La connexion entre milieux aquatiques et terrestres a suscité l’intérêt de la communauté scientifique, notamment l’effet du transfert d’énergie et de matière sur le fonctionnement des écosystèmes adjacents. Beaucoup d’études se sont intéressées aux apports d’insectes aquatiques ailés dans les écosystèmes naturels, mais peu à leur impact en milieu agricole. En modifiant la production secondaire d’invertébrés aquatiques, les pratiques agricoles sont à même d’intensifier ou diminuer l’effet de ces apports aquatiques dans les terres agricoles et par conséquent la fourniture de services écosystémiques utiles à l’agriculture. Nous avons collecté des données d’émergences et de dispersion d’insectes aquatiques depuis plusieurs rivières dans des paysages agricoles. Les principaux groupes d’insectes émergents sont les trichoptères (56%), chironomidés (25%) et éphéméroptères (19%). Nous estimons la biomasse sèche émergente entre 1445 et 7374 mg m-2 an-1 selon les sites. Une majorité de ces insectes aquatiques se déposent sur une bande entre 0 et 10 mètres du bord de la rivière mais une proportion importante (45%) se dépose dans les cultures après 20 mètres. Nous apportons de nouvelles et prometteuses connaissances suggérant que les insectes aquatiques participent à la fourniture de plusieurs services écosystémiques (fertilisation, contrôle biologie, épuration de l’eau et pollinisation). En paysage agricole, une communauté d’insectes riche et abondant est nécessaire à la mise en place d’un système agricole durable. Nous pensons que le rôle des insectes aquatiques est à ce titre important et suggérons de nouvelles pistes de recherches pour l’agroécologie. / The connection between aquatic and terrestrial habitats has increased scientific interest in ecological subsidies, focusing on how the transfer of matter and energy between adjacent ecosystems can modify the ecosystems functioning. Much attention has focused on aquatic subsidies associated with winged aquatic insects in pristine areas, but their implication in agricultural landscapes is rarely considered. By altering the production of benthic macroinvertebrates, agricultural practices can increase or decrease the strength of aquatic subsidies and subsequently the provision of several ecosystem services to agriculture. We have monitored the emergence and inland dispersal of adult aquatic insects from several agricultural streams. Most emerging dry mass (DM) belong to Trichoptera (56%), Chironomidae (25%) and Ephemeroptera (19%). We estimate that annual emerging dry mass of aquatic insects ranged between 1445 and 7374 mg m-2 y-1 depending on stream. The majority of aquatic insects emerging falls between 0 and 10 meters from stream hedges. However, a great proportion (45%) though disperses and eventually falls after 20 meters from the stream. We provide new and promising evidence suggesting that winged stream insects can support several ecosystem services (soil fertilization, crop pest control, water purification and pollination). In agricultural landscapes, a rich and abundant insect community is necessary to promote sustainable practices, and we believe the role of aquatic subsidies in providing ecosystem services to agriculture is a new and promising field of research in agroecology.

Une recrudescence de l’émergence ou de la réémergence de maladies infectieuses touchant l’homme ou ses animaux domestiques a été constatée ces dernières décennies. La majorité de ces maladies sont zoonotiques, c’est à dire originaires de la faune sauvage, et impliquent souvent un vecteur dans leur cycle de transmission. Parallèlement, des changements d’utilisation du sol en lien avec une intensification agricole modifient les paysages. L’objectif de cette thèse était d’améliorer l’état des connaissances de l’influence du paysage sur les relations entre hôtes, vecteurs et pathogènes. En Europe, les micromammifères peuvent abonder dans la plupart des écosystèmes terrestres, ce qui en fait des hôtes de choix pour les tiques généralistes Ixodes ricinus. Ils sont aussi des réservoirs d’agents infectieux transmis par les tiques. Les résultats de la thèse sont basés sur deux ans d’échantillonnage, printemps et automne, des micromammifères et des tiques dans différents paysages. Nous avons aussi recherché trois agents infectieux qu’ils hébergent et transmettent : Borrelia burgdorferi sensu lato (maladie de Lyme), Anaplasma phagocytophylum (anaplasmose) et Theileria (Babesia) microti (piroplasmose), ce dernier n’ayant pu être exploité en raison de sa trop faible prévalence. Les 24 sites d’échantillonnage étaient pour moitié en cœur ou en lisière de forêt et pour moitié dans des paysages agricoles offrant un gradient d’occupation du sol et d’ouverture du paysage. Le meilleur facteur explicatif de l’abondance de nymphes est la présence de larves d’I. ricinus l’année précédente. Les résultats indiquent aussi une