Une gestion précise des populations de poissons exploitées est essentielle pour assurer leur pérennité. L'utilisation de l'ADN environnemental (ADNe) démontre un grand potentiel comme outil complémentaire dans l'estimation des populations exploitées de poissons, mais peu d'exemples appliqués dans un contexte de pêche récréative ont été documentés. Dans cette étude, nous avons collecté 600 échantillons provenant de 30 lacs au Québec (Canada) afin de documenter la relation entre les statistiques d'exploitation d'Omble de fontaine(Salvelinus fontinalis) et la concentration d'ADNe des lacs. Une sélection de modèles linéaires mixtes avec les statistiques d'exploitation et des paramètres environnementaux a été utilisée afin de trouver le meilleur modèle prédictif pour la concentration d'ADNe. Nous avons trouvé une forte corrélation avec la densité moyenne de poissons des années d'échantillonnages et des années précédentes (poisson récolté/ha, R² = 0.76), ce qui soutient la tendance observée dans la littérature. Nous avons observé des niveaux très similaires de corrélations avec les statistiques d'exploitations provenant de la même année ou d'années différentes de celle d'échantillonnage d'ADNe. Nous avons également trouvé une différence prononcée dans la quantité d'ADNe des lacs entre 2019 et 2020. Nous supposons que les principaux facteurs responsables de cette différence sont occasionnés par la variation interannuelle incluant la température de l'eau et par la variation comportementale des poissons. Ces résultats supportent l'utilité de l'ADNe comme un outil quantitatif pour des populations de poissons exploitées. / Accurate management of exploited fish populations is essential to ensure their long-term sustainability. The use of eDNA as a tool for providing information on population relative abundance offers much potential although few examples in a fishery context have been documented. In this study, we collected 600 water samples from 30 lakes in Québec (Canada) to document the relationship between brook charr (Salvelinus fontinalis) angling data and their lake's eDNA concentration. Model selection with angling data and environmental parameters were used to find the best predictive model for eDNA concentration. We found a strong correlation between the average fish density from current and previous years (fish harvested/ha, adj. R² = 0.76) with the mean eDNA concentration among lakes, supporting the growing trends in the literature. We observed very similar levels of correlation either when eDNA and angling data were from the same year or different years. We also found a pronounced inter-year difference in lakes' eDNA quantity measured in 2019 and 2020. We hypothesize that the main drivers for this difference were inter-seasonal variation including water temperature and associated variation in fish behavior. These results support the usefulness of eDNA as a quantitative tool for exploited fish populations.

Une gestion précise des populations de poissons exploitées est essentielle pour assurer leur pérennité. L'utilisation de l'ADN environnemental (ADNe) démontre un grand potentiel comme outil complémentaire dans l'estimation des populations exploitées de poissons, mais peu d'exemples appliqués dans un contexte de pêche récréative ont été documentés. Dans cette étude, nous avons collecté 600 échantillons provenant de 30 lacs au Québec (Canada) afin de documenter la relation entre les statistiques d'exploitation d'Omble de fontaine(Salvelinus fontinalis) et la concentration d'ADNe des lacs. Une sélection de modèles linéaires mixtes avec les statistiques d'exploitation et des paramètres environnementaux a été utilisée afin de trouver le meilleur modèle prédictif pour la concentration d'ADNe. Nous avons trouvé une forte corrélation avec la densité moyenne de poissons des années d'échantillonnages et des années précédentes (poisson récolté/ha, R² = 0.76), ce qui soutient la tendance observée dans la littérature. Nous avons observé des niveaux très similaires de corrélations avec les statistiques d'exploitations provenant de la même année ou d'années différentes de celle d'échantillonnage d'ADNe. Nous avons également trouvé une différence prononcée dans la quantité d'ADNe des lacs entre 2019 et 2020. Nous supposons que les principaux facteurs responsables de cette différence sont occasionnés par la variation interannuelle incluant la température de l'eau et par la variation comportementale des poissons. Ces résultats supportent l'utilité de l'ADNe comme un outil quantitatif pour des populations de poissons exploitées. / Accurate management of exploited fish populations is essential to ensure their long-term sustainability. The use of eDNA as a tool for providing information on population relative abundance offers much potential although few examples in a fishery context have been documented. In this study, we collected 600 water samples from 30 lakes in Québec (Canada) to document the relationship between brook charr (Salvelinus fontinalis) angling data and their lake's eDNA concentration. Model selection with angling data and environmental parameters were used to find the best predictive model for eDNA concentration. We found a strong correlation between the average fish density from current and previous years (fish harvested/ha, adj. R² = 0.76) with the mean eDNA concentration among lakes, supporting the growing trends in the literature. We observed very similar levels of correlation either when eDNA and angling data were from the same year or different years. We also found a pronounced inter-year difference in lakes' eDNA quantity measured in 2019 and 2020. We hypothesize that the main drivers for this difference were inter-seasonal variation including water temperature and associated variation in fish behavior. These results support the usefulness of eDNA as a quantitative tool for exploited fish populations.

