La géographie des groupes humains résulte d’événements historiques culturels et environnementaux. Notre démarche consiste à identifier des relations cultures/environnements dans des populations actuelles ou historiques bien documentées pour ensuite déceler l’éventuelle présence de phénomènes similaires dans des populations anciennes dont seuls les vestiges archéologiques sont connus. Après avoir passé en revue différents concepts permettant de décrire l’espace écologique occupé par une espèce (ou une population déterminée par un trait spécifique), nous déduisons que le concept de niche est idéal pour mesurer les facteurs environnementaux qui peuvent influencer l’établissement d’une culture en un lieu à une période donnée. Afin d’apprécier les distributions géographiques potentielles de cultures du présent et du passé, nous utilisons la modélisation de niches écoculturelles (ECNM). L’ECNM utilise des algorithmes prédictifs ainsi que des données d’occurrences et environnementales afin d’examiner les possibles influences des facteurs environnementaux dans les trajectoires évolutives des cultures. Nous présentons des résultats issus d’une optimisation de l’ECNM qui consiste à obtenir des données environnementales à très hautes résolutions spatiale et temporelle puis à combiner des prédictions de niche en tenant compte des performances des différents algorithmes prédictifs utilisés. La validité de la méthode que nous proposons est assurée par la fiabilité des occurrences que nous utilisons dans nos référentiels actualiste et historique. Enfin l’analyse statistique de plusieurs niches contemporaines, ou se succédant dans plusieurs phases climatiques, nous permet de les positionner dans l’espace écologique et de discuter de diversité culturelle, de risque écologique, de compétition, de dynamique évolutive et de peuplement. / The geographic distribution of human populations is the result of both historical contingency and environmental factors. This study identifies culture-environment relations for well-documented present-day and historic populations in order to evaluate whether the same phenomena operated inprehistoric contexts, which are only known from archaeological sites. After reviewing the different concepts used to describe the ecological space occupied by a species (or specific population), it is shown that the niche concept is well-suited for identifying and measuring environmental factors that can influence the distribution of a culture at a particular place and time. In order to better understand the potential distributions of present and past cultures, this study employs the method known aseco-cultural niche modeling (ECNM). ECNM uses predictive algorithms along with occurrence and environmental data in order to examine the possible influences of environmental factors on cultural trajectories. The results presented here are derived from an optimized ECNM approach that permits one to obtain high-resolution environmental data, and that also combines niche predictions by taking into account the performance of the various employed predictive algorithms.The effectiveness of this approach is ensured by the use of reliable occurrence data for both the present-day and historic case studies. Finally, statistical evaluations of multiple contemporaneous niches, as well as successive ones across multiple climatic phases, allow them to be placed in ecological space and examined with respect to cultural diversity, ecological risk, competition, and evolutionary and population dynamics.

Les virus sont omniprésents dans la biosphère et infectent vraisemblablement l'ensemble des êtres vivants. Au sein des écosystèmes, ils ont ainsi un impact sur la diversité des populations microbiennes, l'évolution des génomes de ces populations, et directement ou indirectement sur les cycles biogéochimiques majeurs. Leur caractère protéiforme et l'absence de marqueur unique (tant génétique que physique) font toutefois de l'exploration de la diversité virale une tâche complexe, de telle sorte que nos connaissances sur ces communautés virales environnementales sont encore très limitées. La métagénomique, ou séquençage massif et aléatoire de fragments nucléotidiques extraits d'un prélèvement, offre un point de vue unique sur les génomes viraux. Ce type d'approche, récemment développé, a ainsi mis en évidence la richesse extraordinaire des populations virales environnementales, tant du point de vue des gènes que des génotypes. C'est dans ce cadre de l'étude des communautés virales de l'environnement par métagénomique que se sont inscrits les travaux de cette thèse, organisée autour de quatre axes principaux : • Le développement de nouvelles méthodes d'analyses adaptées aux spécificités des génomes et métagénomes viraux par la mise en place du serveur web Metavir, premier serveur dédié à l'analyse des viromes. Proposant aujourd'hui un ensemble cohérent d'outils pour différents types de viromes, Metavir compte plus de 300 utilisateurs pour plus de 2000 viromes analysés. • Le potentiel fonctionnel des génomes viraux a pu être approché par l'étude conjointe d'un ensemble de viromes. Après une analyse rigoureuse des contaminations potentielles, nous avons pu