Le déclin graduel de l'abondance de bois mort sur les parterres de coupes au cours du dernier siècle aurait possiblement réduit la capacité de Picea glauca à se régénérer d'elle-même dans la sapinière boréale. L'enrichissement combiné à une préparation de terrain est considéré comme une approche sylvicole pouvant augmenter le stocking de P. glauca. Notre dispositif comportait 12 blocs complets en tiroirs divisés. Des plants de P. glauca et P. mariana ont été mis en terre dans trois types de microsites: i) mise en terre dans l'humus; ii) mise en terre dans le sol minéral avec perturbation minimale de l'humus ; et iii) mise en terre dans un microsite préparé mécaniquement à l'aide d'une taupe forestière. Nos résultats suggèrent que P. glauca peut s'établir avec succès dans un enrichissement en sapinière boréale, sans avoir recours à la préparation de terrain.

Le développement temporel de la plupart des peuplements forestiers est caractérisé par une période de croissance rapide jusqu’à la fermeture de la canopée, laquelle est généralement suivie d’une baisse de croissance dont les mécanismes sous-jacents restent encore mal expliqués. L’objectif général de cette thèse était ainsi d’explorer certains mécanismes qui pouvaient partiellement expliquer ce déclin en croissance des forêts lié à l’âge dans la zone boréale du nord-est du Canada. Le premier chapitre visait à tester l’hypothèse que la proportion des ressources allouées aux racines augmente avec le temps en réaction à une diminution de la disponibilité des nutriments du sol causée par une accumulation de matière organique, diminuant ainsi la croissance aérienne des arbres. Les résultats basés sur des mesures de respiration du sol et de croissance annuelle des arbres supportaient partiellement l’hypothèse, suggérant que d’autres mécanismes étaient impliqués dans le déclin en croissance des vieilles forêts. Le second chapitre a permis d’améliorer la compréhension de la dynamique temporelle de croissance des arbres selon leur classe sociale et de son effet sur la croissance globale du peuplement. Des composantes fonctionnelles du taux de croissance relatif des arbres et la dominance de croissance des peuplements (une mesure de la contribution relative des arbres selon leur taille à la croissance globale du peuplement) ont été quantifiées le long des stades de développement des peuplements. Les résultats ont montré que d’une manière générale, le déclin de la dominance de croissance observé avec le temps était principalement causé par une diminution de l’acquisition et d’utilisation des ressources des arbres dominants plutôt que par une augmentation des conditions de croissance des arbres non-dominants. Le dernier chapitre a permis d’affiner ce résultat en testant l’hypothèse de limitation hydraulique qui stipule qu’une augmentation des contraintes hydrauliques liée à la taille des arbres explique leur diminution en croissance. Des mesures de flux de sève dans les troncs et de composition en isotopes de carbone et d’oxygène dans les aiguilles de l’année courante ont mis en évidence une augmentation des contraintes hydrauliques chez les arbres dominants au cours du temps, expliquant ainsi en partie leur baisse de croissance et celle des peuplements liés à l’âge. Ces trois chapitres ont ainsi permis d’identifier certains mécanismes impliqués dans les changements temporels de croissance de la forêt boréale du nord-est du Canada, information capitale pour une gestion durable des forêts. / The development over time of most forests is characterised by an early fast growing period until canopy closure, which is generally followed by a decreasing growth rate whose underlying mechanisms remain unclear. The general objective of this thesis was thus to explore some mechanisms that could partially explain the observed age-related productivity decline of northeastern boreal Canadian forest stands. The first chapter aimed to test the hypothesis that the proportion of resources that are allocated to roots increases with stand age as a response to a decrease in nutrient availability related to the long-term accumulation of organic matter, thus decreasing stem growth. Results based on soil respiration and annual tree growth measurements partly supported the hypothesis, suggesting that other mechanisms were involved in the growth decline of old-growth forest stands. The second chapter improved our understanding of the temporal tree growth dynamics based on their social class and its effect on total stand growth. Some functional components of the relative growth rate of trees and stand growth dominance (a measure of the relative contribution of different sized trees to total stand growth) were quantified along development stages. Results showed that overall, the observed decrease in stand growth dominance with increasing age was explained mainly by declining resource acquisition and utilization in dominant trees rather than through improved growth conditions of non-dominant trees. The last chapter refined these results by testing the hydraulic limitation hypothesis, which states that an increase of hydraulic constrains in tall trees is related to their decreasing growth with time. Tree-level sap flow and foliar C and O isotope abundance measurements highlighted an increasing hydraulic constrains in dominant trees over time, thus partly explaining their declining growth and the aged-related stand growth decline. These three chapters allowed us to identify some of the mechanisms involved in the temporal growth changes of the northeastern boreal forest, a crucial information for a sustainable forest management.

