolepis gracilipes, Pheidole megacephala et Solenopsis geminata. Notre étude a porté sur les relations compétitives entre ces trois espèces, ainsi que sur les facteurs liés à leur succès dans l'invasion des milieux. Elles coexistent dans les milieux anthropiques de basse altitude : P. Megacephala et S. Geminata représentent les deux espèces dominantes, leurs densités variant en fonction des conditions climatiques, tandis qu'A gracilipes est plus rare. Ces trois espèces n'ont en revanche jamais été observées dans les forêts échantillonnées : l'importance des conditions environnementales dans la dominance de ces fourmis invasives pourrait expliquer ce résultat, Néanmoins la pauvreté de la myrmécofaune dans ces milieux offre toutes les conditions à rétablissement d'autres espèces envahissantes
Among the six most widespread and damaging invasive ants. Three are present in Reunion Island: Anoplolepis gracilipes, Pheidole megacephala and A. Gracilipes. This study focused on the competitive interactions among these three species and on the factors linked to their invasive success. These ants coexist in lowland anthropogenic habitats: P. Megacephala and S. Geminata were the two dominant species, the densities of their colonies varying with the climatic conditions, whereas A. Gracilipes was rare. They have never been observed in the sampled forests: the importance of the environmental conditions on the dominance of these invasive ants could explain this result. However the low ant species diversity in these habitats provides a niche opportunity for some other invasive ants

Les invasions biologiques représentent la deuxième cause de perte de la biodiversité et participent aux changements environnementaux globaux. Parmi les espèces exotiques présentes sur le continent européen, le Vison d'Amérique (Mustela vison) a été introduit dans les années 1920 pour l'élevage pelletier. Des individus échappés d'élevage ou délibérément relâchés ont fondé des populations férales dans divers pays européens, représentant une sérieuse menace pour la faune autochtone. L'objectif de cette thèse est d'appréhender le fonctionnement de la population férale de Vison d'Amérique installée en Bretagne. Dans un premier temps, nous nous sommes intéressés à la répartition, aux densités de population ainsi qu'aux paramètres démographiques de la population. Nous avons déterminé que la population férale de Vison d'Amérique en Bretagne manifeste toutes les caractéristiques d'une espèce invasive. Une étude expérimentale a ensuite été menée pour tenter de quantifier l'impact de la présence de M. vison sur la faune autochtone. Cette étude a permis de souligner que les effets d'un prédateur introduit à court terme peuvent être moins évidents que présupposés. Enfin, nous nous sommes intéressés à la structuration génétique de la population et avons comparé la variabilité présente en Bretagne à celle d'autres populations férales européennes et des populations d'origine en Amérique du Nord. Une forte structuration génétique a été observée en Bretagne, et la présence de zones de contact et de mélange entre pools génétiques différenciés a été détectée. Ces résultats sont discutés dans une perspective de gestion à long terme des populations invasives de Vison d'Amérique

Ces dernières années ont vu le développement du commerce international entraînant une accélération des mouvements intercontinentaux d'espèces. Ces multiples introductions sont à l'origine de nombreux cas d'invasion, où les espèces s'établissent et se dispersent. Dans le nouvel environnement, étudier les facteurs liés à la niche écologique permet de comprendre comment se déroule l'établissement des espèces introduites au sein de la communauté d'espèces résidentes. L'hypothèse de la niche vide, qui prédit que l'invasion est possible car un espace vide existe au sein des niches écologiques de la communauté résidente, est un des facteurs facilitants de nombreux cas d'invasion. Par ailleurs, la stratégie d'exploitation de la ressource par l'espèce invasive au sein de la niche écologique peut aussi expliquer la propension d'une espèce à envahir ou non le nouvel environnement. L'objectif de cette thèse est d'explorer l'importance de ces hypothèses dans le succès invasif, au travers de l'exemple de Drosophila suzukii. Introduite en 2008 en Europe et aux Etats-Unis, cette espèce a envahi chacun des continents en moins de 7 ans. Elle est la seule espèce européenne de drosophiles capable de pondre à l'intérieur de fruits sains omniprésents, au sein d'une niche écologique vide de tout compétiteur. Elle est à l'origine de gros problèmes pour la culture de fruits cultivés et se retrouve être l'un des ravageurs majeurs en production de fruits rouges. Mieux comprendre son invasion, sa niche écologique et sa stratégie de sélection d'habitat permet de mieux lutter contre l'insecte, notamment par des méthodes permettant de perturber la localisation des fruits dans l'environnement. Cet aspect appliqué est aussi un objectif important de cette thèse CIFRE, financée pour optimiser la lutte par piégeage massif
In the last few decades, the development of international trade has seen resulting in an acceleration of intercontinental movements of species. These multiple introductions are the cause of many cases of invasion, where species are established and spread. In the new environment, studying factors related to the ecological niche help understanding what happens during the establishment of introduced species within the community resident species. The “empty niche hypothesis”, which predicted that the invasion is possible because a gap exists in the ecological niches of the resident community, is one of the facilitating factors of many cases of invasion. In addition, the strategy of utilization of the resource by the invasive species in the ecological niche may also explain the propensity of a species to invade or not the new environment. The objective of this thesis is to explore the significance of these assumptions in the invasive success, through the example of Drosophila suzukii. Introduced in 2008 in Europe and the US, this species has invaded every continent in less than 7 years. It is the only European species of fruit flies that can lay eggs inside healthy fruits, which are omnipresent, in an ecological niche free of any competitor. It is the cause of dreadful issues for grown fruit and is one of the major pests in production of berries. Better understand its invasion, its ecological niche and habitat selection strategy help better fighting the insect, including methods to disrupt the location of fruit in the environment. This applied context is also an important aspect of this thesis, funded also to optimize the fight by mass trapping