confirmer que les génomes viraux comprenaient un ensemble limité mais non négligeable de gènes associés au métabolisme cellulaire. La plupart des virus agissent ainsi certainement directement sur le métabolisme de la cellule hôte durant l'infection. • La prépondérance des paramètres environnementaux, et particulièrement de la salinité, en tant que facteurs structurant les communautés virales aquatiques a également pu être mise en avant. La distance géographique entre prélèvements semble n'avoir qu'une influence secondaire, confirmant la capacité importante de dispersion des capsides virales. Une adaptation locale semble toutefois exister dans certains cas, notamment en cas de compétition importante entre les résistances développées par les hôtes et les capacités d'infection des virus. • Enfin, différentes familles de petits virus à ADN simple brin ont pu être caractérisées par une méta-analyse de viromes. Leur apparente simplicité a ainsi révélé des mécanismes d'évolution plus complexes que prévus, impliquant différents cycles et capacités de transfert de gènes jusqu’ici plutôt considérés comme l'apanage des virus à ADN double brin, et remettant en cause les séparations admises entre les différents groupes de virus sur la base de la nature de leur génome. En permettant une étude depuis l'échelle de la communauté jusqu'à des génotypes spécifiques, les viromes constituent des outils de choix pour caractériser la diversité virale, appréhender les différents facteurs régulant ces communautés, et ainsi mieux comprendre la place des virus dans la biosphère. De plus, ces études ont confirmé l'existence d'interactions étroites entre virus et organismes cellulaires, ces interactions semblant nombreuses, multiples dans leurs natures et conséquences, et présentes tout au long de l'histoire du vivant. Ces nouvelles connaissances apportées par l'analyse de viromes permettent donc d'aborder certaines questions fondamentales concernant l'origine des grandes innovations évolutives ou le fonctionnement global des écosystèmes. / Viruses likely infect every organism on Earth (in some cases even other viruses!), and represent vast morphological and genetic diversity. Not surprisingly given their numerical dominance, viruses significantly impact ecosystems through regulating microbial populations, driving major biogeochemical cycles, and shaping the evolution of hosts genomes. However, our understanding of viruses in nature is primitive, especially because the majority of environmental viral genomes remains uncharacterized. Metagenomics (i.e. random and massive sequencing of genomic fragments isolated from a sample) applied to encapsidated genetic templates provides a unique perspective on the viral pangenome. The first viral metagenomes (or viromes) generated entire sets of new questions about viral diversity, especially concerning their genetic and species richness. This work was set within this frame of viral diversity study through metagenomics, and organized into four main themes : • The development of bioinformatics tools adapted to the specific features of viral genomes and metagenomes led to the release of Metavir, the first web server dedicated to virome analysis. Providing a comprehensive set of connected tools, Metavir has now been used by more than 300 users in the analysis of more than 2000 viromes. • The functions encoded within viral genomes were for the first time thoroughly examined, following a rigorous examination of a set of published viromes toward contamination by cellular DNA. A new picture of the viral functional potential could thus be drawn, which confirmed that the range of cellular functions encoded in viral genomes is wider than the one retrieved from the complete genomes currently available, though not as great as previously estimated. • The study of the aquatic viral metagenomes also revealed the importance of salinity in the distribution of viral communities across the globe. The ubiquitous distribution of most viral genotypes confirmed that viral particles seem to be able to move across any distance on Earth. Viruses are thus likely selected based on factors such as the presence of their host in the samples and the competition with other parasites, which can still drive local adaptations. • Finally, viromes were used to better characterize the diversity of different ssDNA viral families. Despite their small size and relative simplicity, these viruses were found to harbor unexpectedly complex cycles and evolutionary mechanisms, in particular a great potential of recombination and gene transfer. Overall, the new genomes assembled from viromes notably challenge the separation between viruses based on the nature of their genome. Eventually, as illustrated by these different works and analyses, viromes are unique and extremely powerful tool to assess and characterize viral genetic diversity. Moreover, considering the tight links between viral and cellular worlds, insights into the viral communities provided by metagenomics make it possible to address fundamental questions such as the origin of important evolutive innovations or the functioning of ecosystems, so that these results are of interest for the whole field of biology.

