L’état et le devenir de la diversité biologique préoccupent la science et la politique depuis près d’un demi-siècle. Dans ce travail, nous questionnons le modèle linéaire en vigueur qui suppose que la recherche scientifique décrit une réalité objective sur laquelle la politique peut s’appuyer pour formuler des décisions éclairées sur la « crise de la biodiversité ». En adaptant l’hypothèse foucaldienne de biopouvoir, nous montrons qu’un régime de savoir-pouvoir de type technoscientifique se déploie sous la forme de prises en charge du vivant. Nous étudions les multiples traductions dont la diversité biologique fait l’objet lors de sa quantification, sa mise en relation avec le fonctionnement des écosystèmes, et le calcul d’équivalences écologiques. Dans chacune de ces étapes, nous décrivons les transformations ontologiques de la biodiversité impliquées et la manière dont science et politique coproduisent un dispositif de maîtrise de la nature. Ces prises en charge partagent la propriété de reconfigurer l’espace-temps endogène aux entités écologiques pour qu’il devienne compatible avec des préoccupations anthropocentrées. Ces reconfigurations produisent des résistances multiples et ignorent l’oikos de la biodiversité dont nous soulignons les caractéristiques à partir de l’héritage de Ernst Haeckel et de Jacob von Uexküll. Nous concluons que les recherches des conditions et des modes d’existence de la biodiversité peuvent servir de base à une « écologie de la biodiversité » conçue comme contre-dispositif non anthropocentré. Ce travail propose d’ouvrir une réflexion sur la manière dont la crise écologique bouscule les catégories d’espace, de temps et d’environnement. / The state and fate of biological diversity is a matter of scientific and political concern for half acentury. In this thesis, we explain how the articulation between knowledge and power contributes to the understanding and policy dedicated to handle this ecological crisis. By adapting the foucaldian hypothesis of biopower, we show how a technoscientific regime is built upon a “dispositif” meant to control the heterogeneity and unpredictability of nature. We study the successions of multiple traductions of biodiversity during its quantification, functionalization and the construction of ecological equivalence. In each of these steps, we describe the ontological transformations of biodiversity involved and how science and policy co-produce a strategical device for controlling biodiversity. The consequence of these transformations is the replacement of endogenous spatial and temporal frames of ecological entities by an exogenous temporality and spatiality, compatible with anthropocentric concerns. We show that these reconfigurations produce multiple resistances but ignore the specificities of what we call the oikos of biodiversity.We conclude that studying the conditions and modes of existence of biodiversity can serve as abasis for the construction of a non-anthropocentric counter-biopower.

La communication par émission sonore est un trait comportemental répandu chez les animaux terrestres. Les riches textures sonores de la forêt neotropicale nous suggèrent que la faune est non seulement abondante, mais aussi diverse et dynamique. Cette facette de la biodiversité peut révéler des informations précieuses sur les communautés animales qui habitent les milieux tropicaux, mais reste largement méconnue. Comment mesurer la diversité acoustique tropicale pour aborder des questions écologiques ? Dans le cadre de l'écoacoustique, nous avons cherché à révéler des structures dissimulées dans le paysage sonore de la forêt neotropicale, et tenter d’expliquer leurs présences à travers les processus écologiques sous-jacents. Tout d’abord, nous avons suivi la dynamique spatio-temporelle d’une empreinte sonore amazonienne, le chant de l’oiseau tropical Lipaugus vociferans, montrant une activité liée à des caractéristiques spécifiques d’habitat. Puis, nous nous sommes intéressés aux communautés d’amphibiens. L’analyse de variables acoustiques et météorologiques nous a permis de mieux comprendre les causes, patrons et conséquences du comportement reproductif explosif. Enfin, nous avons adapté de nouveaux outils de calcul, issus des disciplines de l'apprentissage automatique et de la reconnaissance de formes, pour proposer une analyse efficace, objective et facilement reproductible de grands jeux de données acoustiques. L’écoacoustique, renforcée par des algorithmes informatiques, émerge comme une approche clé pour les programmes de suivis de biodiversité à large échelle, permettant de mieux comprendre et valoriser la diversité de formes de vies unique abritée par la forêt tropicale. / Acoustic signalling is a common behavioural trait among terrestrial animals. The rich sound textures of neotropical forest echo that wildlife is not only abundant, but also diverse and dynamic. This facet of biodiversity can reveal valuable insights of animal communities inhabiting tropical environments, yet remains poorly understood. How to best measure tropical acoustic diversity to address ecological questions? Based on the ecoacoustic framework, we explored the soundscape of neotropical forest, revealing patterns and investigating the ecological underlying processes. First, we tracked the spatiotemporal dynamics of an amazonian soundmark, the song of the bird Lipaugus vociferans, showing activity patterns related to specific habitat features. Then, we investigated amphibian communities with very brief reproduction periods. Coupling acoustic and environmental variables, we shed light on the causes, patterns and consequences of explosive breeding events. Finally, we adapted novel computational tools from the machine learning and pattern recognition disciplines to provide an efficient, objective and replicable analysis of large acoustic datasets. Ecoacoustics, powered with computer algorithms, emerge as a suitable approach to scale-up biodiversity monitoring programs, allowing to better understand and cherish the unique diversity of life sustained by tropical forest.

