Les statistiques spatiales sont pour les écologues un ensemble d'outils permettant de caractériser la structure d'un semis de points, par exemple une carte représentant des emplacements des arbres dans une parcelle de forêt. Cette structure est définie implicitement comme un écart à semis complètement aléatoire, résultat d'un processus de Poisson. L'hétérogénéité du processus ponctuel dont le semis de points est une réalisation et la non-indépendance des points en sont les causes indiscernables, ce qui amène généralement à supposer l'intensité du processus connu et nommer " concentration spatiale " ou " agrégation " (la régularité spatiale est possible, mais rare en pratique) la non-indépendance. Une revue de la littérature des processus ponctuels et des mesures de structures spatiales est fournie pour clarifier les concepts et les choix. L'objectif de ce travail de thèse était de produire des améliorations méthodologiques. Ses résultats principaux sont : * L'établissement d'un test pour la principale statistique utilisée, la fonction K de Ripley, permettant de s'affranchir de la méthode de Monte-Carlo utilisée dans la littérature pour rejeter l'hypothèse nulle d'un processus complètement aléatoire. * L'extension de K aux processus hétérogènes, dans le cadre d'une typologie claire des statistiques (absolues, relatives, topographiques). Lorsque la position exacte des objets n'est pas connue, mais que des effectifs par zone sont disponibles (par exemple des nombres d'arbres par parcelle), la théorie de l'information est utilisée pour définir un cadre général permettant de caractériser la structure spatiale (des espèces dans les parcelles) et la diversité (des parcelles, en termes d'espèces) comme deux aspects d'une même mesure d'inégalité. Ce cadre est appliqué à l'indice de biodiversité de Shannon pour définir clairement la mesure de diversité bêta, son calcul direct indépendamment de la différence entre diversités gamma et alpha, et fournir un test statistique de non nullité. La voie est ouverte pour l'application à d'autres mesures de diversité et de structure spatiale. En conclusion, il semble clair que ces outils de caractérisation sont un premier pas pour traiter les questions écologiques, leur développement étant toujours du domaine de la recherche. Ils sont cependant très insuffisants pour répondre à des questions liées aux processus écologiques, assez éloignés des processus ponctuels qui ignorent l'aspect temporel de l'installation des objets.

La diatomée Haslea ostrearia a longtemps été considérée comme le seul organisme apte à produire un pigment surnuméraire bleu nommé marennine, connu pour son rôle dans le verdissement des branchies des huîtres affinées dans les bassins ostréicoles. Certains des mécanismes et facteurs influençant l'entrée de cette diatomée en phase de reproduction sexuée (auxosporulation) ont été mis en évidence, tels la concentration cellulaire, la qualité de l'éclairement incident, ou le préconditionnement des algues. La découverte dans le cadre d'un projet européen, de populations de diatomées apparentées à H. ostrearia en divers points du globe a conduit à la description et l'identification de trois nouvelles espèces de diatomées bleues : Haslea silbo sp. nov. des îles Canaries, Haslea karadagensis sp. nov., provenant de Mer Noire et Haslea provencialis sp. nov. de Méditerranée Occidentale. La première phylogénie moléculaire de ces espèces de diatomées bleues, ainsi que d'autres espèces de diatomées appartenant au genre Haslea, a été réalisée en utilisant trois marqueurs génétiques, la cassette ribosomale ITS1-5,8S-ITS2, le gène chloroplastique rbcL ainsi qu'un fragment du gène mitochondrial cox1. Ces trois marqueurs moléculaires montrent que les diatomées bleues forment un clade distinct au sein du genre Haslea. De plus, l'existence de deux populations d'H. ostrearia originaires des côtes françaises et suédoises sexuellement compatibles a permis d'étudier la variabilité génétique intraspécifique, en mettant en évidence quelques différences au niveau de la séquence du gène cox1. Ces différences ont également permis d'étudier chez la progéniture obtenue par croisements de ces populations, la répartition et l'héritabilité de l'ADN mitochondrial. Par ailleurs, la spectophotométrie UV-visible et la spectométrie Raman ont été utilisées pour poursuivre la caractérisation physico-chimique des pigments bleus de ces diatomées. L'existence de pigments distincts chez les nouvelles espèces de diatomées bleues a permis de proposer une première classification chimiotaxonomique. Enfin, les activités biologiques de la marennine et du pigment de l'espèce ukrainienne, H. karadagensis, ont été étudiées grâce à la détermination de leurs propriétés antibactériennes et antivirales.

