Rozprawy doktorskie na temat „Règles d'assemblage des communautés”

Les écosystèmes tropicaux, en particulier les écosystèmes amazoniens, sont connus pour abriter une importante diversité d'organismes, terrestres ou aquatiques. Cependant, les causes et les processus responsables de cette grande diversité dans les assemblages de poissons d'eau douce restent encore peu connus, et leur identification est un fort enjeu dans l'évaluation future des impacts des perturbations humaines qui sont grandissantes dans ces milieux. Nous avons étudié les processus qui façonnent la diversité et la structure des assemblages de poissons d'eau douce de Guyane dans les petits cours d'eau et les fleuves non impactés par les activités humaines. La diversité au sein des assemblages de petits cours d'eau augmente le long du gradient amont/aval et dans les milieux où l'habitat est plus diversifié. L'identité des espèces change le long de ce gradient, définissant des zones le long du cours d'eau. Les relations spatiales entre les assemblages et leur isolement ont aussi un fort effet sur les assemblages. En incorporant les informations sur les traits des espèces (diversité fonctionnelle) et leur relation de parenté (diversité phylogénétique), nous avons montré que la diversité au sein des assemblages n'était pas influencée par l'environnement ou les interactions entre les espèces. Nous avons aussi confirmé le fort effet de la limite à la dispersion entre les assemblages, en lien avec l'histoire passée des bassins versants, dans les petits cours d'eau et dans les fleuves. De telles études sur les processus structurant les assemblages nécessitent l'acquisition de données biologiques plus complètes, et donc le développement d'une nouvelle méthode d'échantillonnage qui soit exhaustive et non invasive. Pour cela, nous avons testé le metabarcoding environnemental (l'identification moléculaire des espèces présentes à partir d'un échantillon d'eau). Cette méthode donne des résultats complémentaires aux pêches traditionnelles et nécessite encore un travail de développement et des tests supplémentaires pour améliorer son efficacité et permettre son utilisation pour identifier les processus structurant les assemblages. Ces travaux, aussi bien pratiques que théoriques, sont nécessaires au développement d'un meilleur cadre conceptuel sur la structure des assemblages de poissons tropicaux, et dans la construction d'indicateurs d'impacts d'activités humaines sur les écosystèmes
Tropical ecosystems, especially Amazonian ecosystems, host a great diversity of terrestrial and aquatic organisms. However, the causes and the processes behind this high diversity for freshwater fish assemblages are little known, but their identification will be an asset in the assessment of anthropogenic impacts that are increasing in these regions. We studied the processes that shape the diversity and the structure of freshwater fish assemblages of non-impacted streams and rivers located in French Guiana. Within-assemblage diversity increased along an upstream/downstream gradient and was higher in sites where the habitat was diversified. Species identity changed along this gradient, which created zones along the stream. Spatial relationships between assemblages and their isolation also greatly impacted species assemblages. Using information about species traits (functional diversity) and their phylogenetic relationships (phylogenetic diversity), we showed that within-assemblage diversity was not influenced by the environment or by species interactions. We also confirmed that dispersal limitation, linked with the past history of drainage basins, had a strong effect on assemblage structure in both streams and in rivers. Future investigations on the processes structuring fish assemblages will need to acquire more exhaustive biological data, and therefore to develop an efficient, and non-destructive sampling method. To this aim, we evaluated the efficiency of environmental metabarcoding applied to aquatic assemblages (the molecular identification of species present from a water sample) and compared it to traditional sampling methods. Currently, metabarcoding gives complementary information to traditional sampling. It thus needs developments and further tests to increase its efficiency and allow its use for assembly processes studies. Pursuing the formalization of a conceptual framework to investigate assembly rules together with the development of an efficient fish sampling protocol are now needed to better understand the structure of tropical fish assemblages. Those theoretical and practical developments will contribute to better evaluate anthropogenic disturbances on aquatic ecosystems

Les Oligochètes ou vers de terre représentent une composante essentielle de la faune du sol au sein de beaucoup d’écosystèmes terrestres. En tant qu’ingénieurs écologiques, ils sont impliqués dans de nombreux processus écologiques prenant place à l’interface sol/végétation, et interagissent notoirement avec les communautés de microorganismes du sol à différentes échelles spatio-temporelles. Paradoxalement, les règles qui régissent l’assemblage spatio-temporel de leurs communautés, ainsi que les implications fonctionnelles demeurent mal connues et peu comprises. L’objectif de ce travail de thèse était d’étudier (i) les facteurs régissant la structure spatiale et la composition des assemblages de vers de terre et des microorganismes en Haute-Normandie et (ii) de caractériser spécifiquement certaines relations entre vers de terre et microorganismes. Pour cela, nous avons mené conjointement une étude au champ sur ces deux groupes d’organismes dans plusieurs parcelles de prairies tempérées ainsi que des expérimentations réalisées en laboratoire. Dans une première partie correspondant aux approches in situ, les analyses spatiales réalisées montrent que les assemblages de vers de terre s’organisent en zones de fortes et de faibles densités, avec un degré d’organisation spatiale différent selon les prairies considérées. Les résultats suggèrent également une faible importance des facteurs abiotiques dans la distribution spatiale des vers, ainsi qu’une forte influence des interactions biotiques à l’échelle de la parcelle (notamment la compétition). Les résultats de modèles nuls laissent supposer la présence de compétition indirecte par les activités d’ingénierie pour la guilde des anéciques. La distribution spatiale des microorganismes appréhendée à l’échelle de la parcelle peut être reliée, dans certains cas, aux caractéristiques des communautés de vers de terre. Dans une seconde partie correspondant aux approches expérimentales, les résultats obtenus montrent que les effets des vers de terre sur les communautés de microorganismes dépendent du type de sol considéré, de l’espèce de vers incriminée ainsi que du microsite au niveau duquel l’interaction prend place (sol ou turricule). Dans une seconde expérimentation, l’influence des microorganismes dans le comportement d’exploration de l’habitat par les vers de terre est testée. Certaines espèces de vers de terre semblent ainsi être attirés par les communautés de microorganismes issus de sols forestiers. Par ailleurs, nos résultats mettent en évidence une relation complexe entre la densité d’individus de vers de terre et le déterminisme de leurs déplacements, qui semble indiquer l’influence successive de mécanismes de construction de niche et de compétition intra-spécifique. De façon générale, cette étude renforce nos connaissances sur les relations complexes entre deux communautés essentielles du système sol ainsi que sur les facteurs écologiques responsables de la structuration de leurs assemblages
Earthworms are an essential component of the soil fauna in many terrestrial ecosystems. As ecosystem engineers, they are involved in many ecological processes taking place at the soil / vegetation interface, they interacted notoriously with soil microbial communities at different spatio-temporal scales. Paradoxically, the rules that govern assembly of their community assembly structure, as well as the functional implications remain poorly known and poorly understood. The aims of the present thesis were to study (i) the factors governing the spatial structure and assemblage compositions of earthworm and soil microbial communities in Haute-Normandie (France) and (ii) to characterize some specific relationships that occur between earthworms and soil microorganisms. For this purpose, we conducted together in situ studies in two temperate pastures and experimental studies. In the first part of this work corresponding to in situ approaches, spatial analysis revealed that earthworm assemblage were structured in areas of high and low densities (patches and gaps, respectively), with a different degree of spatial organization according to the pasture considered. Results also suggested a weak importance of abiotic factors in the spatial distribution of earthworms, and a strong influence of biotic interaction (i. E. Interspecific competition) in the local scale (plot scale). Null models analysis also suggested presence of indirect competition by engineering activities for the anecic guild. At the pasture scale, spatial distribution appeared to be link with some spatial characteristics of earthworm communities. In the second part of this work corresponding to experimental approaches, results showed that the effects of earthworm on soil microbial communities were soil type dependent, species-specific dependent and microscale dependent (soil or cast). In a second experiment, influence of soil microorganisms were tested in the attraction and the foraging behaviour of earthworm species. Some species seemed to be attracted by microbial communities from forest soil. In addition, our results revealed a complex relationship in the determinism of their movements, with a trade-off between mechanisms of niche construction and intraspecific competition. In a general point of view, this study enhances our understanding of the complex relationships existing between two essential communities of soil system, and the factors governing their assemblies