Oenococcus oeni est une espèce de bactérie lactique adaptée à l'environnement hostile de la fermentation du vin. Elle montre un degré de spécialisation remarquable face au stress provoqué par le faible pH et la forte teneur en éthanol, ce qui lui permet de proliférer là où la plupart des bactéries ne survivent pas. Cette bactérie est très importante dans la production de vin, car elle réalise la fermentation malolactique, qui se produit après la fermentation alcoolique, et au cours de laquelle l'acide malique est métabolisé en acide lactique et où le vin est désacidifié. L'espèce accumule des mutations plus vite que les autres espèces de bactéries lactiques, ce qui a probablement accéléré le processus de domestication. Son degré de spécialisation a été démontré par la présence de populations spécifiques adaptées aux vins rouges ou aux vins blancs dans la même région. Dans cette étude, nous avons utilisé des approches de séquençage haut débit et de génomique pour élucider la diversité des souches d’O. oeni, identifier leurs caractéristiques génomiques et mesurer leur dispersion dans différents environnements ainsi que leur dynamique au cours des fermentations. En raison de son importance pour la vinification, plusieurs centaines de souches ont été isolées et séquencées. Dans ce travail, nous avons augmenté la collection de génomes en séquençant des souches de cidre et de kombucha et en effectuant des analyses phylogénétiques afin de clarifier la structure de la population de l'espèce. En calculant un pangénome à l'échelle de l'espèce, nous avons effectué une analyse génomique comparative afin d'explorer des gènes spécifiques à une ou plusieurs sous-populations. Avec le séquençage de nouvelle génération, nous avons produit des génomes entièrement circularisés à partir des principales sous-populations et analysé leurs arrangements génomiques. Ces nouveaux génomes ont été annotés avec de nouveaux pipelines automatiques et une curation manuelle pour la première fois depuis la publication du génome de référence PSU-1. L’évolution des communautés bactériennes au cours de la fermentation, du moût de raisin au vin fini, a été examinée par le séquençage de fragments 16S dans quatre exploitations du bordelais. À l’aide d’amorces universelles et spécifiques, nous avons comparé la biodiversité des espèces dans des vins issus d’agriculture biologique ou conventionnelle. De plus, en se basant sur les groupes phylogénétiques de souches d’O. oeni nouvellement définis, nous avons développé une méthode de qPCR pour analyser la dispersion des groupes de souches d’O. oeni et leur dynamique au cours des fermentations. Cette nouvelle méthode a également été utilisée pour analyser la diversité des souches d’O. oeni dans les vins de base de Cognac et au cours de la production de cidre, deux produits qui se distinguent des productions de vins traditionnels par la non-utilisation de sulfites. Les deux autres espèces du genre Oenococcus, O. kitaharae et O. alcoholitolerans, se retrouvent également dans les environnements de boissons fermentées. O. kitaharae ne possède pas de gène malolactique fonctionnel, mais O. alcoholitolerans, découvert plus récemment, serait capable de réaliser la réaction malolactique. Nous l’avons caractérisée, ainsi que sa tolérance aux facteurs de stress de l'environnement vin. Constatant qu'elle était incapable de survivre dans le vin, nous avons produit un génome entièrement circularisé d'O. alcoholitolerans et effectué une analyse de génomique comparative afin d'identifier les gènes d'O. oeni lui permettant de tolérer le pH et l'éthanol, ce qui manque à O. alcoholitolerans et à O. kitaharae. En conclusion, nous avons utilisé les nouvelles technologies de séquençage de nouvelle génération pour produire des génomes de haute qualité et effectuer des analyses comparatives approfondies à l’échelle de l’espèce qui nous ont permis d’identifier des gènes susceptibles d’expliquer l’adaptation d’O. oeni à l’environnement. / Oenococcus oeni is a lactic acid bacteria species adapted to the inhospitable environment of fermenting wine, where it shows a remarkable degree of specialization to the stress of low pH and high ethanol that allows it to proliferate where most bacteria fail to survive. The bacteria is supremely important in wine production, because it carries out malolactic fermentation, a process that occurs after alcoholic fermentation, where malic acid is metabolised into lactic acid and the pH of the wine is raised. The species has only a small genome and accumulates mutations several orders of magnitude faster than other lactic acid bacteria due to a loss of DNA mismatch repair genes. This has likely sped up the process of domestication to wine. The degree of specialization has been demonstrated by finding specific populations adapted to red or white wines in the same region. In this study, we used high throughput sequencing and genomics approaches to elucidate the diversity of O. oeni strains, to identify their genomic characteristics and measure their dispersion in different