Dans les océans, les procaryotes sont des acteurs clés dans le cycle du carbone puisqu’ils consomment une fraction importante de la matière organique dissoute (MOD) relâchée par les producteurs primaires. Puisque cette matière organique est très complexe et de biodisponibilité variable, les communautés de procaryotes qui la consomme sont très diversifiées et spécialisées pour certains types de composés organiques. En utilisant cette matière organique, les procaryotes contribuent à réintroduire ce carbone dans le réseau trophique, une source d’énergie essentielle dans les gyres oligotrophes de l’océan. Toutefois, puisque cette consommation n’est pas parfaite, une quantité importante de carbone est relâchée sous forme de CO2 lors de la respiration, mais aussi sous forme de MOD récalcitrante, contribuant à séquestrer du carbone dans les océans. Le but de cette thèse est d’une part, de dresser un portrait global de la biodisponibilité de la MOD et d’autre part, de déterminer l’influence de la biodisponibilité de cette dernière sur la composition et le métabolisme des procaryotes dans la mer du Labrador, une mer dont le rôle est critique dans la régulation du climat. Plus spécifiquement, nous identifions pour la première fois comment la distribution spatiale des procaryotes influencent leur métabolisme et est influencée par leur préférence alimentaire dans les eaux de surface de la mer du Labrador. Finalement, nous regardons comment la matière organique produite en surface est transformée et séquestrée en profondeur suite à la convection hivernale dans la mer du Labrador. Le budget de carbone dans les océans n’est toujours pas balancé. Afin de mieux connaître les sources et la biodisponibilité du carbone dans les différents milieux aquatiques, nous avons évalué la biodisponibilité de la MOD à travers le continuum aquatique, des lacs jusqu’à l’océan. En menant une méta-analyse sur le sujet, nos résultats montrent que la proportion de matière organique labile, c’est-à-dire facilement utilisable par les procaryotes, est d’environ 6% dans tous les environnements aquatiques. Toutefois, la proportion de matière organique semi-labile, celle qui nécessite plus de transformation par les procaryotes, est grandement liée à la proximité au milieu terrestre. Les seuls écosystèmes aquatiques déviant de ces deux constats sont ceux en période d’efflorescence algale: ils contiennent beaucoup plus de carbone labile et semi-labile que ceux à l’équilibre. Nous avons estimé que le carbone semi-labile peut soutenir 62% de la biomasse de procaryotes dans les lacs et les milieux côtiers. Dans un deuxième temps, nous évaluons l’influence de la MOD sur le métabolisme et les communautés de procaryotes. Nous avons fait trois missions océanographiques sur la mer du Labrador à bord du navire Hudson pour déterminer la composition de la MOD et la communauté des procaryotes ainsi que leur métabolisme. En utilisant une approche novatrice, la modélisation de la distribution spatiale de l’abondance des procaryotes, nous avons montré à quel point celle-ci est importante pour déterminer leur préférence alimentaire ainsi que leur métabolisme. Nous avons également proposé un nouveau cadre conceptuel qui vise à faciliter la recherche à l’interface de la biogéochimie, de l’écologie microbienne et du métabolisme microbien. Dans un dernier temps, nous avons comparé la capacité des procaryotes venant de différentes profondeurs océaniques à séquestrer le carbone. Lors de la consommation de la MOD, les procaryotes en relâche une petite fraction sous forme plus récalcitrante. En répétant ce processus, le carbone résiduel devient très récalcitrant et peut résister à la consommation par les procaryotes durant des centaines d’années. Nous avons montré que les procaryotes de l’océan profond sont plus efficaces pour séquestrer le carbone de cette façon. Nos résultats montrent que ce sont les taxons rares des procaryotes qui sont les éléments clés dans cette suite de transformation qui mène à la séquestration du carbone appelée pompe microbienne. Cette thèse contribue à la compréhension du cycle du carbone dans la mer du Labrador et dans les écosystèmes aquatiques en général. Nous avons proposé une approche novatrice permettant de lier la qualité de la MOD à la composition des communautés de procaryotes qui la dégrade, un défi qui perdure depuis des dizaines d’années. De plus, nous montrons pour la première fois la que la pompe microbienne de