Originaire d’Amérique du Sud, la fourmi d’Argentine, Linepithema humile, a su profiter de l’essor du commerce international à la fin du 19ème siècle pour envahir de très nombreuses régions du globe soumises à un climat méditerranéen ou subtropical. Elle est aujourd’hui présente en forte densité dans le sud-ouest de l’Europe, le long des côtes portugaises, espagnoles, françaises et italiennes. Malgré sa présence en Corse depuis près de 50 ans, très peu de données sont disponibles sur les causes et conséquences de cette invasion. En ce sens, le présent travail a pour but d’apporter un éclairage précis sur trois axes majeurs de recherche sur la fourmi d’Argentine, à savoir sa structure sociale, sa distribution et dynamique d’expansion, et ses impacts sur la faune et la flore indigènes. Il s’inscrit dans le cadre des problématiques de gestion et de contrôle des espèces invasives. Notre étude confirme le caractère invasif de la fourmi d’Argentine le long du littoral corse. Grâce à des analyses comportementales, chimiques et génétiques nous avons montré qu’elle est organisée en deux supercolonies en Corse dont la supercolonie « corse » qui constitue une nouvelle entité pour l’Europe. L’exploration de près de 80 sites le long du littoral a permis de souligner la forte expansion de son aire de distribution depuis ces 10 dernières années. L’Homme à travers ses différentes activités constitue le moteur de cette dynamique d’invasion. Nous avons également mis en évidence grâce à des tests comportementaux, la résistance d’une espèce dominante indigène, Tapinoma nigerrimum face à l’invasion, pouvant expliquer l’hétérogénéité de la distribution des fourmis d’Argentine en Corse. Une fois introduites, elles peuvent envahir les milieux naturels et conduire à une réduction de richesse des communautés indigènes qui peut atteindre près de 80 %. Deux facteurs peuvent expliquer ce succès écologique : l’occupation de l’espace qui permet aux fourmis d’Argentine de maintenir une forte pression de compétition dans l’habitat et leur forte agressivité interspécifique qui peut se traduire par des raids sur les nids ou des colonnes de fourmis indigènes. Enfin, nous avons étudié l’effet direct de l’élimination des fourmis indigènes pour la dispersion des graines d’Anchusa crispa, plante endémique corso-sarde, rare et menacée. Les fourmis d’Argentine dispersent plus de graines que les espèces natives, diminuent la pression de prédation d’espèces granivores et semblent faciliter la germination des graines. Ces résultats montrent pour la première fois qu’une plante indigène peut tirer bénéfice de la présence de cette espèce invasive. Ce travail apporte de nombreuses données sur la biologie et l’écologie de la fourmi d’Argentine, alimente la discussion en biologie des invasions et ouvre de nouvelles pistes de recherche
The Argentine ant, Linepithema humile, has spread with ease across many zones of the globe with a Mediterranean or subtropical climate, transported from its native range in South America mainly through trade at the end of the 19th century. Today, it is very densely represented in southwestern Europe, along the Portuguese, Spanish, French and Italian coasts. Despite its presence in Corsica for more than 50 years, little data is available on the causes and the consequences of the invasion. The present study therefore seeks to provide comprehensive information on three main axes of research on the Argentine ant, i. E. Its social structure, its distribution and expansion dynamics and how it affects native fauna and flora. As such, the aim here is to provide useful input for the management and control of invasive species. Our study confirms the invasiveness of the Argentine ant along the Corsican coast. Using behavioral, chemical and genetic analyses, we show that it is organized in two supercolonies in Corsica, one of which, the” Corsican” supercolony, constitutes a new entity for Europe. Exploring almost 80 coastal sites, we state the strong expansion of its distribution range over the last 10 years, fuelled by human activities. We also bring to light the resistance to invasion of a dominant native species, Tapinoma nigerrimum, using behavioral tests which may explain the mosaic distribution of the Argentine ant in Corsica. We show that Argentine ants have a major impact on native ants, being able to invade natural areas, and that they can bring about an almost 80% reduction in native community richness. Two factors may explain this ecological success: their wide space occupation, potentially allowing Argentine ants to maintain high competition pressure over the whole habitat, and their high interspecific aggressiveness, which can result in raids on native ant nests or columns. Finally, we studied the direct effect of the elimination of native ants on the seed dispersal of Anchusa crispa, a rare and threatened Corsican-Sardinian endemic species. Argentine ants disperse more seeds than native ants, reduce seed predation from native harvester ants and may facilitate seed germination. These results show for the first time that the Argentine ant can be beneficial to a native endemic plant. This work provides extensive information on the biology and ecology of the Argentine ant, contributes to the ongoing discussion on invasion biology and points towards new path of research

La recherche présentée dans cette thèse concerne différents sujets dans le domaine de la biomathématique. J’aborde diverses questions en biologie (et liées aux systèmes complexes) avec des méthodes mathématiques et numériques. Ces questions sont les suivantes: (i) Les processus passifs sont-ils suffisants pour justifier la distribution asymétrique des protéines endommagées pendant et après la cytokinèse de la levure? (ii) Quels processus sont à l’origine des schémas complexes d’expansion de l’amyloïde bêta dans le cerveau des patients atteints de la maladie d’Alzheimer? (iii) Qu’y a-t-il derrière la dichotomie de ‘clusters’ vs. ‘cline-like’ dans les modèles d’évolution le long de gradients environnementaux? (iv) Comment cette dichotomie affecte-t-elle la dynamique spatiale des invasions? (v) Comment la multi-stabilité se manifeste-t-elle dans ces modèles? Ces questions sont abordées (à différentes échelles, certaines totalement et certaines partiellement) avec différentes méthodes théoriques. Les résultats devraient permettre de mieux comprendre les processus biologiques analysés et de motiver la poursuite des travaux expérimentaux et empiriques susceptibles de contribuer à résoudre les incertitudes persistantes
The research presented in this thesis concerns different topics in the field of Biomathematics. I address diverse questions arising in biology (and related to complex systems) with mathematical and numerical methods. These questions are: (i) Are passive-processes enough to justify the asymmetric distribution of damaged proteins during and after yeast cytokinesis? (ii) What processes are behind the complex patterns of expansion of Amyloid beta in the brains of patients with Alzheimer’s disease? (iii) What is behind the clustering and cline-like dichotomy in models of evolution along environmental gradients? (iv) How does this dichotomy affect the spatial dynamics of invasions and range expansions? (v) How does multi-stability manifest in these models? These questions are approached (at different scales, some fully and some partially) with different theoretical methods. Results are expected to shed light on the biological processes analyzed and to motivate further experimental and empirical work which can help solve lingering uncertainties