Comprendre et prédire la dynamique de la biodiversité sous contraintes du changement global représente un défi scientifique majeur. Cependant, la réponse de la biodiversité au changement global est intrinsèquement complexe. En effet, les facteurs de changement en jeu n'affectent pas seulement la diversité des espèces et leur abondance, mais modifient également les interactions biotiques entre espèces, ce qui impacte l‘assemblage des communautés et leurs dynamiques. Dans ce contexte, l'étude de la diversité des traits fonctionnels pourrait permettre des avancées significatives car les traits reflètent la manière dont les espèces répondent et influencent leur environnement. Pour rendre l'approche fonctionnelle opérationnelle à l'étude de la complexité des systèmes écologiques, nous avons développé une démarche analytique novatrice qui repose sur l'étude des formes de distribution de traits. La forme des distributions de traits peut être caractérisée par une la relation entre la skewness et la kurtosis : la SKR. Plus précisément, nous avons développé deux indicateurs clés (Chapitre 1), dérivés de la SKR : le TADeve qui caractérise l'équitabilité fonctionnelle, et le TADstab qui caractérise la stabilité des distributions de traits.En nous appuyant sur les prairies permanentes comme modèle d'étude, nous avons mis en avant la pertinence de l'étude de l'équitabilité (TADeve) et de la stabilité (TADstab) des distributions de traits afin de dissocier l'influence de processus déterministes (p.ex. filtre de l'habitat, différentiation de niche) de la stochasticité inhérente aux systèmes écologiques (Chapitre 1). La mobilisation d'un jeu de données de suivi de prairies permanentes gérées de manière contrastée sur le long terme (17 ans), nous a permis de montrer que la dynamique des distributions de traits n'était pas aléatoire mais dépendante des pratiques de gestion (Chapitre 2). Les prairies gérées de manière intensive (haut niveau de fertilisation) sont associées à des distributions de traits instables et inéquitables. Ces résultats sont cohérents avec un scénario théorique du « filtre de l'habitat » et l'effet d'une compétition intense limitant la diversité. Dans le cas des prairies gérées de manière extensive (absence de fertilisation), les distributions de traits sont remarquablement équitables et stables. Ces résultats sont cohérents avec un scénario théorique de la « différenciation de niche » prédisant une coexistence stable d'espèces fonctionnellement contrastées. Par ailleurs, nous avons montré que l'arrêt de la fertilisation entraîne, en quelques années, une convergence vers des distributions de traits équitables et stables, favorisant ainsi le recrutement à long terme d'une flore prairiale riche et diversifiée. Nous montrons également que l'équitabilité et la stabilité des distributions de traits s'expliqueraient par l'émergence d'une complémentarité entre espèces dominantes et subordonnées permettant une stabilisation sur le long terme de l'assemblage fonctionnel et de toute la communauté végétale (Chapitre 3). Enfin, une étude comparative des patrons de diversité fonctionnelle, entre des communautés prairiales gérées et des communautés végétales naturelles, nous a permis de montrer que ces communautés partagent des organisations fonctionnelles similaires. L'observation de patrons communs dans le temps et dans l'espace suggère l'existence de règles générales déterminant à la fois l'assemblage, la diversité et la dynamique des communautés prairiales.En conclusion, l'approche SKR semble adaptée à l'étude de systèmes complexes dynamiques, tels que les systèmes écologiques en contexte de changement global. A l'ère de l'anthropocène, l'identification de règles générales d'assemblage basées sur les traits permettrait de concevoir des modes de gestion adaptés à la préservation et à la restauration de la biodiversité, ainsi qu'au maintien de la multifonctionnalité des écosystèmes
Understanding and predicting the dynamics of biodiversity under global change is a major scientific challenge. However, biodiversity responses to global change are inherently complex. Drivers of change not only affect species diversity and abundance but also alter biotic interactions between species, which may impact community assembly and dynamics. In this context, studying the diversity of functional traits within communities could lead to significant advances, as traits reflect how species respond to and influence their environment. To make the trait-based approach operational for the study of complex ecological systems, we developed an innovative analytical framework based on the study of the shapes of trait distributions. The shapes of trait distributions can be characterised by an inequality between the skewness and the kurtosis, the Skewness-Kurtosis Relationship (SKR). Using this inequality, we developed two key indicators (Chapter 1): the TADeve, which characterises the evenness of trait distributions, and the TADstab, which characterises the stability of trait distributions.Using permanent grasslands as a study model, we highlighted the relevance of studying the evenness (TADeve) and stability (TADstab) of trait distributions in order to disentangle the influence of deterministic processes (e.g. habitat filtering, niche differentiation), while accounting for the inherent stochasticity of ecological systems (Chapter 1). Using a long-term dataset of managed permanent grasslands (17-years), we demonstrated that the temporal variability of trait distributions was not random, but depended on management practices (Chapter 2). Intensively managed grasslands (high levels of fertilisation) are associated with unstable and uneven trait distributions. These results are consistent with predictions of the “habitat filtering” theory and the occurrence of intense competition between plant species that limit local diversity. Conversely, extensively managed grasslands (no fertilisation) were linked to remarkably even and stable trait distributions over time. Furthermore, we also showed that the cessation of fertilisation in extensively-managed grasslands led to a rapid convergence towards even and stable trait distributions, which promoted the long-term recruitment and persistence of a rich and diverse grassland flora. These findings are consistent with a theoretical scenario of niche differentiation, which predicts a stable coexistence among functionally contrasting species. Finally, we found that the high evenness and stability of trait distributions, in extensively managed grasslands, are explained by a functional complementarity between dominant and subordinate species, facilitating the long-term stabilisation of the functional assemblage and of the entire plant community (Chapter 3). Using observational data from various ecological context, we showed that semi-natural and natural plant communities shared a similar functional organisation. The observation of common functional patterns over space and time suggests the existence of general rules governing the assembly, diversity, and dynamics of plant communities.In conclusion, the SKR approach appears to be a suitable tool to study complex dynamic systems, such as ecological systems in the context of global change. In the Anthropocene era, identifying general assembly rules based on functional traits could enable the design of management methods adapted to the conservation and restoration of biodiversity, as well as the maintenance of ecosystem multifunctionality

Il est largement admis que la composition des communautés végétales n’est pas due au hasard et dépend des conditions environnementales. Pourtant, les mécanismes qui régissent la distribution spatiale des espèces ainsi que leur coexistence au sein de communautés demeurent mal connus. Ce travail de thèse est consacré en majeure partie à l’étude de la structuration des communautés végétales prairiales distribuées le long d’un gradient d’inondation. Dans un premier temps, l’importance relative des filtres abiotique (conditions hydrologiques) et biotique (compétition) a été étudié à l’échelle spécifique. Cette analyse a montré que la réponse écologique des espèces le long du gradient d’inondation est modelée par des phénomènes interactifs entre les conditions hydrologiques et la compétition. Il a également été démontré que la compétition est un facteur plus important dans l’établissement de la limite de distribution supérieure des espèces le long du gradient (située vers l’extrémité sèche du gradient) que dans l’établissement de leur limite inférieure. Une seconde analyse, menée à l’échelle des communautés et basée sur l’utilisation de traits fonctionnels, a révélé l’existence de deux processus déterministes (l’« habitat filtering » et la « limiting similarity ») qui contrôlent l’assemblage des communautés. De plus, la détection de ces processus a été fortement améliorée en considérant la variabilité intraspécifique des traits. Ces résultats démontrent que la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels est un élément important à considérer dans l’étude des mécanismes qui structurent les communautés végétales. Une expérimentation a été réalisée afin d’évaluer si la variabilité intraspécifique est impliquée dans la réponse à court terme de plusieurs espèces prairiales à une modification brutale des conditions hydrologiques. Cette étude a montré que les variations intraspécifiques de traits foliaires confèrent à certaines espèces la capacité de s’acclimater à une modification du régime hydrologique. Enfin, la dernière partie de ce travail porte sur une analyse protéomique réalisée sur deux espèces de Rumex prélevées en différents points du gradient d’inondation. Les différenciations intra- et interspécifique du protéome des deux espèces se sont révélées très similaires. Ces résultats démontrent ainsi l’existence d’un lien étroit entre les processus écophysiologiques d’acclimatation aux facteurs environnementaux et les processus évolutifs de spéciation
It is well recognize that the species composition of plant communities is not random and depends on environmental conditions. However, mechanisms controlling species spatial distribution as well as species coexistence within communities remain unknown. This study investigates the structure of meadow plant communities distributed along a flooding gradient. We first quantified the relative importance of abiotic (hydrolory) and biotic (competition) filters at the species level. We demonstrated that species ecological responses along the flooding gradient are shaped by interactive effects between hydrological conditions and competition. Moreover, we demonstrated that competition is more important in constraining upper distribution limits of species (dry end of the gradient) than lower limits. A traitbased approach at the community scale revealed the existence of two niche-based processes (habitat filtering and limiting similarity) that control community assembly. However, the detection of these processes was strongly improved when intraspecific trait variation was included in the analysis. These results demonstrate that intraspecific trait variation should improve our mechanistic understanding of community assembly. An experimental study was carried out to evaluate whether intraspecific variability is involved in the short-term response of meadow species to an important change in hydrological conditions. This study demonstrated that intraspecific variations of leaf traits allow some species to acclimate to a change in hydrolory. Finally, we conducted a proteomics analysis of two Rumex species among different gradient locations. We found strong similarities between intra- and interspecific differentiations of proteomes. Our results underline the link between ecological and evolutionary processes