L’environnement lumineux de l’Océan Arctique est unique en raison d’interactions complexes entre la lumière et le couvert de glace de mer enneigé, et les oscillations de photopériodes extrêmes. Le succès des organismes photosynthétiques arctiques suggère donc des mécanismes de régulation flexibles qui permettent la survie lors de longues périodes d’obscurités, la capture de photons dans la pénombre sous la glace et la photoprotection rapide lors d’éclairements excessifs soudains. Les diatomées sont les producteurs primaires arctiques principaux. Elles exploitent le continuum de niches lumineuses induit par la transformation saisonnière de leur habitat au cours d’une succession de formes de vie sympagiques (glace) et planctoniques (eau). Lorsque la photosynthèse sature, les diatomées dissipent l’énergie lumineuse excessive en chaleur via le quenching non-photochimique (NPQ), principalement contrôlé par l’action du cycle des pigments xanthophylles (XC). Généralement, chez les diatomées, l’opération de ces mécanismes de photoprotection est finement adaptée à leur niche lumineuse. Cependant, peu d’études se sont intéressées aux souches arctiques, malgré les profonds contrastes de niches lumineuses qu’elles surmontent (glace, sous la glace, eaux de fontes, eaux libres). Ce manque de données entrave nos capacités à anticiper l’impact de l’intensification de l’environnement lumineux de l’océan Arctique, causée par la réduction de la superficie et de l’épaisseur du couvert neige-glace, sur l’intégrité écosystémique. Nous avons étudié les réponses à la lumière de cinq espèces de diatomées arctiques représentatives des différentes phases et habitats de leur succession saisonnière. Les espèces sympagiques ont exprimé une stratégie photoadaptative survivaliste, caractérisée par une croissance saturée à faible éclairement et un fort NPQ longuement maintenu à l’obscurité. Les espèces planctoniques ont montré une plus grande flexibilité d’exploitation de la lumière et une importante photoprotection activée par des éclairements intense et l’obscurité prolongée. Ces stratégies photoadaptatives divergentes gouverneront probablement des réponses hétérogènes à l’intensification de l’environnement lumineux arctique. / Over their highly productive seasonal succession, Arctic diatoms occupy shifting habitats and contrasted light climates defined by snow/ice cover dynamics and extreme photoperiod variations. These unique light environment features suggest Arctic diatoms are well adapted to survive prolonged darkness periods, exploit minimal light in snow-covered sea-ice and overcome spontaneous excessive, and potentially harmful, light exposures. Diatoms mitigate photooxidative damages by dissipating oversaturating light energy as heat via the non-photochemical quenching (NPQ), mainly regulated by the xanthophyll cycle (XC). How heterogeneous light niches influence Arctic diatoms photoadaptative traits remains largely unknown and a crucial missing link to apprehend Arctic Ocean’s response to shrinking sea-ice and increasing illumination. To address this question, we selected five Arctic diatoms species harbouring diverse life traits and representative of distinct phases across the seasonal light niche continuum: from snow-covered dimly lit bottom sea-ice to summer stratified waters. To access how Arctic diatoms cope with a heterogeneous light environment, we studied their acclimation to two light intensities and subsequent darkness incubations, and parametrized NPQ-XC induction upon light shifts. Our results highlight the sea-ice cover as a strong selective force shaping Arctic diatoms photoadaptative strategies. Ice-related species exhibited a survivalist photoadaptive strategy with growth saturating at low irradiance and strong photoprotective capabilities sustained even in darkness. Open-water species photophysiology was more dynamic, expressing flexible light utilisation capacities and great photoprotection capacities triggered by high light and darkness. Ice-edge species showed strong adaptation to light fluctuations and dark physiology fine-tuned depending upon light history. We argue that diverging photoadaptative strategies foster Arctic diatom success in their respective seasonal niches and will likely drive uneven responses to a transforming Arctic Ocean.