Le chat haret est l’un des prédateurs invasifs les plus dommageables pour la biodiversité insulaire. Sa présence est associée à une perte de biodiversité sur l’ensemble des îles sur lesquelles il est établi, et où il constitue une menace pour de nombreuses espèces de vertébrés souvent endémiques et menacés. En Nouvelle-Calédonie des populations de chats harets sont présentes dans tous les milieux et habitats et l’étude de son écologie et de ses impacts sur la faune ont fait l’objet de ce travail de thèse. L’analyse du régime alimentaire sur 14 sites d’études représentatifs des 4 habitats majeurs a révélé un régime très diversifié et une forte prédation sur les vertébrés natifs et notamment sur le groupe des scinques, des roussettes et des pétrels. Parmi les 44 espèces de vertébrés retrouvées dans le régime alimentaire de ce prédateur invasif, la plupart sont endémiques et 20 listées comme menacées sur la liste rouge mondiale de l’UICN. Le suivi des déplacements d’individus équipés de colliers GPS au niveau d’une presqu’île abritant une importante colonie d’oiseaux marins, a permis de mettre en évidence de grands domaines vitaux pour les mâles, des domaines vitaux petits pour les femelles et des patrons de déplacements liés aux différentes étapes du cycle reproducteur des oiseaux marins. Ces éléments, couplés aux analyses de régime alimentaire suggèrent une prédation à une large échelle géographique, à la fois sur les adultes reproducteurs mais également sur les jeunes oiseaux proches de l’envol. Une opération expérimentale de contrôle d’une population de chats harets a été conduite sur cette presqu’île et a montré une faible durabilité des effets de la suppression des individus sur les densités observées et une rapide recolonisation du site. Les résultats de ce travail plaident pour la mise en place de mesures de limitation des impacts occasionnés et permettent en particulier de cibler les habitats de maquis et forêt humide comme prioritaires en matière de limitation des abondances
Feral cat (Felis catus) is one of the most successful and harmful invasive predator species for island biodiversity. The presence of this alien predator species generally lead to dramatic loss of native island biodiversity and represents a serious threat for numerous endemic and threatened species. Feral cats have invaded the whole New-Caledonian archipelago and all its habitats. In this study, we focused on the ecology and impacts of this invasive predator on the outstanding endemic fauna found in the different habitats of the exceptional New-Caledonia biodiversity hotspot. Feral cat diet analyses on 14 selected sites representing the 4 main natural habitats revealed a high diversified diet and high predation rates on native species particularly on squamates, flying foxes and petrels. Among the 44 vertebrates species found into the feral cat diet, 20 are IUCN red-listed threatened species. Cat movements of eleven feral cats fitted with GPS collars have been studied in a western coast Peninsula hosting an important seabird colony. Male cats showed large home ranges while female showed small home ranges. Feral cats exhibited important movements within the studied peninsula linked with the breeding cycles of seabirds. GPS data coupled with dietary informations suggested a predation that concerned both breeding adults and fledgings bird, and at a large geographic scale as some feral cats have their core home range distant to the colony (>3km). We evaluated the effects of a high level but intense cat control on this site that showed a low sustainability of feral cat culling and a rapid recolonization process. Our results are pleading for the future limitation of feral cat impacts and call to focus first abundance limitation measures on maquis mosaic and humid forest habitats This study also provided information on the spatial extent and intensity of future control measures in the special context of a large and highly invaded island

The members of ZEB family of transcription factors (ZEB1 and ZEB2) are widely known for its role in epithelial-to-mesenchymal transition (EMT), a highly relevant process during development and tumor progression. In this process, cells lose their epithelial features and acquire mesenchymal markers, thus increasing their motility and invasive capacity. However, it has been recently described that ZEB factors can function beyond the EMT induction, and that are associated with other tumor hallmarks: apoptosis inhibition, chemotherapy resistance, etc. Regarding colorectal cancer (CRC), ZEB1 is activated by the Wnt signaling pathway, which is active in around 80% of the cases. Consequently, ZEB1 is expressed in the invasive cells at the tumor front, providing the tumor with higher aggressiveness and metastatic capacity. Taking this background into account, the general aim of the Thesis was to characterize new potential mechanisms through which ZEB1 regulates oncogenic transformation and tumor progression in CRC, beyond EMT induction. The specific aims were: 1) Describe the role of ZEB1 in the regulation of initial steps of tumor invasiveness, such as the remodeling of the extracellular matrix (ECM); 2) Identify new ZEB1 target genes at the tumor front of CRCs, investigating a potential modulation of Wnt signaling, as well as characterizing the in vivo relevance of these potential targets; 3) Identify other hallmarks of cancer that may be regulated by ZEB1 during CRC progression. The results of the Thesis are presented as a summary of publications. The first paper (Clin Cancer Res, 2013. 19(5):1071-82) describes the role of ZEB1 in the opposite regulation of the Plasminogen Activation System (PAS) members (uPA and PAI-1). This regulation promotes the migration of CRC cells through the ECM. The conclusions obtained from this first paper are: 1- ZEB1 modulates CRC cells migration through the peritumoral stroma by means of uPA activation and PAI-1 repression 2- ZEB1 activates uPA at the transcriptional level through its direct binding to the promoter region, in a mechanism involving the coactivator p300 and Wnt signaling. 3- ZEB1 represses PAI-1 by reducing its mRNA stability, which supposes a new gene regulation mechanism for ZEB1. 4- During ZEB1-induced CRC cells migration and invasion, uPA expression is required. 5- ZEB1 correlates positively with uPA, but not with PAI-1, at the invasive front of CRCs, cooperating in its role in ECM remodeling. The results of the second paper (Gut, 2016. doi:10.1136/gutjnl-2015-310838) have identified a new mechanism through which ZEB1 inhibits cancer cells entrance in senescence, a tumor suppressor mechanism. ZEB1 activates the Wnt-antagonnist DKK1, triggering the activation of a signaling cascade that involves mutant p53, MDM2 and CtBP. This ultimate corepressor cooperates with ZEB1 in the repression of macroH2A1, key in senescence induction. The conclusions obtained from this second paper are: 1- The maximum effect of ZEB1 in predicting poor CRC survival requires high Wnt- antagonist DKK1 simultaneous expression. Both genes correlate positively in CRCs. 2- ZEB1 activates DKK1 transcriptionally, through a mechanism that involves the coactivator p300 and the Wnt-effector TCF4. 3- The combined expression of ZEB1 and DKK1 inhibits a senescence-related genes group in CRC patients. Some of these genes, including H2AFY (that codifies for macroH2A1), are cooperatively repressed by ZEB1 and DKK1. 4- ZEB1 requires the presence of DKK1 to repress the formation of senescence- associated heterochromatin foci and the consequent cellular senescence. 5- ZEB1 represses macroH2A1 by direct binding to its promoter. 6- ZEB1 represses cellular senescence through the subsequent activation of DKK1, mutant p53, MDM2 and CtBP. The activation of CtBP enhances ZEB1’s repressor activity on macroH2A1 promoter. 7- ZEB1 correlates positively with DKK1 at CRC tumor front. Conversely, macroH2A1 displays an inverse expression pattern. 8- Reduction of ZEB1 levels in vivo is sufficient to induce senescence, reduce colorectal tumor formation and improve survival in a mouse model of CRC. 9- The tumorigenic capacity of ZEB1 depends on the concomitant low levels of macroH2A1. 10- The role of ZEB1 in determining poor CRC prognosis depends on its ability to repress macroH2A1 and other senescence markers, such as GLB1.
Els factors de transcripció ZEB (ZEB1 i ZEB2) son àmpliament coneguts pel seu paper en la transició epitelial-mesenquimal (EMT). A través d’aquest procés, les cèl·lules perden les característiques que les defineixen com a epitelials i adquireixen marcadors mesenquimals, augmentant així la seva capacitat invasiva. Tot i això, recentment s’ha descrit que els factors ZEB tenen funcions més enllà de l’EMT, com ara la resistència a la quimioterapia, que promouen la progressió tumoral. En el cas del càncer colorectal (CCR), s’ha descrit que ZEB1 és activat per la via de senyalització de Wnt, activa en un 80% dels casos. En conseqüència, ZEB1 s’expressa en les cèl·lules invasives del front tumoral. Tenint en compte aquests antecedents, l’objectiu general de la Tesi ha estat el de caracteritzar nous mecanismes a través dels quals ZEB1 regula la transformació oncogènica i la progressió tumoral en CCR, més enllà de la inducció de l’EMT. Els objectius específics han estat: 1) descriure el paper de ZEB1 en la regulació de les etapes inicials d’invasivitat, com la remodelació de la matriu extracel·lular; 2) identificar nous gens diana de ZEB1 al front tumoral de CCR, així com caracteritzar la rellevància d’aquestes dianes in vivo; i 3) identificar processos comuns a tots els tipus de càncer que puguin estar regulades per ZEB1 en la progressió del CCR. Els resultats es presenten com a compendi de publicacions. En el primer dels articles (Clin Cancer Res, 2013. 19(5):1071-82), es descriu el paper de ZEB1 en la regulació oposada dels membres del sistema activador del plasminogen (uPA i PAI-1). Aquesta regulació promou la migració de les cèl·lules a través de la matriu extracel·lular. En el segon dels articles (Gut, 2016. doi:10.1136/gutjnl-2015-310838), s’ha identificat un nou mecanisme a través del qual ZEB1 està inhibint l’entrada de les cèl·lules tumorals a l’estat de senescència, un conegut mecanisme supressor tumoral. ZEB1 activa l’inhibidor de la via Wnt DKK1, desencadenant l’activació d’una ruta de senyalització que implica a p53 mutat, MDM2 i CtBP. Aquest darrer coopera amb ZEB1 en la repressió de la histona macroH2A1, clau en la inducció de la senescència.