L'absence d'une espèce dans une communauté locale alors qu'elle est présente dans d'autres communautés du même paysage peut être expliquée, soit par une limitation de la dispersion, soit par une limitation du recrutement. Le présent travail vise à évaluer la part respective de ces deux limitations dans l'assemblage de différents types de communauté. J'ai d'abord étudié la relation entre les diversités locale et proximale à différentes échelles et pour différents niveaux de fragmentation forestière dans une matrice de paysage agricole. Les résultats soulignent l'importance de l'identité des espèces lors de l'étude de l'effet de la fragmentation sur la structure de la communauté végétale. J'ai ensuite évalué le succès de la germination et la persistance d'espèces végétales à l'aide d'expériences semi-contrôlées. Dans la première expérience, j'ai étudié le succès de la germination et de la persistance d'espèces adventices des cultures semées, ainsi que leurs effets sur le rendement des cultures, sous des pratiques agricoles contrastées. Nous avons mis en évidence un effet de filtre des pratiques agricoles sur la composition locale en espèces. Dans la deuxième expérience, j'ai évalué le potentiel des haies pour servir d'habitat aux espèces herbacées forestières. J'ai semé et transplanté différentes espèces forestières dans des haies, avec et sans élimination de végétation résidente, afin d'évaluer plus avant le rôle de la compétition. Mes résultats préliminaires montrent que peu d'espèces germent et survivent dans les haies, ce qui suggère des limitations en matière de recrutement et de dispersion. Les résultats de ces travaux soulignent l'importance de la dispersion dans la colonisation de fragments surfaciques ; et du recrutement dans celle d'habitats linéaires. Les conséquences pour la conservation des écosystèmes et le maintien des services fournis sont discutées
The absence of a species from a focal community may be due to either dispersal limitation or recruitment limitation. The present work aims to assess species behavior in different types of landscapes. I first investigated the relationship between alpha and gamma diversity at different scales and for different fragmentation levels in forest fragments embedded in an agricultural landscape matrix. Results highlight the importance of considering species identity when studying the effect of fragmentation on the plant community structure. I then assessed the germination success and persistence of vascular plant species (weeds and herbaceous plants), using semi-controlled experiments. In the first experiment, I studied the germination and persistence success of sown weed species, and their subsequent effect on crop yield, under contrasted agricultural practices. We evidenced a sorting effect of agricultural practices on local plant species composition. In the second experiment, I assessed the potential of hedgerows to serve as habitats for forest plant species. We sought seeds and transplanted seedlings in both hedgerows and forest to monitor germination and persistence, respectively, each time with and without resident vegetation removal to further assess the role of competition. Our preliminary results show that few species germinate and survive in hedgerows, suggesting that both dispersal and recruitment limitations are at play. Results from this work emphasize the importance of community assembly processes in ecosystem conservation and maintaining its delivered services

La description des gradients spatiaux ainsi que la documentation des dynamiques temporelles de la biodiversité sont des piliers centraux de l'écologie moderne, en particulier dans le contexte actuel des changements globaux auquel l'intérêt porté est croissant depuis les dernières décennies. Les communautés écologiques sont désormais reconnues comme des entités issues de la sélection d'espèces à partir d'un pool régional, sélection déterminée par différents processus appelés règles d'assemblage. Les deux règles d'assemblage principalement reconnues sont les filtres environnementaux, sélectionnant des espèces similaires adaptées à un milieu, et la limite à la ressemblance, sélectionnant des espèces dont les caractéristiques n'induisent pas de compétition trop forte et permettent la coexistence. Les objectifs de ma thèse ont été de (i) comprendre les patrons spatiaux de la diversité des communautés piscicoles à large échelle, (ii) comprendre la dynamique temporelle de cette diversité et (iii) d'appréhender la dynamique temporelle des processus sous-jacents à la structuration des communautés. Pour ce faire, des données de communautés piscicoles ont été analysées, d'une part à l'échelle continentale (i.e. européenne), et d'autre part à l'échelle nationale (i.e. France) pour laquelle la dimension temporelle est également disponible (i.e. séries temporelles depuis 1966 jusqu'à 2012). La description de la diversité piscicole européenne a permis de mettre en évidence la complémentarité des facettes phylogénétique, morphologique et écologique de la diversité. De plus, le climat, et en particulier la saisonnalité des conditions climatiques, est apparu comme un déterminant majeur de la distribution spatiale de la diversité. A une échelle plus locale et en tenant compte de la temporalité des communautés, il a été mis en évidence que les communautés piscicoles françaises connaissaient actuellement une réorganisation taxonomique due aux déclins de populations et menant à une homogénéisation taxonomique globale. Bien qu'une réorganisation fonctionnelle de ces mêmes communautés ait été observée, résultant des variations démographiques des espèces d'eau chaude et de bas niveau trophique, les conséquences à large échelle restent à explorer. De plus, depuis les années 90, les filtres environnementaux se sont renforcés dans leur rôle structurant des communautés. Finalement, les travaux de cette thèse ont permis de valider des hypothèses usuellement associées aux patrons spatiaux de la diversité, comme mécanismes en lien avec les variations temporelles de la diversité. L'hypothèse de prédominance du stress (au travers des changements de saisonnalités des températures) et de préadaptation des espèces non-natives ont notamment permis de comprendre les dynamiques temporelles de diversité ainsi que des règles d'assemblage sous-jacentes à la structuration des communautés
The description of spatial patterns as well as temporal dynamics of diversity has been a major cornerstone in modern ecology, especially in the contemporary context of global changes for which a growing concern is notable during last decades. Ecological communities are now acknowledged as the result of species that are sorted by selection from the regional pool. This selection of species is determined by several processes, namely the assembly rules. The two main assembly rules are the habitat filtering, selecting species that are able to inhabit in a given set of abiotic conditions, and the limiting similarity, selecting species for which ecological features are dissimilar in order to avoid a too strong competition and to coexist. The goals of my thesis were to (i) understand spatial patterns of freshwater fish community diversity at large scale, (ii) understand temporal dynamic of this diversity and (iii) describe temporal dynamics of the processes underlying the structuration of communities. In order to do this, data of freshwater fish communities has been analyzed first at continental scale (i.e. European) and then at national scale (i.e. France) for which temporal dimension of the data was also available (time series from 1966 to 2012). Based on the European freshwater diversity, we highlighted that phylogenetic, morphological and ecological facets were complementary. Moreover, climatic conditions, and especially their seasonality, seem to be a major driver of the spatial distribution of diversity. At finer scale and by taking into account the temporality of communities, we found that French freshwater communities experienced taxonomic reorganization due to population declines that ultimately leads to taxonomic homogenization of freshwater diversity in France. Although functional homogenization has been observed due to demographic fluctuations of warm water-dweller and low trophic level species, consequences at large scale remained to be explored. Moreover, since the 90s, habitat filtering increased as structuring force for freshwater fish communities. Finally, this thesis allowed us to validate hypothesis usually associated to spatial patterns of diversity, as mechanisms related to temporal variations of diversity. The stress dominance hypothesis (through temporal trends in temperature seasonality) and preadaption hypothesis (related to non-native species) have been used to understand temporal dynamics of diversity as well as of the assembly rules underlying structuration of communities