L'ADN environnemental (ADNe) est une approche très prometteuse pouvant faciliter le suivi des espèces aquatiques, ce qui est crucial pour la gestion des ressources aquatiques. À ce jour, relativement peu d'études se sont intéressées à l'écologie de l'ADNe, en particulier en ce qui concerne les processus influençant la détection de l'ADNe. Le manque de connaissances à propos de l'écologie de l'ADNe empêche l'utilisation de cet outil à son plein potentiel. Dans cette étude, nous avons évalué expérimentalement l'impact de plusieurs facteurs biotiques et abiotiques sur le taux de production et de dégradation de l'ADNe. Trois espèces de poissons d'eau douce ayant des caractéristiques très différentes ont été placées dans deux types d'eau ayant des caractéristiques physicochimiques distinctes et à trois différentes températures. Des échantillons d'eau ont été filtrés à des intervalles de temps prédéterminés et la PCR quantitative a été utilisée pour quantifier l'ADNe dans chaque échantillon. Nous avons trouvé que la température, l'espèce, les différentes masses d'eau, ainsi que certaines interactions entre les facteurs avaient un effet marqué sur la production et la dégradation de l'ADNe. Les résultats de cette étude vont approfondir nos connaissances sur l'écologie de l'ADNe, et donc amélioreront l'interprétation des données d'ADNe pour la gestion et la conservation des poissons d'eau douce. / Environmental DNA (eDNA) is a very promising approach to facilitate and improve the aquatic species monitoring, which is crucial for their management and conservation. In comparison with the plethora of monitoring studies in the fields, relatively few studies have focused on experimentally investigating the "ecology" of eDNA, in particular pertaining to processes influencing the detection of eDNA. The paucity of knowledge about its ecology hampers the use of eDNA analysis to its full potential. In this study, we experimentally evaluated the impact of several biotic and abiotic factors on the rate of production and degradation of eDNA. Individuals of three freshwater fish species (Brown Bullhead, Tench and Yellow Perch) with distinct ecology were placed in two types of water from the St. Lawrence River (Québec, Canada) with very distinct physicochemical characteristics and at three different temperatures. Water samples were then filtered at predetermined time intervals and quantitative PCR was used to quantify the eDNA in each sample. We found that temperature, species, water types, and some interactions between these factors hada strong effect on the production and degradation of eDNA. The results of this study enhance our knowledge about the ecology of eDNA, thus improving eDNA data interpretation.

La diversité des protistes marins planctoniques, après avoir été historiquement étudiée sur des critères morphologiques, est depuis récemment sujette à une intense recherche à l’aide d’approches moléculaires. Notamment, les études basées sur l’amplification directe de marqueurs moléculaires à partir d’ADN environnemental ont révélées une exceptionnelle diversité. L’objectif central de ce travail est d’améliorer notre compréhension sur le lien existant entre la connaissance classique des eucaryotes unicellulaires et leur diversité estimée à partir des données moléculaires, en particulier pour une meilleure interprétation des processus évolutifs et écologiques. Pour cela, nous avons utilisé comme système modèle l’ordre des ciliés tintinnidés (Tintinnida) qui constituent un groupe riche en espèces, aisément identifiables au microscope grâce à leur coquille externe (lorica) et communément rencontrés dans l’ensemble des eaux marines et lacustres du monde. Un suivi approfondi sur deux ans des tintinnidés de la Baie de Villefranche-sur-Mer (Mer Méditerrannée, France), couplant des analyses moléculaires de la diversité à partir de cellules individuelles et à partir d’ADN environnemental, a permis de caractériser la composition de ces communautés et leur dynamique temporelle aux échelles macro- et micro-évolutives. La première partie de ce travail a été destinée à la réalisation d’une phylogénie moléculaire de référence pour les tintinnidés en incorporant les séquences de 62 individus de morphologies diverses pour lesquelles des données moléculaires n'étaient pas disponibles. Nous avons amplifié et séquencé les gènes codant pour les ARN ribosomiques (ARNr 18S, 5.8S et 28S) et les espaces intergéniques correspondants (ITS1 et ITS2). La classification taxonomique a été réévaluée d’après les données moléculaires. Dans un deuxième temps, nous avons testé l’efficacité des approches moléculaires conventionnelles (amplification, clonage et séquençage Sanger du gène de l'ARNr 18S) et plus récentes (amplification et pyroséquençage de régions de l'ARNr 18S et de l’ITS), pour décrire la composition des communautés des tintinnidés dans des échantillons environnementaux en les comparant avec des estimations de la diversité par observation morphologique sur les mêmes échantillons. Si il existe de légères incongruences entre les approches et/ou les différents marqueurs employés, les