La question de l’environnement et de la biodiversité se place au cœur du débat international autant au plan scientifique que politique. La croissance exponentielle des activités humaines, en particulier l’accélération de l’urbanisation et la pression massive sur les ressources naturelles qui en résultent, annonce l’âge de l’Anthropocène. Cette thèse porte sur les « trames vertes urbaines », conçues comme de nouveaux outils d’aménagement du territoire visant à reconstituer un réseau écologique afin de préserver la biodiversité autant dans les espaces naturels que dans les espaces urbanisés. Le schéma spatial des trames vertes trouve ses racines dans les pratiques des paysagistes et des urbanistes à l’international depuis la seconde moitié du XIXe siècle. Nous partons de l’hypothèse que les trames vertes urbaines sont des moyens d’aménité urbaine. Trois approches ont été mobilisées : biographique, géo-historique et des représentations sociales. Cette thèse accord une attention particulière à la question des représentations et pratiques sociales associées à la « nature en ville » : une entrée mobilisée pour appréhender les modalités de mise en œuvre des trames vertes à Marseille et à Strasbourg / The problems of the environment and biodiversity is at the heart of the international debate scientifically and politically. The exponential growth of human activities, particularly the acceleration of urbanization and the resulting massive pressure on natural resources, heralds the era of the Anthropocene. This thesis focuses on "urban green frames", conceived as new land-use planning tools aimed at reconstituting an ecological network in order to preserve biodiversity both in natural areas and in urban areas. The spatial pattern of green frames has its roots in the practices of landscape architects and urban planners internationally since the second half of the nineteenth century. We start from the hypothesis that urban green fields are means of urban amenity. Three approaches have been mobilized: biographical, geo-historical and social representations. This thesis pays particular attention to the question of representations and social practices associated with "nature in the city": an entry mobilized to understand the methods of implementation of green networks in Marseille and Strasbourg.

L’écologie nutritionnelle des populations de cervidés revêt une grande importance en contexte de population surabondante. L’intense pression d’herbivorie de certaines populations de cervidés nuît à la régénération de la flore endémique et entraîne une baisse de la biodiversité. On explique encore mal la sélection alimentaire chez ces herbivores, ce qui nuit d’une part à notre capacité de prédire d’éventuels changements dans les trajectoires floristiques, et d’autre part à notre capacité d’anticiper la réponse démographique de ces herbivores. Or, notre capacité à acquérir des connaissances sur l’écologie nutritionnelle des herbivores peut être limitée par les contraintes logistiques et méthodologiques nécessaires à l’évaluation de la qualité nutritionnelle dans un contexte d’étude écologique, de même que par un manque d’objectivité dans la définition de devises alimentaires appropriées pour l’animal d’étude. Les principaux objectifs de mon projet de doctorat sont donc de développer de nouvelles méthodologies dans l’étude des interactions entre un grand cervidé, le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus) et son habitat, et d’implémenter ces nouveux outils dans le cadre d’études écologiques. J’ai effectué mes recherches à l’île d’Anticosti, qui est un laboratoire naturel bien adapté à l’étude des populations abondantes de cervidés. Le cerf de Virginie y a été introduit en l’absence de prédateurs naturels il y a plus de 100 ans, et cette population de cervidés est l’une des les plus denses au monde. La forte pression d’herbivorie a profondément changé la composition floristique sur l’île. Puisque l’industrie forestière et le tourisme issu de la chasse au cerf y sont les deux activités économique les plus importantes, l’étude des interactions cerf-forêt y est cruciale, tant sur le plan scientifique que pour le développement régional. Cette thèse se décline en 4 chapîtres centraux (i.e. chapitres 1,2, 3 et 4) écrits sous formes d’articles. Les deux premiers articles sont consacrés à l’élaboration de nouvelles méthodes facilitant le monitoring de la nutrition du cerf de Virginie à l’île d’Anticosti. Dans un premier temps (chapitre 1), j’utilise des modèles prédictifs utilisant la spectroscopie dans le proche infrarouge ainsi que certaines propriétés chimiques des fèces de cerf afin de prédire son régime alimentaire. Je compare ensuite (chapitre 2) différentes méthodes afin de prédire des variables alimentaires obtenues par des digestions In vitro de différents fourrages qui utilisent la liqueur ruminale de cerf. Les deux chapitres suivants sont intégrateurs et propose des implémentations de nouvelles méthodes dans le cadre d’études écologiques à l’échelle du paysage. Je propose dans le chapitre 3 un nouvel indice de qualité alimentaire qui utilise la spectroscopie dans le proche infra-rouge, les géostatistiques ainsi que des données d’inventaires floristiques afin d’estimer les patrons de qualité alimentaire à l’échelle du paysage. Finalement, dans le chapitre 4, je cherche à expliquer les patrons de régénération en sapin beaumier dans certains secteurs de l’île d’Anticosti en dépit des densités élevées de cerf de Virginie. Pour ce faire, je teste une hypothèse qui stipule que les conditions édaphiques des parcelles en régénération affectent négativement la qualité alimentaire des tissus foliaires.