environments as well as their dynamics during fermentation. Because of its importance to wine-making, several hundred strains have been isolated and sequenced. In this work, we have expanded upon the collection of genomes by sequencing strains from cider and kombucha and performing phylogenetic analyses to clarify the population structure of the species. By calculating a species-wide pangenome, we performed comparative genomics to explore gene clusters that were specific to one or more sub-populations. With next generation sequencing, we produced fully circularized genomes from the major sub-populations and analysed their genomic arrangements. These new genomes were annotated with new, automatic pipelines and manual curation for the first time since the publication of the reference genome PSU-1. The evolution of bacterial communities over the course of fermentation, from grape must to finished wine, was examined with 16S amplicon sequencing in four Bordeaux wineries. Using a universal and a specific primer-set, we compared the biodiversity in wines resulting from organic or conventional farming practices. In addition, with the newly defined phylogenetic groups, we developed a qPCR experiment to detail the composition of O. oeni in the fermentations and cemented the dispersal of even rarely isolated strain sub-populations in grape must. This new method was also used to analyse the diversity of O. oeni strains in the base wines of Cognac and during the production of cider, two products that are distinguished from traditional wine production by not using sulfite. The two other species in the Oenococcus genus, kitaharae and alcoholitolerans, are also found in the environments of fermenting beverages. O. kitaharae does not have a functional malolactic gene, but the more recently discovered O. alcoholitolerans was thought capable of performing the malolactic reaction. We characterized this, as well as the species tolerance for the stressors of the wine environment. Finding it unable to survive in wine, we produced a fully circularized genome of O. alcoholitolerans and performed a comparative genomics analysis to identify the O. oeni genes that enable it to tolerate the pH and ethanol, which O. alcoholitolerans and O. kitaharae lacks. In conclusion, we have used the new technologies of next generation sequencing to produce high-quality genomes and performed extensive, species-wide comparative analyses that allowed us to identify patterns in gene presence that provide likely explanations for environmental adaptation.

Le droit applicable aux études d’impact environnemental a considérablement évolué depuis sa création par la loi sur la protection de la nature du 10 juillet 1976. D’un droit fondé sur une nature cloisonnée, on se retrouve en 2017 avec un droit souple et négocié, fondé sur une approche systémique et dynamique des interrelations entre l’homme et son environnement. Les échanges de connaissances par le biais de l’expertise offrent progressivement un espace de négociation où les intérêts économiques et la réalité scientifique en viennent à fusionner, donnant naissance à une conception modernisée de la nature : celle de l’évaluation de la biodiversité par les services qu’elle rend à l’homme. Pourtant, la complexité de la nature dépasse l’appréhension que l’homme peut en avoir. Dès lors, bien que les procédures juridiques applicables aux études d’impact environnemental reflètent encore les limites imposées par le pouvoir de l’économie sur la nature, le droit ouvre néanmoins une brèche grâce aux développements d’outils numériques qui pourrait permettre de rééquilibrer les forces en présence. La naissance d’une négociation écologique où les expertises scientifiques profanes, la participation du public et la création d’une connaissance commune de la nature influenceraient également la décision publique est alors peut-être en pleine émergence. / The law applicable to environmental impact assessments has evolved considerably since its creation by the Nature Protection Act of 10 July 1976. From a right based on a segregated nature to a right based on a systemic and dynamic approach of the interrelations between man and his environment, we work in 2017 with a flexible and negotiated right. Knowledge exchange through expertise gradually opens up a space for negotiation where economic interests and scientific reality merge, giving rise to a modernized conception of nature: the assessment of biodiversity by Services it renders to man. However, the complexity of nature surpasses the apprehension that man can have. Therefore, although the legal procedures applicable to environmental impact assessments still reflect the limits imposed by the economic power over nature, the law nevertheless opens up a breach through the development of digital tools that could equilibrate forces. The emergence of an ecological negotiation in which secular scientific expertise, public participation and the creation of a common knowledge of biodiversity would also influence public decision-making may well be emerging.

