Selon les projections démographiques de la FAO, la population mondiale atteindra 9 milliards de personnes d'ici 2050. Cette augmentation sera associée à une demande accrue de produits agricoles et à une augmentation de la production de déchets. Par conséquent, des approches alternatives dans les pratiques agricoles, tels que l'utilisation permanente de la couverture végétale et/ou l'application de boues d'épuration, sont envisagées pour répondre aux exigences mondiales et préserver l'environnement. Ces nouvelles pratiques pourraient influencer le fonctionnement et les propriétés du sol et des organismes microbiens présents dans cet environnement. Par conséquent, passer de l'agriculture intensive à une agriculture écologiquement intensive pourrait entraîner des modifications de la biodiversité des sols. En utilisant différents systèmes expérimentaux permettant une comparaison entre différentes pratiques agricoles, des études de la diversité microbienne taxonomique et fonctionnelle du sol (bactéries et champignons) ont été entreprises. La diversité taxonomique des organismes microbiens a été obtenue par séquençage à haut débit des régions hypervariables des gènes codant l'ARN16S et l'ITS1. Nous avons évalué les rôles écologiques des microorganismes du sol en utilisant des identifications taxonomiques, puis des études permettant d'examiner leur physiologie et leurs fonctions par rapport à différentes propriétés physicochimiques du sol. Nous avons constaté que la fertilisation azotée avait une incidence négative sur la diversité microbienne du sol et modifié leur fonctionnalité. Ces effets peuvent être modulés par l'utilisation de PPC ou l'application de boues. Ces travaux indiquent que les pratiques agricoles conventionnelles ont un impact sur la biodiversité microbienne du sol et peuvent être remplacées par des pratiques agricoles plus respectueuses de l'environnement afin de préserver l'écosystème et ses services / According to demographic projections, world population will reach 9 billion people by 2050. This increase will be associated with higher demand of agricultural products and an increase in wastes production. Therefore, alternative approaches in agricultural practices; such as permanent plant cover usage and/or sewage sludge application, are envisaged to meet global demands and preserve the environment. These new practices could therefore influence the properties of the soil and its functioning. Therefore moving from intensive to ecologically intensive agriculture could lead to modifications in soil biodiversity. Using different experimental systems allowing comparison between different agricultural practices, studies of the taxonomic and functional soil microbial diversity (bacteria and fungi) had been undertaken. This was achieved by next generation high-throughput sequencing of the hypervariable regions of the genes encoding RNA16S and ITS1. Sequencing was performed using an Illumina platform and the sequences obtained were analyzed using various bioinformatic tools. We inferred the ecological roles of soil micro-organisms by using taxonomic identifications, moving on to the examination of their physiology and functions in comparison with different soil physiochemical properties. We found that nitrogen fertilization negatively impacted the soil microbial diversity and altered their functionality. These negative effects have been modulated by the PPC usage or SS application. Proving that conventional agricultural practices effects the soil biodiversity and can be replaced by ecofriendly farming applications in order to preserve the ecosystem and its services