relation entre le nombre de larves portées par les mulots sylvestres (Apodemus sylvaticus ; 76,5% des captures) et l’abondance de nymphes l’année suivante. Les campagnols roussâtres (Myodes glareolus ; 22,3% des captures) portaient moins de larves au printemps, certainement du fait d’une résistance acquise aux tiques des individus hivernants. Bien que ces deux espèces réagissent différemment aux variables de composition et de configuration du paysage, les abondances de nymphes n’étaient pas expliquées par ces variables. D’autres hôtes, comme les chevreuils (Capreolus capreolus), et des facteurs microclimatiques et météorologiques influencent donc probablement aussi les abondances et la distribution des tiques dans le paysage. La richesse spécifique des hôtes et l’abondance des campagnols roussâtres, trois fois plus infectés que les mulots sylvestres, amplifieraient les prévalences d’A. phagocytophylum de ces deux espèces de rongeurs. A l’inverse, la fragmentation du paysage, via la réduction de la taille des populations d’hôtes, semble agir négativement sur ces prévalences. Aucun patron spatial évident n’a été observé pour B. burgdorferi s.l.. De même, aucun lien n’a pu être fait entre les prévalences des rongeurs et celles des nymphes d’I. ricinus. Ces résultats suggèrent un rôle probable d’espèces de tiques plus spécialistes, I. trianguliceps et I. acuminatus, dans la circulation des agents infectieux étudiés, soulignant l’intérêt qu’il pourrait y avoir à considérer l’ensemble de la communauté de vecteurs dans de futures études. L’ensemble des résultats soulignent aussi l’importance qu’il y aurait à considérer un maximum d’hôtes micromammifères réservoirs, même peu abondants, à l’échelle du paysage pour mieux comprendre la transmission de ces maladies infectieuses vectorielles. / An increase in the emergence or in the reemergence of infectious diseases of human and his domestic animals has been observed in the last decades. Most of these diseases are zoonotic, i.e. originated from wildlife, and imply often a vector for their transmission. At the same time, land use changes linked to agricultural intensification have modified the landscapes. The aim of the thesis was to enhance the state of knowledge on the influence of the landscape on the relationships between hosts, vectors and pathogens. In Europe, small mammals can be abundant in most of terrestrial ecosystems; they are thus preferred hosts for the generalist tick species Ixodes ricinus. They are also reservoirs of tick-borne infectious agents. The results of this thesis are based on two years of sampling, in spring and autumn, of small mammals and ticks in different landscapes. We analyzed them for three of the infectious agents they host and transmit: Borrelia burgdorferi sensu lato (Lyme disease), Anaplasma phagocytophylum (anaplasmosis) and Theileria (Babesia) microti (piroplasmosis), this last one could not be exploited because of too low prevalence. The 24 sampling sites were half in the core or the edge of a forest and half in agricultural landscapes with a gradient of land cover and of landscape openness. The best explanatory variable for nymph abundance was the presence of I. ricinus larvae the previous year. The results also indicate a relationship between the number of larvae attached on wood mice (Apodemus sylvaticus ; 76,5% of the catches) and the abundance of nymphs the following year. Bank voles (Myodes glareolus ; 22,3% of the catches) harbored less larvae in spring, certainly because of an acquired resistance to ticks in the overwintering individuals. Despite that these two species react differently to the composition and configuration features of the landscape, the abundances of nymphs were not related to these features. Other hosts, like roe deer (Capreolus capreolus), meteorological and microclimatic factors probably influence the abundances and the distribution of ticks in the landscape. The host specific richness and the abundance of bank voles, which were threefold more infected than wood mice, likely amplified the prevalence of A. phagocytophylum of these two rodent species. Conversely, landscape fragmentation, via the reduction of host population sizes, seems to act negatively on this prevalence. No clear spatial pattern was observed for B. burgdorferi s.l.. Likewise, no link could be established between the prevalence of the rodents and the prevalence of the nymphs. These results suggest a possible role of more specialist tick species, I. trianguliceps and I. acuminatus, in the circulation of the studied infectious agents, emphasizing the possible interest of considering the whole vector community in further studies. The results also emphasize the importance of considering a maximum of small mammal reservoir hosts, even at low abundances, at the landscape scale to better understand the transmission of these vector-borne infectious diseases.