Les microorganismes sont capables d'augmenter le potentiel libre des aciers inoxydables en eau de mer via un phénomène que l’on appelle anoblissement. Cette élévation de plusieurs centaines de millivolts du potentiel augmente le risque de corrosion localisé. L’anoblissement a été étudié pendant plus de 40 ans, et malgré son importance, les mécanismes microbiens responsables du phénomène n’ont pas été identifiés. Nous avons combiné l’écologie microbienne et l'électrochimie pour étudier la diversité des bactéries associées à l’anoblissement des aciers inoxydables. La température de l’eau de mer ainsi que la teneur en oxygène dissous sont des facteurs qui influencent l’anoblissement et nous les avons utilisés pour identifier la fraction bactérienne associée au changement de potentiel. L’anoblissement est inhibé par une température critique de l’eau de mer (au-dessus de 38°C/40°C) et par une teneur basse en oxygène dissous. A l’aide du séquençage d’amplicons ADN, nous avons identifié des unités taxonomiques opérationnels (OTUs) comme biomarqueurs de l’anoblissement. Certaines étaient affiliées à des bactéries capables de dégrader des hydrocarbures, et une OTU était affiliée à ‘Candidatus Tenderia electrophaga’, une bactérie électrotrophe capable de réduire l'oxygène avec des électrons provenant d’une électrode. Nous avons étudié le rôle de ces bactéries avec des conditions a potentiels fixés et libres avec une approche de métagénomique. Nous avons reconstitué un génome issu d’assemblage métagénomique (MAG) très proche de ‘Candidatus Tenderia electrophaga’ et associé à l'anoblissement. Avec ces résultats, nous avons proposé un nouveau mécanisme bactérien pour expliquer l’anoblissement : les bactéries électrotrophes seraient capables de réduire de l’oxygène avec des électrons provenant du film passif de l’acier inoxydable, et ainsi influencer le potentiel libre et donc l’anoblissement. / Microorganisms increase the opencircuit potential of stainless Steel immersed in seawater in a phenomenon called ennoblement.This change of potential of several hundreds of millivolts raises the chance of localized corrosion.The ennoblement has been studied for more than 40 years, and despite the importance and impact of ennoblement, little is known about the microbial mechanisms responsible for the phenomenon. We have combined microbial ecology and electrochemistry to investigate the diversity of surface attached bacteria associated with stainless steel ennoblement. Seawater temperature and dissolved oxygen content are factors that influence the ennoblement and we used them to infer the bacterial fraction associated with the phenomenon. The ennoblement is inhibited by a critical seawater tempzrature (above 38°C/40°C) and low dissolved oxygen content.With DNA amplicon sequencing, we identified operational taxonomie units (OTUs) that were biomarkers of the ennoblement. There were some OTUs affiliated to hydrocarbon degrading bacteria, and one OTU affiliated to ‘Candidatus Tenderia electrophaga’, an electrotrophic bacteria able to reduce oxygen with electrons from an electrode.We investigated the role of electrotrophic bacteria with potentiostatic and open circuit conditions and with metagenomics we recovered a metagenome assembled genome (MAG) very close to 'Candidatus Tenderia electrophaga’ associated with the ennoblement.From these results, we proposed a new bacterial mechanism to explain the ennoblement : electrotrophic bacteria would be able to reduce oxygen with électron drawn from the stainless steel passivation film, hence influencing the open circuit potential and therefore the ennoblement.