approches cultureindépendantes s’avèrent efficaces pour décrire la diversité morphologique. En revanche, afin de ne pas surévaluer artificiellement le nombre d’espèces estimées à partir des données de pyroséquençage, il faut que des méthodes de débruitage et de regroupement en unités taxonomiques opérationnelles (UTOs) contraignantes soient appliquées. La troisième partie de ce travail a été dédiée au suivi temporel des communautés de tintinnidés à différentes profondeurs dans la baie de Villefranche, basé sur le clonage et le séquençage du gène de l'ARNr 18S et des régions ITS. Il apparaît des différences de distribution au cours de l’année à une même profondeur, en particulier en termes d’abondance de séquences pour une UTO donnée. Malgré un cadre phylogénétique solide et assez enrichi, l’approche moléculaire révèle des séquences éloignées des espèces déjà séquencées. La découverte de ces clades environnementaux souligne potentiellement l’importance écologique d’espèces encore mal connues. Enfin, le séquençage direct du gène de l'ARNr 18S et de l'ITS2 à partir des cellules individuelles de l'espèce <Undella claparedei> a offert l’opportunité d’une étude populationnelle sur une période de deux ans. La diversité intra-spécifique mesurée met à jour des phénomènes d’hybridation entre variantes génétiques. Une structuration génétique temporelle a également été observée pour le gène de l'ARNr 18S. Les implications de ces différentes recherches sont discutées dans le cadre de l’étude de la diversité et de l’écologie des tintinnidés, et plus largement, des protistes marins. / The marine protistan diversity has been historically studied based on morphological characterization but has recently been the object of intense research using molecular approaches. Studies based on the amplification of molecular markers from environmental DNA revealed an outstanding diversity, partly new and uncharacterized. However, the actual extent of this diversity remains poorly known and highly debated. The main goal of this work was to improve our knowledge on protistan diversity to bridge the gap between molecular environmental surveys and classical protistology to better understand the ecology and evolution of unicellular eukaryotes. For this purpose, we used as a model the species-rich order of the tintinnid ciliates (Tintinnida, Ciliophora), which are easily distinguishable because of their secreted shell, the lorica, and commonly found in marine waters all around the globe. A two-year monitoring of the tintinnid populations in the Bay of Villefranche-sur- Mer (Mediterranean Sea, France), combining molecular analyses of the diversity based on single-cells and environmental DNA, gave us the opportunity to describe the tintinnid community composition and its temporal dynamics. In the first part of this work, we constructed a reference molecular phylogeny for the tintinnids including new sequences from 62 specimens of diverse morphologies, for which we amplified and sequenced the ribosomal coding genes (18S, 5.8S and 28S rRNA) and the corresponding intergenic spacers (ITS1 and ITS2). The taxonomic classification of the Tintinnida has been revised based on these molecular data. In the second part, in order to assess the accuracy of molecular-based approaches to describe the natural species assemblages of tintinnids, we compared the morphology-based diversity estimates with those derived from classical (amplification, cloning and Sanger sequencing of the 18S rRNA gene) and more recent (direct pyrosequencing of amplified 18S rRNA genes and ITS regions) molecular approaches. Even if there are still some disagreements between the different methods and/or molecular markers, the culture-independent approaches were efficient to describe the morphological diversity. However, a careful and rigorous analysis of pyrosequencing datasets, including sequence denoising and stringent sequence clustering in Operational Taxonomic Units (OTUs) with well-adjusted parameters, is necessary to avoid overestimating the species number. The third part of the thesis is dedicated to the study of the genetic diversity of tintinnids over a one-year survey in the Bay of Villefranche at five different depths by combining community fingerprinting analysis using denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE) with direct PCR amplification and sequencing of 18S, 5.8S, and 28S rRNA genes and ITS regions. These analyses revealed marked seasonal changes, in particular in the sequence abundances of certain OTUs. In addition, despite an enriched phylogenetic reference sequence dataset for the tintinnids, we retrieved two abundant phylotypes without any closely related known species, highlighting the possible ecological relevance of unidentified species. Finally, we studied the intra-specific diversity of populations of the species <Undella claparedei> based on 18S rDNA and ITS direct sequencing of single-cells collected over a period of two years. We detected signals of hybridization and sexual recombination among different genetic variants. We also found genetic structuring of the 18S rRNA gene data differentiating populations collected at different times. The implications of all these results are discussed in the framework of the diversity and ecology of tintinnid ciliates and, more generally, of marine protists