Le chêne rouge d’Amérique (Quercus rubra L.) est un arbre originaire d’Amérique du Nord et introduit en Europe à partir de la fin du XVIIème siècle pour l’ornementation et le commerce du bois. Le but de cette thèse est de comprendre les mécanismes écologiques et évolutifs qui contribuent à la dynamique et au succès de l’introduction de Q. rubra en Europe. Nous avons montré que cette espèce naturalisée et plantée dans certains pays européens parvient aisément à se développer de façon naturelle dans les forêts de feuillus et de conifères. La dispersion de ses glands est notamment rendue possible par des animaux fouisseurs-disperseurs, tels que les écureuils et les mulots, qui cependant préfèrent les glands du chêne natif Q. robur. Lors de l’introduction d’une espèce dans un nouvel environnement, des processus évolutifs sont susceptibles de se produire et d’engendrer des modifications phénotypiques et génétiques au sein des populations introduites. Une analyse comparative de la structure et de la diversité génétique des populations natives et introduites de Q. rubra a démontré que seulement deux des trois groupes génétiques de l’aire américaine sont actuellement présents en Europe. Aucun goulot d’étranglement fort n’a été détecté lors de l’introduction des populations en Europe laissant supposer que des introductions multiples ont pu maintenir la diversité génétique dans les populations introduites. Une analyse comparative des traits phénotypiques a permis de montrer que les populations introduites de Q. rubra présentent une croissance supérieure par rapport aux populations natives. Une différenciation génétique au sein des populations introduites est en cours pour le trait de débourrement foliaire suggérant une possible évolution adaptative rapide depuis l’introduction
Northern Red Oak (Quercus rubra L.) is a tree native to North America and introduced in Europe at the end of the 17th century as an ornamental and forestry species. The aim of this dissertation is to understand the ecological and evolutionary mechanisms contributing to its dynamics and success in Europe. We demonstrated that this species naturalized and planted insome European countries can easily naturally grow in deciduous and conifer forests. Acorn dispersal away from mother-trees was made possible by scatter-hoarding animals such as squirrels and mice that take away acorns, although the animals still preferred acorns of the native oak Q. robur. During species introduction in a new environment, evolutionary processes can occurand lead to phenotypic and genetic changes. A comparative analysis of the genetic structure and diversity of Q. rubra populations from the native and introduced ranges demonstrated that onlytwo of the three genetic clusters encountered in North America are currently present in Europe.No strong bottleneck event was detected during the introduction of Q. rubra populations in Europe suggesting that multiple introductions could have maintained genetic diversity in introduced populations. A comparative analysis of phenotypic traits showed that introduced populations of Q.rubra present a higher growth compared to that of native populations. A genetic differentiation within European populations is on going regarding phenology of leaf budburst suggesting apossible rapid adaptive evolution since introduction