Echinococcus multilocularis est un parasite responsable chez l'homme d'une maladie grave : l'échinococcose alvéolaire. Les oeufs du parasite, agent pathogène, sont présents dans les fèces de renard et peuvent survivre plusieurs mois dans l'environnement. Le risque épidémiologique lié à la maladie a conduit, en France et en Europe, à la mise en place de programmes d'épidémiosurveillance. Ils ont permis de collecter des échantillons géoréférencés dont la contamination éventuelle a été testée. Cette base de données a servi au développement sur SIG d'un protocole de recherche de descripteurs paysagers présumés indicateurs du potentiel de risque. Trois échelles ont successivement été abordées. Dans le Doubs, département situé en zone de haute endémie, une analyse en régression logistique binaire a permis l'identification d'indices paysagers associés aux zones présentant des échantillons positifs. La qualité des modèles prédictifs générés a été testée par la méthode des courbes ROC. La représentation cartographique des facteurs paysagers présumés à risque a conduit à identifier des zones potentiellement favorables à l'établissement du cycle parasitaire. Pour l'ensemble français, les nuées dynamiques floues ont été utilisées pour le choix de niveaux d'échelle pertinents. Une typologie des paysages environnant les échantillons collectés a été conduite. La prévalence de chaque type paysager ainsi défini a été calculée. Les paysages ont été représentés en fonction de leur susceptibilité présumée à accueillir le cycle parasitaire. Enfin, à l'échelle européenne, les données climatiques ont permis la délimitation d'une limite méridionale théorique d'extension du parasite. Ces résultats montrent les possibilités offertes par les outils d'analyse spatiale et de modélisation dans les problématiques de risque sanitaire.

L’expansion agricole ne cesse d’agir sur la perte d’habitats essentiels et nécessaires au développement des espèces. Bien que plusieurs espèces réussissent à survivre dans ces habitats peu adéquats, la persistance et la santé de plusieurs populations semblent compromises par l’utilisation souvent intensive de polluants chimiques agricoles et de fertilisants. Cette étude a pour but de déterminer l’impact des contaminants et de l’écologie du paysage sur la diversité génétique des populations de ouaouarons retrouvées en milieu agricole. Notre hypothèse de départ stipule qu’une exposition chronique aux polluants agricoles induira des différences génétiques au niveau des populations exposées. Le bassin versant de la rivière Yamaska a été désigné comme site d’étude puisqu’il fait partie de la région agricole la plus importante du Québec et parce qu’on y retrouve un gradient d’utilisation des terres pour l’agriculture (faible, moyen, élevé). Le ouaouaron a été choisi à titre de modèle biologique puisque ses caractéristiques physiologiques et écologiques en font une espèce sentinelle capable de rendre compte de l’état de santé global des écosystèmes. La caractérisation génétique des populations a été effectuée à partir de marqueurs d’AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Les résultats montrent que la diversité génétique est liée à la colonisation à partir de l’embouchure de la rivière Yamaska et que quelques populations sont génétiquement différenciées. De plus, nous avons démontré une relation positive entre le nombre de locus polymorphes et l’atrazine, l’indice de contamination et le métolachlore et la concentration en azote ainsi qu’entre l’hétérozygotie attendue et la concentration en phosphate. / Agricultural expansion continues to act on the loss of critical habitats for the development of species and affects the integrity of remaining habitats. Although several species manage to survive in such inadequate ecosystems, persistence and health of many populations seem compromised by the intensive use of pesticides and fertilizers. This study aims at determining the impact of pollutants and landscape ecology on the genetic diversity of bullfrog populations inhabiting an agricultural area. Our hypothesis states that chronic exposure to agricultural pollutants induces genetic differences in exposed populations. The watershed of the Yamaska River was designated as the study site because it is part of the largest agricultural region in Quebec and because the sampling sites represent a gradient of land use for agriculture (low, moderate, high). The bullfrog was chosen as the biological model, since its physiological and ecological characteristics make it a sentinel species, which can reflect the overall health of an ecosystem. Population genetic characterization has been conducted from AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) markers. The results show that genetic diversity is correlated to colonization from the mouth of the Yamaska River and that some populations are genetically differentiated. Furthermore, we demonstrated a positive relationship between the number of polymorphic loci and the atrazine, the contamination index and the nitrogen concentration as well as between expected heterozygosity and phosphate concentration.

