Les forêts côtières inondables (FCI) des régions tropicales et subtropicales remplissent des fonctions écologiques nécessaires aux écosystèmes marins côtiers situés en aval et aux populations humaines vivant à proximité Aux Antilles, les mangroves et les forêts marécageuses à Pterocarpus officinalis sont structurés par des espèces ligneuses qui ont développé des adaptations particulières à la salinité, à l’inondation et aux substrats meubles sur lesquels elles reposent. Dans des contextes climatiques à forte saisonnalité, les saisons sèches prolongées entraînent de fortes variations de la salinité et du niveau de la nappe, que le changement climatique devrait amplifier. Les modèles climatiques de la région Caraïbe prévoient des saisons sèches plus sèches liées à une baisse des précipitations de 20 à 50 %. Or, la question des capacités de résistance et d’acclimatation des espèces ligneuses des FCI à des variations saisonnières marquées de leur environnement édaphique a été peu traitée dans la littérature scientifique.L’objectif de ce travail de thèse a été double. Il s’est agi, d'une part, de caractériser la structure et la croissance de faciès de végétation représentatifs des FCI antillaises et de mettre en évidence leurs déterminants. A cet effet, des individus adultes, des espèces ligneuses dominantes des FCI, (Avicennia germinans, Laguncularia racemosa, Pterocarpus officinalis, Rhizophora mangle), dans cinq faciès de végétation sur le gradient terre-mer, ont été suivis sur l'île de Grande-Terre (Guadeloupe). D’autre part, les effets de variations salines extrêmes sur la croissance et l’écophysiologie de ces quatre espèces ont été évalués au stade plantule par une expérience en conditions contrôlées.A travers cette étude, il a été montré que les différences de salinité et de fertilité entre les stationspermettent d’expliquer la composition et la structure des peuplements de FCI. Cette étude a égalementmontré que P. officinalis peut se maintenir dans une gamme de salinité plus large que ne l'indiquait lalittérature.Dans le contexte des Antilles où les marnages sont faibles, la saisonnalité du climat entraine des variations saisonnières importantes d’un ensemble de descripteurs édaphiques tels que le niveau de la nappe, la salinité du sol, le pH et le potentiel RedOx. L’inondation et la salinité des sols sont fortement corrélées aux variations mensuelles des précipitations. Les périodes sèches sont accompagnées de salinités élevées et d’une baisse du niveau de la nappe allant jusqu’à l’exondation des sols dans toutes les stations suivies. Les stress environnementaux liés à la saisonnalité entrainent une baisse de la production primaire. L’accroissement cambial mensuel des individus est fortement corrélé avec les précipitations et l’intensité du vent. Dans les stations de mangrove, la sècheresse édaphique régule la production primaire des palétuviers. En forêt marécageuse, la part de la sècheresse atmosphérique semble plus importante pour expliquer la production de P. officinalis. Aussi, les sècheresses édaphique et atmosphérique doivent être prises en compte toutes deux pour modéliser efficacement la croissance des peuplements des FCI.Lors de la saison sèche, le stress le plus important est le stress hydrique, lié à la diminution de la teneur en eau du sol et à l’augmentation de la salinité, qui entraine des contraintes physiologiques sur les palétuviers (ajustements stomatiques, pertes de surface foliaire et de conductivité hydraulique). Le stress ionique, lié à la toxicité des ions Na+ et Cl-, permet aussi d’expliquer une partie de la contrainte sur l’assimilation en carbone. En saison sèche, l’aération des sols ne se traduit pas par une amélioration des performances de croissance chez toutes les espèces. Aussi, la croissance cambiale maximale de toutes les espèces de FCI est réalisée en saison des pluies lorsque la salinité est faible et les niveaux d’inondation élevés. / In tropical and subtropical regions, flooded coastal forests provide essentials goods and services to local communities. In the Antilles, mangrove forests and the Pterocarpus officinalis swamp forest host tree species that are adapted to salinity, flooding and loose substrates. In areas were climatic seasonality is strong, dry seasons lead to strong fluctuations of soil salinity and water table level ; that climate change is likely to make stronger again. Climate model for the Caribbean project drier dry seasons with a decease of 20 to 50 % in annual rainfall amounts. However, resistance and acclimation ability of flooded coastal forest’s species to strong environmental fluctuations still remain poorly studied.This thesis aims two objectives. On the one hand, it aims to characterize the forest structure and monthly growth of vegetation structures representative of the Antillean flooded coastal forests and to highlight their determinants. In this respect, adult trees of the four dominant species of local flooded coastal forest (Avicennia germinans, Laguncularia racemosa, Pterocarpus officinalis, Rhizophora