Les dépôts azotés (DA) mesurés à l'étage subalpin des Pyrénées sont compris entre 8 et 15 kg N ha-1 an-1, soit égaux ou supérieurs à la charge critique actuellement définie pour ces milieux et supérieurs aux estimations fournies par les modèles de chimie-transport. Au cours des soixante dernières années, les pelouses subalpines pyrénéennes sont devenues plus thermophiles et mésotrophes, plus riches en espèces et plus homogènes à l'échelle des Pyrénées. Le changement climatique (CC) et le cumul de DA ont réduit les contraintes abiotiques de ces habitats, favorisant l'installation d'espèces moins stress-tolérantes. Ces milieux piègent et conservent efficacement l'azote d'origine atmosphérique, même en contexte de CC. Des effets des DA sont détectables sur la végétation (%N, biomasse et recouvrement de certains groupes) avant d'être détectables dans le sol. Ces effets sont plus marqués en réponse aux apports dominés par l'ammonium plutôt que par le nitrate, et sont additifs ou compensatoires avec ceux du CC, mais rarement interactifs. / Atmospheric nitrogen deposition in the subalpine Pyrenees is in order of 8 to 15 kg N ha-1 yr-1, equivalent or higher than the actual critical load for these habitats and higher than chemistry-transport models' estimates. During the past six decades, Pyrenean subalpine grasslands became more thermophilous and mesotrophic, richer in species and more homogeneous at the regional scale. Climate change and cumulative nitrogen deposition reduced the abiotic constraints in these habitats, favouring the installation of less stress-tolerant species. These habitats trap and store efficiently nitrogen from deposition, even in a climate change context. Effects are visible in the vegetation (% of nitrogen, biomass and cover of some groups) before being visible in the soil. These effects are more pronounced following ammonium than nitrate dominated additions, and are additive or compensatory with the effects of climate change, but rarely interactive.

L’expansion et l’intensification agricole ont d’énormes conséquences sur la biodiversité. L’étude des compromis entre production et biodiversité peut aider au ciblage de mesures en faveur de la biodiversité.L’objectif de la thèse était de révéler des stratégies d’utilisation des sols agricoles qui permettraient d’enrayer le déclin des oiseaux agricoles tout en maintenant la production dans un territoire partagé entre grandes cultures et élevage de ruminants.Notre travail s’est basé sur l’étude de corrélations entre des variables décrivant l’utilisation des sols agricoles, la production agricole et plusieurs descripteurs des communautés d’oiseaux dans les milieux agricoles français.Nous avons observé des communautés d’oiseaux très spécialisées et pauvres en espèces dans les régions à haute production végétale ; et des communautés dominées par des oiseaux généralistes dans les régions à haute production animale. La stratégie qui maximise le FBI (un indice d’abondance des oiseaux agricoles) en maintenant la production dans ses composantes animale et végétale combinait une légère extensification des grandes cultures, le renforcement des régions d’élevage extensif et l’intensification des régions d’élevage déjà intensives.Nos résultats soulignent la nécessité d’adopter des solutions différenciées à la production animale et à la production végétale, au-delà de la dichotomie land sparing/land sharing. / Agricultural expansion and intensification have disastrous consequences on biodiversity. Studying the relationship between biodiversity and food production can help devise appropriate measures.The objective of this work was to reveal land use strategies to halt the decline of farmland birds while maintaining agricultural production.Our work was based on the study of correlations between agricultural land use, food production, and various bird community descriptors across French agroecosystems.In high crop production regions, we observed low-diversity communities dominated by few arable specialist species. In high livestock production regions, we observed communities dominated by generalist bird species. The land-use strategy that maximized the Farmland Bird Index under crop and livestock production constraints involved a decrease of crop intensity in the most intensive crop regions and an increase of livestock intensity in the most intensive livestock regions. Extensive livestock production was reinforced in current extensive areas.Our results have shown that different strategies are needed in crop-dominated and in livestock dominated regions.