Les populations du caribou forestier (Rangifer tarandus caribou) sont en déclin sur l’ensemble de leur aire de répartition en Amérique du Nord. Il s’avère que la prédation, amplifiée par l’exploitation forestière, en est la principale cause. Ce projet consiste à mettre en place un outil d'aide à la décision, permettant de modéliser les changements du risque de prédation chez le caribou forestier durant la succession forestière, et ce, selon différents scénarios d'aménagement forestier simulés sur la Côte-Nord du Québec, Canada. Ces scénarios, simulés de 2000 à 2150, sont caractérisés par (i) des coupes limitées aux blocs de protection et de remplacement, (ii) des coupes étendues sur le paysage, et finalement (iii) par l'absence de coupe dès 2000. Un modèle basé sur l'individu (MBI) permet de modéliser les déplacements simultanés du caribou forestier, de l'orignal (Alces alces) et du loup gris (Canis lupus) afin d'évaluer le risque de prédation selon les scénarios. En général, le risque de prédation est plus important lorsque les coupes sont limitées aux blocs de protection et de remplacement. En effet, il semble que ces blocs augmentent les probabilités de rencontre entre les proies et leurs prédateurs. Toutefois, certains résultats ne reflètent pas la littérature, ce qui montre la nécessité d'améliorer le MBI. Certaines recommandations visent finalement à bonifier ce MBI pour permettre l'analyse de la viabilité à long terme du caribou forestier en fonction de différents scénarios d'aménagement forestier. / Populations of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) are declining throughout their range in North America. Natural predation, amplified by logging, has been identified as the main cause of decline. This project develops decision making tool in order to models changes in predation risk for the woodland caribou during forest succession for different harvest scenarios in Côte-Nord, Québec, Canada. These scenarios were explored for the years 2000 to 2150: (i) cuts limited to protection and replacement blocks, (ii) cuts allowed throughout the study area and (iii) no cuts from 2000 to 2150. An individual based model (IBM) was used to simulate the movements of woodland caribou, moose (Alces alces) and gray wolf (Canis lupus) in order to assess predation risk during forest succession. In general, predation risk was higher when cuts were confined to protection and replacement blocks. However not all results are consistent with conclusions from field-based studies, denoting the need to improve the IBM. Thus various recommendations are suggested to enhance the IBM in order to make this tool useful for long-term viability analysis of woodland caribou for different harvest scenarios.