Les invasions biologiques sont reconnues comme une menace importante pour les écosystèmes, en particulier pour les écosystèmes côtiers. Originaire d’Asie, la macroalgue verte Codium fragile ssp. fragile (synonyme de ssp. tomentosoides, ci-après Codium) a été observée pour la première fois dans l’est du Canada en 1989 et prolifère depuis sur toutes les côtes du sud du golfe du Saint-Laurent. Cette algue est connue pour s’établir sur les côtes rocheuses, mais il a récemment été observé qu’elle est également capable de coloniser les habitats sableux et d’y former de denses populations en se fixant sur les rhizomes de la plante marine Zostera marina. L’objectif principal de cette thèse était de connaître les impacts de l’établissement de Codium dans les herbiers marins des îles de la Madeleine. L’étude du recrutement de Codium a démontré que l’expansion de la population de Codium était possible au sein des herbiers marins étudiés, mais que la colonisation était plutôt lente. De plus, il a été observé que le succès d’établissement de Codium dans les herbiers marins était variable spatialement. Là où Codium peut atteindre une grande biomasse, une expérience in situ a démontré que cela peut avoir un effet négatif sur la densité de zostère et les réserves d’hydrates de carbone dans les rhizomes. L’opacité du couvert algal serait le mécanisme expliquant ces observations en ayant pour effet de limiter la croissance clonale de la zostère, ainsi qu’influencer son allocation d’énergie. Ces effets n’étaient cependant pas perceptibles dans les herbiers naturellement envahis. Comme démontré par l’expérimentation, les effets sur la zostère ont lieu que lorsque Codium atteint une grande densité; or l'abondance de Codium varie annuellement et surtout les grandes biomasses sont peu fréquentes au sein des herbiers naturellement envahis. Il fut également démontré que les thalles de Codium offrent un habitat distinct des tiges de zostère pour l’épifaune, qui était plus abondante et diversifiée sur Codium. À plus grande échelle, la présence de Codium dans les herbiers influençait la distribution des poissons en favorisant la densité de certaines espèces. Finalement, aucun effet nuisible n’a été détecté sur la faune indigène.
Biological invasions are recognized as an important threat to ecosystems, in particular for coastal ecosystems. Native of Asia, the green seaweed Codium fragile ssp. fragile (synonymous of ssp. tomentosoides, herafter Codium) was first observed in eastern Canada in 1989 and has since been proliferous along the coasts of the southern Gulf of the St. Lawrence. This alga is known to establish on rocky shores, but it has recently been observed colonizing soft bottom habitat also, in particular forming dense canopies on eelgrass (Zostera marina) rhizomes. The main objective of this thesis was to identify the impacts of Codium establishment on eelgrass beds of the îles de la Madeleine. The study of Codium recruitment has shown that population expansion is possible within the studied eelgrass beds, but the colonization was rather low. Moreover, the success of Codium establishment in eelgrass beds varied spatially. Where Codium can reach a high biomass, An in situ experiment revealed that areas with high biomass of Codium can negatively effect eelgrass density and carbohydrate storage in rhizomes. A possible cause for these observations could be the shading created by algal cover, affecting clonal growth by eelgrass as well as influencing the plants allowance of energy. However, these effects were not detectable in naturally invaded beds. As shown, negative effects on eelgrass beds only occured when Codium biomass was high, an infrequent phenomenon that varied annually in the naturally invaded beds. It was also shown that thalli of Codium offer a distinctly different habitat than eelgrass shoots, resulting in more diverse and abundant epifauna on Codium. At a larger scale, the presence of Codium in eelgrass beds was found to influence fish distributions, by promoting higher density of certain species. However, no adverse effects were detected on native fauna.

L’huître creuse du Pacifique, Crassostrea gigas a été introduite en France à la fin des années 60 pour remplacer l’huître portugaise, Crassostrea angulata, décimée par des maladies, mais ce n’est qu’à partir des années 90 que des populations sauvages se sont établie sur les estrans bretons. La première partie de cette étude a permis de montrer, qu’à l’exception de la zone nord-Finistère et des baies de Douarnenez et Audierne, l’ensemble des côtes bretonnes est actuellement colonisé par C. Gigas. Des stocks de 10 000 et 6420 tonnes ont été recensés en Rade de Brest et dans le Golfe du Morbihan. La seconde partie de cette étude a permis de préciser les facteurs déterminant la dynamique du processus invasif de C. Gigas. La responsabilité du changement climatique dans l’établissement de C. Gigas en Bretagne a ainsi été confirmée. Aucun recrutement de C. Gigas n’a été observé dans la zone subtidale, réfutant ainsi les accusations d’exclusion de l’huître plate, Ostrea edulis. Enfin, l’impact de l’épisode de mortalité estivale massive des huîtres cultivées pendant l’été 2008 a été très faible dans les populations sauvages. L’analyse des conséquences écologiques de la prolifération de C. Gigas sur les estrans bretons a été réalisée dans la dernière partie de cette étude. L’impact de C. Gigas sur la communauté est net lorsque la colonisation s’intensifie et que de véritables récifs se forment augmentant alors l’abondance et la diversité de la macrofaune. Les mesures de la production annuelle de carbone de la communauté intertidale rocheuse ont montré qu’elle est multipliée par plus de 20, lorsque C. Gigas colonise le substrat en forte densité, atteignant 761,77 g C m-2 an-1
The Pacific oyster, Crassostrea gigas, was introduced in France at the end of the sixties to replace the Portuguese oyster, Crassostrea angulata, decimated by disease. But only since the nineties that wild populations established on Brittany’s shores. The first part of this study shows ail Brittany coasts now to be colonized by C. Gigas. Stocks of wild oysters are estimated at 10000 and 6420 tons in the Bay of Brest, and the Morbihan Bay, respectively. The second part of this study concerns factors determining C. Gigas invasive process dynamics. The responsibility of climate change in the establishment of C. Gigas in Brittany is confirmed. Results also highlight that C. Gigas does not recruit in the subtidal zone, which refutes accusations of European oyster, Ostrea edulis, exclusion. Finally, monitoring of the summer 2008 massive mortalities reveals that wild populations were little impacted. Analysis of ecological consequences of C. Gigas invasion on Brittany shores is done in the last part of this study. Impacts on communities become marked when colonization intensifies with the creation of oyster reefs, which Increase macrofaunal abundance and diversity. Studies on respiration and calcification processes show that total annual carbon production of rocky intertidal communities is increased twenty fold, reaching 761,77 g C m-2 year-1 when high density populations of C. Gigas establish (nearly 700 ind. M-2)

L'azote est souvent considéré comme le premier facteur limitant la croissance des plantes terrestres (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Ainsi, les études sur le contrôle du fonctionnement microbien et la sélection des microorganismes des sols par les plantes se sont principalement intéressées au cycle de l'azote (N) (Chapman et al., 2006). Certaines plantes peuvent inhiber la nitrification ou la minéralisation de l'azote des sols par la libération de métabolites secondaires. Cependant, bien que la dénitrification soit considérée comme une voie majeure de perte d'azote des sols (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), l'inhibition de la dénitrification par les métabolites secondaires de plantes n'a jamais été démontrée. Or il a été constaté à de nombreuses reprises qu'aux voisinages de certaines plantes la dénitrification du sol était réduite. C'est le cas du complexe d'espèces Fallopia spp. pour lequel les principaux facteurs connus pour influencer ce processus ne pouvaient expliquer cette réduction (Dassonville et al., 2011). Nos résultats démontrent pour la 1ière fois que les plantes (ici Fallopia) peuvent inhiber la dénitrification par la libération de procyanidines de type B qui induisent en anaérobiose des modifications physiologiques chez les dénitrifiants. Selon les sols, les communautés peuvent être plus ou moins sensibles notamment en fonction de leur exposition précédente à Fallopia spp.. Nos résultats apportent de nouvelles connaissances sur les interactions entre plantes et microorganismes et améliorent notre compréhension sur la capacité des plantes à modeler le fonctionnement microbien des sols
Nitrogen is often considered as the first limiting factor of plant growth (Vitousek & Howarth, 1991a; LeBauer & Treseder, 2008). Thus studies on plant-driven microbial functioning and selection by secondary metabolites have mostly focused on the effect of plant on the nitrogen (N) cycle (Chapman et al., 2006). Some plants can inhibit the nitrification and the nitrogen mineralization processes in soils through the release of secondary metabolites (Subbarao et al., 2009; Dietz et al., 2013; Heumann et al., 2013). However, while denitrification is considered as a major way of N losses in soils (25-90%) (van der Salm et al., 2007; Radersma & Smit, 2011), the denitrification inhibition by plant secondary metabolites was never demonstrated. However, it has been observed several times that the denitrification in soils near some species was reduced. The invasive complex species Fallopia spp. was shown to reduce denitrification in soils without affecting principal factors known to control this process (Dassonville et al 2011). Our, results demonstrate for the first time, that plants (here Fallopia spp.) can inhibit denitrification through the release of B-type procyanidins that induce physiological changes in denitrifying bacteria under anaerobic conditions. These compounds affect specifically the membrane-bound NO3-reductase through conformational changes. Less sensitive soils denitrifying communities may be selected in soils previously exposed to Fallopia spp. Our finding provides new insight into plant-soil interactions and improves our understanding of plants abilities to shape microbial soil functioning