Au cours des 50 dernières années, l'Afrique de l'Ouest a subi une des plus fortes variations de la pluviométrie observées à l'échelle du Globe. Ces fluctuations climatiques ont non seulement affecté le régime des précipitations mais elles ont également engendré des conséquences sur les ressources hydrologiques et végétales. Cette thèse traite de la variabilité climatique et de ses conséquences sur les ressources en eau et la dynamique des zones humides notamment des Niayes du Sénégal au cours de la période comprise entre 1950 et 2004. La thèse s'articule autour de trois volets. Le premier est une caractérisation inter-annuelle et quotidienne de la variabilité climatique par l'analyse de tendance de quelques indices de variabilité et d'extrêmes de précipitations. Le second volet porte sur la réponse des systèmes hydrogéologiques des Niayes à la variabilité pluviométrique par une analyse inter-annuelle (1958-2002) et intra-annuelle du niveau de la nappe. Deux exemples extrêmes sont analysés pour illustrer le phénomène: l'année excédentaire de 1958 et l'année déficitaire de 1974. Enfin, l'impact de la variabilité hydro-climatologique sur les zones humides a été estimé à partir d'un suivi de l'évolution des zones humides via l'analyse diachronique de photographies aériennes des années 1954, 1974 et 2000. Les résultats de l'étude montrent que le déficit pluviométrique enregistré dans la région des Niayes depuis la fin des années 1960 est lié à une réduction du nombre de jours pluvieux (2j/10 ans en moyenne) et une hausse du nombre maximum de jours secs consécutifs (4j/10 ans en moyenne) au cours de la saison de mousson entre avril et octobre. Le nombre de jours dépassant les fortes valeurs de précipitations (par rapport au 90e centile) a également subi une baisse. Par contre, les précipitations cumulées sur trois jours atteignent souvent le 1/4 du cumul annuel ce qui confirme le rôle joué par les événements extrêmes sur l'intensité moyenne et les cumuls mensuels ou saisonniers des précipitations. En plus d'une réduction de la durée de la saison pluvieuse qui est passée de plus de cinq mois à près de trois mois entre 1950 et 2004, les précipitations ont davantage baissé au Sud qu'au Nord, induisant une réduction du gradient Sud-Nord. La Nappe des Sables Quaternaires est actuellement à un niveau extrêmement bas résultant d'une longue période pluviométrique déficitaire. Le maximum piézométrique est passé, sur l'ensemble de la région, de +55 m en moyenne en 1958 à +22 m en 1994 (au dessus du niveau 0 de la mer). Les plus fortes variations sont enregistrées au cours des années 1970 et 1980 -notamment au sud de la région des Niayes -avec -0.60 m tous les dix ans. Le bilan hydrologique de l'année 1974 suggère que les facteurs naturels sont les principales causes de destockage de la nappe avec 96% des sorties dont 89% par évapotranspiration. À l'échelle saisonnière, la recharge de la nappe dépend de la fréquence, de l'intensité et de la durée des précipitations et des séquences sèches à l'intérieur de la saison pluvieuse plus que du cumul annuel. En année de précipitations excédentaires (1958), le temps de recharge est de 5 à 7 mois contrairement en année «sèche» (1974) où les fluctuations piézométriques sont quasi nulles. La dégradation actuelle des conditions hydro-climatiques se manifeste par un asséchement progressif de zones humides. Sur l'ensemble de la région des Niayes, la superficie des zones inondées en permanence est passée de plus de 1000 ha en 1954 à moins de 170 ha en 1974 pour atteindre environ 50 ha en 1982. En 2000, aucune zone inondée en permanence n'est perceptible. Dans le secteur de Mboro (15°9 N -16°54 W) les zones inondées en permanence se sont transformées progressivement en sols à hydromorphie partielle. La «reprise pluviométrique» observée à la fin des années 1990 n'a pas inititié une réaparition en surface de la nappe qui subit un «effet mémoire» dû aux déficits pluviométriques répétés. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Sénégal, Niayes, Variabilité climatique, Précipitation, Hydrogéologie, Nappe des Sables Quaternaires, Zones humides, Changement climatique.