Le bilan de carbone des écosystèmes forestiers implique de nombreux processus, rendant difficile la prédiction de leurs réponses aux changements climatiques. A des échelles larges, les processus écologiques ne peuvent être modélisés que de manière simplifiée et doivent donc se focaliser sur les processus importants. Par ailleurs, le développement de forêts mélangées est de plus en plus encouragé. Or ce type de forêt présente des degrés de complexité supplémentaires. D'une part la structuration du couvert en 3D est susceptible d'influencer les flux de carbone, et d'autre part les espèces coexistantes peuvent répondre de manière différentes aux changements climatiques. La forêt de Font-Blanche constitue un cas d'étude original car elle est spatialement hétérogène. De plus, les modèles climatiques prédisent une réduction importante des précipitations au cours du XXIe siècle en région méditerranéenne. Mais l'échelle du siècle peu être exigeante en temps de calcul lorsqu'on veut à prendre en compte la structure de la canopée. Dans cette these j'ai donc modifié le domaine d'utilisation d'un modèle d'écosystème méchaniste, de l'année au siècle, grâce à la technique méta-modélisation. Le méta-modéle a donné de bons résultats qui m'ont permis de réaliser une étude d'impact du changement climatique à l'échelle du siècle, sur la forest de Font-Blanche. Les résultats montrent que la représentation spatiale du couvert et l'effet de rétroiaction du bilan hydrique, jouent un rôle important et ne peuvent pas être simplifiés à long-terme à cause de la dynamique des espèces qui la composent qui représente la plus grande source de variations du bilan de carbone. / The carbon balance of forest ecosystems involves many complex processes. At larger scales, ecological processes can not be modelled in a simplified way, but these have not been clearly identified. Furthermore, the development of mixed forest is increasingly promoted and this type of stand has additional degrees of complexity. On the one hand, complex canopy structure is likely to influence carbon fluxes, and other coexisting species may respond differently to climate change. Font-Blanche forest is an original case study that has not been studied in modelling because of its heterogeneity. In add, climate models predict significant reductions in rainfall during the 21st century for the Mediterranean region; But the century time scale maybe very demanding in computation time if ones want to taking into account the canopy structure. Then in this thesis we are modified a 3D mechanistic forest ecosystem model (noTG) to extend its temporal scale from year to century, thanks to meta-modelling technique. The meta-modelling gives good results and we used the meta-modeled version of noTG (notgmeta) to predict carbon and water balance of Font-blanche forest between 2008-2100 according to differents climate change scenario. According to model simplification, we find that photosynthesis, soil respiration and plant respiration are stimulated until 2100 with a decrease of this stimulation at the end of the simulation. We find that spatial representation of canopy and feedback effect of the water balance plays an important role and can not be simplified in the long-term simulation since the dynamics of species represents the largest source of carbon balance variations.

Chez la banane dessert, les saveurs sucrée et acide, caractéristiques importantes pour les consommateurs, sont pilotées par les teneurs en acides citrique et malique. Ce travail a donc porté sur l'étude des processus physiologiques qui pilotent l'accumulation de ces acides dans la pulpe de banane (Musa sp. AA) en combinant analyse expérimentale et modélisation écophysiologique. Nous nous sommes notamment intéressés à l'effet du génotype et des conditions de croissance du fruit en adoptant une approche intégrative liant les phases pré et post récolte. Les effets de la charge en fruit, de la fertilisation potassique, et du stade de récolte sur l'accumulation du citrate et du malate dans la pulpe ont été étudiés expérimentalement. La variabilité génotypique a été prise en compte en choisissant trois génotypes présentant des acidités contrastées à maturité. Des différences d'évolution des teneurs en acides, dues à des modifications métaboliques, ont été observées entre les génotypes pendant les phases pré et post récolte. Le stade de récolte a eu un effet significatif sur les teneurs en acides des fruits pendant la maturation post récolte. La charge en fruit et la fertilisation potassique n'en ont eu aucun. Des modèles écophysiologiques ont été développés pour prédire différents critères d'acidité de la banane en pré et post récolte. Le pH et l'acidité titrable ont été prédits par un modèle d'équilibres acido-basiques, la teneur en malate par un modèle de stockage vacuolaire, et la teneur en citrate par un modèle du cycle de Krebs. Ces modèles ont permis d'identifier les processus physiologiques clés qui pilotent l'acidité de la banane. Des paramètres génotypiques ont été identifiés liés à l'activité de l'enzyme malique mitochondriale et à celle des transporteurs mitochondriaux du malate pour le modèle citrate, et à l'activité des pompes à protons vacuolaire ATPases pour le modèle malate. Ces modèles ont également permis de disséquer l'effet des conditions de croissance du fruit sur l'acidité de la banane. L'intégration des modèles développés dans un modèle d'élaboration de l'acidité et son utilisation potentielle pour l'amélioration variétale sont discutées.