Afin de quantifier les risques d’invasion chez le goujon Asiatique Pseudorasbora parva, un petit cyprinidae d’eau douce, j’ai tout d’abord testé une approche corrélative de modélisation de la niche climatique dans laquelle j’ai intégré un proxy relatif à la probabilité d’introduction. Cette approche s’appuie sur des assomptions relatives à l’adaptation des organismes aux conditions environnementales locales ou régionales. J’ai ensuite comparé la niche climatique mesurée de deux lignées génétiques majeures à la fois dans les aires natives et envahies. Puis dans un second temps, par une approche expérimentale j’ai comparé la réponse aux variations de température, des traits d’histoire de vie de populations vivant dans des zones climatiques contrastées. Finalement, je me suis intéressé à la dispersion des goujons Asiatiques afin de mieux comprendre si les populations situées sur les fronts d’invasions avaient des capacités de colonisation plus importante. J’ai donc quantifié et comparé le long d’un gradient d’invasion, le potentiel de dispersion des individus ainsi que des traits pouvant y être liés (activité et morphologie). L’étude des risques d’invasions a montré que de nombreuses zones – au delà des zones déjà envahies - étaient climatiquement favorables au goujon Asiatique. C’était le cas en particulier pour certaines zones comme l’Australie, l’Amérique du Sud et du Nord, indiquant que l’invasion de cette espèce pourrait encore s’étendre. Après avoir pris en compte les probabilités d’introduction, cette étude a montré que l’Amérique du Nord était la zone la plus à risques. Par contre, la niche climatique entre les différentes lignées dans les zones géographiques envahies est très similaire, ce qui laisse à penser qu’il n’y a pas de patrons d’adaptation locale chez cette espèce. Pour autant, la niche climatique observée dans la zone envahie est très différente de celle observée dans la zone native, ce qui suggère un shift climatique important au cours de l’invasion. Les réponses thermiques des traits d’histoire de vie du goujon Asiatique testés expérimentalement n’ont pas varié significativement entre les populations originaires de conditions climatiques continentales et maritime-tempérées. Par exemple, l’effort reproductif global des femelles n’a pas varié entre les températures testées (15-25°C) mais la stratégie temporelle de reproduction a beaucoup varié. L’effort reproductif était plus cours et plus intense à forte température, alors qu’il était plus étalé et avec des pics reproductifs moins forts à faible température. Pour ailleurs, il semble qu’il existe un gradient morphologique fort entre les populations situées à différentes distances du front d’invasion ce qui suggère une forte plasticité morphologique mais qui ne serait pas liée à la capacité de dispersion de ces populations. En effet, cette dernière ne variant pas significativement le long du gradient d’invasion. La capacité de dispersion serait principalement liée à la taille du corps de goujon Asiatique, les individus les plus grands ayant une probabilité plus élevée de disperser.Bien que les prédictions générales du modèle de niche puissent être affectées par de potentielles adaptations à l’échelle de la population ou de la lignée évolutive, les résultats suggèrent qu’une certaine incertitude liée à ces prédictions persiste puisque la distribution native ne prédisait que très mal la distribution actuelle dans les zones envahies. Par ailleurs, mes travaux expérimentaux à plus fine échelle suggèrent que cette espèce est extrêmement adaptable et tolère une large gamme environnementale, ce qui pourrait expliquer son caractère invasif. Les connaissances produites au cours de cette thèse constituent donc des ressources extrêmement pertinentes pour développer des stratégies de gestion visant à contrôler les invasions futures du goujon Asiatique
In this thesis I set out to quantify the risk of invasion from the invasive freshwater fish, Pseudorasbora parva, at a global extent, using traditional correlative ecological niche modelling approaches with the integration of surrogate data representing introduction likelihood (Chapter I). These correlative approaches rely upon key assumptions relating to the presence or absence of local or regional adaptations, and so I subsequently tested for evidence of such adaptations in genetic lineages and in individual populations. This was achieved through analyzing climatic niche differentiation of key genetic lineages in the native and invasive ranges (Chapter II) and by conducting lab experiments comparing thermal responses of important life history traits in populations from contrasting climates (Chapter III). The initial risk assessment did not account for a key factor in invasions; namely, natural dispersal. Natural dispersal has been observed to be subject to selection in vanguard populations of invasive species, and adaptation of dispersal traits can infer additional invasive vigor, allowing the species to spread across the landscape quicker. For this reason, I quantified dispersal, activity and morphological differences, often associated with differential dispersal ability, in populations along a distance-gradient from an invasion front, in order to identify if P. parva is capable of such adaptations.The initial risk mapping study showed that large areas, beyond the current distribution of the species, are climatically suitable. These areas are mainly in North and South America, Australia and New Zealand, and constitute significant scope for spread and impact of this species. When introduction likelihood was included, N. America appears most at risk. I found no evidence to suggest that native genetic lineages represented local adaptations to their respective native climates - there was little or no differentiation of the lineages’ climatic niches in the invasive range. It was also apparent, from the niche comparisons, that the climatic niche in the invaded range constituted a significant shift, compared to the native range. The thermal responses of P. parva life history traits did not differ significantly between populations from a strongly seasonal continental climate and a mild temperate maritime climate. The overall reproductive output of females did not vary according to breeding season temperature, however, temporal reproductive strategy showed a strong response, with lower temperatures inducing a protracted breeding season and higher temperatures inducing rapid and intense reproductive output. The dispersal and morphology-related study identified a strong gradient of morphological change, corresponding with distance from invasion front. This demonstrates a high degree of plasticity in P. parva’s morphology in an invasion context, however this was not linked to either dispersal or activity levels, neither of which was significantly linked to distance from invasion front. Dispersal was best explained by body size, with larger fish more likely to disperse further.Whilst I found no evidence to suggest that the model predictions (Chapter I) were hampered by differentiation at either lineage or population levels, the findings of Chapter II do highlight the uncertainties surrounding the degree of conservatism in such predictions, mainly owing to the fact that past, native, distribution did not accurately predict the current invaded distribution. The results of Chapters II-IV show broad tolerances and great plasticity in P. parva, which likely underpin this species success as a pan-continental invader. The knowledge produced in this thesis provides a useful new resource for the development of management strategies for P. parva and could be usefully enhanced by the additional of analogous studies on native populations, which could help elucidate the source of the observed plasticity