mangle), in five stations along a sea – land gradient were monitored on the Grande-Terre island (Guadeloupe). On the other hand, the effects of salinity variation patterns and salinity levels on growth performances and physiology of seedlings from the four same species were investigated through a greenhouse experiment.This study shows that differences among average salinity and soil fertility explain the vegetation structure of flooded coastal forest. It also extents, in the literature, the range of salinity in which P. officinalis can stand at the tree stage.In the Antilles were tidal range is small, climate seasonality lead to strong edaphic seasonal variations in water table level, soil salinity, pH and RedOx potential. Flooding and soil salinity are strongly correlated to monthly rainfall amounts: dry periods lead to high salinity and to a decrease in water table level under the soil surface. Seasonal environmental stresses lead to a decrease of primary production. Cambial growth was strongly correlated to monthly precipitation and average wind speed. In mangrove stations, edaphic drought determines primary production of mangrove trees, when, in swamp forest stations, atmospheric drought determines an important part of P. officinalis’ primary production.During the dry season, water stress is the more important environmental stress, both by the decrease in soil humidity and the increase in soil salinity, and leads to physiological strains (stomatal adjustment, loss of leaf area and hydraulic conductivity) for mangrove trees. Ionic toxicity of ions Na+ and Cl- also explains a part of the strain on carbon assimilation. During the dry season, re oxygenation of soils via low water table level does not lead to an increase of physiological traits. Thus, maximum cambial growth of all species is observed during the rainy season, when salinity is low and water table level is high.Flooded coastal forest’s species do not have the same ability to recover after a dry episode. In all the studied stations, A. germinans’ cambial growth rises back as soon as the rainy season starts, when, for one station, cambial growth of L. racemosa and R. mangle stay null during the three first month of the rainy season. This low ability to recover after a dry episode is correlated to a stronger impact of the dry season on the physiological traits of these two species.The greenhouse experiment shows that salinity variation patterns are to be taken into consideration for explaining seedlings’ growth and salinity tolerance. A stronger salinity increase impacts the growth of all the studied species; a punctual drop of salinity highlights that flooded coastal forest’s species differ in ability to take advantage of a low salinity episode. These results are coherent with field observations as cambial growth was fairly explained by monthly precipitation.

La production des arbres de Noël représente un marché distinct et marginal comparé aux autres types de production végétale. En effet, comme la valeur des arbres vendus dans ces activités économiques est proportionnelle à la qualité du feuillage, les différents facteurs influençant ce paramètre sont donc dominants dans les considérations des organismes régissant et encadrant cette culture. Les maladies d’origine fongique s’attaquant au feuillage des arbres de Noël représentent un phénomène environnemental important dans cette optique, engendrant des pertes de plus en plus prononcées dans les plantations du Québec. Dans le cas de cette province, considérée comme la plus grande productrice canadienne, la majorité des plantations produisent des sapins baumiers (Abies balsamea) qui sont, depuis ces dernières années, en proie à une maladie foliaire nommée la brûlure de la pousse. Cette maladie, causée par Delphinella abietis et Delphinella balsameae, est caractérisée par des symptômes comme un recroquevillement des aiguilles faisant partie des pousses de l’année, en plus de l’apparition de fructifications foncées visibles à l’oeil nu un an après l’infection. Même si des traitements aux fongicides sont présentement employés dans le but de contrôler cette maladie, la minime quantité d’informations disponibles au sujet des agents causaux et du cycle d’infection rend ces tentatives peu efficaces et relativement dommageables pour l’environnement. De plus, les seuls diagnostiques présentement disponibles pour les organismes de dépistage sont les observations au microscope des structures de dissémination qui n’est possible qu’à l’apogée des symptômes, rendant les diagnostics inefficaces pour contrer la maladie. Le but de ce projet de recherche était donc d’en apprendre davantage sur le cycle d’infection du Delphinella au Québec, de pouvoir isoler et caractériser les différents champignons qui sont présents au cours de la brûlure de la pousse et finalement de produire des outils diagnostiques, basés sur la technique des PCRs, qui permettraient de détecter plus rapidement et efficacement les agents pathogènes impliqués dans la brûlure de la pousse. À l’aide d’échantillonnages