Les sols des friches industrielles sont souvent multi-polluées et représentent des surfaces toujours plus importantes présentant de forts enjeux sociaux-économiques. Leur réhabilitation passe par une bonne compréhension du fonctionnement écologique des sols, qui, en plus d’être pollués, présentent des structures et des teneurs en nutriments souvent inhabituelles. Malgré cela, une recolonisation par la faune, la flore et les microorganismes est généralement observée. La capacité de ces nouvelles communautés à restaurer et maintenir les fonctions clés des sols reste à évaluer, et cela semble indissociable de la mesure d’une ou plusieurs fonctions écosystémiques. La décomposition de la litière est un processus écosystémique clef permettant la réalisation des cycles biogéochimiques du carbone et des nutriments. Les processus de la décomposition dépendent à la fois de ses acteurs (faune et microorganismes) et de la qualité de la litière végétale. De ce fait, la réponse de cette fonction écosystémique à la pollution du sol intègre les effets de cette pollution sur les communautés de plantes, d’animaux, et de microorganismes, ce qui en fait un indicateur potentiellement pertinent pour évaluer les effets de la pollution sur le fonctionnement des écosystèmes du sol. L’objectif central de cette thèse a donc été d’étudier le fonctionnement des friches industrielles en se focalisant sur les effets délétères de la pollution des sols sur la décomposition de la litière de feuilles. L’hypothèse centrale découlant de cet objectif a été que la pollution des sols pouvait impacter la décomposition par deux voies d’action. (1) La première voie, directe, est constituée de l’ensemble des effets délétères que pourraient provoquer les polluants sur les acteurs de la décomposition dont dépend la bonne réalisation de cette fonction. (2) Concernant la deuxième voie d’action, nous avons supposé que la pollution, en entraînant des modifications de la physiologie des plantes, pouvait modifier les paramètres physico-chimiques de la litière et ainsi impacter de façon indirecte la décomposition des litières. Nos résultats ont permis de montrer l’absence de l’effet direct pour huit friches industrielles fortement polluées, et ce malgré des perturbations des communautés d’acteurs, avec notamment une augmentation de l’abondance des détritivores et une modification de la colonisation microbienne des litières sur les sites pollués. Ces résultats plaident en faveur d’une redondance fonctionnelle suffisante au sein de ces communautés, permettant de maintenir le processus de décomposition. Nous avons également montré un effet indirect positif de la pollution sur la décomposition. Cet effet résulte de l’amélioration systématique de la qualité de la litière, entraînant dans certains cas une augmentation de l’activité des acteurs de la décomposition. Par ailleurs, nous avons également montré une accumulation des polluants dans ces mêmes litières, en particulier le Zn et le Cd, polluants pouvant potentiellement produire des effets délétères sur les acteurs de la décomposition. Toutefois, la présence de ces ETM n’a pas semblé influencer la consommation des litières par certains acteurs de la décomposition de la litière. Cependant, ce résultat reste à valider in situ en présence de l’ensemble des communautés de détritivores. De nombreuses perspectives s’ouvrent à la suite de ces travaux. Parmi elles, il reste notamment à déterminer 1) quels sont les mécanismes (physiologiques) qui entrainent une augmentation de la qualité des litières produites sur les sols contaminés ? 2) comment des communautés différentes permettent d’assurer des taux de décomposition similaires ? et 3) quels sont les impacts de la consommation des litières provenant des sites contaminés sur le fonctionnement et la physiologie des détritivores ? / Brownfield soils are multi-polluted areas, which cover an increasing surface and thus present serious socio-economical challenges. A better understanding of the ecological functioning of these sites is mandatory for their restoration. In addition to the high pollution found at these sites, brownfields are characterized by a specific soil structure and occasionally also by particular nutrient contents. Despite these constraints, several brownfield are well colonized by plants, fauna and microorganisms. The capacity of these new communities to uphold main ecosystem function remains to be evaluated based on the measurement of one or several ecosystem functions. Leaf litter decomposition is critically important in driving carbon and nutrient biogeochemical cycles. This function depends on decomposition