Les espèces qui cooccurrent partagent plus que l'espace physique, elles partagent aussi des interactions biotiques. Les interactions trophiques sont un type particulier d'interactions antagonistes qui représentent le flux de biomasse d'une espèce proie vers son prédateur. Les réseaux trophiques, dans leur forme la plus simple, sont composés de producteurs, de consommateurs et de décomposeurs. En raison de la nature des interactions qui composent les réseaux trophiques, leur structure nous révèle les processus gouvernant l'assemblage des communautés, la distribution de la biodiversité, le fonctionnement des écosystèmes et des services qu'ils nous rendent. Bien que l'étude des réseaux trophiques à large échelle spatiale ait été, jusqu’à présent, limitée par la disponibilité des données, une nouvelle ère de recherche en biogéographie et en écologie des réseaux trophiques est en train d’émerger. Pendant mon doctorat, j'ai ainsi étudié la diversité spatiale des réseaux trophiques des espèces européennes de tétrapodes dans le but de fusionner la biogéographie, l’écologie des reseaux trophiques et la biologie de la conservation. J'ai commencé par combiner l’information sur la distribution des espèces et leurs interactions potentielles pour cartographier la diversité des réseaux trophiques européens. Cela m'a permis d’explorer comment les gradients de milieu, qu’ils soient climatiques ou d’utilisation du sol, influencent et structurante la composition et la distribution des réseaux trophiques en Europe. Ensuite, dans un effort de compréhension de la structure des réseaux, j'ai identifié les espèces jouant un rôle clé dans les réseaux via l’utilisation d’indices de centralité. En effet, la perte d'espèces dites ‘centrales’ dans un réseau trophique peut grandement perturber la structure et la dynamique des communautés, jusqu’à provoquer des extinctions secondaires. À l'aide de trois mesures de centralité (degré, betweenness et eigenvector centrality), j'ai examiné la relation entre la centralité des espèces et leurs caractéristiques fonctionnelles et leur place dans la phylogénie des espèces de tetrapods européens. J'ai découvert que la centralité était conservée au long de la phylogénie et que les espèces qui chassent activement des petites proies étaient plus susceptibles de jouer un rôle central dans un réseau trophique. Étant donné le rôle primordial des espèces centrales pour la persistance des communautés, j’ai ensuite testé l’efficacité du réseau d’aires protégées européen pour leur conservation. J'ai ainsi exploré la relation entre le risque d'extinction des espèces et leur centralité ainsi que leur niveau trophique. J'ai constaté que le lien entre le risque d'extinction et les caractéristiques trophiques des espèces était faible ou inexistant. Par une analyse des lacunes (‘gap analysis’) des espaces protégés, j’ai aussi pu montrer par une que les espèces dites centrales dans les réseaux trophiques européens étaient d’ailleurs généralement bien protégées en Europe et n’étaient donc pas forcément les plus vulnérables. Pour conclure, en combinant la biogéographie, l'écologie des réseaux trophiques et la biologie de la conservation, ma thèse offre l'une des premières études approfondies sur la distribution à grande échelle de la structure trophique des tétrapodes, ainsi que les facteurs responsable de cette distribution, sur les dépendances entre caractéristiques trophiques, fonctionnelles et phylogénétiques des espèces, et leur statut de conservation. / Co-occurring species share more than just physical space, they share also biotic interactions. Trophic interactions depict the flow of biomass from a prey species to its predator. Food webs, in their simplest form, are composed by producers, consumers and decomposers. Because of the nature of the interactions that food webs depict, their structure can be informative about the underlying processes responsible for the assembly of communities, the organization of biodiversity, the functioning of ecosystems and the services they provide to humans. Although the study of food webs across large spatial scales has been limited by data availability, a new generation of biogeography and food web ecology research is rising. In my PhD, I investigated the spatial diversity of food webs of European tetrapod species with the objective of merging biogeography, food web ecology and conservation biology. I started by combining two different sources of information, species distributions and an expert-based database of species interactions, to map the diversity of European food webs. This allowed me to uncover the spatial interactions between food web diversity, composition, environmental and land-use gradients. I found that the spatial diversity of food webs was highly linked with climatic conditions. Then, I used centrality indices to identify trophic keystone species. Losing central species in a food web can affect a community disproportionally, by disrupting its trophic structure and potentially causing other extinctions. Using three measures of centrality (degree, betweenness and eigenvector centralities), I investigated how these centrality indices correlated with the traits and phylogeny of European tetrapod species. I found that centrality was highly conserved through phylogeny, and active hunters of small prey were more likely to be central within a food web. Because centrality was restricted to few species, assessing the efficiency of current protected areas for these central species is crucial to persistence of European communities. Thus, I investigated the correlation between species extinction risk, centrality and also trophic level. On a positive note, I found weak to no links between extinction risk and species trophic features. I also performed a gap analysis to search for any links between species centrality, trophic level and their spatial protection, which showed that key species are generally well protected in Europe. My thesis brings together the three fields of biogeography, food web ecology, and conservation biology into one of the first comprehensive studies on the large-scale patterns of trophic structure and its drivers, and the dependencies between species trophic, functional and phylogenetic characteristics, finally providing an option to bring trophic information into conservation applications.