Les travaux récents sur la relation entre la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes ont souligné certains des aspects les plus dynamiques du fonctionnement des écosystèmes, tout en reconnaissant que la diversité répond à la fois aux variations le long de gradients environnementaux et à la dispersion des espèces entre les communautés locales. Les définitions de la diversité ont été de plus en plus caractérisés en intégrant la notion de traits fonctionnels et ont reconnu la nature flexible de la distribution des traits dans une communauté. Les chapitres de cette thèse se concentrent sur des questions liées à la façon dont la distribution des traits de la communauté est définis, comment ils peuvent informer les écologistes sur les processus associés à l'assemblage de la communauté, comment la composition des communautés pourrait changer sous différentes ampleurs de dispersion, et comment la fonctionnalité pourrait interagir avec la disponibilité des éléments nutritifs pour influencer le fonctionnement global de la communauté. Chaque chapitre va présenter l'un de ces thèmes dans les communautés zoo-et phytoplanctonique, qui emploient des analyses des données déjà recueillies, études de terrain et des expériences contrôlées en mésocosme. Les objectifs de cette thèse spécifiques sont: (1) de comparer les différentes mesures de la diversité (taxonomique et fonctionnelle) dans leur capacité de rendre compte de la biomasse dans les communautés de diatomées benthiques et planctoniques, (2) d'identifier un seuil de dispersion, au-delà duquel différentes communautés de zooplancton pourrait commencer à homogénéiser la composition, (3) de mieux comprendre les communautés de zooplancton naturelles en focusant sur les modèles de distribution dans les traits fonctionnels pour examiner les signes de filtrage ou de de compétition dans l'habitat en tant que facteurs influençant la structure de la communauté, et (4) de vérifier si la diversité fonctionnelle et la disponibilité des nutriments interagissent dans la production phytoplanctonique. En général, les mesures fonctionnelles de la diversité n'ont pas été surutilisées pour les mesures taxonomiques afin de modéliser le fonctionnement des écosystèmes, ils ont souvent permis de mieux comprendre les mécanismes qui sous-tendent les relations de l'importance. En outre, les processus de dispersion et les interactions locales ont tous deux été jugés influents dans la structure des communautés de zooplancton. La dispersion expérimentale de plus de 1% a été jugée suffisante pour ouvrir une homogénéisation de la composition, et, sur le terrain, les filtres reliés à l'habitat ont été jugés plus influents que la compétition dans la définition de la diversité fonctionnelle du zooplancton. Finalement, aucune preuve n'implique la diversité fonctionnelle alguale comme étant un moteur important de la production primaire, ce qui suggère une redondance fonctionnelle qui pourrait définir les communautés phytoplanctoniques à des niveaux modestes de la richesse des espèces. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Diversité fonctionnelle, Fonctionnement des écosystèmes, Zooplancton, Phytoplancton, Dispersion.

La stratification thermique, caractérisée par la présence d'une thermocline, est un facteur clé structurant les communautés de plancton dans la zone pélagique des lacs. Les changements climatiques (vents forts, orages fréquents, sécheresses intenses) et les activités anthropiques près des lacs (déforestation) pourraient occasionner un abaissement de la thermocline dans les lacs tempérés. Les effets d'un tel abaissement sur la phénologie, la biomasse totale et la taille des individus du zooplancton dans le temps ont été évalués. La thermocline d'un bassin du Lac Croche (constitué de trois bassins), Québec, Canada, a été abaissée par mélange à l'aide d'une éolienne aquatique. L'échantillonnage a eu lieu sur une année contrôle (sans manipulation) et deux années expérimentales (avec abaissement). Le protocole statistique BACI a permis d'évaluer les effets de trois traitements différents, soit l'abaissement, l'abaissement+mélange et le mélange. Au printemps, certains effets des traitements ont été discernés indirectement par le réchauffement des sédiments, mais le climat semblait avoir une grande influence sur la dynamique des communautés de crustacés. Pendant l'été, les changements de la communauté de crustacés étaient principalement influencés par la profondeur de la thermocline. De plus, la biomasse de chlorophylle et celle des crustacées ont augmenté face aux traitements pendant l'été. Tropocyclops prasinus et Bosmina longirostris étaient plus abondantes lors de l'abaissement de la thermocline pendant l'été, ce qui a réduit significativement la taille individuelle de la communauté des crustacés. Les assemblages de rotifères étaient dominés par des espèces ayant des caractéristiques pour les protéger de la prédation. Cette étude suggère qu'un abaissement de la thermocline dans les lacs tempérés pourrait mener à une augmentation des productions primaire et secondaire, mais également à une réduction des proies zooplanctoniques pour les poissons suite à un changement dans la composition et la taille individuelle de la communauté. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : abaissement de la thermocline, zooplancton, phénologie, taille individuelle, biomasse totale, structure des communautés