actors (fauna and microorganisms) but also on leaf litter quality. By that, leaf litter decomposition integrates effects of soil pollution on plant, animal and microorganism communities. Thus, leaf litter decomposition is a relevant indicator to evaluate pollution effects on the functioning of soil ecosystems. The main objective of this thesis was to study brownfields soil function by focusing on the impairment of soil pollution on the leaf litter decomposition. The main hypothesis was that soil pollution could negatively affect leaf litter decomposition by two different ways. (1) By direct effects, resulting from adverse effects of soil pollution on decomposition actors, and (2) by indirect effects, assuming that soil pollution will induce modifications of the plant’s physiology, resulting in changes in leaf litter quality and subsequent effects on the decomposition. Our results revealed the absence of direct negative effects for eight highly polluted sites, despite a disturbance of decomposer actors, specifically the increase in abundance of detritivores and a modified microbial colonization of the leaf litter at the polluted sites. These results are in favor of a sufficient functional redundancy of decomposer actors in the local communities, which allowed the maintenance of the decomposition process. We also showed a positive indirect effect of soil pollution on the decomposition. This effect resulted from the improvement of litter quality produced at the polluted sites. This induced, at least for some sites, an increase of the decomposition rate, possibly due to a higher activity of decomposer actors. Furthermore, we also observed pollutants accumulation in these litter, especially Cd and Zn. These pollutants could potentially impair decomposition actors. Whatever, presence of these pollutants in litter did not impair litter consumption by some detritivores. Numerous perspectives can be developed from this study. Among them it seems specifically important to evaluate: 1) which are the (physiological) mechanisms behind the increase in leaf litter quality at polluted sites? 2) How can different communities assure the same decomposition rates at polluted sites? and 3) Are there negative effects observed on the performance and physiology of detritivores when consuming leaf litter from polluted sites ?

Anticiper les impacts des changements climatiques sur les écosystèmes terrestres, notamment sur le cycle du carbone, nécessite la compréhension et la quantification du fonctionnement photosynthétique des végétaux et leurs réponses aux contraintes abiotiques. Suivre l’évolution des propriétés spectrales des couverts végétaux par la télédétection permet d’avoir accès à leur fonctionnement à des échelles spatiales et temporelles variées. Plusieurs indicateurs optiques ont été développés afin d’accéder à la structure, la biochimie et le fonctionnement écophysiologique des végétaux. Le PRI (photochemical reflectance index), déterminé à partir de la réflectance mesurée dans des bandes étroites à 531 nm et 570 nm, est un proxy de l’efficacité de la plante à utiliser la lumière (LUE, light use efficiency) et plus particulièrement du cycle des xanthophylles, utilisé par la plante pour dissiper l’énergie lumineuse excédentaire sous forme de chaleur. Cependant son usage à l’échelle du couvert végétal, ou à plus larges échelles temporelles et spatiales, entraine l’implication de nombreuses sources de variabilités qui masquent la sensibilité du PRI au fonctionnement photosynthétique, particulièrement les variations biochimiques et phénologiques. L’objectif de ce travail est de mieux comprendre les facteurs qui jouent sur la variabilité du PRI à l’échelle de la feuille et du couvert, afin de caractériser ses réponses aux variations abiotiques de l’environnement et de démêler la composante phénologique de la composante physiologique du PRI. Des études ont été menées en conditions contrôlées, semi-naturelles et naturelles, sur des jeunes arbres et en forêt adulte, soumis à différentes contraintes abiotiques. L’analyse des courbes de réponse du PRI aux variations de lumière incidente utilisée pour la photosynthèse (PAR, photosynthetically active radiation) permet d’isoler 3 paramètres. Le PARsat, la valeur de PAR pour laquelle le PRI sature, le PRI₀, la valeur du PRI à une intensité lumineuse faible (mesurée) ou nulle (estimée) et le ∆PRI, l’amplitude de variation entre le PRI₀ et la valeur de PRI maximum. En période de végétation, la variabilité du PARsat est principalement contrôlée par la disponibilité en eau pour la plante. La variabilité du PARsat est aussi impactée par la concentration