carbone est un processus itératif fortement relié à la succession de la communauté de procaryotes. Nous montrons également que la pompe microbienne est active dans chaque strate océanique, mais que les procaryotes rares issus de l’océan profond sont plus efficaces à séquestrer le carbone. Mieux comprendre comment la composition de la MOD influence les procaryotes est primordial puisqu’ils sont centraux au cycle du carbone océanique. / Oceanic prokaryotes are key players in the carbon cycle by consuming dissolved organic mat-ter (DOM) produced by primary producers. As this organic matter is highly complex with varying degree of bioavailability, prokaryotic communities are highly diverse and different taxa target certain types of organic compounds. By consuming this organic matter, prokary-otes reintroduce this carbon into the food web, a critical energy flow in oligotrophic gyres. However, this consumption is not perfect and they release a lot of carbon as CO2 through respiration, but also as recalcitrant DOM. Thus, they contribute to carbon sequestration in aquatic ecosystems. The objective of this thesis is to characterize DOM bioavailability and its influence on the composition and metabolism of prokaryotic communities in the Labrador Sea, described as one of the Earth’s climate system tipping elements. More precisely, we quantify for the first time how the spatial abundance distribution of prokaryotes influences ecosystem metabolism and organic matter association in the surface waters of the Labrador Sea. Lastly, we look at how DOM produced at the surface is transformed and sequestered following the Labrador Sea winter convective mixing. The oceanic carbon budget is still unbalanced. In order to better understand its carbon sources and bioavailability, we characterize DOM bioavailability across the aquatic contin-uum, from lakes to the open ocean. Using a meta-analysis, our results show that the propor-tion of labile organic matter, i.e. readily available for prokaryotes, is similar at around 6% in all aquatic ecosystems. However, the proportion of semi-labile organic matter, i.e requiring transformations to be consumed by prokaryotes, is highly related to terrestrial connectivity. The only ecosystems that did not follow these patterns were in a phytoplankton bloom pe-riod and had a high proportion of labile and semi-labile organic matter as their counterparts at equilibrium. Finally, we estimated that semi-labile organic matter could sustain 62% of prokaryotic biomass in lakes and coastal zones. Second, we evaluated the influence of DOM on prokaryotic metabolism and community composition. In order to determine organic matter composition, prokaryotic community composition and metabolic rates, we did three oceanic cruises in the Labrador Sea onboard the Hudson ship. By using spatial abundance distribution modelling of prokaryotes, we identified strong associations between groups of this novel approach and organic matter composition. We also proposed a framework to bridge the gap between prokaryotic diversity, microbial ecology, and biogeochemistry among methods and across scales. Lastly, we compared how prokaryotic communities from different oceanic strata could se-quester carbon. When they consume organic matter, prokaryotes release a small amount in recalcitrant forms. Through this iterative process, called the microbial carbon pump, prokaryotes contribute to carbon sequestration by creating highly recalcitrant compounds that resist further degradation for hundreds of years. We have shown that all prokaryotes enable the microbial carbon pump, but that prokaryotes from deeper strata are more effi-cient. Our results also conclusively show that the rare prokaryotic taxa are key players in the microbial carbon pump. This thesis contributes to better understand the carbon cycle in the Labrador Sea and in all aquatic ecosystems. We proposed a novel framework to relate biogeochemistry, prokaryotic diversity and microbial ecology which has been a challenge for decades. Moreover, we con-clusively showed for the first time that the iterative process of the microbial carbon pump is related to prokaryotic succession. We also show that it happens in all oceanic strata, but that rare prokaryotes from the deep ocean are more efficient to sequester carbon. Better understanding how DOM composition influences prokaryotes is of prime importance as they are the main drivers of the oceanic carbon cycle.