La lagune de Moulay Bouselham est un écosystème très fragile, menacé par l'intensification des activités humaines. Elle s’avère être un excellent exemple d’une zone tidale, caractérisée par la confluence des eaux marines et continentales, dont la productivité primaire est très élevée. Notre étude porte sur une caractérisation des environnements et paléo environnements de cette lagune, en se basant sur un grand nombre de données obtenues à partir d’analyses cartographiques et d’échantillons prélevés en surface ou carottés. Sur ce matériel, ont été réalisées des analyses morphologiques, sédimentologiques, géochimiques et micropaléontologiques permettant de caractériser, qualifier et quantifier les paramètres de fonctionnement de cet écosystème côtier et en particulier .une instabilité de la zone des passes, une dynamique sédimentaire intra lagunaire et une très grande importance du rôle joué par les facteurs anthropiques (concentrations relativement élevées de métaux lourds). / [Abstract not provided]

Le fonctionnement trophique des écosystèmes benthiques côtiers dépend de la disponibilité des sources de matière organique (MO). A l'échelle du plateau continental, la variabilité de la diversité et de l'abondance de ces sources se reflète dans la distribution spatiale des consommateurs primaires tels que les bivalves filtreurs. Si les sources trophiques sont largement étudiées sur les estrans et les espaces estuariens, l'essor des connaissances sur le réseau trophique benthique du plateau continental est limité par les contraintes d'échantillonnage à des profondeurs atteignant 200 m à environ 300 km des côtes dans le nord du Golfe de Gascogne. Dans cette étude, les isotopes stables et les acides gras utilisés comme marqueurs trophiques ont été mesurés dans les tissus de cinq espèces de bivalves, sur un gradient bathymétrique (0-200 m) traversant le plateau continental du Golfe de Gascogne, dans deux sites régionaux fortement contrastés par leurs caractères naturels et par les pressions humaines qu'ils subissent. Les variations spatiales des signatures biochimiques des bivalves ont permis de distinguer trois zones aux fonctionnements trophiques différents et concordantes avec les structures de masse d'eau qui existent sur le plateau continental et qui en contrôlent la dynamique planctonique. Les résultats obtenus ont également révélé une faible emprise spatiale des apports terrestres dans les sources de MO consommées par les bivalves. Enfin, malgré des conclusions assez cohérentes issues de l'utilisation des isotopes stables et des acides gras, l'interprétation de certains résultats suggère une forte influence métabolique sur les signatures biochimiques des bivalves.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L’aptitude des symbioses rhizobium-légumineuses à fixer l’azote atmosphérique, peut offrir d’importants services aux agro-écosystèmes. Cependant, associés à des contraintes biotiques (i) absence et/ou (ii) inefficacité symbiotique des rhizobiums du sol, des facteurs abiotiques (i) excès d’intrants azotés et/ou (ii) carences en phosphore (P) peuvent limiter la fixation symbiotique d’azote (FSN). Le Myo-inositol hexakisphosphate (phytate), principale composante de P organique (Po) du sol, représente une potentielle source de P disponible du sol, bio-disponible pour la plante, en lien à des activités phytases microbiennes, minéralisatrices du phytate. Afin de rechercher des rhizobiums, symbiontes de Vicia faba, efficaces dans l’utilisation du P (EUP) pour la FSN, nous avons réalisé un diagnostic nodulaire multilocalisé, en agro-écosystèmes sud de France. Le niveau d’efficacité d’utilisation de la symbiose rhizobienne (EUSR), en intra- et inter-placettes agricoles et en conditions hydroaéroponiques en serre, a été déterminé en corrélation des biomasses aériennes et nodulaires de plants de V. faba, à floraison. Parmi 59 isolats de V. faba, 26 sont aptes à minéraliser le phytate (Phy +), en milieu solide et six d'entre eux confirment une activité phytase, en culture liquide. L’intérêt d’une sélection de rhizobiums locaux aptes à une EUP pour FSN, nous a conduits à une avancée dans la sélection de marqueurs moléculaires phytases pour le criblage d’isolats rhizobiens Phy+. Mots ClésRhizobium, diversité, phytase, féverole, Vicia faba, nodulation, France-sud, agro-écosystème. / The ability of rhizobium-legume symbiosis to fix atmospheric nitrogen can provide important services to agro-ecosystems. However, associated with biotic constraints (i) missing and/or (ii) phosphorus (P) deficiency, can limit symbiotic nitrogen fixation (SNF). Myo-inositol hexakisphosphate (phytate), the main soil organic P (Po) component, represents a potential source of soil P available for plant P bio-availability, connected with microbial phytate-mineralizing activities. In order to look for rhizobium-Vicia faba, in P use efficiency (PUE) for SNF ability, nodular diagnosis was performed from a multi-location survey in an agro-ecosystem in South France. The efficiency in use of rhizobial symbiosis (EURS) was deduced from V. faba nodule and shoot dry weight values at flowering state, and compared in intra- and inter agricultural fields and in greenhouse hydroaeroponic conditions. Among 59 V. faba isolates, 26 were able to mineralize phytate (Phy+) in solid medium and six of them confirmed phytase activity in liquid culture. Looking for local rhizobiums with PUE for SNF ability, led us to a forward step in molecular marker selection for Phy+ rhizobium isolate screening. KeywordsRhizobium, diversity, phytase, faba-bean, Vicia faba, nodulation, South-France, agro-ecosystem.