L'étude de l'influence des pratiques agricoles et du contexte paysager sur les populations de bioagresseurs et de leurs ennemis naturels est une étape essentielle à la conception de systèmes de culture minimisant l'usage des produits phytosanitaires et optimisant les régulations biologiques. L'objectif principal de ce travail était d'analyser et de comprendre l'influence des pratiques agricoles et des habitats semi-naturels sur les attaques de méligèthes (Meligethes aeneus Fabr.), l'un des principaux insectes ravageurs du colza en Europe, et sa régulation naturelle via ses parasitoïdes univoltins Tersilochus heterocerus, Phradis morionellus et P. interstitialis. Dans notre approche exploratoire multi-échelle nous avons d'abord mis en évidence que la densité et les dégâts de méligèthes étaient positivement corrélés à la complexité du paysage, calculée dans un rayon allant de 1500 m à 2000 m autour de la parcelle. Nous avons également mis en évidence l'importance de l'état de nutrition azotée de la culture sur les dégâts de méligèthes à travers les capacités de compensation de la plante. L'effet positif important de la complexité du paysage observé sur notre site d'étude provient du rôle majeur joué par les habitats semi-naturels, et particulièrement des forêts, sur l'hivernation des méligèthes. A différentes échelles spatiales, la complexité du paysage, la proximité aux colzas de l'année précédente et la proportion de colza de l'année précédente avec un travail du sol simplifié ont influencé positivement le taux de parasitisme des larves de méligèthes. Ensuite, en comparant les teneurs en sucres des parasitoïdes à l'émergence et au champ, nous avons pu montrer que les parasitoïdes adultes émergeaient avec des teneurs en sucres relativement faibles et que ces dernières augmentaient avec le temps passé au champ depuis le début de la floraison du colza. Enfin, nous avons montré que certains indicateurs paysagers comme la proportion de forêt ou la proportion d'habitats semi-naturels permettaient d'identifier des situations paysagères à risque de fortes infestations ou favorables à une régulation biologique efficace. Notre étude met en évidence l'importance de considérer conjointement les pratiques agricoles et la structure du paysage pour comprendre les dynamiques de populations et les interactions trophiques dans les agroécosystèmes. L'ensemble des résultats et des connaissances produites dans ce travail permet de formuler de nouvelles pistes de gestion des populations de méligèthes utilisant la régulation naturelle.

A l’image du bassin du Congo, la République Démocratique du Congo (République Démocratique du Congo) fait face à une réduction de la qualité et de la superficie de son couvert forestier. La présente étude avait pour objectif d’étudier l’effet de l’anthropisation, à travers la présence et les activités humaines sur la dynamique des paysages forestiers en République Démocratique du Congo. L’écologie du paysage, en tant que science pluridisciplinaire offre une très bonne approche à travers les indices et une méthodologie alliant la structure et la composition du paysage pour mettre en évidence les causes et les conséquences des processus écologiques. Ces approches sont basées sur le fait que en analysant la structure du paysage, des déductions utiles au sujet des processus écologiques fondamentaux peuvent être faites et vice versa. Les résultats ont montré, en quantifiant la dynamique spatio-temporelle de l’occupation du sol et par l’analyse et la caractérisation de la structure spatiale, que l’anthropisation est le moteur de la dynamique dans ces milieux forestiers. L’impact humain se traduit par une déstabilisation ou un dysfonctionnement des écosystèmes forestiers entraînant la dégradation, la fragmentation et la déforestation. Ainsi il a été montré que la proximité des villes est fortement corrélée à la dégradation et la perte d’habitats forestiers. Cela est fonction de l’importance socio-économique de ces villes car plus la ville est importante, plus elle attire la population ; que la densité de la population influence la fragmentation et l’incursion dans la forêt se fait en suivant les pistes et les routes mises en place généralement par les sociétés d’exploitation forestière. Le tout amplifié par la situation socio-économique difficile des populations et le manque de politiques de gestion appropriées de la part des gestionnaires publiques. Cette dynamique régressive du paysage forestier en République Démocratique du Congo aura une incidence négative sur les cycles climatiques globaux vu que le bassin du Congo est le plus grand bloc forestier après le bloc de l’Amazonie. La présente étude est donc un argument supplémentaire qui milite en faveur de la nécessité de prendre en compte les caractéristiques des populations locales dans les programmes de gestion de la forêt du bassin du Congo pour un meilleur équilibre écologique de la planète. / Like Congo basin, Democratic Republic of Congo’s forest covers are facing their reduction in quality and size. This study aimed to investigate the effect of human impact on forest landscape dynamics in DR Congo, through the human presence and its activities. Landscape ecology as a multidisciplinary science offers a very good approach through the index and a methodology combining the structure and the composition of the landscape to highlight the causes and the consequences of ecological processes. These approaches are based on the fact that by analyzing the structure of landscape, useful deductions about the underlying ecological processes can be made and vice versa. By quantifying the spatio-temporal dynamics of land use and by analysis and characterization of spatial structure, our results showed that anthropization is the driver of the dynamics in these forest environments. Human impact results in a destabilization or a dysfunction of the forest ecosystems involving degradation, fragmentation and deforestation. Thus it was shown that proximity to cities is strongly correlated to the degradation and loss of forest habitats. This depends on the socioeconomic importance of these cities because more the city is important, more it attracts people. Population density influences the fragmentation and the incursion into the forest is done by following the tracks and roads generally implemented by the logging companies. All amplified by socio-economic problems of population and lack of appropriate management policies on the part of public managers.This regressive dynamic forest landscape in République Démocratique du Congo will have a negative impact on global climate cycles because the Congo Basin is the largest forest block after Amazonia block. This study is another argument which advocates the need to take into account the characteristics of local population in forest management programs in the Congo Basin for a better ecological balance of planet.