Les écosystèmes herbacés méditerranéens, caractérisés par une importante biodiversité, ont subi de considérables changements d‟usage. Désormais, leur conservation est devenue insuffisante au regard de l‟augmentation des dommages causés par les activités humaines. La restauration écologique apparaît donc comme un outil approprié pour participer à leur préservation. Des recherches préalables sur les différents compartiments de l‟écosystème ainsi que sur les facteurs responsables de l‟assemblage de leurs communautés avant et après dégradations sont donc nécessaires afin de mettre en place des méthodes de restauration adaptées à ces écosystèmes. Ainsi, en utilisant comme modèle biologique les Coussouls de Crau et leurs friches post-culturales (Bouches-du-Rhône, France), représentatif de nombreux écosystèmes steppiques méditerranéens, nous avons choisi de déterminer et d‟étudier les principaux filtres potentiellement responsables de l‟organisation de cette communauté végétale. Le pâturage ovin, les changements trophiques du sol, les phénomènes de compétition et la capacité de reproduction et/ou de dispersion des espèces, identifiés lors d‟une première étude sur la régénération de la steppe, ont ainsi été étudiés dans trois expérimentations différentes. Deux protocoles de restauration écologique in situ (transfert de foins et semis d‟espèces structurantes) et un protocole d‟expérimentation ex-situ testant les interactions d‟une sélection d‟espèces de la steppe ont permis de réaliser ces recherches. Nos principaux résultats montrent que les filtres de reproduction/dispersion, le niveau trophique du sol, la compétition et le régime de perturbations récurrentes lié au pâturage ovin ont un rôle déterminant dans les changements de la composition et de la structure de la communauté et ils expliquent ainsi en partie le ralentissement de sa dynamique successionnelle vers la steppe de référence. Nous avons également pu démontrer que ces filtres interagissaient entre eux. Au niveau de la recherche appliquée, les protocoles testés favorisent le retour de la végétation steppique, néanmoins la composition des parcelles restaurées reste toujours très différente de l‟écosystème de référence à très court terme (deux à trois années après la restauration). Cela démontre que même si nous comprenons mieux aujourd‟hui les facteurs expliquant l‟organisation de cette communauté, il est cependant toujours difficile de la restaurer dans son intégralité car il n‟est pas aisé de manipuler et de trouver un équilibre entre l‟action de ces différents facteurs. Il est donc désormais plus que nécessaire de poursuivre ces recherches fondamentales et appliquées notamment au niveau des processus de maturation et de structuration des vieilles communautés végétales herbacées.

L'hétérogénéité spatiale est aujourd'hui reconnue comme un facteur primordial pour la diversité et le fonctionnement des écosystèmes prairiaux, mais reste souvent négligée dans l'analyse de l'impact de différents modes d'utilisation pastorale. Les communautés prairiales subalpines sont des milieux hautement diversifiés, au cœur d'enjeux écologiques, socio-économiques et culturels. Depuis plusieurs décennies, des changements d'usage, notamment l'extensification conduisant parfois à l'abandon du pâturage, affectent ces prairies dans de vastes régions des Alpes. Connaitre la réponse spatiale de ces communautés à ces changements d'usage peut constituer un enjeu important pour mieux prédire les conséquences en termes de valeurs écologiques et agronomiques. L'objectif général de ce travail est d'identifier l'organisation spatiale de composantes spécifiques et fonctionnelles de communautés prairiales subalpines dans des situations contrastées d'usage : pâturage traditionnel et abandon sur le moyen terme (~20 ans), de comprendre les mécanismes liés au pâturage influençant cette organisation spatiale et d'explorer les conséquences potentielles de l'organisation spatiale des composantes spécifiques et fonctionnelles sur les valeurs d'usage de ces milieux. Ce travail révèle que l'arrêt du pâturage conduit à des modifications importantes de l'organisation spatiale à la fois des espèces et de traits fonctionnels aériens. La variabilité spatiale de ces composantes est systématiquement augmentée à différentes échelles spatiales en situation d'abandon révélant un grain plus grossier d'hétérogénéité spatiale, lié à une plus faible coexistence locale des espèces et des traits et à une convergence fonctionnelle plus forte que sous l'effet diversificateur à échelle fine du pâturage traditionnel. D'autres part, même si une réponse en termes de patrons spatiaux est également observée, celle-ci n'est pas systématique, indiquant l'absence d'une action structurante forte du pâturage qui agit donc surtout sur la variabilité. Une expérimentation in situ montre en effet que la formation de patrons spatiaux marqués en réponse à une action de défoliation sélective semble limitée dans ces prairies relativement peu productives. De plus, une faible structuration spatiale du couvert en termes de valeurs d'usage fourragère a été observée, pilotée dès des échelles très fines par la variabilité spatiale à un grain fin des assemblages d'espèces et de traits dans les zones pâturées. Ces résultats suggèrent ainsi l'expression d'un pâturage peu sélectif exprimé par les troupeaux ovins dans ces milieux peu productifs, et la prépondérance du filtre abiotique dans la détermination des assemblages spatiaux des espèces et des traits. La formation de patchs très contrastés et très structurés spatialement en réponse au pâturage est plus probable dans des milieux très productifs où la compétition est plus intense et la repousse de la végétation favorisée. La prise en compte de la variabilité autour de la réponse moyenne des communautés se révèle donc un élément essentiel pour analyser l'évolution des prairies subalpines en réponse au changement d'usages pastoraux. Une des perspectives fortes suite à ce travail est l'analyse de la synergie entre la réponse de l'hétérogénéité spatiale du couvert et celle du compartiment souterrain (traits racinaires, mycorhization, diversité microbienne...).

Les écosystèmes naturels subissent des impacts anthropiques croissants qui altèrent la diversité des communautés biologiques. Les cours d'eau amazoniens abritent une biodiversité unique et conséquente, mais sont confrontés à des taux de déforestation sans précédent. Il est donc urgent de comprendre comment l'anthropisation affecte la biodiversité dans ces écosystèmes. Ce travail propose une approche en écologie des communautés pour définir comment l'anthropisation affecte les patrons de diversité, mais aussi les processus écologiques qui façonnent les communautés de poissons. Une méthode d'échantillonnage non-invasive, l'ADN environnemental (ADNe), a été utilisée pour inventorier les communautés de poissons dans les ruisseaux et les grands fleuves en Guyane française. Des surfaces déforestées ont été cartographiées à partir de données spatiales pour créer une variable de déforestation globale qui intègre les effets de l'urbanisation, l'agriculture et l'exploitation aurifère et forestière. Ce travail a, premièrement, permis d'optimiser et valider l'utilisation de l'ADNe pour évaluer l'impact humain sur les écosystèmes riches en espèces, tels que les rivières tropicales. La méthode a montré une reproductibilité élevée, ainsi qu'une capacité à distinguer les communautés de poissons, les habitats et les sites perturbés des sites non perturbés. De plus, nous avons montré que la déforestation affecte la biodiversité au-delà des effets locaux et avons mis en évidence un effet étendu de la déforestation sur la biodiversité en aval. Cet impact lointain a provoqué un déclin de plus de 30% de la diversité taxonomique et fonctionnelle des communautés de poissons qui habitent les fleuves. Cependant, cette perturbation n'a pas été déterminante sur les processus écologiques qui façonnent les communautés de poissons, ni sur la composition des traits. Dans les petits ruisseaux, la déforestation a entraîné des modifications dans la composition spécifique, sans diminuer le nombre d'espèces ni la richesse fonctionnelle. Ces altérations ont été induites par un rôle prépondérant des filtres environnementaux sur l'assemblage des communautés. En conséquence, les espèces étaient moins uniformément réparties dans l'espace fonctionnel, laissant des traits liés au compartiment benthique et au régime phytophage sous-représentés alors que les espèces pélagiques et détritivores étaient surreprésentées. Nos résultats montrent la complexité des réponses de la biodiversité à la déforestation. Outre des réponses dépendantes de l'habitat, la déforestation a modifié la biodiversité des communautés de poissons d'eau douce à travers différentes facettes. Finalement, ce travail a souligné la vulnérabilité de la faune tropicale à des légers changements environnementaux, même dans des régions relativement bien préservées, comme la Guyane Française
Natural ecosystems are facing increasing anthropogenic impacts that alter the diversity of biological communities. Amazonian rivers and streams shelter a unique and vast biodiversity. Yet, they are facing unprecedented deforestation levels due to human activities, such as mining, logging and agriculture. It is therefore urgent to deeply understand how human impacts affect biological communities in these ecosystems. The majority of studies addressing this issue were conducted in small streams and documented changes on species composition, but not responses on local species richness. This work proposes a community ecology approach, in which the connected nature of freshwater ecosystems is considered, to define how deforestation affects diversity patterns, but also the ecological processes shaping fish communities. Environmental DNA (eDNA), a non-invasive sampling method was used to equally sampling fish communities in streams and rivers across French Guiana. Deforested surfaces from spatial data were extracted to create a global deforestation variable that integrates the effects of urbanization, agriculture, gold-mining and logging. This work has optimized and validated the use of eDNA to assess the effects of human activities on species-rich ecosystems, such as tropical streams and rivers. The method showed high replicability, as well as the ability to distinguish local fish communities, habitats and disturbed sites from pristine sites. Moreover, we show that deforestation affected fish biodiversity beyond local effects and reveal an extended effect of distant upstream deforestation on downstream fish biodiversity. Distant and low-intensity deforestation caused a decline of over 30% in taxonomic and functional richness of riverine fish communities. Nonetheless, this perturbation was not determinant on the ecological processes shaping fish communities in rivers nor on the trait composition, which were more influenced by the upstream-downstream gradient than by the deforestation gradient. In stream communities, deforestation leads to changes in species composition, without a significant decrease in species or functional richness. These alterations were mediated by environmental filtering which was reinforced in highly deforested sites. As a result, species were less evenly distributed within the functional space, leaving the traits related to the benthic and phytophagous guild underrepresented while overrepresented by pelagic detritivorous. Our findings strongly support the complexity of deforestation impacts on Amazonian biodiversity. Besides, context-dependent responses, the diversity of freshwater fish communities responded to deforestation in a multifaceted way. This work underlined the vulnerability of tropical fauna to slight environmental changes, even in relatively well-preserved region, such as French Guiana