Les requins forment un des groupes de prédateurs les plus diversifiés, jouant des rôles importants au sein des écosystèmes marins. Ils forment également l’un des groupes les plus menacés car vulnérables aux pressions anthropiques du fait de leurs traits de vie particuliers. Malgré l’importance des ressources déployées pour le suivi des populations de requins, 41% des 482 espèces recensées dans la Liste Rouge de l’UICN n’ont pas de statut de conservation par manque de données. Il devient donc primordial d’améliorer les connaissances sur ces espèces afin de les protéger et enrayer leur déclin. Il s’agit notamment de mieux caractériser la présence, la structure et la connectivité des populations de requins pour mieux définir leur statut UICN, les zones prioritaires de gestion et optimiser les efforts de conservation mis en place. Cette thèse s’appuie sur l’émergence de nouvelles technologies pour combler les lacunes de connaissances sur les requins des récifs coralliens tropicaux et proposer des actions de gestion. D’une part, une méthode d’analyse des communautés de requins par collecte et séquençage d’ADN présent dans l’environnement (métabarcoding d’ADN environnemental ; ADNe) a été développée au cours de cette thèse, puis mise en parallèle avec des suivis exhaustifs par des méthodes traditionnelles d’étude des populations de requins. Cette approche rapide et non-invasive a permis d’identifier 21 espèces de requins dans les eaux de deux domaines biogéographiques distincts (Caraïbes et Nouvelle-Calédonie). De plus, les patrons de diversité et d’abondance des fragments d’ADNe détectés coïncident avec les gradients de pression anthropique et les niveaux de protection des zones échantillonnées. L’analyse de 22 échantillons d’ADNe dans l’archipel de la Nouvelle-Calédonie a permis de déceler la présence de plus d’espèces que par 2 758 plongées scientifiques réparties sur presque 30 ans et 385 caméras appâtées déployées pendant deux ans, et ce, à la fois proche de l’homme et dans les récifs éloignés. D’autre part, la structure et connectivité des populations d’une espèce plus commune, Carcharhinus amblyrhynchos, ont été caractérisées par une approche de génomique du paysage. Cette thèse s’appuie sur un échantillonnage génétique conséquent en Nouvelle-Calédonie et dans plusieurs autres sites de l’Indo-Pacifique (515 requins). Une approche d’isolement par la résistance via la théorie des circuits a été développée afin de caractériser les paramètres influençant la dispersion de cette espèce. Ainsi, il a été montré que les zones de forte bathymétrie constituent une forte barrière à la dispersion tandis que la proximité à l’habitat récifal en est un facilitateur. La modélisation de la différenciation génétique à haute résolution et à l’échelle de l’aire de répartition de cette espèce (Indo-Pacifique) a permis de définir des unités de conservation hiérarchiques et un nombre important de sites isolés. Enfin, une approche intégrant le déclin des abondances dans les zones anthropisées a montré une fragmentation des populations de C. amblyrhynchos et a permis d’identifier certains récifs éloignés de l’homme comme refuges mais aussi sources pour un repeuplement éventuel des récifs où les populations sont menacées. Cette thèse démontre ainsi le potentiel de l’analyse de l’ADNe pour dévoiler la présence d’espèces rares et furtives telles que les requins, donnant espoir pour combler les lacunes dans leurs statuts de conservation UICN. Elle révèle également la persistance des populations résiduelles en milieu anthropisé, qui pourraient éventuellement montrer des altérations comportementales comme l’utilisation d’habitats plus profonds ou une nocturnalité plus importante. Elle décrit enfin non seulement la structure fine à grande échelle des populations d’une espèce quasi-menacée, mais identifie également des unités de conservation et des zones prioritaires à protéger pour une spatialisation des mesures de gestion à différentes échelles. / Sharks represent one of the most diverse groups of predators, playing important functional roles in coastal and oceanic ecosystems. They are also one of the most threatened groups because of their vulnerability to anthropogenic pressures due to their particular life history traits. Shark populations are therefore collapsing with drastic decrease in abundance in all marine ecosystems. Even relatively common species are near- threatened. Despite the deployment of important resources for shark population assessments, 41% of the 482 shark species on the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List of Threatened Species lack a conservation status due to data deficiency. Improving our knowledge on such species is thus crucial for efficient protection to slow down their decline. More particularly, there is a necessity for a better characterization of presence, structure and connectivity of shark populations