d’ozone atmosphérique. En période de débourrement et de sénescence, la variabilité du contenu en chlorophylle régit la valeur du PARsat. Ce paramètre explique la variabilité physiologique du PRI et varie en fonction du facteur limitant la photosynthèse. La variabilité du PRI₀ a été expliquée par la variabilité du contenu biochimique des feuilles en réponse au cycle saisonnier de la chlorophylle et à sa variabilité en conditions de stress. A l’échelle de la canopée, la variabilité de la structure du couvert s’ajoute à la variabilité biochimique du PRI₀. Le PRI₀, en temps que composante phénologique de la variabilité du PRI, peut être utilisé pour corriger le PRI afin de lui soustraire la variabilité structurale et obtenir un PRIc fortement corrélé à la LUE. A l’échelle de la canopée, il a été montré que le PRI est principalement représentatif de la strate supérieure du couvert. Le ∆PRI n’a montré aucune variation intra et inter-journalière, suggérant que le PRI répond non pas au contenu en xanthophylle des plantes, mais à un ratio maintenu constant. Ces résultats mettent en évidence l’importance d’isoler les différentes sources de variabilité du PRI avant de l’utiliser comme proxy du fonctionnement photosynthétique des écosystèmes terrestres. / Anticipating impacts of climate change on terrestrial ecosystems, particularly on the carbon cycle, requires the understanding and the quantification of the plant photosynthetic functioning and of their responses to abiotic factors. Tracking variations of spectral properties of plants using remote sensing allows the access of plant functioning at various spatial and temporal scales. Several optical indices have been developed to assess plant canopy structure, biochemistry and ecophysiological functioning. The PRI (photochemical reflectance index), determined from reflectances measured in narrow bands at 531 nm and 570 nm, may be used as a proxy of light use efficiency (LUE) at leaf and canopy scales, and more particularly of the xanthophyll cycle used by plants to dissipate the excess light energy as heat. However the use of PRI at the canopy scale and at large temporal and spatial scales faces several difficulties related to the involvement of different sources of variability that blur PRI sensitivity to photosynthetic functioning. These sources of PRI variability are particularly linked to spatial and temporal variations of biochemical and phenological canopy properties. The aim of these studies is to better understand the factors affecting PRI variability at leaf and canopy scales, to assess the strength of the relationships between PRI and vegetation responses to environmental abiotic constraints and disentangling the phenological component from the physiological component of PRI. Studies were conducted under controlled, semi-natural and natural conditions, on young trees and a mature deciduous forest subjected to various abiotic constraints. The analysis of PRI responses to the variations of photosynthetically active radiation (PAR) allowed isolating three parameters. The PARsat, the PAR value at the PRI saturation; the PRI₀, the value of PRI at dim light (measured) or in darkness (estimated) and the ΔPRI, the range of PRI variations between the PRI₀ and the maximum value of PRI. During the leaf growing season, PARsat variability is mainly controlled by the availability of water content for the plant. The PARsat variability is also impacted by the atmospheric ozone concentration. During the phenological phases of budburst and the senescence, the variability of the leaf chlorophyll content governs PARsat values. This parameter describes the physiological variability of PRI and varies depending on the limiting factor for photosynthesis. The PRI₀ variability has been explained by the dynamic of the biochemical content of the leaves linked to the seasonal variations of chlorophyll content and to abiotic stress conditions. At canopy scale, the structural variability is added to the biochemical variability of PRI₀. The PRI₀, as the phenological component of PRI variability, can be used to correct PRI, removing its structural variability to obtain a PRIc strongly correlated to LUE. At canopy scale, it was shown that the PRI is mostly representative of the upper layer of the canopy. The ΔPRI showed no variation within and between days, suggesting that the PRI does not respond to the plant xanthophyll content but rather to a ratio maintained constant. These results highlight the importance of isolating the different sources of PRI variability before its use as a proxy of the photosynthetic functioning of terrestrial ecosystems.