réguliers au courant des étés 2015 et 2016, des tendances plaçant les étapes critiques du cycle d’infection au début du mois de juin ont pu être observées par rapport à la dissémination des spores. Les échantillons récoltés en plantation suite à l’exposition ont permis l’acquisition d’aiguilles infectées qui ont été utilisées afin de pouvoir isoler les agents causaux de cette maladie. En effet, la dissection et le broyage des fructifications suivis par la mise sur milieu de culture des lysats résultants ont permis d’isoler plusieurs endophytes du sapin baumier. De plus, des isolements ont aussi été effectuée en plaçant au-dessus de la surface de milieux de culture stériles des fructifications, associées aux symptômes de la maladie, pendant l’étape de la dissémination et en obtenant ainsi une multitude de colonies appartenant à la même espèce. Dans les deux cas, l’identification moléculaire à l’aide du séquençage de la région ITS a permis de mettre en évidence l’acquisition d’isolats appartenant à l’espèce D. balsameae. Une autre espèce d’agent pathogène, Sydowia polyspora, a aussi été isolé à plusieurs reprises au cours du projet. Des protocoles de PCR basés sur la technique de type « touchdown » ont été développés afin de pouvoir détecter ces deux agents pathogènes dans les aiguilles de sapins. Pour ce faire, la région ITS ainsi que deux autres régions génétiques, le gène codant pour le facteur d’élongation 1 alpha (EF1A) et le gène codant pour la beta-tubuline (BTUB) ont été séquencés chez les isolats afin de concevoir des amorces spécifiques à l’ADN génomique des espèces ciblées. Les amorces se sont avérées efficaces pour détecter spécifiquement les deux champignons étudiés dans les aiguilles de sapins avec un seuil de détection de 10 ng/μl. De plus, ces outils de détection ont permis de déterminer des tendances quant à l’occurrence de D. balsameae qui n’est détecté que dans des aiguilles infectées et S. polyspora qui est autant retrouvé dans les aiguilles infectées que saines. Finalement, des sapins baumiers juvéniles ont été mis ou non en contact avec des aiguilles contaminées et apparemment matures en ce qui a trait à la dissémination des ascospores afin de confirmer le rôle d’agent pathogène de D. balsameae dans l’établissement de la brûlure des pousses. Deux mois après l’exposition, les arbres présentaient des symptômes de stress qu’ils aient ou non, été exposés à l’agent pathogène. Par contre, D. balsameae a pu être détecté avec les outils de diagnostic seulement dans certains des arbres exposés aux aiguilles porteuses de spores. Le projet a permis le développement d’outils qui pourront être appliqués dans la lutte contre cette maladie en expansion.

Le bois est un tissu plurifonctionnel permettant la conduction de la sève brute, le stockage de l’eau et des sucres ainsi que le soutien mécanique de la plante. L’arbre au cours de son développement expérimente différentes contraintes liées à son environnement et à sa taille croissante. En réponse à ces contraintes, les performances fonctionnelles du bois sont ajustées par des variations de valeurs de propriétés, elles-mêmes dépendantes du produit de la xylogénèse. Cependant les extrais chimiques déposés lors du processus de duraminisation, entraine la modification des propriétés du bois. Les propriétés du duramen sont le fruit de la xylognénése et de la duraminisation ainsi que de leurs interactions. Ce travail de thèse a donné naissance au terme ‘profil ligneux’, désignant l’ensemble des variations des propriétés du bois à différentes échelles et dans une dimension ontogénique résultant des deux processus cités précédemment. La diversité de tempéraments vis-à-vis de la lumière (héliophilie à sciaphilie) des essences tropicales suggère une diversité d’expressions du profil ligneux. La description de ces différentes expressions serait gage d’une meilleure compréhension du tempérament. Comprendre et caractériser le profil ligneux et la variation de la quantité de bois de cœur dans l’arbre, représentent également un enjeu économique puisque l’industrie du bois Guyanaise a été identifiée comme une filière d’avenir. L’analyse de la diversité du profil ligneux—par une approche ascendante, de l’échelle individuelle à l’échelle interspécifique—a prouvé son efficacité dans la discrimination du degré d’affinité à la lumière. La variation de densité est particuliérment pertinente. Néanmoins, sa pertinence réside dans (1) la combinaison du gradient radial et vertical et (2) la prise en compte du duramen qui modifie parfois, l’amplitude et la direction du gradient ainsi que la forme du profil.L’effet de la duraminisation sur la variation de densité devient alors évocateur du tempérament de l’espèce au même titre que la qualité et/ou la quantité d’extraits chimique mis en jeu. La pertinence du profil ligneux dans la caractérisation du tempérament écologique est due à son aspect intégrateur de divers processus et propriétés. En regard du changement l’allocation de croissance (i.e. du tronc vers la couronne) observée chez Dicorynia