L’agriculture intensive et les changements climatiques ont profondément modifié la biodiversité et les systèmes d’interactions trophiques dans les paysages agricoles, entrainant la perte de services écosystémiques tel que le contrôle biologique de ravageurs. La lutte biologique par conservation vise à restaurer la complexité des réseaux trophiques au sein des terres cultivées par l’utilisation de la diversité végétale et la mise en place d’aménagements fonctionnels. Ces travaux de thèse ont cherché à identifier, par des expériences en laboratoire et trois hivers de suivi des populations, comment la diversité végétale et son aménagement pendant la saison hivernale pouvait favoriser les ennemis naturels des pucerons dans les grandes cultures céréalières de l’ouest de la France. Les études en laboratoire ont montré que la diversité floristique cultivée dans les couverts hivernaux devait faire l’objet d’une sélection fonctionnelle. En particulier il est nécessaire de combiner plusieurs espèces, alliant attractivité et profitabilité pour les insectes parasitoïdes de pucerons présents dans la mosaïque agricole durant l’hiver. A l’échelle des parcelles cultivées, il a pu être démontré que l’augmentation des températures hivernales favorisait l’activité et la diversité des insectes parasitoïdes, mais aussi des prédateurs généralistes des communautés d’insectes de la faune du sol. La mise en place d’habitats fonctionnels par la sélection d’une diversité végétale adaptée à ces nouvelles conditions et aux besoins spécifiques de ces agents de bio-contrôle permet alors de promouvoir leur activité. En favorisant ces différentes guildes d’arthropodes pendant cette période de l’année, il pourrait être possible d’augmenter la pression précoce qu’ils exercent sur les populations de pucerons et de limiter le développement de ces dernières au printemps. L’ensemble des résultats obtenus suggère que la saison hivernale représente une période favorable au développement de méthodes durables pour la lutte biologique par conservation dans les régions au climat tempéré. / Intensive agriculture and global warming induced deep modifications in the agricultural landscapes’ biodiversity and trophic system structures, resulting in the loss of several ecosystem services such as pest biological control. Conservation biological control aims to restore trophic systems’ stability within arable lands by using plant diversity and creating functional habitats for natural enemies. This thesis aimed at identifying how vegetal diversity and its management during the winter season could favor aphids’ natural enemies in cereal intensive agricultural landscapes from the west part of France. Laboratory research and a follow-up of populations over three consecutive winters led to significant results, further developed in this thesis. The experimental laboratory research showed that the selection of the flower diversity used in sown winter cover crops should take into account their functional traits. It is indeed necessary to use a variety of species, thus combining attractiveness and profitability for the aphid’s parasites present in the agricultural mosaic during wintertime. At the field scale, studies demonstrated that warmer winter conditions are also favoring the activity of generalist ground dwelling predators, as well as that of parasitoids. The implementation of functional habitats, through the selection of an adequate plant diversity better adapted to the changing climates and to the aphids’ natural enemies’ needs, allowed to support the ground predators’ activities. Consequently, their increased activity should contribute to the early regulation of aphid populations, allowing to decrease the intensity of their population dynamics during the growing seasons. The results obtained in this thesis suggest that winter constitutes a favorable period/season for the development of new methods within the conservation biological control framework/biological control framework for conservation in temperate climatic areas.

Dans l'optique de lutte biologique par conservation, les conditions bio-écologiques pour maintenir les auxiliaires ont été étudiées dans les agroécosystèmes de l'Ouest de la France. <br /><br />Des inventaires de l'entomofaune et de la flore ont été réalisés sur cinq types d'exploitations comportant des cultures de choux légume et porte-graine sites. Les Névroptères (Chrysopidae et Hemerobiidae) prédateurs des pucerons du chou, Myzus persicae et Brevicoryne brassicae, ont été utilisés en tant que modèle d'étude. Leur abondance et distribution sont liées à la structure paysagère à l'échelle de l'exploitation. <br />L'étude sur les mouvements des populations des espèces du complexe Chrysoperla carnea (Chrysopidae) a montré par les inventaires et l'analyse du contenu des tubes digestifs des adultes (identification des grains de pollens consommés, miellat), que C. affinis et C. lucasina ont des déplacements nycthéméraux et saisonniers entre plusieurs types d'habitats (sites d'hivernage, de repos, d'alimentation et de reproduction) pour effectuer leur cycle de vie au sein et entre les agroécosystèmes. Les résultats ont permis également de vérifier qu'il existe trois types de vols : de migration vers et depuis les sites d'hivernage, migration de préoviposition des femelles et dispersion. <br /><br />Nos résultats permettent de proposer des aménagements de l'environnement proche des cultures par l'apport d'habitats pour attirer et maintenir les Névroptères dans les agroécosystèmes comprenant des cultures de choux.