Titre de l'écran-titre (visionné le 9 avril 2024) / Recouvrant la glace surélevée de Ward Hunt (traduction libre de *Ward Hunt Ice Rise, WHIR*) (Nunavut, Canada), des trous reconnus comme étant des points chauds de diversité microbienne avec des taux d'infection virale très élevés y sont retrouvés. La WHIR est actuellement stable, mais elle fait face aux conséquences des changements climatiques drastiques. Ce milieu naturel est éloigné des activités anthropiques et peut servir de référence avant d'être irréversiblement impacté. De plus, les communautés microbiennes des cryoconites ont su développer des gènes de résistance aux antibiotiques (GRA) loin de l'influence anthropique. Ainsi, les objectifs seront de caractériser la diversité et l'abondance virale et bactérienne dans l'eau de fonte et les sédiments des cryoconites. De plus, la présence de GRA, associés ou non aux virus sera identifiée. Les hypothèses sont les suivantes ; i) que les sédiments présentent une richesse relativement élevée de taxons viraux et bactériens par rapport à l'eau de fonte ; ii) que l'eau de fonte et les sédiments hébergeront des taxons spécifiques, entraînant un indice de dissimilarité élevé ; et iii) que les sédiments agiront comme un réservoir naturel de multiples GRA et que les virus joueront un rôle dans la dissémination de ces gènes. Une analyse par métagénomique a permis de conclure que l'eau de fonte présente une diversité microbienne plus élevée en comparaison avec les sédiments et que huit familles de GRA ont été retrouvées dans les sédiments de cryoconites, mais aucun GRA n'a été associé aux virus. Cette étude apporte donc de nouvelles données sur la diversité microbienne et recense la présence de GRA des cryoconites de l'Arctique canadien situés sur la WHIR. / Covering the Ward Hunt Ice Rise (Nunavut, Canada), meltwater-filled holes recognized as hotspots of microbial and viral diversity are present. While the Ward Hunt Ice Rise (WHIR) is currently stable, it is experiencing drastic climatic changes. Consequently, this pristine and remote environment can serve as a reference point for the future impacts of climate change. Moreover, cryoconite communities may support antimicrobial resistance gene (ARG) profiles, which have developed in isolation from anthropogenic antimicrobial pollution. Identifying environmentally intrinsic ARGs could serve as a comparative baseline to future community change. The objectives of this work were to characterize viral and bacterial diversity and abundance in meltwater and sediments. Additionally, the presence of ARGs within cryoconites was assessed, as was their association or lack thereof, with viral genomes. The hypotheses are: i) that sediments exhibit a relatively high richness of viral and bacterial taxa compared to meltwater; ii) that meltwater and sediments potentially harbor specific taxa, leading to a high dissimilarity index; and iii) it is hypothesized that sediments will act as a natural reservoir for multiple ARGs, with viruses playing a role in the dissemination of these genes. Metagenomic analyses revealed that meltwater represents the highest microbial diversity compared to sediments. Eight families of ARGs were identified in cryoconite sediments, but none were associated with viruses. This study provides new insights into microbial diversity and documents the presence of ARGs from Canadian Arctic cryoconites in the LIA.