guianensis et de travaux précédents sur la croissance des arbres, un lien potentiel entre la diversité du profil ligneux et la stratégie d’allocation de la croissance pourrait exister. / Wood is a multifunctional tissue involved in sap conduction, storage of water and reserves as well as mechanical support. Tree during its development experiments various constraints due to its environment and its growing size. In response to these constraints, wood functional performances are adjusted by variations of property values, which are dependent on the xylogenesis product. However, wood properties may be modified by the deposition of chemical extractives during heartwood formation. Thus heartwood properties are the result of xylogenesis, heartwood formation and their interactions. This work gave rise to the term 'wood profile', designating all variations of wood properties at different scales and in an ontogenetic dimension, resulting from both processes described above. The diversity of shade tolerance (heliophilic to sciaphilic) strategies species suggests a diversity of wood profile expressions. The description of these different expressions could be a way to better understand plant strategies. Understanding and characterizing wood profile and variations in heartwood quantity in tree, is an economical issue since the Guyanese timber industry has been identified as a promising sector. The analysis of the diversity of wood profile—using a bottom-up approach, from the individual level to the interspecific level—proves to discriminate shade tolerance strategies efficiently. Wood specific gravity variation is especially relevant. However, its relevance is based on (1) combinations of both radial and vertical variations and (2) integration of heartwood that may impact range and direction of the gradient and shape of the profile as well. Effect of heartwood formation on wood specific gravity variations is suggestive of shade tolerance strategy as well as quality and/or quantity of chemical extractives. Relevant characterization of shade tolerance strategies by wood profile is the result of the integration of diverse processes and properties. To the view of growth allocation shift (from trunk to crown) observed in Dicorynia guianensis and of previous studies on tree growth, a potential link between wood profile diversity and growth allocation strategies may exist.

Cette thèse porte sur différents problèmes d'optimisation combinatoire dont nous avons caractérisé la difficulté en décrivant des réductions et des algorithmes polynomiaux exacts ou approchés.En particulier, nous étudions le problème de trouver, dans un graphe orienté sans cycle dont les sommets sont étiquetés, un chemin qui passe par un maximum d'étiquettes différentes. Nous établissons qu'il n'existe pas d'algorithme polynomial avec un facteur constant pour ce problème. Nous présentons aussi un schéma qui permet d'obtenir, pour tout $epsilon >0$, un algorithme polynomial qui calcule un chemin collectant $ O(OPT^{1-epsilon})$ étiquettes.Nous étudions ensuite des variantes du problème de l'arbre couvrant de poids minimum auquel nous ajoutons des contraintes de distance et d'intermédiarité. Nous prouvons que certaines variantes se résolvent en temps polynomial comme des problèmes de calcul d'un libre de poids minimum commun à deux matroïdes. Pour une autre variante, nous présentons un algorithme d'approximation facteur 2 et nous prouvons qu'il n'existe pas d'algorithme polynomial avec un meilleur facteur constant.Enfin, nous étudions un problème d'améliorations de réseaux du point de vue du partage des coûts. Nous montrons que la fonction de coût associée à ce problème est sous-modulaire et nous utilisons ce résultat pour déduire un mécanisme de partage des coûts qui possède plusieurs bonnes propriétés. / In this thesis, we investigate several combinatorial optimization problems and characterize their computational complexity and approximability by providing polynomial reductions and exact or approximation algorithms.In particular, we study the problem of finding, in a vertex-labeled directed acyclic graph, a path collecting a maximum number of distinct labels. We prove that no polynomial time constant factor approximation algorithm exists for this problem. Furthermore, we describe a scheme that produces, for any $epsilon >0$, a polynomial time algorithm that computes a solution collecting $O(OPT^{1-epsilon})$ labels. Then, we study several variants of the minimum cost spanning tree problem that take into account distance and betweenness constraints. We prove that most of these problems can be solved in polynomial time using a reduction to the weighted matroid intersection problem. For an other problem, we give a factor 2 approximation algorithm and prove the optimality of this ratio.Finally, we study a network improvement problem from a cost sharing perspective. We establish that the cost function corresponding to this problem is submodular and use this result to derive a cost sharing mechanism having several good properties.