Les prairies humides alluviales abritent une faune et une flore originales et diversifiées du fait de leur hétérogénéité spatio-temporelle et apportent de nombreux services aux êtres humains (services écosystémiques).Pourtant, ces milieux qui résultent d’activités agricoles traditionnelles sont soumis à divers types de menaces, telles que l’urbanisation ou l’intensification des activités agricoles, associées au drainage ou à la mise en culture et au labour. Ces écosystèmes sont également soumis à des modifications des processus de dispersion des espèces. Dans un contexte de régression des zones humides au niveau mondial et national, l'enjeu de conservation et de restauration de certains sites doit s'accompagner d’une connaissance approfondie du fonctionnement de ces milieux.L’écologie de la restauration est une discipline basée sur les théories et les concepts fondamentaux de l’écologie des communautés, fonctionnelle et du paysage. Les connaissances en découlant permettent la définition de protocoles de gestion des milieux. L’écologie de la restauration constitue en retour un moyen de tester les concepts d’écologie fondamentale. Parmi les processus qui entrent en jeu dans l’assemblage d’une communauté, les filtres écologiques (de dispersion, environnementaux et de co-existence) occupent un rôle clé. Leur compréhension est nécessaire pour l’atteinte des objectifs de restauration écologique.Sur la base des approches issues des assemblages des communautés végétales, cette thèse a permis d’identifier des processus intervenant dans les premières phases de restauration écologique des prairies alluviales. Nous avons ainsi pu approfondir les connaissances relatives à la préparation des conditions initiales via un travail du sol, aux effets des types d’apport biologique, de plus en plus complets, et au rôle de la gestion sur les trajectoires des cortèges floristiques au cours des premières années de restauration écologique.Premièrement, nos résultats tendent à soutenir le fait qu’une préparation des conditions initiales du milieu à restaurer favorisait l’installation des espèces végétales cibles. En revanche, cette préparation ne semble pas nécessiter une intervention lourde (comme un labour profond du sol). Des interventions plus légères, comme une fauche et un hersage, semblent suffisants pour permettre le recrutement et l’installation des espèces cibles. Ensuite, nos résultats ont montré que le transfert de matériel biologique, qu’il s’agisse d’un semis de graines, de transfert de foin ou de transfert de blocs de sol, permettait de contourner la limitation de dispersion et de disponibilité des graines des espèces cibles des prairies humides alluviales, vérifiant les résultats observés dans la littérature. De faibles différences ont néanmoins été détectées entre les types de matériel biologique transféré, mais nécessiteraient des investigations à plus long terme pour être confirmées. Enfin, nos observations ont permis d’apporter des éléments sur les effets de la gestion sur les trajectoires des communautés végétales lors des toutes premières phases de restauration. Ainsi, le maintien d’une perturbation mécanique sur des périodes adaptées permet de renforcer la dynamique des communautés vers celles de la référence.Les acteurs de la société (politiques, gestionnaires) sont de plus en plus impliqués dans la mise en place de programmes de restauration et toutes ces connaissances nous ont permis d’apporter des éléments concrets pour la restauration des prairies humides alluviales
Floodplains house an original and diversified fauna and flora thanks to their spatio-temporal heterogeneity and provide many services to human beings (ecosystem services).However, these ecosystems are subject to various types of threats, such as urbanization or intensification of agricultural activities. These ecosystems are also subject to changes in the processes of species dispersal and proliferation of invasive species influencing their plant communities. In a context of global and national wetland regression, their conservation and restoration is a challenge.The ecological restoration is a discipline based on theories and concepts of fundamental ecology. The ecological restoration is in return a way of testing the concepts of fundamental ecology. Among the processes taking place in the assembly of the community, ecological filters play a key role. Their understanding is necessary to achieve the goals of restoration.On the basis of the approaches of assemblages of plant communities, we identified the processes involved in the first phases of ecological restoration of alluvial floodplains. We learned more about the preparation of initial conditions through tillage, the effects of different types of biological inputs, more and more complete, and the role of the management on trajectories of plant communities during the first years of ecological restoration.First, our results underlined the positive effects of the preparation of the initial soil conditions. It favored the installation of the target plant species. However, this preparation does not need a heavy intervention, such as deep tillage. Interventions, such as mowing and harrowing, aresufficient to enable the recruitment and installation of target species. Our results showed that the transfer of biological material, from seed sowing to soil transfer, enabled to limit the dispersal and availability of wet grassland species, as described in the literature. Finally, our observations highlighted the management effects on plant community trajectories during the first restoration phases. Thus, the maintenance of the mechanical disturbance enables to reinforce the dynamics of the communities towards those of the reference.The different actors of the society (policy manager, stakeholders) are more and more involved in the implementation of restoration programs and this thesis brings concrete elements for the restoration of alluvial floodplains

Les lacs sont des écosystèmes majeurs par leurs connexions aux écosystèmes lotiques et par leurs échanges avec les écosystèmes terrestres qui les entourent. Ils constituent une ressource importante pour l’homme en fournissant eau potable, nourriture et énergie. Les conditions environnementales des lacs structurent leur communauté mais les activités anthropiques telles que l’agriculture les perturbent et les structurent. Les situations où plusieurs pressions – notamment l’eutrophisation et les espèces non-natives – agissent conjointement sont particulièrement étudiées car elles peuvent avoir des conséquences complexes et inattendues. De nombreuses méthodes existent pour comprendre les effets de ces différents facteurs de structuration sur les écosystèmes. Dans cette thèse, des indices taxonomiques et des indices basés sur des traits fonctionnels catégoriels et morphologiques sont utilisés. Une sensibilité supérieure des indices fonctionnels a été montrée, notamment pour détecter les effets de l’interaction de l’eutrophisation et des espèces non-natives. Des effets de l’eutrophisation sur les réseaux trophiques ont également été mis en avant. Pour une compréhension plus fine de la structuration des communautés de poissons lacustres, les processus d’assemblage et les effets de l’environnement et de l’échelle sur ces processus d’assemblage ont été analysés. Indépendamment de l’échelle, le filtrage environnemental a un rôle plus fort que l’exclusion compétitive sur différents traits morphologiques liés au déplacement ou à la prise alimentaire. Enfin, un indice de vulnérabilité des communautés a été développé basé sur la redondance fonctionnelle des communautés
Lakes are major ecosystems thanks to their connections to lotic systems and the matter fluxes they have with their surrounding terrestrial ecosystems. They constitute a valuable resource for human populations by providing water, food and energy. Lake environmental conditions structure their communities but anthropic activities such as agriculture disturb them and play a role in structuring communities. Situations where several pressures – eutrophication and non-native species notably – act simultaneously are particularly studied here as they can have complex and unexpected consequences. Numerous methods exist to understand the effects of these different factors structuring ecosystems. In this thesis, taxonomic indices and indices based on qualitative or morphological functional traits have been used. Functional indices had a better sensibility to eutrophication and non-native species effects. Effects of eutrophication on fish trophic networks were also shown. For a finer understanding of the structuring of lacustrine fish communities, assembly processes and the effects of environment and scale on these assembly processes were analysed. Independently of the scale of study, environmental filtering has a stronger role than limiting similarity on different morphological traits linked to movement and food acquisition. Finally, an index of vulnerability of communities was developed based on the communities’ functional redundancy

Une etude des differentes sanctions que peuvent prendre, d'une part, les autorites communautaires, et, d'autre part, les organes nationaux, c'est-a-dire en pratique essentiellement les juridictions des pays membres des communautes europeennes, contre les personnes ou entreprises qui enfreignent les regles de concurrence des traites
A study of the different sanctions that european and national authorities, the latter being chiefly the member states' courts, may impose on private persons or firms who break the competition rules of the treaties