La grande majorité des scientifiques s’accordent depuis deux décennies sur le fait que les actions anthropiques sont responsables d’une grande perte de biodiversité à l’échelle terrestre via l’élimination de gènes, d’espèces et de traits biologiques à un rythme alarmant. Ce fait les a conduits à se questionner sur les impacts de la perte de la biodiversité sur le fonctionnement des écosystèmes. Bien qu’aujourd’hui les connaissances sur le lien entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes (BEF) commencent à être bien documentées, nous en savons encore très peu sur les mécanismes sous-jacents à la relation entre BEF, et en particulier concernant les mécanismes appuyant les processus souterrains des écosystèmes forestiers. L’objectif de ce projet de doctorat était de développer les connaissances sur le lien entre la biodiversité des parties aériennes et le fonctionnement souterrain des écosystèmes artificiels (plantations d’arbres). Nous avons pour cela examiné l’implication de différents acteurs et paramètres du compartiment souterrain susceptibles d’intervenir dans le cycle du C - et de l’N - en lien avec la biodiversité (notamment via le recours à l’approche des traits fonctionnels). D’une part nous avons étudié la productivité des racines fines, leur chimie ainsi que le fonctionnement et la composition des communautés microbiennes du sol en lien avec des mesures de diversité (la richesse spécifique et la diversité fonctionnelle) dans une jeune plantation (4 ans). D’autre part, nous avons étudié la décomposition des racines fines en lien avec les communautés d’arbres et de végétation du sous-bois subséquentes à l’application de traitements dans une plantation plus âgée (27 ans). Dans tous les cas, nous avons étudié le lien entre ces différents paramètres et processus et les C et N du sol (totaux et dans les fractions). Les feuillus et les conifères diffèrent quant à la productivité des racines fines ainsi que par rapport à la métabolisation des sources de C. Les conifères étaient plus productifs que les feuillus (racines fines), et les feuillus métabolisaient un plus grand nombre de sources de C que les conifères. Par ailleurs, la richesse spécifique a influencé le fonctionnement des microbes mais pas leur composition ni la productivité des racines fines, tandis que l’identité des arbres (et de leurs traits fonctionnels) ont influencé tous ces paramètres et processus. La valeur moyenne des traits a plus influencé la productivité des racines fines, la respiration basale et la biomasse microbienne que la variance de ces traits. La diversité fonctionnelle (considérée en tant que gradient) n’a quant à elle pas eu d’effet sur aucun des paramètres et processus étudiés. Finalement, notre étude a révélé que la végétation du sous-bois (couvert de type fonctionnel et certaines espèces) plus que les arbres, les propriétés du sol ou la chimie des racines fines influençait la décomposition de ces dernières. De manière générale, cette thèse a permis de découvrir et de mettre en évidence des aspects jusqu’alors inconnus du lien entre BEF, notamment en ce qui concerne le lien entre la diversité des parties aériennes et le fonctionnement des parties souterraines. Nos résultats ont permis d’identifier avec précision les espèces d’arbres, de végétation du sous-bois ou encore les traits fonctionnels et les processus sur lesquels ils interviennent. Ceci pourrait permettre d’affiner les modèles de prédiction des cycles du C et de l’N ou encore de prodiguer des conseils avisés aux gestionnaires forestiers. / In the last two decades, the vast majority of scientists have agreed that anthropogenic actions are responsible for an important and rapid loss of biodiversity at a global scale, through the elimination of genes, species and biological traits. This fact led to remarkable progress towards understanding how the loss of biodiversity affects the functioning of ecosystems. Although the link between biodiversity and ecosystem functioning (BEF) is now well documented, the mechanisms underlying this relationship are still poorly understood, especially with regards to belowground processes in treed ecosystems. The objective of this Ph.D. project was to improve our understanding of the link between aboveground biodiversity and belowground functioning in two artificial ecosystems (tree plantations). For this purpose, we examined the implication of different actors and parameters of the belowground compartment that are likely to influence the C - and N - cycles, in relation to aboveground biodiversity (through the functional trait-based approach). On the one hand we studied the productivity of fine roots, their chemistry, the functioning and composition of soil microbial communities in relation to diversity measures (specific richness and functional diversity) in a young plantation (4 years). On the other hand, we studied the decomposition of fine roots in relation to over- and understory vegetation following the application of silvicultural treatments in an older plantation (27 years). In all cases, we studied the relationship between these parameters and processes, as well as soil C and N (total and in fractions). Deciduous and conifer species differed in fine root productivity and in microbial community catabolic activity. Conifers were more productive than deciduous (fine roots), and soil microbial communities associated with deciduous trees used a greater number of carbon sources than those associated with conifers. Moreover, although tree specific richness influenced the functioning of microbes, it had no effect on their composition or the productivity of the fine roots, while tree identities (and their functional traits) influenced all these parameters and processes. The mean value of traits had a greater influence on fine root productivity, basal respiration and microbial biomass than the variance of these traits. The functional diversity (considered as a gradient) had no effect on any of the parameters and processes studied. Finally, our study revealed that the understory vegetation (cover of functional type and some species), more than overstory vegetation, soil properties or fine root chemistry influences the fine root decomposition. In general, this thesis has uncovered and highlighted unknown aspects of the relationship between BEF, in particular with regard to the link between aboveground diversity and belowground functioning. Our results precisely identified tree species, understory vegetation and functional traits and the processes on which they intervene. This could help to refine predictive models of C and N cycles or provide advice to forest managers.