Je vous propose à travers la lecture de cette thèse d'entreprendre un voyage épistémologique, un déplacement hors de votre lieu de résidence (et de recherche) habituel, un passage du "comment", donc de la résolution de questions pragmatiques, au "pourquoi", à la définition des finalités de la recherche scientifique. Ce voyage doit être vécu comme une aventure, une tentative difficile et périlleuse au cours de laquelle vous serez amené à défier l'autorité d'un Grand Partage régnant sur les mers épistémologiques, légitimant la connaissance vraie et justifiée au détriment de la croyance et de l'opinion. Ce départage opposera au réalisme une posture constructiviste et relativiste affirmationniste concevant la recherche scientifique non comme un progrès dans la découverte du réel ou vers une vérité universelle mais comme la confrontation de points de vue donnant lieu à des définitions communes, des représentations partagées. S'en suivra une escale sur l'île de l'écologie des communautés, où l'étude des prédictions produites par les écologues illustrera deux types de recherche : l'une, qualifiée d'analytique, vise à fournir des explications du réel par la décomposition et la simplification ; l'autre, qualifiée de synthétique, veut la compréhension par la mise en lien. Alors que la première utilise un langage exclusif, engendrant un double mouvement d'exclusion et d'esquive de certaines questions, la seconde discute par le biais d'un langage coélitaire, créant de la complexité, de l'épaississement pour reconfigurer notre connaissance du monde afin de susciter des questions subjectivement neuves. Ce voyage aboutira à la proposition d'une nouvelle architecture pour la maison écologie alors engagée dans une recherche synthétique. / With this thesis, I propose that you undertake an epistemological travel to move outside your usual place of residence (and of research), a transition from the “how”, so from the resolution of practical issues, to the “why” and the definition of the purposes of scientific research. This travel must be experienced as an adventure, a difficult and dangerous attempt during which you will defy the authority of a Grand Partage prevailing on the epistemological seas, legitimizing a true and justified knowledge to the detriment of belief and opinion. This will oppose a realist position to a constructivist and relativist affirmationist position seeing scientific research not as one step in the discovery of the real or of a universal truth but as the confrontation of points of view leading to common definitions and shared representations. Will follow a stopover on the island of community ecology, where the study of different kinds of predictions produced by ecologists is used to illustrate two types of research: one is called “analytical” and aims to provide explanations of reality by decomposition and simplification; the other one, called “synthetical” intends to understand by setting links. While the first uses an exclusive language, generating a double movement of exclusion and avoidance of some questions, the second discusses through a coélitaire language, creating complexity and thickening to reconfigure our knowledge of the world to generate questions that are subjectively new. This travel will finally lead to the proposal of a new architecture for the home of ecology engaged in a synthetical research.

Ce travail de recherche, s'articule autour de l'analyse sémantico-lexicale du verbe changer dans le programme politique de 1994 du parti « Les Verts » : Le Livre des Verts – Dictionnaire de l'écologie politique. L'objectif est de distinguer les différents sens du verbe changer dans ce programme et de comprendre le sens de leur slogan « Changer tout ». Plusieurs questions ont alors émergé : est-ce un programme politique radical suggéré par le sémantisme du verbe changer ? Est-ce un sens particulier du verbe changer dans ce programme ? Existerait-il une définition politique du verbe changer ? Pour répondre à ces questions, nous avons opéré en deux étapes distinctes : une analyse en langue, à partir de différents dictionnaires, du verbe changer et de ses quasi-synonymes afin d'extraire une signification à peu près stable du verbe ; puis une analyse microsémantique en contexte afin de vérifier si le sens du verbe restait identique à la signification du lexème en langue.

Les micro-organismes jouent un rôle crucial dans les processus écosystémiques. L'étude de la distribution spatio-temporelle des communautés microbiennes est donc nécessaire, particulièrement dans un contexte de changements globaux. Les micro-organismes étant très diversifiés et majoritairement non cultivables, l'étude de leur diversité et des facteurs responsables de l'assemblage des communautés nécessite des outils adaptés. Les écosystèmes alpins montrent de forts gradients mésotopographiques et de régimes d'enneigements. Ces gradients engendrent une hétérogénéité spatiale du couvert végétal et des processus écosystémiques à des échelles réduites. Les contrastes de l'étage alpin s'appliquent aussi dans le temps, ceux-ci étant soumis à des froids intenses en hiver. Ces écosystèmes sont donc un modèle de choix pour l'étude des patrons spatio-temporels de la microflore du sol. Ce travail s'est d'abord concentré sur l'optimisation d'une technique d'empreinte moléculaire, la CESSCP, mais aussi d'outils statistiques pour l'analyse de séquences d'ADN. Les communautés bactériennes, fongiques et crenarchaeotes du sol ont été suivies deux années, par CE-SSCP et clonage/séquençage, dans deux habitats contrastés par leurs régimes d'enneigements. Cette étude a ensuite été étendue à l'échelle du paysage, sous divers couverts végétaux. Ce travail montre que l'assemblage des communautés microbiennes alpines varie au cours des saisons et que l'hiver constituent un fort évènement sélectif. Cette étude montre également que les communautés microbiennes sont spatialement distribuées en fonction des régimes d'enneigements et de la végétation. Les facteurs directement responsables de tels patrons sont discutés.