Les macroinvertébrés benthiques entretiennent un ensemble complexe d’interactions. Les échelles spatiales et temporelles des processus formant la base de ces interactions ont traditionnellement limité leur étude empirique. Le premier chapitre du manuscrit tente une revue des outils de modélisation utilisés dans l’étude du benthos marin.Même si l’implémentation d’un modèle mécaniste semble s’ajuster aux communautés benthiques, son utilisation nécessite la création d’un nombre limité d’entités avec un rôle fonctionnel clair. Le second chapitre du manuscrit utilise l’hypothèse des groupes émergents, afin de faire cela via une procédure objective et testable. Le groupement est testé face aux postulats théoriques et les résultats supportent sa capacité à reproduire la diversité fonctionnelle dans l’estuaire de la Rance.Le manque de connaissances dans l’attribution des relations entre les composantes fonctionnelles reste important. Le troisième chapitre du manuscrit s’inscrit dans ce besoin, basé sur des théories écologiques qui prévoient l’existence de trade-offs fonctionnels opérant à grande et petite échelle. Dans un premier temps, ces éléments sont incorporés dans des modèles qualitatifs des groupes fonctionnels.Malgré l’intérêt du développement et de l’analyse de modèles qualitatifs, le but d’étudier la dynamique et le comportement spatialement explicite de la biodiversité ne peut être atteint que par un modèle avec ces mêmes caractéristiques. Le quatrième chapitre du manuscrit présente l’architecture d’un modèle individu-centré, en mettant l’accent sur le transfert des règles d’interactions des modèles qualitatifs vers un cadre dynamique et spatialement explicite
Benthic macroinvertebrates are part of a complex network of interactions. The spatial and temporal scales of the processes that form the basis for these interactions have traditionally restricted their empirical investigation. The first chapter of the manuscript attempts a review of the modelling tools that have been employed for the study of the marine benthos.The implementation of a mechanistic modelling framework seems fitting, but it requires the derivation of a few model entities with a clear functional role. The second chapter of the manuscript employs the emergent group hypothesis to do that in a way that is objective and testable. The resulting grouping is tested against theoretical expectations and the results support its ability to represent functional diversity in the Rance estuary.The lack of knowledge for the attribution of relationships among functional components is still important. The third chapter of the manuscript addresses this issue based on ecological theories that predict the existence of functional trade-offs operating at both large and small spatial scales. In a first inception of the system, these elements are incorporated in the form of general rules of interaction into qualitative models of the functional groups.In spite of the interest in developing and analysing qualitative models, the goal of studying the dynamic and spatially explicit behaviour of benthic biodiversity can only be reached by a model with the same characteristics. The fourth chapter of the manuscript presents the architecture of an individual-based model, primarily transferring the rules of interaction from the qualitative models to a dynamic and spatially explicit framework

Les écosystèmes herbacés méditerranéens, caractérisés par une importante biodiversité, ont subi de considérables changements d‟usage. Désormais, leur conservation est devenue insuffisante au regard de l‟augmentation des dommages causés par les activités humaines. La restauration écologique apparaît donc comme un outil approprié pour participer à leur préservation. Des recherches préalables sur les différents compartiments de l‟écosystème ainsi que sur les facteurs responsables de l‟assemblage de leurs communautés avant et après dégradations sont donc nécessaires afin de mettre en place des méthodes de restauration adaptées à ces écosystèmes. Ainsi, en utilisant comme modèle biologique les Coussouls de Crau et leurs friches post-culturales (Bouches-du-Rhône, France), représentatif de nombreux écosystèmes steppiques méditerranéens, nous avons choisi de déterminer et d‟étudier les principaux filtres potentiellement responsables de l‟organisation de cette communauté végétale. Le pâturage ovin, les changements trophiques du sol, les phénomènes de compétition et la capacité de reproduction et/ou de dispersion des espèces, identifiés lors d‟une première étude sur la régénération de la steppe, ont ainsi été étudiés dans trois expérimentations différentes. Deux protocoles de restauration écologique in situ (transfert de foins et semis d‟espèces structurantes) et un protocole d‟expérimentation ex-situ testant les interactions d‟une sélection d‟espèces de la steppe ont permis de réaliser ces recherches. Nos principaux résultats montrent que les filtres de reproduction/dispersion, le niveau trophique du sol, la compétition et le régime de perturbations récurrentes lié au pâturage ovin ont un rôle déterminant dans les changements de la composition et de la structure de la communauté et ils expliquent ainsi en partie le ralentissement de sa dynamique successionnelle vers la steppe de référence. Nous avons également pu démontrer que ces filtres interagissaient entre eux. Au niveau de la recherche appliquée, les protocoles testés favorisent le retour de la végétation steppique, néanmoins la composition des parcelles restaurées reste toujours très différente de l‟écosystème de référence à très court terme (deux à trois années après la restauration). Cela démontre que même si nous comprenons mieux aujourd‟hui les facteurs expliquant l‟organisation de cette communauté, il est cependant toujours difficile de la restaurer dans son intégralité car il n‟est pas aisé de manipuler et de trouver un équilibre entre l‟action de ces différents facteurs. Il est donc désormais plus que nécessaire de poursuivre ces recherches fondamentales et appliquées notamment au niveau des processus de maturation et de structuration des vieilles communautés végétales herbacées
Mediterranean herbaceous ecosystems which are characterized by a high biodiversity have been submitted to a lot of changes in use. Their conservation is not sufficient enough and ecological restoration seems to be an adapted solution to improve conservation efforts as it can mitigate damages induced by human activities. To develop restoration methods adapted to these ecosystems, preliminary researches on the different communities composing an ecosystem and the filters which are responsible for community assemblage before and after disturbance are necessary. Representative of numerous Mediterranean steppe ecosystems, the “Coussouls de Crau” and their ex-arable-fields (Bouches-du-Rhône, France) are the biological models used to identify and study the principal filters potentially responsible for organizing the plant communities. Sheep grazing, trophic changes, competition and reproduction and /or species dispersal, were identified in a first study on steppe regeneration; these filters were then the core of the following three research experiments. We carried out two in-situ restoration protocols (hay transfer and sowing foundation species) and one ex-situ experiment testing interactions between a selection of steppe species. The main results show that reproduction, seed dispersal, soil trophic level, competition, extensive sheep grazing are filters which have a determinant role in structuring the communities, in determining plant composition and partly in explaining the slow dynamics towards the reference steppe. Also, we show that filters interact between them. For applied restoration, the tested methods promote steppe vegetation come back, but in the short term (two or three years after restoration), the composition of restored areas remains different to the reference ecosystem. Even if we understand better the different factors which explain community organization, these results demonstrate that it is difficult to restore it integrally because it is not easy to manipulate and find an equilibrium between the different filters actions. Now it is necessary to continue these fundamental and applied researches, in particular on the maturation and structure of the old herbaceous plant communities

La formation des particules du VIH-1 résulte de l'assemblage des précurseurs Gag sur le feuillet interne de la membrane plasmique (MP) des cellules infectées. Les protéines Gag sont spécifiquement adressées à la MP grâce à des interactions entre le domaine MA et le PI(4,5)P2. Cette étude décrit le rôle des phosphadidylinosito1-4-phosphate 5-kinase de type 1 (PIP5K1alpha, beta et sigma) au cours des étapes tardives du VIH-1 dans le modèle celllulaire HeLa. Nous avons démontré que la PIP5K1alpha est l'enzyme principalement impliquée dans la production du PI(4,5P2. En suivant le trafic de Gag à la MP. Leur inhibition respective induit l'accumulation des précurseurs viraux dans les compartiments intracellulaires distincts et diminue la libération des pseudo-particules Gag dans les deux cas. L'ensemble de nos résultats démontre pour la première fois l'importance de l'activité des PIP5K1alpha et sigma dans l'assemblage et le bourgeonnement du VIH-1 et fournit de nouveaux éléments utiles à la compréhension des étapes tardives du cycle de multiplication viral
The production pocesses of HIV-1 particle of HIV-1 particles results from the assembly of Gag Precursors at the inner leaflet of the plasma membrane (PM) of infected cells. Gag proteins are specifically targeted to PM through interactions between MA domain and PI(4,5)P2. This study describes the role of phosphatidylinositol-4-phosphate 5-kinase type 1 (PIP5K1alpha, beta et sigma) in the late stages of HIV-1 in the context of HeLa cells. We determined that PIP5K1alpha is the principal producer of cellular PI(4,5)P2. By using a confocal microscopy approach, we followed the Gag proteins trafficking and showed that only alpha and y isoforms are required for the correct targeting of Gag to PM. Their respective inhibition leads to the accumulation of viral precursors at distinct intracellular comprtements, and decreases the release of Gag pseudoparticles in both cases. Altogether, our results highlight for the first time the crucial role PIP5K1alpha and sigma in the HIV-1 assembly and budding and provide new insights for a better understanding of the late stages of the virus replication cycle