Les rizières constituent des habitats favorables pour les oiseaux d’eau, en particulier en tant que halte migratoire, zone de reproduction ou site d’alimentation hivernal. Dans ce dernier cas, la disponibilité des ressources alimentaires (grains de riz non ramassés, graines d’adventices ou invertébrés) semble être fortement influencée par les pratiques culturales post-récolte. Ce projet vise à tester des pratiques post-récolte alternatives au brûlage-labour traditionnellement mis en place en Camargue afin de mesurer les conséquences en termes de disponibilité de nourriture et de fréquentation des parcelles par les canards hivernants. Différents traitements post-récolte (inondation, brûlage, labour, disquage et leurs combinaisons) ont été testés. Nous avons réalisé un suivi de la quantité de graines (riz, adventices) disponibles au cours du temps, depuis la récolte en Septembre-Octobre jusqu'en Mars ainsi qu’un suivi de l'usage des parcelles par les canards pendant la journée et pendant la nuit. En parallèle, nous avons étudié les bénéfices agronomiques potentiels de certaines pratiques en interculure et nous avons cherché à identifier une solution mutuellement bénéfique, répondant aux besoins d’habitat d'hivernage des canards et à ceux des riziculteurs, le tout à moindre coût. / Rice fields provide foraging habitat to waterfowl during migration, breeding and wintering seasons. In the latter case, food availability (waste rice, weed seeds or invertebrates) seems to be strongly influenced by post-harvest agricultural practices. This project aims at testing alternative post-harvest practices to the traditional burning-mowing in the Camargue in order to assess their consequences in terms of food availability and field use by wintering ducks. Different post-harvest treatments (flooding, burning, mowing, disking and their combinations) were conducted. The amount of seeds (rice + weeds) available through time was assessed, from harvest in Sept-Oct until March, and duck use of these fields during the day and during the night was simultaneously monitored. In parallel, we studied potential agronomic benefit of specific post harvest practices and we searched a mutually beneficial solution that provides needed wintering ducks habitat and is acceptable to rice farmers with limited costs.

Le système « plante-ravageur-ennemi naturel » fournit un modèle de base idéal pour comprendre comment les communautés d'arthropodes sont structurées et comment les interactions (directes et indirectes) entre les différents acteurs contribuent à façonner la structure des communautés. Dans les agroécosystèmes, les forces "top-down" correspondent aux effets de contrôle que les organismes arthropodes des niveaux trophiques supérieurs (par exemple, les prédateurs) ont sur les espèces des niveaux inférieurs (par exemple, leurs proies). Les communautés d'arthropodes peuvent également être influencées par des forces "bottom-up" induites par des variations dans les régimes de fertilisation ou d'irrigation ou par des variations de certains traits des plantes (résistance aux herbivores ou adaptations aux stress environnementaux). De plus, les forces "bottom-up" peuvent affecter l'impact "top-down" des ennemis naturels sur les herbivores soit directement (par exemple, les effets sur prédateur omnivore) ou médiées par les insectes herbivores intermédiaires. Dans ce contexte, les objectifs de cette thèse ont été de comprendre comment les variations de l'apport des ressources dans les agroecoécosytsèmes (disponibilité en azote et en eau) peuvent influencer les interactions entre les plantes, les herbivores et les ennemis naturels. Cette question a été étudiée aussi bien à l'échelle individuelle (traits d'histoire de vie des insectes) que populationnelle (dynamique des populations). Les études ont été réalisées sur deux agroécosystèmes basés sur les cultures de la tomate et du coton. / The “Plant-herbivorous insect-natural enemy” system provides an ideal basic model to understand how the plant-inhabiting arthropod communities are structured and how various mechanisms (i.e. direct and indirect interactions) contribute to shape the community structure. In agro-ecosystems, top-down forces encompass the controlling effects that arthropod organisms of the higher trophic level (e.g., predators) have on species at the next lower level (e.g., prey). Arthropod communities may also be influenced by bottom-up forces induced by environmental variations (e.g. fertilization or irrigation regimes) or plant traits (plant insect-resistance or plant-adaptive traits). Furthermore, bottom-up forces may affect top-down forces on herbivores either directly (e.g., effects on omnivorous predator) or mediated by the intermediate herbivorous insects. In this context, the aims of the PhD study were to disentangle how variations in resource inputs (i.e. nitrogen and water availability) affect interactions among plant, herbivores and their natural enemies at both the individual (life-history traits) and population (population dynamic) levels. The studies were carried out on two agrosystems based on tomato and cotton. On tomato, the system 'Solanum lycopersicum L - leafminer Tuta absoluta - omnivorous predator Macrolphis pygmaeus' was used under laboratory and greenhouse conditions in France. We found strong evidence of bottom-up effects of nitrogen and/or water inputs on the herbivore and the omnivorous predator. Feeding ecology of the predator was also strongly influenced by water availability.