Les espèces protistes ont été traditionnellement classifiées comme des plantes ou des animaux en raison de l’absence ou présence des chloroplastes. L’état actuel de la connaissance indique qu’un grand nombre d’espèces protistes portent des chloroplastes mais que physiologiquement elles sont capables d’utiliser l’autotrophie (photosynthèse) ou l’hétérotrophie pour se nourrir. La combinaison de ces deux modes trophiques par une même cellule est nommée mixotrophie. Chez les protistes l’hétérotrophie peut s’effectuer soit par la consommation des particules par phagocytose, e.g. des proies bactériennes, ou bien par l’absorption des composants organiques dissouts, i.e. osmotrophie. La mixotrophie est de plus en plus décrit chez les protistes dans tous les habitats aquatiques. Les écologistes du plancton constatent la récurrence de la mixotrophie chez les formes traditionnelles « phyto»plancton et micro »zoo »plancton. Cependant, identifier et quantifier la mixotrophie reste toujours un défi méthodologique. Dans cette étude nous nous sommes intéressés à la mixotrophie chez les espèces phytoplanctoniques marines, en particulier à leur nutrition phagotrophique de proies bactériennes. Nous avons testé des techniques modernes afin d’identifier la mixotrophie dans des cellules phytoplanctoniques. La technique cytogénétique d’hybridation in situ Card-FISH en utilisant de sondes d’ARN ribosomique 16S a été effectuée suivant des protocoles existant pour des bactéries et des protistes. Cette technique s’est avérée être un outil précieux pour visualiser des groupes phylogénétiques bactériens en association avec le phytoplancton à l’aide de la microscopie à épifluorescence, sans avoir besoin d'un isolement préalable des cellules ou des interférences avec l'association microbienne. Cependant, la méthode a échoué pour visualiser mixotrophie chez le phytoplancton car la sonde eubactérienne générale(EUB338) combine une large gamme d'espèces phytoplanctoniques, ce qui rend impossible de discriminer les signaux fluorescents provenant de tissus bactérienne ou phytoplanctonique. Le contexte de ces études est le phytoplancton et les bactéries hétérotrophes lesquels constituent des principaux concurrents pour les nutriments inorganiques dissouts. Dans le cas où la croissance bactérienne est limitée par le carbone, l'augmentation de la concentration de carbone organique dissous(DOC) renforce la croissance bactérienne et la consommation de nutriments dissous et ainsi affecte négativement la croissance du phytoplancton autotrophe. Cependant, les consommateurs de bactéries, i.e.phytoflagellés mixotrophes, peuvent être favorisés dans de telles situations car la hausse de DOC donne lieu à l'abondance plus élevé des proies bactériennes.En outre, nos résultats indiquent un potentiel effet positif de la température sur le mode de nutrition hétérotrophe de l’espèce, ainsi qu’une croissante contribution des espèces mixotrophes au sein des communautés de phytoplancton dans des conditions des hautes températures des eaux de surface de la mer. / Protist species were traditionally classified morphologically as either „plants“ or „animals“, based on the absence or presence of chloroplasts. State of science is that a high number of protist species carrychloroplasts but are nutritionally able to employ both autotrophy (photosynthesis) and heterotrophywithin a single cell. This combination of autotrophic and heterotrophic mode of nutrition within a single species is named mixotrophy. In protists, heterotrophy can be realized either by the uptake of food particles (e.g. bacterial prey) through phagocytosis or by the uptake of dissolved organic compounds (i.e.osmotrophy). Mixotrophy is globally and increasingly