Les interactions entre espèces sont un moteur d'évolution. Nous montrons ici quels sont les traits morphologiques et biochimiques du trolle d'Europe qui ont évolué au cours de sa spécialisation (Trollius europaeus) vis-à-vis des mouches pollinisatrices et prédatrices de graines (Chiastocheta spp.). La forme globulaire de la fleur est décisive dans l'attraction spécifique des chiastochètes. En comparaison avec une forme artificiellement ouverte, les fleurs globulaires, bien que souffrant plus de la prédation produisent plus de graines (4%), mais surtout elles exportent plus de pollen (85%). Un modèle de dynamique adaptative montre que l'évolution de la forme globulaire requiert non seulement une efficacité minimale de la pollinisation par les chiastochètes, par rapport à des pollinisateurs alternatifs qui ne consomment pas de graines, mais également une efficacité maximale : si les chiastochètes sont « trop » efficaces, en attirer beaucoup plutôt que quelques uns ne confère pas d'avantage. L'attraction des pollinisateurs se fait également par des signaux olfactifs. Plusieurs composés volatils émis par le trolle déclenchent une réponse électrophysiologique chez les chiastochètes (methyl salicylate, Z-jasmone, b-caryophyllene, germacrene D, E,E-a-farnesene, linalool). Des observations de visites de chiastochètes en conditions naturelles ont montré que la variabilité des composés volatils présents dans les fleurs expliquait une part de la variabilité des visites reçues par ces fleurs, en comparaison avec des traits morphologiques et pigmentaires. Les interactions entre une plante et des prédateurs de graines sont conflictuelles : la plante à intérêt à soustraire les graines de l'appétit des larves. Un glycoside du flavonoïde lutéoline, l'adonivernith, s'accumule dans les parois des carpelles lorsque les dégâts causés par les larves augmentent, avec comme conséquence une baisse de l'intensité de prédation. Les six espèces du genre Chiastocheta étudiées induisent et réagissent différemment à l'adonivernith, cette molécule pourrait donc être impliquée dans la radiation sympatrique du genre. Les traits impliqués dans la spécialisation du trolle sur les chiastochètes sont donc à la fois mutualistes (morphologie globulaire et composés volatils de la fleur) et antagonistes (défense chimique contre les larves). Les contradictions de cette mosaïque de traits sont un moteur d'évolution.

Les pratiques domestiques liées à la consommation d'énergie ne sont pas un objet courant des sciences sociales contemporaines alors même qu'elles deviennent un enjeu mondial ; conséquence de la raréfaction et du renchérissement des ressources fossiles. La présente recherche propose, avec les outils des sciences sociales, de saisir la consommation d'énergie à travers l'étude des pratiques sociales qu'elles génèrent dans l'espace domestique. Il s'agit aussi d'identifier celles qui pourraient être en accord avec une préoccupation conjoncturelle et globale de réduction de la consommation. <br />La problématique de ce travail tente de les concevoir comme des pratiques domestiques qui ne peuvent pas être isolées les unes des autres, au risque de les vider de leur substance. Les travaux sur les premiers humains et leur domestication du feu nous renseignent sur l'humain, comparé à l'animal et à l'être de nature, les formes de son installation, le rapport que celui-ci entretient avec son milieu et la valeur symbolique qu'il lui procure. Les pratiques de construction, de cuisson, de chauffage et d'éclairage sont autant de productions culturelles qui font intervenir une consommation d'énergie et qui nous renseignent sur la relation que l'homme entretient avec son milieu. C'est aussi en s'appuyant sur les objets techniques que l'étude des pratiques peut se faire. Ici, le processus de massification technique est une donnée contemporaine qu'il a fallu prendre en compte. L'heure n'est plus à la confection d'un outil efficace mais à l'accumulation d'appareils qui fonctionnent de manière autonome. <br />A l'issue de ce parcours, nous mettons en évidence « l'intelligence énergétique » comme donnée comportementale, en porte-à-faux avec les discours politiques et médiatiques ambiants. Comprendre son espace de vie, comprendre l'organisation de sa vie familiale et ses nécessaires ajustements sont autant de points d'observation qui soulignent la nécessité du corps, en tant que partie d'un tout mésologique, dans l'approche des questions énergétiques contemporaines.