Au cours de son assemblage, une communauté végétale va subir de nombreux changements : immigration de nouvelles espèces de plantes possédant de nouveaux traits, disparition de certaines espèces de plantes avec d’autres traits, immigration de nouveaux organismes associés aux plantes (insectes, champignons…), changements de traits chez les espèces présentes… Tous ces changements sont susceptibles de modifier la décomposition de la litière produite par la communauté végétale. En effet, la décomposition de la litière est gouvernée par les traits des espèces végétales, par l’activité des organismes décomposeurs, et par le degré d’adaptation de ces organismes aux traits des espèces végétales. Cependant, les conséquences de l’assemblage de la communauté végétale pour la décomposition de la litière demeurent inconnues. L’objectif de cette thèse est de déterminer les conséquences de l’assemblage des communautés végétales prairiales sur la décomposition de leur litière, et ce à différentes échelles. Tout d’abord, nous avons étudié, très localement, les conséquences des plantes voisines que possèdent un individu pour la décomposition de sa litière (i.e. échelle intraspécifique). Nous avons distingué le cas où la litière de l’individu était seule, du cas où sa litière était mélangée à de la litière provenant d’autres espèces végétales. Puis, nous avons étudié les conséquences de l’assemblage sur la décomposition de la litière au niveau plus global de l’ensemble de la communauté végétale (i.e. échelle interspécifique). Enfin, nous avons exploré la rétroaction de la décomposition sur l’assemblage de la communauté. Deux grandes démarches expérimentales ont été développées, la première utilisant un dispositif de mésocosmes permettant de manipuler le voisinage local des individus, la seconde utilisant un dispositif Long Term Ecological Research (LTER) impliquant un vaste réseau de prairies avec différentes durées d’assemblage. À l’échelle locale, nos résultats indiquent qu’un individu qui possède des plantes voisines fonctionnellement dissemblables produit une litière plus décomposable et peut également abriter des décomposeurs plus efficaces. Lorsque la litière de cet individu est mélangée avec de la litière d’autres espèces, la décomposition du mélange est accélérée par des effets synergiques lorsque les plantes voisines sont évolutivement dissemblables et fonctionnellement éloignées du mélange. À l’échelle globale de l’ensemble de la communauté, nos résultats indiquent que tout au long de l’assemblage, de nombreux changements de traits fonctionnels des espèces végétales ont lieu (ratio C:N foliaire, teneur en matière sèche des feuilles, etc.) ainsi que des changements dans la composition de la communauté de décomposeurs (ratio C:N microbien). Ces changements impactent fortement la décomposition de la litière de la communauté prairiale mais s’annulent, maintenant le même taux global de décomposition. Enfin, nos résultats indiquent que plus la litière de couples d’espèces se décompose vite, notamment via des effets synergiques, plus ces espèces coexistent entre elles. Cette thèse met en évidence l’influence majeure de l’assemblage des communautés végétales prairiales sur la décomposition de leur litière, de l’invidu jusqu’à la communauté végétale toute entière. L’assemblage des communautés végétales peut donc influencer les processus écosystémiques d’après-vie tels que la décomposition de la litière. Cette influence se produit via les traits des plantes et l’activité de leurs décomposeurs. En retour, la décomposition de la litière impacte l’assemblage de la communauté végétale. La décomposition de la litière ne semble donc pas une conséquence collatérale des traits des espèces végétales, mais bien un élément important de leur stratégie écologique et de leurs interactions biotiques, situé au coeur d'une boucle de rétroaction avec les processus d'assemblage des communautés
During its assembly, a plant community will be strongly modified: immigration of new plant species with new traits, disappearance of particular species with other traits, immigration of new plant-associated organisms (insects, fungi…), trait changes in existing species… All these changes are likely to drive the decomposition of litter produced by the plant community. Litter decomposition is indeed controlled by plant traits, activity of decomposer community, and adaptation of decomposer organisms to plant traits. However, the consequences of plant-community assembly on plant litter decomposition remain entirely unknown. This thesis aims at determining the consequences of plant-community assembly on plant litter decomposition, at distinct scales. First of all, we studied, locally, the consequences of neighboring plants on litter decomposition of plant individuals (i.e. intraspecific scale). We distinguished the case where litter of plant individuals was alone from the case where litter of plant individuals was mixed with litter from other species. Then we studied, more globally, the consequences of plant-community assembly on decomposition at the scale of the entire plant community (i.e. interspecific scale). Finally, we investigated whether plant litter decomposition feedbacks on plant-community assembly. We used two experimental approaches, the first one using a long-term mesocosm experiment for manipulating the local plant neighborhood of plant individuals, and the second one using of Long Term Ecological Research network involving grasslands with different time for assembly. At the local scale, our results indicate that plant individuals grown in functionally dissimilar neighborhood produce a more decomposable litter, and can also harbor more efficient decomposers. When the litter of these individuals is mixed with litter from other species, the decomposition of the litter mixture is accelerated by synergistic effects when neighboring plants are phylogenetically diverse, and functionnally dissimilar to the litter mixture. At the scale of whole plant community, our results show that numerous trait changes occur during assembly (leaf C:N ratio, leaf dry matter content…), as well as changes in the composition of the decomposer community (soil microbial C:N ratio). These changes strongly affect litter decomposition but offset each other, maintaining litter decomposition constant. Finally, our result show that the faster the decomposition of mixed-litter from two species is, the more both species coexist. This thesis demonstrates the major influence of plant-community assembly on plant litter decomposition in grassland ecosystems, from the scale of plant individuals to the scale of entire plant community. Plant-community assembly hence affects after-life ecosystem processes like litter decomposition. This influence occurs through plant traits and decomposer activity. In turn, litter decomposition feedbacks on plant-community assembly. Consequently, litter decomposition does not seem to be a collateral consequence of plant traits, but rather an important part of their ecological strategies and biotic interactions, participating to a feedback loop involving community assembly processes

Les zones humides sont des écosystèmes dynamiques en perpétuel changement, dans le temps et dans l'espace et demeurent parmi les plus menacés au monde. Ce travail de thèse est une contribution à la connaissance et la conservation des zones humides. Nous avons étudié la végétation de différents milieux, appartenant à un réseau de zones humides de Gironde, allant des landes humides aux prairies alluviales. Nous les avons choisies pour leur intérêt patrimonial et les enjeux de gestion qu'elles représentent dans le département. Nous avons utilisé plusieurs approches descriptives et expérimentales. La première partie vise à étudier l’organisation des communautés des deux grands systèmes, les landes humides et les prairies alluviales, le long de gradients environnementaux. Dans un deuxième temps, une approche combinant données anciennes et récentes, nous a permis de caractériser les changements de végétation à long terme selon différentes stratégies d’étude de la végétation. La troisième partie, par une approche expérimentale a été conduite sur une communauté végétale à fort enjeu patrimonial : les prairies à Molinie (code 6410 de la Directive Natura 2000). Cette troisième partie a permis de mettre en évidence la part respective des filtres stochastiques (dispersion de graines) et déterministes (compétition) dans une communauté soumise à de fortes contraintes environnementales (inondation). Enfin, dans une analyse prospective, nous avons considéré les enjeux de biodiversité ainsi que les services écosystémiques, cette fois, à l'échelle du département. Cette analyse envisage les outils à développer pour une approche multi-taxon et multi-services sur l'ensemble des zones humides de Gironde. L’ensemble de ce travail a permis de construire un dispositif de suivi de la biodiversité végétale au niveau départemental. Les résultats de ce travail contribuent aujourd’hui à considérer la gestion de ces communautés végétales de façon intégrée et proposent des outils d’aide à la décision pour la gestion de ces espaces
Wetlands are dynamic ecosystems, constantly changing in time and space, and remaining among the most threatened ecosystems in the world. This thesis contribute to wetland knowledge and conservation. We studied the vegetation of different communities belonging to a network of wetlands in Gironde and ranging from wet heathlands to alluvial meadows. Wetlands were selected from the department council historical interest and management issues. We used several descriptive and experimental approaches. The first part aims to study the organization of the communities of the two major systems, heathlands and alluvial grasslands, along environmental gradients. Then, in a second time, an approach combining old and recent data allowed us to characterize long-term vegetation changes according to different strategies of vegetation study. The third part was conducted on a plant community with a strong conservation issue: Molinia caerulea wet meadow (Code 6410 of the Natura 2000 Directive) with an experimental approach. We highlight here the importance of stochastic filters (seed dispersion) and deterministic filters (competition) in a community controlled by environmental constraints (flooding). Finally, within a prospective analysis, we considered biodiversity issues and supply in ecosystems services at the departmental level. This analysis investigate tools to develop for a multi-taxon and multi-service approach in any Gironde wetlands. This work allowed us to create a monitoring device for plant biodiversity in the department. These results lead to consider nowadays the management of these plant communities in an integrated way and offer tools of decision support for the management of these communities