described in protists from all types of aquatic habitats. Plankton ecologists nowadays assess mixotrophy among the traditionally typified “phyto”plankton and mikro”zoo”plankton species as regularity. Nevertheless, detection and quantification of mixotrophy is still a methodological challenge. In this study, we focused on mixotrophy in marine phytoplankton species and put emphasis on its phagotrophic nutrition from heterotrophic bacterial prey. State of the art methodology was tested to visualize mixotrophy in single phytoplankton cells. Catalyzedreported deposition-fluorescence in situ hybridization (Card-FISH), using 16S ribosomal RNA probes,was employed based on existing protocols for bacteria and protists. The method proved to be a valuable tool to visualise bacterial phylogenetic groups in association with phytoplankton by epifluorescence microscopy without need for prior isolation of cells or interference with the microbial association.However, the method failed to visualize mixotrophy in phytoplankton since the general eubacterial probe(EUB338) hybridised a broad range of phytoplankton species making it impossible to discriminate fluorescent signals originating from bacterial or phytoplankton tissue. Background of these studies is phytoplankton and heterotrophic bacteria being major competitors for dissolved inorganic nutrients. In case that bacterial growth is carbon limited, increasing concentrations of degradable dissolved organic carbon (DOC) enhance bacterial growth and consumption of dissolved nutrients and there by negatively affect autotrophic phytoplankton growth. Bacteria consuming mixotrophic phytoflagellates, however, may gain in importance in such situations since DOC provokes higher bacterial prey supply.In addition, our results indicate a potential positive effect of temperature on O. minima´s heterotrophic nutrition mode, and indicate a potential increasing contribution of mixotrophic species to phytoplankton communities under increasing sea surface water temperatures.

Certains aliments ou composants des aliments ont des effets physiologiques et psychologiques bénéfiques en plus de leur rôle de base de couverture des besoins nutritionnels. Leur identification dans les produits alimentaires est un axe d'étude et de développement important des industriels de l'agroalimentaire. L'objectif de ce travail était de caractériser les effets induits par la consommation de lactoferrine, de deux souches de bactéries probiotiques (Lactobacillus acidophilus NCFM et Bifidobacterium animalis Bb12) et du SM3 (extrait enrichi en sphingolipides) sur le système immunitaire digestif et périphérique de souris BALB/c. Les ingrédients ont été inclus dans des régimes, seuls ou en association. Nos résultats montrent que les deux souches de bactéries se retrouvent viables en nombre suffisant dans les fèces pour effectuer les fonctions bénéfiques revendiquées. Le SM3 joue un rôle « positif » sur la flore lactobacille. Les différents régimes ont modulé des paramètres immunitaires innés (phagocytose) et adaptatifs (immunoglobulines et la répartition des cellules T et DCs). Notamment, les résultats sur le recrutement des DCs de type Th1 sont originaux par rapport aux travaux déjà publiés. Ces modifications ont été observées aux niveaux local et systémique. Le ratio NON-HDLch/HDLch a été amélioré par les régimes contenant des bactéries et/ou du SM3. Nous avons mis en évidence un effet dose pour le SM3 et un phénomène d'interaction entre le SM3 et les probiotiques. Nos résultats apportent des arguments pour classer ces trois ingrédients parmi les ingrédients fonctionnels mais des travaux supplémentaires sont nécessaires pour comprendre les mécanismes sous-jacents.