Aquest treball de tesis doctoral tracta sobre la formiga invasora Lasius neglectus i els seus efectes sobre altres artròpodes en comunitats envaïdes al Nord-est de la Península Ibèrica. S'han estudiat: a) trets de la seva biologia reproductiva i ecologia b) els efectes que la invasió provoca sobre altres espècies de formigues natives i sobre els altres artròpodes que coexisteixen amb la colònia de L. neglectus; aquest darrer aspecte s'ha estudiat en tres poblacions. També es va fer un assaig de control de la plaga amb un tractament clàssic amb insecticides de contacte i una elevada persistència.
Pels estudis sobre la seva biologia reproductiva es va constatar el seu caràcter poligínic en tota la supercòlonia, amb una gran densitat de reines per supercolònia que es trobaven isolades o bé en grups de 2 o més reines dins de cada niu i sempre amb obreres. Per les dades en increment en pes sec i contingut de greixos des del naixement fins al moment de l'aparellament es va demostrar que les reines de L. neglectus es poden reproduir mitjançant fundació dependent tot i que el valor obtingut de la proporció del mesosoma de reines i obreres (relació entre el volum del tòrax de reines i obreres=23.83±0.15) coincideix amb el de les espècies que fan fundacions independents. Al laboratori també es van obtenir obreres a partir de reines joves acabades de fecundar (fundacions independents, haplo i pleometrótiques). Per les dades en contingut de carbohidrats es demostra que les reines tenen valors entremitjos entre les reines d'espècies que fan vols nupcials i les que no són capaces de volar, tot i que per l'àrea relativa de les ales les reines de L. neglectus han de ser capaces de volar. Tanmateix mai s'ha documentat cap vol nupcial en L. neglectus fins ara. Les reines joves alades fan fecundació intranidal i aquestes reines joves fecundades són adoptades per les reines velles i les obreres dins del mateix niu. Aquesta estratègia evita la depredació de reines joves fecundades després del vol nupcial, moment crític per a l'expansió de la colònia o la dispersió de l'espècie. Per tant aquesta expansió és per gemmació o bé a través de transport passiu, normalment afavorit per l'home. Les taxes de posta de reines velles són el doble que les de reines joves, amb un temps mitjà de desenvolupament de les obreres, però, el doble de llarg.
L'efecte més significatiu de la invasió de L. neglectus, tant a nivell d'abundància com de riquesa d'espècies, es va trobar sobre la resta de formigues natives. En totes les poblacions estudiades la presència de L. neglectus reduïa significativament la probabilitat de trobar espècies de formigues natives tant al sòl com als arbres. En el cas de l'efecte sobre altres artròpodes els resultats eren més variables: alguns artròpodes com ara els àfids es veien afavorits per la seva presència i en canvi altres ordres com ara Aràcnids, Himenòpters i Dípters es veien afectats negativament per la presència de la formiga invasora. Tanmateix aquests efectes, tant en formigues natives com en altres artròpodes, variaven en funció de la població estudiada i depenent de l'hàbitat mostrejat: capçades dels arbres o bé sòl.
En quan a les mesures per controlar aquesta invasió, es va fer un assaig amb insecticides d'una colònia de L. neglectus. Es van atacar tots els fronts possibles d'expansió de la invasió: a) l'interior de cases ocupades amb esquers, b) el perímetre de les cases ocupades amb injeccions amb un insecticida de contacte amb gran persistència al igual que c) els troncs dels arbres i finalment, d) es van tractar totes les capçades dels arbres de la zona ocupada per tal de matar els àfids, que són el principal aliment de L. neglectus. Gràcies al coneixement de les dades biològiques i ecològiques de la supercolònia de L. neglectus el resultat d'aquests tractaments integrats va ser satisfactori ja que disminuïa dràsticament la probabilitat de trobar formigues després del tractament i, a l'any següent al tractament, els nivells inicials de formigues eren molt menors als de l'any abans de tractar. Els tractaments es van fer dos anys seguits amb resultats prometedors i gran satisfacció per part dels habitants de les cases ocupades.
The aim of this work is to study: a) the reproductive biology and ecology of the invasive garden ant Lasius neglectus and b) its effects over other native arthropod communities in invaded communities from Northeast Spain; this last aspect has been studied on three populations. A large scale insecticide treatment of the plague was also made with contact and high persistence insecticides.
Its polygynic character was ascertained by the studies about its reproductive biology, with a great density of queens that were found isolated or in groups of 2 or more queens per nest, always with workers. From data obtained in increase in dry weight and fat contents from eclosion until mating time, it was demonstrated that L. neglectus queens can reproduce through dependent colony founding even though the value obtained from the proportion of the mesosome ratio from queens and workers (queen/worker thorax volume=23.83±0.15) coincides with the independent colony founding species. Workers were also obtained, at the laboratory, from newly mated queens (haplo- and pleometrotic independent foundations). From data in carbohydrate content, queens have intermediate values among the flying queens and those not capable to perform nuptial flights, even though for the relative area of the wings, L. neglectus queens are capable of flying. However it has never been documented a nuptial flight in L. neglectus until now. Queens reproduce by intranidal mating and these fertilized young queens are adopted by the old queens and workers into the same nest. This strategy avoids the possible predation of young fertilized queens after the nuptial flight, a critical moment for the expansion of the colony. Therefore they expand by budding or through passive human transport. The egg laying rates of old queens are two fold than that of young mated queens, with a total development time from egg to worker double than from egg to nanitic for young queens.
The most significant effect of the invasion of L. neglectus, on native arthropods abundance and species richness, was on coexisting native ants. In all the studied populations the presence of L. neglectus reduced dramatically the likelihood of finding native ants on tree canopies and soil. For the effect of L. neglectus on other non-ant arthropods the results were more variable: some arthropods like aphids were favoured by its presence and other orders as Arachnids, Hymenoptera and Diptera were negatively affected for the presence of the invading ant. However these effects, in native ants as well as in other arthropods, vary depending on the studied population and on the sampled habitat: tree canopy or soil surface.
In order to control this invasion, classical treatments with insecticides were applied to one of the supercolonies studied. All the possible expansion fronts of the invasion were attacked with a) an in-house baiting, b) a house perimeter injection treatment, c) tree trunk spraying, and finally d) canopy fogging in order to kill the aphids, which are the main food supply for L. neglectus. Thanks to the knowledge of the biological and ecological features of the supercolony of L. neglectus the results of these integrated treatments were satisfactory. They drastically reduced the probability of finding ants after the treatment and, for the next year after the first treatment, the initial ant levels were lower than those of the year before treating. This treatment was repeated for two years with promising results and great satisfaction of the homeowners.