Le triclosan, un biocide aujourd’hui largement répandu dans l’environnement, peut engendrer des effets négatifs sur les organismes qui y sont exposés. Une infrastructure bleue, les marais filtrants, est proposée comme une solution appropriée pour mitiger les risques liés à ce contaminant. Cependant, les recherches sont toujours incomplètes quant aux impacts du triclosan sur l’état écologique et les performances de cette phytotechnologie. Mon projet de recherche a ainsi pour but d’établir les effets du triclosan en mésocosme de marais filtrants. Pour ce faire, des monocultures et polycultures de trois plantes indigènes au Canada ont été étudiées, en détaillant les impacts du triclosan sur l’efficacité du dispositif expérimental et sur la santé l’écosystème associé. Bien que les végétaux sélectionnés possèdent des taux d’enlèvement des polluants typiques (ammonium, nitrite, nitrate et orthophosphate) très variés, ainsi que des biomasses très divergentes, contrairement à d’autres études, le triclosan n’a pas eu d’impacts sur ces paramètres. Le biocide a toutefois affecté négativement l’Eutrochium maculatum au niveau physiomorphologique, mais Sporobolus michauxianus et Phragmites australis subsp. americanus présentent à l’inverse des signes de résilience. Le potentiel d’oxydo- réduction ainsi que la biomasse algale et bactérienne photosynthétique de l’effluent sont significativement réduits en présence du polluant. Le triclosan a également influencé le microbiote du substrat, des racines et de la rhizosphère, notamment en modifiant la structure des communautés bactériennes et en réduisant significativement la diversité alpha du substrat des monocultures. Cependant, les mésocosmes de polyculture exposés au triclosan semblent résistants, et l'analyse in vivo BIOLOGTM EcoPlate de la caractérisation des fonctions métaboliques des communautés a permis d'identifier la dégradation possible de molécule comparative au triclosan résiduel au sein des mésocosmes.Cette recherche contribue à approfondir la compréhension des conséquences liées au triclosan sur les marais filtrants, en plus de proposer la diversité végétale pour mitiger les impacts sur les communautés microbiennes. / Triclosan, a biocide now widely present in the environment, can have negative effects on exposed organisms. A blue infrastructure, treatment wetlands, is proposed as an appropriate solution to mitigate the risks associated with this contaminant. However, research is still incomplete on the impacts of triclosan on the ecological health and performance of this phytotechnology. The aim of my research project is therefore to establish the effects of triclosan in treatment wetland mesocosms. Thus, monocultures and polycultures of three plants native to Canada were studied, detailing the impacts of triclosan on the efficiency and ecosystem health of the experimental set-up. Although the plants selected had widely differing rates of removal of typical pollutants (ammonium, nitrite, nitrate, and orthophosphate), as well as extensively divergent biomass, unlike other studies, triclosan had no impact on these parameters. The pollutant did, however, adversely affect Eurtochium maculatum physiomorphologically, but Sporobulus michauxianus and Phragmites australis subsp. americanus showed signs of resilience. The oxidation-reduction potential as well as the algal and photosynthetic bacterial biomass of the effluent were significantly reduced in the presence of the contaminant. Triclosan also influenced the substrate and rhizosphere microbiota, notably by modifying the structure of bacterial communities and by significantly reducing the alpha diversity of the monoculture’s substrate. However, "polyculture" mesocosms exposed to triclosan appear to be more resilient, and in vivo BIOLOGTM EcoPlate characterization analysis of the community’s functionalities has even identified the possible degradation of molecule comparable to residual triclosan within the mesocosms. This research contributes to a deeper understanding of the consequences of triclosan on treatment wetlands, as well as proposing plant diversity to mitigate impacts on microbial communities.