Cette thèse porte sur l'histoire évolutive des gènes de vertébrés. Deux types de phénomènes évolutifs peuvent perturber l’organisation des gènes dans les génomes eucaryotes : les modifications du contenu en gènes des génomes par duplications ou délétions de gènes, et les changements dans l’ordre des gènes par réarrangements. L’impact fonctionnel et sélectif de ces processus sur les génomes est encore mal connu.Ce travail de thèse s’articule autour de trois projets portant sur les événements de duplication et de délétion qui modifient le nombre de copies d'un gène. Nous nous sommes intéressés à ces événements à partir d’arbres phylogénétiques reconstruits à l’échelle de génomes entiers. Dans une première partie nous avons examiné le cas où ces événements seraient sous sélection négative, en étudiant les arbres de gènes ou aucune duplication ou délétion ne s'est fixée. Nous avons observé que ces gènes avaient des propriétés particulières et nous proposons des hypothèses pour les expliquer. Dans une deuxième partie nous nous sommes intéressés aux duplications de gènes et aux corrélations que l'on observe avec l'évolution des fonctions biologiques. Enfin en dernière partie nous avons étudié en détail la famille de gènes ROBO dont une des copies aurait acquis une fonction différente dans le développement du système nerveux des mammifères sous l’influence de la sélection positive. Dans leur ensemble ces résultats apportent de nouveaux éléments pour mesurer et comprendre l’impact global des contraintes ou des avantages que les duplications de gènes en particulier, et le changement du nombre de copies des gènes en général, peuvent exercer sur un génome de vertébré. / This thesis is about the evolutionary history of vertebrates genes. Two categories of evolutionary processes can disrupt the gene organization in eukaryotic genomes: changes in the content of genomes by gene duplications or gene deletions, and changes in the order of the genes by rearrangements. Functional and selective impacts of these processes on genomes are poorly understood.This thesis covers three different projects about duplication and deletion events that change the number of gene copies. We were interested in these events from phylogenetic trees reconstructed at the scale of whole genomes. In the first part we examined the case where these events would be under negative selection, by studying phylogenetic gene trees where no duplication or deletion was fixed. We found that these genes have special properties and propose hypotheses to explain them. In the second part we looked at gene duplications and correlated these events with the evolution of biological functions. Finally in the last part we have studied in detail the ROBO genes family in which one copy has acquired a different function in the developing nervous system of mammals under the influence of positive selection.Taken together these results provide new elements to measure and understand the global impact of constraints or advantages that gene duplications in particular, and the change of genes copy number in general, can have on a vertebrate genome.

Les régions urbaines imposent d’intenses et multiples changements environnementaux sur les écosystèmes qu’elles contiennent et qui les entourent, et les réponses des écosystèmes à ces environnements urbains est encore relativement peu connue, même pour des processus fondamentaux comme les cycles du carbone (C) et de l’azote (N). Ce travail utilise une chronoséquence de systèmes sol-arbre d’alignement (plantations de Tilia tomentosa Moench) de 75 ans, situés à Paris, comme étude de cas principale, afin de détecter des tendances de long terme dans les cycles urbain du C et du N et d’en inférer les potentiels mécanismes sous-jacents. Un patron d’accumulation du C et du N dans les sols de rue est décrit, et nous faisons l’hypothèse que le C dérivé des racines, et le N issu des dépôts atmosphérique et apports animaux, s’accumulent dans ces sols. Ensuite, une analyse des fractions organo-minérales des sols suggère qu’il y a bien une accumulation de matière organique du sol (MOS) relativement récente. Les analyses 13C et 15N suggèrent que les racines sont un contributeur majeur à cette augmentation de la teneur en MOS et de la rétention du N exogène. Les taux de nitrification et de dénitrification potentielles augmentent avec l’âge des systèmes de rue, ce qui semble être déterminé par une augmentation des bactéries oxydant l’ammoniaque. Les dynamiques de long terme pour le C semblent caractérisées by une augmentation des apport hypogés couplée à des mécanismes de stabilisation du C racinaire. Pour le N, les sorties de N semblent contrebalancées par d’importants apports exogènes et les racines, apports dont une partie est retenue dans la biomasse végétale (racines) et la MOS. / Urban areas impose multiple and intense environmental changes on the ecosystems they contain or that surround them, and the ecosystem responses to urban environments are still poorly known, even on fundamental ecosystem processes such as carbon (C) and nitrogen (N) cycling. The dynamics of urban ecosystems, especially on the long-term, have received little attention. The present work uses a 75-year chronosequence of street soil-tree systems (plantations of Tilia tomentosa Moench) in Paris, France, as its main case study to detect long-term patterns in urban C and N cycling and infer potential underlying mechanisms. This thesis describes age-related patterns of C and N accumulation in soils, and we hypothesize that tree root-derived C and deposited N from the atmosphere and animal waste accumulate in soils. Then, an analysis of soil particle-size fractions further points towards a recent accumulation of soil organic matter (SOM), and 13C and 15N analysis suggests that tree roots are a major contributor to the increase of SOM content and N retention. Potential nitrification and denitrification rates increase with street system age, which seems driven by an increase in ammonia-oxidising bacteria. The long-term dynamics of C seem characterized by increasing belowground inputs coupled with root-C stabilization mechanisms. For N, the losses are likely compensated by exogenous inputs, part of which is retained in plant biomass (roots) and SOM.These results are then discussed in light of results obtained on Parisian black locust systems (Robinia pseudoacacia Linnæus), as well as other data, and management recommendations are proposed.