to define their conservation status, prioritize spatial management and optimize conservation efforts. This thesis relies on the emergence of new technologies to fill knowledge gaps on tropical coral reef sharks and to suggest conservation measures for better management. First, a method to survey shark communities has been developed during this thesis, based on the collection and sequencing of DNA present in the environment (environmental DNA metabarcoding; eDNA). Then, this method has been compared to exhaustive surveys of reef shark communities with traditional methods. This quick and non-invasive approach detected at least 21 shark species in waters of two distinct biogeographical areas (Caribbean and New Caledonia). Moreover, diversity and abundance patterns of DNA reads match with anthropogenic impact gradients and protected status of the sampled areas. The analysis of 22 eDNA samples detected more species in both remote reefs and impacted areas of the New Caledonian archipelago than 2758 scientific dives conducted during nearly 30 years and 385 baited remote underwater videos deployed over two years. Then, population structure and connectivity of a more common reef shark species, Carcharhinus amblyrhynchos, have been characterized using a seascape genomics approach. This thesis is based on a substantial genetic sampling in the archipelago of New Caledonia but also in several other sites in the Indo-Pacific (515 sharks in total). An isolation-by-resistance approach using circuit theory has been developed to explore what parameters are driving the genetic differentiation of C. amblyrhynchos. Here I show that deep oceanic areas act as strong barriers and proximity to habitat is a facilitator for dispersal. High-resolution modelling of genetic differentiation at the entire distribution range of the species (Indo-Pacific) led to the definition of hierarchical conservation units and a high number of isolated sites. Then, an approach taking into account the decline of abundance in impacted reefs showed an important fragmentation of shark populations and allowed the identification of remote reefs as refuges but also sources through dispersal towards impacted areas, insuring population persistence at a regional scale. This thesis demonstrates the potential of eDNA analysis for unveiling the presence of rare and elusive species such as sharks and for filling knowledge gaps in the conservation status of sharks. It also reveals the persistence of residual populations in impacted areas, that could show behavioral alterations like shifts in habitat use towards deeper waters or increased nocturnality. Finally, this thesis not only describes the population structure of a near-threatened species at high resolution and global scale, but also identifies conservation units and areas of high conservation priority that could help in the near future for the spatialization of marine management at multiple scales.

La diversité des protistes marins planctoniques, après avoir été historiquement étudiée sur des critères morphologiques, est depuis récemment sujette à une intense recherche à l'aide d'approches moléculaires. Notamment, les études basées sur l'amplification directe de marqueurs moléculaires à partir d'ADN environnemental ont révélées une exceptionnelle diversité. L'objectif central de ce travail est d'améliorer notre compréhension sur le lien existant entre la connaissance classique des eucaryotes unicellulaires et leur diversité estimée à partir des données moléculaires, en particulier pour une meilleure interprétation des processus évolutifs et écologiques. Pour cela, nous avons utilisé comme système modèle l'ordre des ciliés tintinnidés (Tintinnida) qui constituent un groupe riche en espèces, aisément identifiables au microscope grâce à leur coquille externe (lorica) et communément rencontrés dans l'ensemble des eaux marines et lacustres du monde. Un suivi approfondi sur deux ans des tintinnidés de la Baie de Villefranche-sur-Mer (Mer Méditerrannée, France), couplant des analyses moléculaires de la diversité à partir de cellules individuelles et à partir d'ADN environnemental, a permis de caractériser la composition de ces communautés et leur dynamique temporelle aux échelles macro- et micro-évolutives. La première partie de ce travail a été destinée à la réalisation d'une phylogénie moléculaire de référence pour les tintinnidés en incorporant les séquences de 62 individus de morphologies diverses pour lesquelles des données moléculaires n'étaient pas disponibles. Nous avons amplifié et séquencé les gènes codant pour les ARN ribosomiques (ARNr 18S, 5.8S et 28S) et les espaces intergéniques correspondants (ITS1 et ITS2). La classification taxonomique a été réévaluée d'après les données moléculaires. Dans un deuxième temps, nous avons testé l'efficacité des approches moléculaires conventionnelles (amplification, clonage et séquençage Sanger du gène de l'ARNr 18S) et plus récentes (amplification et pyroséquençage de régions de l'ARNr 18S et de l'ITS), pour décrire la composition des communautés des tintinnidés dans des échantillons environnementaux