Le capricorne asiatique Anoplophora glabripennis est un exemple d’insecte ayant bénéficié du commerce international depuis l’Asie pour envahir une partie de l’Amérique du Nord où il est présent depuis les années 1990, et de l’Europe où sa présence a été détectée au début des années 2000. Cette espèce hautement polyphage se développe dans les arbres urbains et peut causer leur mort, soulignant l’importance du contrôle de sa population. En utilisant une approche pluridisciplinaire sur la base du modèle A. glabripennis, cette thèse vise à apporter de nouveaux éléments pour la compréhension globale des invasions biologiques. Dans un premier temps, j’ai cherché à retracer son cheminement dans le monde. Dans un second temps, j’ai cherché à savoir si certaines de ses caractéristiques biologiques avaient contribué au succès de son invasion. Enfin, j’ai abordé la question de l’impact écologique d’A.glabripennis en me focalisant sur les modifications de la faune de xylophages que sa présence aurait pu entrainer. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont permis de mettre en évidence une invasion complexe incluant plusieurs introductions ainsi qu’un scénario de tête de pont entre l’Amérique du Nord et l’Europe. Il apparait également que certains traits de l’espèce ont contribué à modeler son schéma de distribution. Sa résistance au stress thermique notamment a probablement favorisé son installation sous des climats variés. Par ailleurs, la dispersion naturelle d’A. glabripennis semble très limitée, mais mes résultats indiquent que l’espèce n’est pas restreinte par ses capacités physiologiques pour disperser. Enfin, l’étude préliminaire des faunes envahies ne révèle pas pour le moment d’effet de l’espèce sur les autres Cérambycidés. Au regard des autres cas d’invasion documentés, le cas d’A.glabripennis souligne donc la diversité des caractéristiques des espèces devenant invasives, et confirme la difficulté d’en dresser un portrait type
The Asian longhorned Beetle Anoplophora glabripennis provides a good example of insects that benefited from international trade from Asia. It partly invaded North America, where it has been present since the 1990s, and Europe where its presence was detected in the early 2000s. This highly polyphagous species develops in urban trees and can cause their death, highlighting the importance of its management. The aim of this thesis was to use a multidisciplinary approach to study the invasion of A. glabripennis in order to bring new elements to the global understanding of biological invasions. I therefore first wanted to retrace its invasion route through the world. Secondly, I sought to know whether some of its biological characteristics had contributed to the success of its invasion. Finally, I addressed the question of the ecological impact of A. glabripennis by focusing on the alterations of the xylophagous fauna that its presence could have caused. The results obtained in this thesis revealed a complex invasion which includes several introductions as well as a bridgehead scenario between North America and Europe. It also appeared that some traits of the species contributed to shaping its distribution pattern. Notably, its resistance to thermal stress probably favored its installation in various climates. Furthermore, the natural dispersion of A. glabripennis seems very limited, but my results indicated that the species is not limited by its physiological capacities to disperse. Finally, the preliminary study of the invaded fauna did not reveal any effects of the species on the other Ceramycidae for the moment. In the light of the other cases of invasion documented, the case of A. glabripennis highlights the diversity of the characteristics of species becoming invasive, and confirms the difficulty of drawing a typical portrait

Biological invasions are devastating ecosystems and economies world-wide, while many native species' survival depends on their ability to track climate change. Characterising the spread of biological populations is therefore of utmost importance, and can be studied with spatially explicit, discrete-time integro-difference equations (IDEs), which reflect numerous species' processes of demography and dispersal. While spatial variation has often been ignored when implementing IDE models, real landscapes are rarely spatially uniform and environmental variation is crucial in determining biological spread. To address this, we use novel methods to characterise population spread in heterogeneous landscapes. Asymptotic analysis is used for highly fragmented landscapes, where habitat patches are isolated and smaller than the dispersal scale, and in landscapes with low environmental variation, where the ecological parameters vary by no more than a small factor from their mean values. We find that the choice of dispersal kernel determines the effect of landscape structure on spreading speed, indicating that accurately fitting a kernel to data is important in accurately predicting speed. For the low-variation case, the spreading speeds in the heterogeneous and homogeneous landscapes differ by ϵ², where ϵ governs the degree of variation, suggesting that in many cases, a simpler homogeneous model gives similar spread rates. For irregular landscapes, analytical methods become intractable and numerical simulation is needed to predict spread. Accurate simulation requires high spatial resolution, which, using existing techniques, requires prohibitive amounts of computational resources (RAM, CPU etc). We overcome this by developing and implementing a novel algorithm that uses adaptive mesh refinement. The approximations and simulation algorithm produce accurate results, with the adaptive algorithm providing large improvements in efficiency without significant losses of accuracy compared to non-adaptive simulations. Hence, the adaptive algorithm enables faster simulation at previously unfeasible scales and resolutions, permitting novel areas of scientific research in species spread modelling.

The impacts of biological invasions on native avian diversity have been the subject of many studies in Africa. However, a holistic synthesis of available information from different taxa and their impacts on native birds is lacking. From published information, I analysed the negative and positive effects of biological invaders on native African birds from five taxa: plants, invertebrates, fish, mammals and birds. In order to assess functional gains and losses, native birds were categorized into their functional guilds defined by their primary diet. I limited my scope to mainland Africa at the biome level. ArcView GIS 3.3 software was used to map locational data of impacts within the major biomes. The results indicate that a minimum of 572 native birds are negatively impacted by invasive species from the five taxa. This represents ca 29% of all the bird species in Africa. In contrast, only 191 species of native birds benefited from such invasions. Birds whose diet was primarily insects were disproportionally impacted. The majority of the impacts were caused by invasive plants. At the biome level, the greatest numbers of native birds impacted were in the Montane grassland and shrubland biome. It is predicted that native birds will continue to lose more than they gain from biological invasions in the continent.