Dans cette thèse nous étudions le pouvoir d'expression de plusieurs logiques sur les arbres finis. En particulier, nous cherchons à obtenir une compréhension précise du pouvoir d'expression de la logique du premier ordre sur les arbres finis. Nous étudions un nombre important de logiques- pour cette raison nous procédons par comparaison avec une logique qui les contient et nous sert de référence: la logique monadique du second-ordre. Chaque logique que nous considérons est un fragment de la logique monadique du second ordre. MSO est liée à la théorie des langages formels. A chaque formule logique correspond un langage d'arbre: celui des arbres satisfaisant la formule. De plus, étant donné une logique nous pouvons lui associer une classe de langages d'arbres: la classe des langages définissables par une formule de cette logique. Dans le cadre des arbres finis, MSO correspond exactement à la classe des langages réguliers. Étant donné une logique, nous cherchons en fait à obtenir une caractérisation décidable de la classe de langages définissable par celle-ci. Par caractérisation décidable nous entendons un algorithme résolvant le problème suivant: pour un automate d'arbre finis, décider si le langage appartient à la classe en question. Nos caractérisations décidables sont en fait obtenue en exhibant pour chaque classe un ensemble de propriétés de clôture vérifiées par un langage si et seulement si celui-ci appartient à la classe en question. Nous montrons ensuite que chaque propriété de clôture est décidable. Énoncer et prouver de telles propriétés de clôture permet généralement d'obtenir une bonne compréhension du pouvoir de la logique correspondante. Le problème ouvert principal de ce domaine de recherche est l'obtention d'une caractérisation décidable pour la logique du premier ordre. Nous présentons des caractérisation décidables pour plusieurs fragment de FO. Nous commençons par la présentation de trois caractérisations décidable pour des classes de langages d'arbres de rang borné. La première classe que nous considérons est celle des langages définissables par la logique EF + F-1. Cette logique permet de naviguer dans l'arbre en se déplaçant soit vers un ancêtre, soit vers un descendant. La second classe est celle des arbres de rang borné définissables par la logique du premier ordre en n'utilisant qu'une seule alternance de quantificateurs. La dernière classe est celle des langages définissables par une combinaison booléenne de formules existentielles du premier ordre. Dans le cadre des forêts, nous étudions la classe des langages définissable par la logique du premier ordre à deux variables et deux prédicats correspondants respectivement à la relation ancêtre et la relation frère suivant. Nous présentons une caractérisation pour cette logique. La dernière classe pour laquelle nous présentons une caractérisation décidable est celle des langages localement testables (LT). UN langage est dans LT si l'appartenance d'un arbre à celui-ci ne dépends que des voisinages d'une certaine taille fixée dans l'arbre. / In this thesis we investigate the expressive power of several logics over finite trees. In particular we want to understand precisely the expressive power of first-order logic over finite trees. Because we study many logics, we proceed by comparison to a logic that subsumes them all and serves as a yardstick: monadic second-order logic. Each logic we consider is a fragment of monadic second-order logic. MSO is linked to the theory of formal languages. To each logical formula corresponds a tree language, which is the language of trees satisfying this formula. Furthermore, given a logic we can associate a class of tree languages: the class of languages definable by a formula of this logic. In the setting of finite trees MSO corresponds exactly to the class of regular tree languages. Given a logic, we actually look for a decidable characterization of the class of languages defined in this logic. By decidable characterization, we mean an algorithm for solving the following problem: given as input a finite tree automaton, decide if the recognized language belongs to the class in question. We will actually obtain our decidable characterizations by exhibiting for each class a set of closure properties such that a language is in the class under investigation if and only if it satisfies these closure properties. Each such closure property is then shown to be decidable. Stating and proving such closure properties usually yields a solid understanding of the expressive power of the corresponding logic. The main open problem in this research area is to obtain a decidable characterization for the class of tree languages that are definable in first-order logic. We provide decidable characterizations for several fragments of FO. First we provide three decidable characterizations for classes of regular languages of trees of bounded rank. The first class we consider is the class of languages definable in the temporal logic EF+F^-1. It essentially navigates the trees using two modalities for moving to a descendant node or an ancestor node. The second class we consider is the class of trees of bounded rank definable using one quantifier alternation. The last class, is the class of languages definable using a boolean combination of existential first order formulas. In the setting of forests, we investigate the class of languages definable in first-order logic using only two variables and two prediactes corresponding respectively to the ancestor and following sibling relations. We provide a characterization for this logic. The last class for which we provide a decidable characterization is the class of locally testable language (LT). A language L is in LT if membership in L depends only on the presence or absence of neighborhoods of a certain fixed size in the tree. We define notions of LT for both unranked trees and trees of bounded rank by adapting the definition of neighborhood to each setting. Then we provide a decidable characterization for both notions of LT.