L’anti-microbio-gouvernance apparaît comme un ensemble de politiques, de standards et d’avis judicieux visant à responsabiliser les pratiques à l’égard des conséquences d’une technologie – l’antibiotique. Si l’antibiotique améliore à court terme l’offre de soins (la cure pharmaceutique), il est aussi à la source de nouveaux risques anthropiques et écologiques à long terme pour la santé, la productivité et la biodiversité, en raison de l’émergence de gènes de résistance réduisant l’efficacité des traitements et faisant pression sur les communautés bactériennes – humaines, urbaines, édaphiques, etc. L’appréciation de ce dilemme (cure / risque), puis la performance de sa gestion, reposent sur la qualité des politiques et du processus d’antimicrobiogouvernance ainsi que des réflexions en amont intégrant les valeurs (éthiques), les savoirs (scientifiques) et l’expérience. La vision globale de Van Rensselaer Potter pour la bioéthique ouvre la perspective vers la philosophie et la pratique d’Aldo Leopold, dont une technique d’aménagement adaptatif des écosystèmes co-construite, par communauté, sur la base d’une bio-éthique globale (techno-socio-écologique) des pratiques et de l’environnement. En effet, comment responsabiliser tout un chacun face à une cure, à un risque et à l’incertitude ? En prenant la perspective de la sociologie des organisations, cette thèse explore une piste étudiée en science, technologie et société : comment concerter l’humain et le non-humain (les technologies et la Nature) par la voie de systèmes (communication, collaboration et éducation) pour anticiper l’émergence de problèmes ? L’objectif de cette thèse est de proposer une approche en éthique pour coconstruire la gouvernance des relations se tissant entre les secteurs et les disciplines bâtis sur les valeurs de la santé, de la productivité et de la biodiversité. À sa racine, ce cadre de gouvernance vise à dynamiser l’arbitrage de l’accès et de la protection des données – et conséquemment le trajet de l’information, des connaissances et des applications technologiques, pratiques et politiques – sans briser la confiance des acteurs impliqués. L’arbitrage des données, à la source de la production des connaissances techniques, est la clé pour orienter les systèmes de communication et de politiques conduisant à des conseils et à des régulations. Cette nouvelle approche en éthique cherche à avancer la vision d’un projet commun sans altérer l’intégrité des actions spécifiques à la médecine, à l’agriculture et à l’écologie. Cette thèse théorise et applique le procédé d’une bioéthique expérimentale combinant les façons de faire empirique, réflexive et multisite. Elle s’inspire de méthodes en anthropologie, en sociologie et en gestion, et de la réflexivité balancée. Quatre unités épistémiques sont articulées in fine selon une logique précise pour éviter un biais cognitif auquel le raisonnement d’une bio-éthique s’expose (le sophisme naturaliste) : le descriptif, une prise de conscience (partie I) ; l’appréciatif, une théorie de travail (partie II) ; le normatif, la préparation du terrain (partie III) ; et l’évaluatif, les outils de bioéthique (partie IV). Ultimement, le produit de l’approche est un cadre de gouvernance coconstruit avec plusieurs collaborateurs dont les initiatives sont susceptibles de provoquer des changements politiques et scientifiques. À titre de bioéthicien, l’intention est d’aider les personnes et les institutions ayant le leadership de projets de société à développer des outils capables d’encapaciter (ang., empowerment) les communautés à gouverner les changements à venir qui les concernent. / Anti-microbial governance can be understood as a set of policies, standards and judicious guidance aimed at making practices more responsible for the consequences of a technology – the antibiotic. While in the short-term antibiotics improve the quality of care (the pharmaceutical cure), they also create new long-term risks to anthropical and environmental health, productivity and biodiversity, due to the emergence of resistance genes that reduce the effectiveness of treatments and put pressure on bacterial communities – human, urban, edaphic, etc. The appreciation of this cure / risk dilemma, and the performance of its management, rely on the quality of the antimicrobial policy and governance processes as well as on upstream reflections integrating (ethical) values, (scientific) knowledge and experience. Van Rensselaer Potter’s global vision for bioethics opens the perspective towards Aldo Leopold’s philosophy and practice, namely an adaptive management technique of ecosystems co-constructed, per community, based on a global (techno-socio-ecological) bio-ethics of practices and the environment. Indeed, how can we make everyone responsible in the face of a cure, risk and uncertainty? By taking the perspective of the sociology of organizations, this thesis explores a path studied in Science, Technology and Society: how to bring together the human and the non-human (technologies and Nature) through (communication, collaboration and education) systems to anticipate the emergence of problems? This thesis will propose an approach in ethics to co-construct the governance of relationships between sectors and disciplines built on the values of health, productivity and biodiversity. At its root, this governance framework aims to energize the arbitration of access to and protection of data – and consequently the paths of information, knowledge and technological, practical and political applications – without breaking the trust of the actors involved. Data arbitration, at the source of technical knowledge production, is the key to guiding communication and policy systems toward guidelines and regulations. This new approach to ethics proposes the vision of a common project without altering the integrity of specific actions in medicine, agriculture and ecology. This thesis theorizes and applies the practice of an experimental bioethics combining empirical, reflexive, and multisite ways of thinking. It draws on methods in anthropology, sociology, and management, and uses the reflexive balancing process. Four epistemic units are articulated in fine according to a precise logic in order to avoid a cognitive bias to which the reasoning of a bioethics is exposed (the naturalistic fallacy): the descriptive, a raising of awareness (part I); the appreciative, a working theory (part II); the normative, the preparation of the terrain (part III); and the evaluative, the tools of bioethics (part IV). Ultimately, the product of this approach is a governance framework co-constructed with several collaborators whose initiatives have the potential to bring about policy and scientific changes. As a bioethicist, the intention is to help individual and institutional leaders of socio-technical projects to develop tools capable of empowering communities to prospectively govern the changes that concern them.