Drosophila suzukii est une drosophile invasive en Europe, Amérique du Nord et Amérique du Sud. Contrairement aux autres espèces de drosophiles, les femelles parasitent les fruits mûrs que les larves consomment, engendrant d’importants dégâts sur les cultures fruitières. Les stratégies mises en place par cette espèce pour tolérer les températures hivernales sous nos latitudes sont encore peu comprises. Par conséquent, l’objectif de ma thèse était d’acquérir des connaissances fondamentales sur la thermotolérance de cette espèce, en m’intéressant notamment à la plasticité de la tolérance au froid et aux mécanismes physiologiques sous-jacents à l’acclimatation. J’ai évalué la thermotolérance basale de D. suzukii en soumettant des adultes et des pupes à un large panel de températures (froides et chaudes). Ces expérimentations ont permis de confirmer que cette espèce était intolérante au froid et que des températures supérieures à 32°C impactaient grandement sa survie. Par la suite, j’ai évalué la plasticité de sa tolérance au froid. Mes travaux ont permis de confirmer que sa thermotolérance était effectivement plastique, puisque l’utilisation de températures fluctuantes ou l’acclimatation permettaient de réduire sa mortalité lors d’expositions aux basses températures. L’acclimatation chez D. suzukii était corrélée à de nombreuses modifications physiologiques, telles que l’accumulation de cryoprotecteurs, un réajustement de la composition des phospholipides membranaires et des réserves lipidiques, une régulation des gènes liés à l’activité des transporteurs ioniques ainsi qu’un maintien de l’homéostasie métabolique. Ces modifications, également observées chez d’autres espèces d’insectes, pourraient être liées à l’augmentation de la tolérance au froid de D. suzukii, jouant probablement un rôle important dans sa survie hivernale et donc dans le succès de son invasion. Ces connaissances acquises sur sa thermobiologie contribueront sans doute à mieux cerner les limites physiologiques de cette espèce et prédire l’évolution de son invasion, ainsi que sa phénologie et les variations de populations au cours des saisons dans les zones déjà envahies. Mes résultats ouvrent également des perspectives intéressantes pour la mise en place de techniques de lutte intégrée contre D. suzukii. / Drosophila suzukii is an invasive pest in Europe, North and South America. Unlike other drosophilids, females oviposit in ripe fruits that larvae consume, provoking important damages on fruit productions. The overwintering strategies of this fly are yet poorly understood. Therefore, the aim of my thesis was to acquire new fundamental knowledge about the thermal biology of this fly, and more specifically the plasticity of its thermal tolerance and the physiological mechanisms underpinning cold acclimation. In order to define its basal thermal tolerance, adults and pupae were subjected to a large set of high and low temperatures. My data confirmed that this pest was chill susceptible, and showed that survival was greatly compromised during exposures above 32°C. Next, I evaluated its thermal tolerance plasticity. My data confirmed the high plasticity of its cold tolerance, as fluctuating thermal regimes and acclimation were able to decrease the mortality due to cold exposures. Acclimation in this species was correlate with several physiological adjustments, such as: cryoprotectant accumulation, remodeling of membrane phospholipids and lipidic reserves, upregulation of genes linked with activity of ionic transporters and maintenance of metabolic homeostasis. Those modifications (which are shared among temperate insect species) are likely linked with cold tolerance increase provoked by acclimation. Therefore, these physiological adjustments could play an important role in its overwintering success in Europe and Canada, which can facilitate its invasion in these regions. These new data will participate to a better understanding of its physiological limits, and are thus of importance for predicting the evolution of its invasion front and its phenology and demographic variations in invaded areas. My results are also of interest regarding the set-up of integrated pest management strategies against this fly.