La mise en place d’une agriculture plus durable nécessite une compréhension de l’impact des pratiques de gestion sur le fonctionnement des agroécosystèmes et sur la fourniture de services écosystémiques. En représentant près de 68% des terres agricoles mondiales et contribuant à la subsistance de plus de 800 millions de personnes, les prairies sont l’un des agroécosystèmes où l’optimisation des pratiques agricoles apparaît comme cruciale. Ce travail de thèse porte sur le chaulage, une pratique agricole connue pour lutter contre les effets de l’acidification des sols – qu’elle soit naturelle ou induite par la gestion – mais dont l’efficacité est variable en prairie permanente. De fait, la littérature documentant l’impact du chaulage en prairie permanente est limitée et ne prend en compte que rarement la multifonctionnalité de ces agroécosystèmes. Par une approche intégrant différents types d’expérimentations, mon travail de thèse a cherché à répondre à ce besoin et à renforcer les connaissances du chaulage sur le fonctionnement de l’écosystème prairial. Le développement d’expérimentations au champ (in situ), en conditions semi-contrôlées (mésocosmes) et d’incubations de sol au laboratoire (microcosmes) a permis d’explorer les effets du chaulage sur les différents compartiments de l’écosystème prairial (végétation, microorganismes, sol) ainsi que l’influence de facteurs modulant ces effets. Dans l’ensemble des expérimentations, le chaulage a effectivement augmenté le pH des sols. Toutefois, cette amélioration du statut acido-basique du sol ne s’est pas toujours traduite par une augmentation de la productivité du fourrage ou des biomasses microbiennes et racinaires. Mes travaux ont montré que le chaulage contribue aux émissions de gaz à effet de serre par différentes voies (réémission du carbone apporté sous forme de chaulage et stimulation de la minéralisation) et peut potentiellement réduire les émissions de CO2 à l’échelle de la respiration de l’écosystème. Collectivement mes résultats soulignent l’importance du contexte pédoclimatique sur l’impact du chaulage en prairie permanente, et la difficulté d’extrapoler les effets du chaulage, en particulier sur la production de fourrage et les émissions de gaz à effet de serre, d’une échelle d’étude fine à l’échelle de la parcelle en prairie permanente. L’efficacité du chaulage semble dépendre du type d’amendement et de son dosage et peut également interagir avec d’autres pratiques de gestion telles que la fertilisation azotée et le niveau d’intensité de gestion. / The development of sustainable agriculture requires greater understanding of the impact of management practices on agroecosystem functioning, and on the ecosystem services provided by these agroecosystems. Representing nearly 68% of world's agricultural surfaces and contributing to the livelihoods of more than 800 million people, grasslands are one of the major agroecosystems where optimized agricultural practices are of concern. This PhD focuses on liming, a well-known practice for counteracting soil acidification (due to ongoing natural processes or accelerated by management practices), but which has variable efficiency in permanent grasslands. Indeed, liming effects on grassland are poorly documented and existing studies rarely take into account grassland multifunctionality. My thesis uses an integrated approach to improve the knowledge of liming impacts on grassland functioning. Different types of experiments – in the field (in situ), in semi-controlled conditions (mesocosms) and laboratory soil incubations (microcosms) – were used to study liming effects on different grassland compartments (vegetation, microorganisms, soil) along with possible interacting factors. Liming effectively increased soil pH in all the experiments. However, improving pH status did not always lead to greater forage production or increases in microbial and root biomass. My results showed that liming can enhance greenhouse gas emissions through several pathways (reemission of lime-derived carbon or stimulation of carbon mineralization), but may also reduce CO2 emissions from ecosystem respiration. Collectively, my findings emphasize the importance of pedoclimatic conditions for liming impacts on permanent grasslands and highlight the difficulty of upscaling liming effects, particularly on forage production and greenhouse gas emissions. The efficiency of liming appears to depend on the type and dose of soil improvers and can also interact with other management practices such as nitrogen fertilization and management intensification.