Les pelouses alpines à Carex curvula (laîche courbée) constituent l'une des formations les plus emblématiques de l'étage alpin des montagnes européennes. Cette thèse se présente comme une contribution à l'étude des patrons de la diversité génétique de Carex curvula et des patrons de la diversité floristique des pelouses alpines à Carex curvula en Europe.<br /> Dans un premier temps, ce travail examine la variabilité floristique des pelouses dominées par C. curvula et tente d'identifier les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration des espèces de l'étage alpin acidiphile européen. Les résultats des analyses montrent qu'il existe une variabilité importante pour la distribution de la diversité interspécifique et seulement une correspondance partielle entre la position des barrières biogéographiques de l'étage alpin et les grandes distances géographiques qui séparent les massifs montagnards. Il ressort nettement que les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration floristique de l'étage alpin acidiphile européen sont de nature historique et dans une moindre mesure de nature écologique.<br /> Ensuite, nous explorons la distribution de la diversité génétique dans les populations de C. curvula dans un contexte phylogéographique. L'impact des glaciations quaternaires correspond à deux histoires différentes pour les flores alpines dans les montagnes de l'ouest et de l'est du continent européen. Chez C. curvula, les mécanismes de recolonisations postglaciaires auraient impliqué un large vague de migration est-ouest dans les Alpes et une migration verticale beaucoup plus locale dans les Carpates. Les Pyrénées auraient été colonisé plus récemment, à partir d'un refuge secondaire localisé dans les Alpes du Sud-Ouest.<br /> Enfin, dans un troisième temps, nous nous intéressons au problème des relations entre la diversité génétique et floristique, en analysant la diversité locale des espèces dans les pelouses à C. curvula et la diversité génétique de l'espèce dominante. Le manque de corrélation positive entre les deux niveaux de la diversité est expliqué par des réponses différentes des gènes et des espèces aux grands changements climatiques qui sont intervenus au cours du Quaternaire.<br /> Nous concluons sur les perspectives de biogéographie comparative ouvertes par ce travail, en particulier sur l'articulation souhaitée entre les efforts de modélisation de la distribution biologique, la phylogéographie et l'écologie évolutive.

Les talus d'éboulis du massif de la Grande Chartreuse retenus par la Directive « Habitats, faune et flore » comme des sites d'intérêt communautaire, abritent de nombreuses espèces rupicoles considérées comme prioritaires. La diversité spécifique de ces talus d'éboulis semble inféodée à leur structure paysagère en mosaïque, dont la dynamique est régie par l'interaction de facteurs topo-climatiques, édaphiques, géomorphologiques, géodynamiques et biologiques, agissant à plusieurs échelles spatio-temporelles. La colonisation végétale constatée, sur certains talus d'éboulis au cours des trente dernières années, pourrait être à l'origine d'une modification de la phytodiversité. Sur des talus d'éboulis sujets dans le passé, à une pression anthropique réduite, ce phénomène semble être une conséquence du ralentissement de la fréquence et de l'intensité des processus nivéo-périglaciaires, lié au réchauffement climatique. Cette étude repose sur une approche géo-écologique des talus d'éboulis. La méthodologie mise en œuvre permet de caractériser la structure et le fonctionnement des mosaïques mais aussi de cerner leur évolution depuis le début du siècle dernier. De plus, elle révèle la richesse de ces habitats qui pourraient constituer des observatoires privilégiés, pour le suivi à long terme de la phytodiversité sous l'effet des changements environnementaux en cours.