My master's work was done within the context of the PhytoVaLix project, a research project that brings together researchers from the Université de Montréal and private companies. The goal of this project is to develop a technology for the phytotreatment of leachate from engineered landfill sites using willows to replace conventional techniques. A filtering plantation of miyabeana willow (Salix miyabeana) is currently in place on the experimental site. The willows are watered with leachate so that they use ammoniacal nitrogen, the main pollutant, for their growth. In my study, I focused on the morphological and physiological responses developed by four willow species when subjected to various treatments combining flooding and nitrogen overfertilization. The study aimed to compare the potential of these species for nitrogenous water phytoremediation as well as two leachate application methods. Responses to flooding and overfertilization with nitrogen varied and reveal much about the strategies adopted by each species. The biomass of S. miyabeana, S. amygdaloides and S. nigra was not impacted by the leachate treatments, while S. bebbiana suffered greatly from the flooding periods. The native species S. nigra and S. amygdaloides positively stood out in their ability to remove nitrogen from leachate (>75 kg/ha). It would be relevant to continue research on these two with the aim of using them in projects where leachate phytotreatment and biodiversity go hand in hand. / Mon travail de maitrise a été réalisé dans le cadre du projet PhytoVaLix, un projet de recherche qui réunit des chercheurs de l'Université de Montréal et des entreprises privées. Le but de ce projet est de développer une technologie de phytotraitement de lixiviat provenant de lieux d’enfouissement technique à l’aide de saules pour remplacer les techniques conventionnelles. Une plantation filtrante de saule miyabeana (Salix miyabeana) est présentement en place sur le site expérimental. Les saules y sont arrosés avec du lixiviat afin qu’ils utilisent l’azote ammoniacal, le polluant principal, pour leur croissance. Dans mon étude, je me suis intéressée aux réponses morphologiques et physiologiques développées par quatre espèces de saule lorsqu’elles sont soumises à divers traitements combinant l’inondation et la surfertilisation à l’azote. L’étude avait comme objectif de comparer le potentiel de ces espèces pour la phytoremédiation d’eau azotée et de deux méthodes d’application du lixiviat. Les réponses à l’inondation et à la surfertilisation à l’azote furent variées et en révèlent beaucoup sur les stratégies adoptées par chacune des espèces. La biomasse de S. miyabeana, S. amygdaloides et S. nigra ne fut pas impactée par les traitements de lixiviat, alors que S. bebbiana a grandement souffert des périodes d’inondation. Les espèces indigènes S. nigra et S. amygdaloides se sont positivement démarqués quant à leur capacité à retirer l’azote du lixiviat (>75 kg/ha). Il serait pertinent de continuer à faire des recherches sur celles-ci dans le but de les utiliser dans des projets où le phytotraitement du lixiviat et la biodiversité vont de pair.

L'objectif de cette étude est de mettre au point un modèle mathématique reliant la hauteur dominante et l'âge des peuplements dominés par l'épinette noire (Picea mariana (Mill.) B.S.P.) au Québec, ce qui inclut les pessières irrégulières. Ce modèle, qui tient compte de la structure diamétrale du peuplement, a été étalonné à partir des données provenant des inventaires du réseau de placettes échantillons permanentes, recueillies entre 1970 et 2003 dans la province de Québec. Plusieurs indices de régularité ont été testés selon l'approche méthodologique de Raulier et al. (2003). Le modèle hauteur-âge utilisant l'indice de Shannon comme indice de régularité s'est avéré le plus performant pour prédire la hauteur dominante de l'épinette noire. Pour un âge donné, le modèle prédit une hauteur dominante plus élevée dans le cas des peuplements irréguliers que dans celui des peuplements réguliers. Par ailleurs, l'asymptote de hauteur dominante des peuplements irréguliers est atteinte beaucoup plus tard que dans le cas des peuplements réguliers. Ces effets sont plus marqués pour les stations caractérisées par une forte valeur d'indice de qualité de station. Cette différence est probablement liée au comportement adopté par les arbres des peuplements irréguliers qui, au stade juvénile, auraient subi une période d'oppression. Une fois que ces arbres sont dominants, ils adoptent une croissance en hauteur semblable à celle des arbres plus jeunes. Finalement, l'équation hauteur-âge ainsi mise au point est indépendante de l'âge de référence, ce qui permet la prédiction de la hauteur dominante à n'importe quel âge désiré si la hauteur dominante à un autre âge est connue.