L’expansion agricole ne cesse d’agir sur la perte d’habitats essentiels et nécessaires au développement des espèces. Bien que plusieurs espèces réussissent à survivre dans ces habitats peu adéquats, la persistance et la santé de plusieurs populations semblent compromises par l’utilisation souvent intensive de polluants chimiques agricoles et de fertilisants. Cette étude a pour but de déterminer l’impact des contaminants et de l’écologie du paysage sur la diversité génétique des populations de ouaouarons retrouvées en milieu agricole. Notre hypothèse de départ stipule qu’une exposition chronique aux polluants agricoles induira des différences génétiques au niveau des populations exposées. Le bassin versant de la rivière Yamaska a été désigné comme site d’étude puisqu’il fait partie de la région agricole la plus importante du Québec et parce qu’on y retrouve un gradient d’utilisation des terres pour l’agriculture (faible, moyen, élevé). Le ouaouaron a été choisi à titre de modèle biologique puisque ses caractéristiques physiologiques et écologiques en font une espèce sentinelle capable de rendre compte de l’état de santé global des écosystèmes. La caractérisation génétique des populations a été effectuée à partir de marqueurs d’AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism). Les résultats montrent que la diversité génétique est liée à la colonisation à partir de l’embouchure de la rivière Yamaska et que quelques populations sont génétiquement différenciées. De plus, nous avons démontré une relation positive entre le nombre de locus polymorphes et l’atrazine, l’indice de contamination et le métolachlore et la concentration en azote ainsi qu’entre l’hétérozygotie attendue et la concentration en phosphate. / Agricultural expansion continues to act on the loss of critical habitats for the development of species and affects the integrity of remaining habitats. Although several species manage to survive in such inadequate ecosystems, persistence and health of many populations seem compromised by the intensive use of pesticides and fertilizers. This study aims at determining the impact of pollutants and landscape ecology on the genetic diversity of bullfrog populations inhabiting an agricultural area. Our hypothesis states that chronic exposure to agricultural pollutants induces genetic differences in exposed populations. The watershed of the Yamaska River was designated as the study site because it is part of the largest agricultural region in Quebec and because the sampling sites represent a gradient of land use for agriculture (low, moderate, high). The bullfrog was chosen as the biological model, since its physiological and ecological characteristics make it a sentinel species, which can reflect the overall health of an ecosystem. Population genetic characterization has been conducted from AFLP (Amplified Fragment Length Polymorphism) markers. The results show that genetic diversity is correlated to colonization from the mouth of the Yamaska River and that some populations are genetically differentiated. Furthermore, we demonstrated a positive relationship between the number of polymorphic loci and the atrazine, the contamination index and the nitrogen concentration as well as between expected heterozygosity and phosphate concentration.