en les comparant avec des estimations de la diversité par observation morphologique sur les mêmes échantillons. Si il existe de légères incongruences entre les approches et/ou les différents marqueurs employés, les approches cultureindépendantes s'avèrent efficaces pour décrire la diversité morphologique. En revanche, afin de ne pas surévaluer artificiellement le nombre d'espèces estimées à partir des données de pyroséquençage, il faut que des méthodes de débruitage et de regroupement en unités taxonomiques opérationnelles (UTOs) contraignantes soient appliquées. La troisième partie de ce travail a été dédiée au suivi temporel des communautés de tintinnidés à différentes profondeurs dans la baie de Villefranche, basé sur le clonage et le séquençage du gène de l'ARNr 18S et des régions ITS. Il apparaît des différences de distribution au cours de l'année à une même profondeur, en particulier en termes d'abondance de séquences pour une UTO donnée. Malgré un cadre phylogénétique solide et assez enrichi, l'approche moléculaire révèle des séquences éloignées des espèces déjà séquencées. La découverte de ces clades environnementaux souligne potentiellement l'importance écologique d'espèces encore mal connues. Enfin, le séquençage direct du gène de l'ARNr 18S et de l'ITS2 à partir des cellules individuelles de l'espèce a offert l'opportunité d'une étude populationnelle sur une période de deux ans. La diversité intra-spécifique mesurée met à jour des phénomènes d'hybridation entre variantes génétiques. Une structuration génétique temporelle a également été observée pour le gène de l'ARNr 18S. Les implications de ces différentes recherches sont discutées dans le cadre de l'étude de la diversité et de l'écologie des tintinnidés, et plus largement, des protistes marins.

La plupart des écosystèmes sont aujourd'hui soumis à une pression anthropique croissante. Les études portant sur l'effet des activités humaines sur la biodiversité se multiplient mais elles se focalisent, principalement pour des raisons méthodologiques, sur un nombre restreint de groupes taxonomiques. L'originalité de ces travaux repose sur l'application d'une approche basée sur l'ADN environnemental permettant d'accéder à l'ensemble de la diversité biologique. Elle a ici été utilisée pour étudier l'impact des activités anthropiques sur les communautés biologiques et la résilience de ces dernières, à travers différentes échelles spatiales et temporelles. Dans une première partie, les communautés édaphiques, sous l'influence de diverses perturbations anthropiques, ont été caractérisées grâce à l'ADN contenu dans les sols. Ces études, réalisées dans différents milieux, mettent en évidence l'impact direct des activités humaines et leur influence sur les paramètres biotiques et abiotiques déterminant la distribution spatiale de la biodiversité des sols. La seconde partie se propose d'examiner l'impact à long terme des activités anthropiques au travers d'un exemple particulier en milieu de montagne. L'ADN contenu dans les archives sédimentaires lacustres a permis de retracer l'histoire des activités pastorales au cours de l'Holocène mais également les changements environnementaux que ceux-ci ont engendrés dans le bassin versant. L'approche mise en œuvre se révèle pertinente pour étudier à la fois les changements induits par les perturbations humaines sur les communautés et les facteurs influençant leurs dynamiques. Les résultats obtenus mettent notamment en lumière l'impact à long terme qu'exercent les activités anthropiques sur les communautés biologiques via les modifications profondes qu'elles génèrent sur les caractéristiques abiotiques du milieu. / Most ecosystems undergo an increasing anthropogenic pressure. Studies about the effects of human activities on biodiversity are proliferating but they focus on few taxonomical groups, mainly for methodological reasons. The originality of this work is based on the application of an approach based on environmental DNA that allows access to the biodiversity as a whole. It was used here to study the impact of anthropogenic activities on biological communities and the resilience of these latter, across different spatial and temporal scales. In the first part, edaphic communities under the influence of several human disturbances were characterized from soil DNA. These studies, performed in various environments, bring out the direct impact of human activities and their influence on biotic and abiotic parameters driving spatial distribution of soil biodiversity. In the second part, long-term impact of human activities was investigated through the analysis of lake sediments in the Alps. DNA from lacustrine sediments allowed to reconstruct livestock farming history over the Holocene and environmental changes that they induced in the catchment. We showed that this approach was relevant to study both changes generated by human disturbances on communities and factors driving their dynamics. Our results highlight the long-term impact of anthropogenic activities on biological communities, in relation to the alteration of environmental characteristics.