Les forêts tropicales représentent un ‘hotspot’ de diversité avec un nombre considérable d’espèces qui coexistent jusqu’à une échelle locale fine. Plus particulièrement, 16 000 espèces d’arbres coexistent en Amazonie, 1 800 en Guyane française et entre 120 et plus de 200 espèces d’arbres par hectare. Cependant, le maintien de cette diversité face aux changements globaux actuels et à venir (qu’ils soient anthropiques ou climatiques…) est incertain. Avant de pouvoir prédire l’évolution de la diversité face aux changements globaux, un travail fondamental est nécessaire afin de comprendre les processus d’assemblage des communautés, processus qui maintiennent cette diversité. Ce travail est réalisé depuis de nombreuses années en écologie et reste d’actualité vu l’absence de consensus quant à l’importance relative des processus d’assemblage. Cette thèse s’inscrit dans la continuité de ce travail fondamental en utilisant une approche intégrative innovante, qui aborde de manière multi-échelle trois types de diversité : diversité taxonomique, fonctionnelle et phylogénétique. Nos résultats questionnent sur l'importance du filtrage environnemental quant aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols, et sur celle des interactions biotiques dans l’assemblage de la communauté étudiée. Par ailleurs, nos résultats suggèrent que les distributions d’espèces puissent être influencées par la dynamique forestière en lien avec les chutes d’arbres et donc avec la disponibilité en lumière. Enfin, nous avons mis en évidence l’importance de la limitation de dispersion
Tropical forests are a biodiversity hotspot, with the coexistence of numerous species until a fine spatial scale. Particularly, 16.000 tree species coexist in Amazonia, 1.800 in Frenche Guiana and between 120 and more than 200 tree species per hectare. However, there are some uncertainties in maintaining diversity in regard to global changes. Hence before predicting the diversity evolution face of global changes, fundamental studies are needed to understand which assembly processes are involved in the maintenance of diversity. These fundamental studies still relevant given the lack of consensus on the relative importance of assembly processes. This thesis is a continuation of these fundamental studies, using innovative integrative approach, at multi-scale, to address three types of diversity: taxonomic diversity, functional and phylogenetic. Our results challenge the importance of environmental filtering for hydrological and chemical properties of soils, versus the importance of biotic interactions on community assembly. Furthermore, our results suggest that species distributions could be affected by forest dynamics related to falling trees and therefore by light availability. Finally, we have highlighted the importance of dispersal limitation on community assembly

L’objectif de cette thèse est d’étudier comment les variations spatio-temporelles de l’environnement affectent la composition des forêts fragmentées de basse altitude de Nouvelle-Calédonie, en utilisant une approche multi-échelle – échelles régionale, du paysage, locale – et en intégrant les aspects déterministes et stochastiques de la dynamique écologique. En utilisant une approche fonctionnelle, nous analysons dans un premier temps comment les gradients de disponibilité hydrique régionaux et locaux influencent les processus d’assemblage des communautés à partir du pool d’espèces régional. Dans un second temps, nous associons données empiriques et modélisation mécaniste pour évaluer l’effet temporel de la fragmentation et la perte d’habitat sur les dynamiques neutres d’extinction-immigration et les filtres environnementaux. A une échelle plus locale, nous analysons les trajectoires de succession guidant la dynamique spatio-temporelle de recolonisation de la forêt sur les milieux dégradés sous l’influence des effets de lisière. A l’échelle régionale, nous montrons que les variations dans le régime annuel de précipitations génèrent des filtres environnementaux qui déterminent la composition des sous-pools d’espèces à l’échelle du paysage. La topographie joue ensuite un rôle majeur dans l’assemblage des communautés à l’échelle du paysage, en filtrant les espèces selon leurs stratégies de résistance à la sécheresse ou d’utilisation des ressources en fonction du contexte de précipitations. L’équilibre entre immigration et extinction dans les communautés dépend de la structure du paysage, mais ces processus stochastiques sont lents, et nous montrons que leur influence est retardée en cas de modification rapide du paysage. En revanche, la création de lisières affecte les filtres environnementaux et modifie rapidement la composition des communautés. Enfin, nos résultats révèlent que la recolonisation de la forêt sur les milieux perturbés suit une trajectoire de succession guidée pas des processus déterministes, et définie par une transition depuis la résistance au stress vers l’influence croissance de la compétition pour la lumière. Dans l'ensemble, cette thèse apporte de nouveaux éléments pour la compréhension de la dynamique spatio-temporelle des forêts de Nouvelle-Calédonie, ainsi que pour la planification de leur conservation
The aim of this thesis is to study how spatio-temporal variations of the environment affect the composition of New Caledonia's fragmented lowland forests, using a multi-scale approach - regional, landscape, local scales - and by integrating deterministic and stochastic aspects of ecological dynamics. Using a functional approach, we first analyze how regional and local water availability gradients influence community assembly processes from the regional species pool. In a second step, we combine empirical data and mechanistic modelling to assess the temporal effect of fragmentation and habitat loss on neutral extinction-immigration dynamics and environmental filters. At the local scale, we analyze the successional trajectories guiding the spatio-temporal dynamics of forest recolonization on degraded environments under the influence of edge effects. At the regional level, we show that variations in annual rainfall patterns generate environmental filters that determine the composition of species subpools at the landscape level. Topography then plays a major role in assembling communities at the landscape level, filtering species according to their drought resistance or resource use strategies based on the precipitation context. The balance between immigration and extinction in communities depends on landscape structure, but these stochastic processes are slow, and we show that their influence is delayed in case of rapid landscape change. On the other hand, edge creation affects environmental filters and entails rapid changes community composition. Finally, our results reveal that the recolonization of the forest on disturbed environments follows a succession trajectory driven by deterministic processes, and characterized by a transition from stress resistance to competition for light. Overall, this thesis provides new elements for understanding the spatio-temporal dynamics of New Caledonia's forests, as well as for planning their conservation

Les prairies semi-naturelles constituent des espaces multifonctionnels susceptibles de rendre de nombreux services à la société. Ce sont en particulier des agro-écosystèmes favorables à l'expression d'une grande diversité floristique et faunistique permettant de concilier enjeux écologiques et agronomiques. Ce travail de thèse vise à analyser (i) l'influence des facteurs environnementaux sur l'assemblage des communautés in situ et (ii) les relations entre la structure fonctionnelle des assemblages (i.e. valeurs de traits agrégées et diversité fonctionnelle) et leurs performances (i.e. production de biomasse et digestibilité de cette biomasse). Cette étude s'appuie sur des approches expérimentales et de terrain dans les prairies humides pâturées du Marais Poitevin. Nos résultats montrent des réponses très différentes des traits aériens et racinaires étudiés aux gradients de stress et de perturbation rencontrés dans ces prairies. Ils ont également permis de mettre en évidence l'influence prépondérante des valeurs de traits agrégées sur la fourniture de services écosystémiques (i.e. productivité et digestibilité du fourrage), en accord avec la "Biomass ratio hypothesis" énoncée par Grime. L'influence du niveau de diversité fonctionnelle sur les services rendus par les assemblages varie selon le service considéré. Contrairement aux résultats attendus selon la "Diversity hypothesis" énoncée par Tilman, le niveau de diversité fonctionnelle est lié négativement à la productivité des assemblages. En revanche, un effet positif de la diversité fonctionnelle sur la digestibilité a été mis en évidence. Cette étude a par ailleurs permis de montrer un compromis entre la productivité des assemblages et la digestibilité de la biomasse produite dans ces prairies humides. Ce travail suggère que des outils de diagnostics de la valeur fourragère du couvert peuvent être construits sur la base de la structure fonctionnelle des assemblages, et ce avec un haut niveau de fiabilité. Il met également en avant les bénéfices agronomiques associés à l'hétérogénéité des couverts végétaux rencontrés dans ces prairies.