La première partie de cette thèse s’inscrit dans le domaine des cartes aléatoires, qui est un sujet à la frontière des probabilités, de la combinatoire et de la physique statistique. Nos travaux complètent une série de résultats de convergence de différents modèles de cartes aléatoires vers la carte brownienne, qui est un espace métrique compact aléatoire. Plus précisément, on montre que la limite d’échelle d’une carte de loi uniforme sur l’ensemble des cartes biparties enracinées à n arêtes, munie de la distance de graphe renormalisée par (2n)^(−1/4), est, au sens de Gromov–Hausdorff, la carte brownienne. Pour prouver ce résultat, les arguments importants sont d’une part l’utilisation d’une bijection combinatoire entre cartes biparties et arbres multitypes, et d’autre part des théorèmes de convergence pour les arbres de Galton–Watson multitypes étiquetés. Dans un deuxième temps, le but est de présenter une théorie des excursions pour le mouvement brownien indexé par l’arbre brownien. De manière analogue à la théorie d’Itô des excursions pour le mouvement brownien, chaque excursion correspond à une composante connexe du complémentaire des zéros du mouvement brownien indexé par l’arbre, et l’excursion est définie comme un processus indexé par un arbre continu. On explique comment mesurer la longueur de la frontière de ces excursions, de sorte que la famille de ces longueurs coïncide avec les sauts d’un processus de branchement à temps continu de mécanisme de branchement stable d’indice 3/2. De plus, conditionnellement aux longueurs des frontières, les excursions sont indépendantes et leur loi conditionnelle est déterminée à l’aide d’une mesure d’excursion explicite que l’on introduit et décrit. Dans ce travail, le serpent brownien apparaît comme un outil particulièrement important. / The first part of this thesis concerns the area of random maps, which is a topic in between probability theory, combinatorics and statistical physics. Our work complements several results of convergence of various classes of random maps to the Brownian map, which is a random compact metric space. More precisely, we prove that the scaling limit of a map which is uniformly distributed over the class of rooted planar maps with n edges, equipped with the graph distance rescaled by (2n)^(−1/4), is, in the Gromov-Hausdorff sense, the Brownian map. To establish this result, the main arguments are the use of a combinatorial bijection between bipartite maps and multitype trees, together with convergence theorems for Galton-Watson multitype trees. We then aim to develop an excursion theory for Brownian motion indexed by the Brownian tree. Analogous to the Itô excursion theory for Brownian motion, each excursion corresponds to a connected component of the complement of the zero set of the tree-indexed Brownian motion, and the excursion is defined as a process indexed by a continuous tree. We explain how to measure the length of the boundary of these excursions, in a way that the collection of these lengths coincides with the collection of jumps of a continuous-state branching process with a 3/2-stable branching mechanism. Moreover, conditionally on the boundary lengths, the excursions are independent and their conditional distribution is determined in terms of an excursion measure that we introduce and study. In this work, the Brownian snake appears as a particularly important tool.