La perte d’habitat et la fragmentation sont les principales causes de déclin des amphibiens en Europe de l’ouest. Malgré les réglementations mises en place concernant la construction de nouvelles infrastructures, le manque de connaissances fondamentales concernant les espèces et leurs habitats rendent difficiles l’évaluation des impacts ainsi que la mise en place de solutions efficaces pour conserver la biodiversité. En se basant sur l’exemple du triton marbré (Triturus marmoratus), espèce protégée présente dans l’ouest de la France, ce travail vise à évaluer la pertinence des méthodes de terrain et de modélisation disponibles pour la récolte des données nécessaires à la caractérisation de la dynamique des populations chez cette espèce. Pour ce faire, deux populations de tritons marbrés (Loire Atlantique et Vendée) ont été étudiées grâce à des techniques de comptages à la lampe, piégeage, utilisation d’épuisettes avec un suivi intensif par capture-marquage-recapture (CMR), complété par la méthode de l’ADN environnemental (ADNe). Dans une première partie ce travail a permis de montrer que dans le cadre de la caractérisation quantitative de la dynamique d’une population, les informations apportées par la CMR sont les plus fiables. Ceci est notamment dû au taux de détection faible et hétérogène dans l’espace et dans le temps du triton marbré, qui ne permet pas aux autres méthodes s’en affranchissant de produire des résultats reproductibles et transposables. L’ADNe est la méthode permettant d’estimer l’occurrence le plus efficacement mais la possibilité d’une utilisation pour estimer des abondances absolues voire des abondances relatives reste du domaine des perspectives prometteuses mais non abouties à ce jour. Dans un second chapitre, nous avons montré comment les récentes avancées méthodologiques dans les approches de modélisation permettent de déterminer le temps passé par une espèce sur un site grâce aux données de CMR. Ces méthodes ont été appliquées au triton marbré pour mettre en évidence une phénologie particulière avec des individus arrivant et repartant du site de reproduction de manière non simultanée et n’occupant chacun la mare qu’une partie de la période de reproduction. L’ensemble de ces résultats permettent de définir un cadre méthodologique adapté pour développer un suivi dans le temps des mesures de compensation envisagées dans le cadre du projet de construction, mais aussi pour le suivi des populations d’urodèles en général. / Habitat loss and fragmentation are the main causes of amphibian decline in Western Europe. In spite of regulations concerning the construction of new infrastructures, the lack of knowledge concerning species and their habitat make difficult to evaluate the impact as well as the implementation of effective solutions to preserve biodiversity. Using the example of marbled newt (Triturus marmoratus), a protected species presents in Western France, this works aims at estimating the relevance of the fieldwork and modeling methods available to obtain data necessary for characterizing the dynamic of population for this species. To do so, two populations of marbled newts (situated in Loire Atlantique and Vendée) were studied using torch counts, traps, dip nets, with an intensive capture recapture (CR) protocol, and environmental DNA (eDNA) method. In the first part, this work allowed us to show that within the framework of quantitative characterization of the dynamics of a population, the information gathered by CR is the most reliable. This is especially due to the low and heterogeneous detection rate in space and time for marbled newt, which does not allow traditional methods to get reproducible and transposable results. eDNA is the most accurate method when it comes to estimating occurence but the possibility to use it to estimate absolute or even relative abundances stays a promising perspective that did not succeed yet. In a second chapter, we showed how recent methodological advances in modeling approaches allow estimating time spent by a species in a site thanks to CR data. These methods were applied to marbled newts to highlight a particular phenology, with arriving and leaving individuals being not simultaneous but progressive and each individual occupying the pond only for a part of the breeding season. These results allows to define a methodological frame adapted to develop long term studies of compensation measures within the framework of the construction project, but also more generally for future studies of urodele species.