L'hétérogénéité du paysage, définie par la composition en habitats et leur configuration spatiale, est considérée comme un facteur majeur affectant la biodiversité. Cependant, les effets de la composition et de la configuration sont souvent confondus du fait de corrélations entre les descripteurs de ces deux composantes. Il est crucial de déterminer leurs effets indépendants pour comprendre les processus qui contrôlent la biodiversité, et allouer les ressources dédiées à la conservation des espèces aux actions de gestion les plus pertinentes. L'objectif de cette thèse est, grâce à la mise en place de protocoles pseudo-expérimentaux dans l'ouest de la France, d'étudier les effets indépendant de la composition et de la configuration paysagère sur la richesse spécifique, la composition spécifique et la composition en traits fonctionnels des coléoptères carabiques et plantes vasculaires. Ces indices de diversité ont été mesurés au niveau du paysage (diversité gamma), et différentes représentations paysagères ont été testées pour comprendre le rôle de l'hétérogénéité de l'espace cultivé, au-delà de la seule prise en compte des habitats semi-naturels. Les résultats indiquent que l'hétérogénéité paysagère joue un rôle de filtre écologique sur les espèces de carabes et de plantes en fonction de leurs traits fonctionnels. La composition paysagère affecte la composition spécifique de ces groupes, les divers habitats hébergeant des communautés différentes. La configuration affecte la diversité des carabes en lien avec des processus possibles de complémentation entre habitats, tandis qu'elle n'a pas d'effet sur la diversité des plantes, qui ne semble donc pas déterminée par les processus de dispersion. Enfin, nos résultats soulignent que l'hétérogénéité liée aux habitats agricoles contribue à la diversité gamma.

À l'interface bentho-pélagique, les herbiers marins présentent une multitude de rôles écosystémiques. Historiquement, les scientifiques et décideurs de La Réunion se sont focalisés sur l'écosystème récifal. Néanmoins, des prairies monospécifiques à Syringodium isoetifolium sont présentes de manière pérenne (3 hectares) au sein du complexe récifal de l'Ermitage / La Saline (côte ouest). L'objectif principal de cette étude était d'apporter les premières données sur l'écologie de ces herbiers marins. Ainsi, une approche pluridisciplinaire a été développée : 1. L'étude de la dynamique spatiale du paysage herbier sur 65 ans (dès 1950), et à l'échelle saisonnière (2013-2015) qui a permis de définir le rôle majeur des forçages hydrodynamiques et de l'eutrophisation. 2. L'analyse de la productivité de l'écosystème herbier et sa réponse métabolique face à des apports nutritifs, révèle des bilans métaboliques opposés (autotrophie/hétérotrophie) en fonction des conditions environnementales, ainsi qu'un rôle de tampon sur les flux de nutriments. 3. Des analyses isotopiques (δ13C et δ15N) ont permis d'identifier les sources de matière entrant dans l'écosystème et alimentant les réseaux trophiques associés aux herbiers. L'étude a permis d'établir un lien trophique entre Holothuria leucospilota et les herbiers marins ainsi qu'un rôle essentiel dans le maintien des populations de poisson herbivores récifaux. 4. Des enquêtes locales ont révélé une méconnaissance de cet écosystème malgré leur potentiel économique et écologique. À la lumière de ces travaux de thèse, la prise en considération des herbiers marins dans la gestion du milieu marin réunionnais est nécessaire. / Located at the benthos-pelagos interface, seagrass beds have many ecosystemic roles such as coastal protection or biodiversity. Historically, scientists and decision-makers at Reunion Island have been focusing on reef ecosystems. However, for several decades, monospecific (Syringodium isoetifolium) seagrass beds have been observed (3 hectares – 2013) within Ermitage / La Saline reef (West coast). The main objective of this study was to give the first data on seagrass ecology at Reunion Island. Therefore, a multi-disciplinary study was developed. First, seascape ecology of seagrasses is analyzed at decadal (since 1950) and seasonal scales (2013-2015). Physical settings (swell) and eutrophication were driving factors on the spatial dynamics of seagrass beds. Second, seagrass community metabolism and response to nutrient loads (nitrate and phosphate) show variations in metabolic budget (autotrophy to heterotrophy) and make seagrass beds a nutrient sink following the environmental conditions. Third, stable isotope analysis (δ13C and δ15N) identified sources of particulate matter entering the ecosystem and fueling food webs. The trophic roles of seagrass beds are assessed for echinoderm and herbivorous fish communities. This study highlighted a trophic link between seagrass and Holothuria leucospilota, and proved some species to be heavily dependent on seagrass ecosystem (Leptoscarus vaigiensis, Siganus sutor). Finally, interviews showed a lack of knowledge about this ecosystem despite crucial economic and ecologic roles. Considering their major functions, seagrass beds have to be considered in future management of the coastal marine systems at Reunion Island.