Une savane est définie par la coexistence entre des arbres et des Poacées. Dans la savane de Lamto en Côte d’Ivoire, l’espèce dominante de Poacée est connue pour inhiber la nitrification et avant mon étude, l’impact des arbres sur la nitrification était très mal connu. L’étape de la nitrification est conduite par deux différentes communautés, les archées et les bactéries nitrifiantes ayant le gène amoA. Le but de cette étude est de comprendre l’impact de ces deux types de végétaux sur le cycle de l’azote, notamment sur les communautés nitrifiantes et également de comprendre l’impact de la saisonnalité et du passage du feu sur ces processus. Des échantillonnages ont été réalisés sous les Poacées et les arbres à Lamto durant les saisons humides et sèche et également avant et après le passage du feu. Cela a mis en évidence plusieurs effets : (i) les Poacées dominantes de la savane inhibent la nitrification, (ii) les arbres dominants stimulent la nitrification, (iii) les archées nitrifiantes son prédominantes dans cette savane et elles contribueraient majoritairement à la nitrification, (iv) la saisonnalité à un impact direct sur les abondances et l’activité des micro-organismes du sol (l’activité transcriptionelle des archées nitrifiantes diminuent en saison humide), (v) le feu a un effet indirect sur les communautés microbiennes du sol par son impact sur les caractéristiques physico-chimiques des sols, notamment il diminue l’activité des archées nitrifiantes. Enfin, la dénitrification est supérieure sous les arbres que sous les Poacées. Cette étude a permis de mieux comprendre les interactions entres les bactéries et archées nitrifiantes, la végétation et la saisonnalité. / A savanna is defined by the coexistence between trees and grasses. Savannas represent 12-13% of continental surfaces. In the Lamto savanna in Ivory Coast, the dominant grass species inhibits nitrification (the transformation of ammonium into nitrate) and the impact of trees on nitrification before this study was not known. Nitrification is conducted by two different communities. The archaea nitrifiers that have the amoA-AOA gene and bacteria nitrifiers that have the amoA-AOB gene. The aim of this study is to analyse the impacts of both plant types on nitrogen cycling, particularly on the nitrifier communities, and understand the impact of seasonality and fire on these processes. Sampling was conducted under grasses and trees in the Lamto savanna during the wet and dry seasons and also before and after the fire. This study has highlighted for the first time different effects including: (i) the dominant savanna grasses inhibit nitrification, (ii) dominant trees stimulate nitrification, (iii) the archaea nitrifiers are predominant in this savanna and they are mainly responsible for nitrification in this ecosystem, (iv) seasonality has a direct impact on the abundances and activities of soil microorganisms and the wet season reduced archaea nitrifier transcriptional activities, (v) fire has an indirect impact on soil microbial communities due to its impacts on soil physico-chemical characteristics: it decrees the abundance of archaea nitrifiers. In addition, denitrification is higher under trees than grasses. This study permitted to better understand the interactions between nitrifiers, vegetation and seasons.

Ce projet de recherche évalue la réponse à très court terme (< 1 mois) des insectes saproxyliques à la disponibilité saisonnière ainsi qu'à l'essence d'arbre de bûches récemment coupées. Disposant de quatre parterres de coupes forestières dans la sapinière à bouleau blanc de la forêt Montmorency (Québec, Canada), nous avons évalué la réponse des insectes saproxyliques en termes de richesse taxonomique, de taux de visites et de taux de colonisation sur des bûches coupées à différents moments de la saison estivale. La richesse taxonomique et les taux de visites ont été évalués à l'aide de pièges à interception fixés au tronc alors que les taux de colonisation ont été obtenus par écorçage et dissection des bûches exposées. Les bûches de sapin baumier et d'épinette noire ont été davantage visitées et colonisées par les insectes xylophages que celles de bouleau blanc qui ont été complètement exemptes d'attaques. Nos résultats ont également montré une colonisation des bûches par les xylophages moins d'un mois après la coupe, avec des taux de colonisation plus élevés sur une période allant de la mi-juillet à mi-septembre. Ces xylophages appartenaient principalement aux espèces Monochamus prob. scutellatus et Urocerus prob. albicornis, qui sont des colonisateurs primaires connus pour les dommages qu'ils causent aux arbres moribonds ou récemment morts ou au bois récemment coupé. Nous recommandons de récolter rapidement les troncs de conifères une fois coupés pendant la période allant de la mi-juillet à mi-septembre afin de minimiser les dommages infligés aux troncs récoltés. / This research project evaluates the short-term (< 1 month) response of saproxylic insects to the seasonal availability and tree species of recently cut logs. Using four harvested sites located in the balsam fir-paper birch forest of Forêt Montmorency (Quebec, Canada), we evaluated the taxonomic richness, visitation rates and colonization rates of saproxylic insects on logs cut on different dates during the summer season. Taxonomic richness and visitation rates were assessed using trunk-window traps, while colonization rates were obtained by debarking and dissecting exposed logs. Xylophagous insects were more likely to colonize balsam fir and black spruce logs than paper birch logs. Our results also showed a colonization of the logs by xylophagous insects less than a month after cutting, with higher colonization rates over a period ranging from mid-July to mid-September. These xylophagous insects were mainly Monochamus prob. scutellatus and Urocerus prob. albicornis, which are primary colonizers known to damage commercial logs. We recommend prompt harvesting of conifer logs cut during the period ranging from mid-July to mid-September to minimize damage to harvested logs.