Depuis plusieurs décennies, un déclin important de la biodiversité est observé à l'échelle mondiale. Les amphibiens constituent aujourd'hui le groupe le plus vulnérable sur la planète. Près d'un tiers des espèces recensées dans le monde est à ce jour menacé d'extinction. Dans le cadre de ce doctorat, nous nous sommes intéressés dans un premier temps à l'émergence d'une maladie infectieuse des amphibiens, la chytridiomycose, provoquée par le champignon pathogène Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). Nous avons étudié la répartition actuelle de ce champignon en France, démontré son impact sur la batrachofaune locale et mis en évidence le rôle de la Grenouille taureau (Lithobates catesbeianus) comme vecteur de transmission du pathogène. Afin de limiter la dissémination de Bd, nous avons également élaboré deux protocoles d'hygiène à mettre en oeuvre lors d'interventions sur le terrain ou lors d'utilisations d'amphibiens en laboratoire. Dans une seconde partie, nous avons développé une nouvelle méthode d'inventaire de la biodiversité basée sur la détection de l'ADN environnemental (ADNe). Nous avons mis en évidence que la persistance de l'ADNe dans un écosystème d'eau douce était d'environ 15 jours et que cette méthode innovante permettait d'améliorer la détection d'espèces exotiques envahissantes, comme la Grenouille taureau. Nous avons ensuite développé cette approche pour le suivi d'autres groupes taxonomiques (poissons, macro-invertébrés, chiroptères, etc.), dans des milieux différents et en utilisant notamment les technologies de séquençage nouvelle génération. / Since several decades, a significant decline in biodiversity is observed worldwide. Amphibians are now the most vulnerable group on the planet. Nearly a third of known species in the world is today threatened of extinction. Among many causes, diseases appear as an emerging threat worldwide. As part of this PhD, we were interested at first to the emergence of an infectious disease of amphibians, chytridiomycosis, caused by the fungal pathogen Batrachochytrium dendrobatidis (Bd). We studied the current distribution of this fungus mostly in France, showed the impact on local batrachofauna and highlighted the role of the Bullfrog (Lithobates catesbeianus) as a vector for transmission of the pathogen. To limit the spread of Bd, we also developed two hygiene protocols to implement during field trips or use of amphibians in the laboratory. In the second part of this thesis, we have developed a new method of biodiversity inventory based on the detection of environmental DNA (eDNA). We have shown that the persistence of vertebrates (fish and amphibian) eDNA in freshwater ecosystems was about 15 days and that this innovative method greatly improves the detection of invasive alien species, such as Bullfrog. We are then developed this approach for monitoring other taxonomic groups (fish, macro-invertebrates, bats, etc...), in various environments, taking advantage of bio-technological developments such as next generation DNA sequencing.

En regardant de près les outils juridiques et autres leviers, pour la conservation de la biodiversité, il semblerait que les invertébrés, et notamment les insectes, soient minoritaires ou absents. Ce constat est d’autant plus paradoxal lorsque l’on sait que 2/3 de la diversité biologique est composée par des insectes. Comment cette diversité essentielle pour le fonctionnement des écosystèmes se retrouve-t-elle dans l’angle mort de la conservation ?La première réponse avancée est le manque d’outils techniques pour étudier ces organismes petits et relativement insaisissables. La rencontre avec les nouvelles méthodes techniques pour la détection et l’étude des insectes est plus que jamais nécessaire. En effet, ces leviers permettront de faciliter l’étude de ces organismes, d’augmenter les connaissances et ainsi de développer une conservation plus adéquate. Nous évoquerons deux approches en particulier : la détection avec des outils moléculaires et l’utilisation de modèles statistiques pour l’exploration de la distribution potentielle des espèces.Mais les connaissances sont également fondées sur la demande sociétale. Et les connaissances alimentent elles-mêmes les outils de protection et de conservation de la biodiversité. À l’échelle des invertébrés, des disparités existent, privilégiant les « grands papillons bleus » aux « petits diptères marrons ». De fait, l’enjeu le plus important pour déverrouiller la conservation des insectes réside dans l’humain et la perception qu’il a de cette biodiversité. À travers une approche de psychologie de la conservation, nous sonderons la perception du grand public sur les insectes. De même, avec une approche de recherche-action-participative, nous tenterons d’engager divers acteurs vers la conservation d’un groupe d’insectes ordinaires : les coléoptères coprophages. Notre volonté est de proposer des moyens pour sensibiliser, éduquer et engager la société dans cet enjeu majeur qu’est la conservation de l’entomofaune. / Looking closely at the legal tools and other levers for preserving biodiversity, it would seem that invertebrates, in particular insects, are in a minority, or absent. This observation is all the more paradoxical when we know that 2/3 of the biological diversity consists of insects. How does this diversity, essential for the functioning of the ecosystems, find itself in the dead angle of conservation?The first answer that is usually put forward is lack of technical tools to study these small and relatively elusive animals. Getting to know and use new technical methods for the detection and the study of insects is more than ever necessary. Indeed, these levers will facilitate the study of these animals, and will thus increase knowledge, which will lead to developing more adequate conservation strategies. We shall evoke two approaches in particular: detection with molecular tools and use of statistical models to explore the potential distribution of the species.But knowledge is also based on what society asks for. Public interest orients the tools of protection and preservation of biodiversity. Among invertebrates, disparities exist, favoring the “big blue butterflies” over the “small brown dipterans”. A simple coincidence? No. Actually, the decisive factor to unlock the preservation of insects rests in human beings and how they perceive this biodiversity. Using a conservation psychology approach, we will explore how the general public perceives insects. We will also draw on participatory action research to see how various conservation actors can be committed towards preserving a group of ordinary insects: coprophagous beetles. Our aim is to propose ways to raise awareness, educate and engage society to this major issue: preserving entomofauna.