L’objectif de ce mémoire est de comprendre les valeurs des services écologiques obtenues par différentes méthodes d’estimation et de proposer des critères pour faciliter leur intégration dans les processus décisionnels. Dans le premier chapitre, une comptabilisation des services écologiques rendus par les milieux humides est présentée pour la région de la Minganie au Québec. Cette comptabilisation comporte trois parties, soit la comptabilisation des services écologiques, la comptabilisation du capital naturel et l’estimation de la valeur économique associée à la séquestration du carbone. La capacité d’utiliser ces estimations pour déterminer des valeurs de compensation est discutée. Dans le deuxième chapitre, les trois méthodes d’estimation suivantes sont analysés: les coûts de remplacement, les mesures du bénéfice marginal et les coûts des dommages évités avant de conclure sur l’importance de l’interprétation des différentes valeurs monétaires obtenues par ces méthodes, dans un contexte de prise de décisions. / The purpose of this paper is to understand the values of ecosystem services obtained from different estimation methods and to provide guidance to facilitate their use for landscape management decisions. In the first chapter, we present an accounting for the ecosystems rendered by wetlands in Minganie, Québec. The accounting is divided in three categories: ecosystem services, natural capital and carbon sequestration. We proceed to analyse how these values may be used in the field and suggest that further analysis of the underlying estimation methods would help in identifying their areas of applicability. The second chapter takes a closer look at three estimations methods: replacement cost, marginal benefit methods and damage avoided costs. From this analysis it is concluded that a careful interpretation of monetary values is needed to properly guide their use in the decision making process.

L'aménagement écosystémique est un concept d'aménagement qui est à l'avant plan de la foresterie québécoise depuis quelques années (Coulombe et al, 2004; Jette, 2006). Cependant, jusqu'à maintenant, personne n'a fait la preuve que le concept pouvait être transposé en pratique, surtout à grande échelle. Un des principaux défis de l'aménagement écosystémique est d'assembler un grand nombre de traitements sylvicoles qui doivent permettre de concilier les volets écologique, social et économique. Le choix de ces traitements sylvicoles doit passer le test de la validation autant écologique que social, mais surtout, dans l'objet de ce mémoire, celui de la faisabilité opérationnelle et financière. Cette étude de cas de la stratégie d'aménagement écosystémique développée pour l'île René-Levasseur (IRL) a permis d'obtenir la même possibilité forestière (260 000 m3 /an) que celle obtenue par la stratégie de coupe en mosaïque (CMO) présentement en vigueur sur ce territoire. Cependant, le coût d'approvisionnement de la stratégie écosystémique est de 16 % supérieur à celui de la stratégie CMO.

Par un regard croisé sur l'histoire environnementale et régionale, cette étude permet la réévaluation dans une perspective de longue durée des désertions des villages du Fayoum de l'Egypte romaine aux IIIe et IVe siècles de notre ère. En appliquant le modèle d'analyse des situations de crises sociétales de madame Ella Hermon, cette recherche passe en revue l'évolution historique à l'époque hellénistique et romaine afin de mettre en lumière non seulement un état de crise endémique qui tient compte du facteur environnemental, mais également des changements de perspectives à l'époque romaine. En effet si, à l'époque lagide, nous assistons dans le Fayum à la construction d'un nouvel écosystème basé sur des aménagements hydrauliques importants et une solide administration, la transformation de l'Egypte en province romaine signifie un renforcement des systèmes en place par une tentative d'adaptation constante à l'émergence et à la cristallisation d'une crise sociétale. Grâce à la documentation papyrologique, nous pouvons constater que le facteur environnemental se présenta comme un catalyseur des ruptures tant sociales qu'économiques, et cela à l'échelle locale. / Québec Université Laval, Bibliothèque 2014