Après une vingtaine d'année de mise en œuvre, les mesures agro-environnementales n'ont pas permis d'enrayer le déclin de la biodiversité des paysages agricoles. Des études récentes défendent l'idée que des mesures efficaces demanderaient non seulement de développer des pratiques favorables à la biodiversité à l'échelle de la parcelle mais aussi de favoriser des usages et des agencements spatiaux de ces usages qui accroissent l'hétérogénéité des paysages. Toutefois, on dispose à ce jour de peu de quantifications des relations entre production et conservation de la biodiversité en milieux agricoles. L'objectif de cette thèse est d'analyser à différentes échelles spatiales et temporelles l'arbitrage entre production agricole et conservation d'oiseaux dans un agroécosystème prairial exploité par des élevages bovins viande. La démarche de recherche s'appuie sur le développement de plusieurs modèles basés sur le cadre mathématique de la viabilité. Ces modèles formalisent à trois échelles spatiales emboitées (parcelles, exploitation, paysage) les interactions entre les pratiques de pâturage et de fauche et les dynamiques écologiques de deux espèces d'oiseaux prairiaux. Cette thèse apporte cinq résultats principaux. A l'échelle de la parcelle (1) Les périodes et les intensités de pâturage sont des déterminants majeurs de l'arbitrage entre production et conservation. (2) Les meilleures performances écologiques sont atteintes aux niveaux intermédiaires de performances productives. (3) Des variations interannuelles de modes de gestion permises par des mesures agro-environnementales à objectif de résultat améliorent les performances écologiques tout en augmentant la flexibilité de la gestion des prairies. (4) A l'échelle de l'exploitation agricole, la proportion des différents usages agricoles est un levier majeur de l'arbitrage entre production et conservation mais la conservation des oiseaux a toujours un coût en termes de production. (5) A l'échelle du paysage, l'agencement spatial des usages améliore les conditions de l'arbitrage entre production et conservation. L'ensemble de ces résultats révèle des leviers d'arbitrage spécifiques aux différentes échelles. A chacune de ces échelles, l'interaction entre une diversité de modes d'exploitation est à la base des mécanismes d'arbitrage entre production et conservation. L'importance de l'agencement spatial des modes d'exploitation suggère que la conciliation entre production et conservation pourrait fortement bénéficier de coordinations accrues entre exploitations agricoles.

Partant principalement du constat du supposé échec des politiques participatives et des incitations indirectes à la conservation, les paiements pour services environnementaux (PSE) sont aujourd'hui promus à Madagascar pour la protection de la biodiversité. Ils y prennent la forme de "contrats de conservation" ou de contrats de "suivi écologique participatif". Pour que les effets des contrats PSE soient optimaux et pour qu'ils ne présentent plus les mêmes faiblesses que les anciens outils de protection de la biodiversité, il faut qu'ils soient à la fois efficaces par rapport à un objectif fixé et équitables (selon la théorie de la Justice de Rawls, la notion de capabilité de Sen et le rariny et hitsiny malgache). Mais les contrats PSE locaux à Madagascar ne sont pas efficaces et équitables. De plus, la recherche d'efficacité peut parfois rendre les contrats moins équitables. Néanmoins, améliorés, les PSE peuvent être un outil utile. Pour pouvoir améliorer cette efficacité ainsi que l'équité des contrats PSE, il faut l'entendre différemment. Le contrat PSE ne devrait ainsi plus avoir un unique objectif. Il devrait concourir à un objectif plus large. Dans ce cas, un contrat PSE n'aura plus une portée limitée : il sera ainsi un contrat "PSE de seconde génération" dont l'objectif est le développement durable.

L'étalement urbain modifie l'occupation des sols et la physionomie des campagnes, menace l'agriculture périurbaine, et entraîne des conséquences sur le plan environnemental. Il provoque des perturbations des écosystèmes et constitue une menace sérieuse pour la biodiversité. Dans le contexte actuel d'une artificialisation accélérée des terres, l'étude de l'étalement urbain, l'évaluation et l'anticipation de ses impacts présentent un intérêt tant pour les scientifiques que les gestionnaires du territoire. Les objectifs de cette thèse sont de retracer précisément l'évolution de l'urbanisation sur Rennes Métropole, d'évaluer son impact sur la structuration des habitats écologiques, et de modéliser son évolution selon différents scénarios afin d'évaluer leurs conséquences sur l'occupation des sols et sur la biodiversité. Pour cela, une méthode de reconstitution des trajectoires d'occupation et d'utilisation des sols a d'abord été développée à partir de données de télédétection afin de mettre en évidence l'extension urbaine et de l'analyser à différentes échelles, allant du département d'Ille-et-Vilaine depuis vingt ans à de petits sites de quelques km² depuis les années 50. Ensuite, les paysages urbains actuels et passés ont été caractérisés à l'aide d'indicateurs relevant de l'écologie du paysage, avant de mettre ces derniers en relation avec des données biologiques. Enfin, les changements d'occupation du sol ont été modélisés selon différents scénarios avec un modèle intégrant un automate cellulaire, afin d'évaluer les impacts des scénarios sur les changements d'usage des sols et des paysages et sur la biodiversité. L'analyse des changements d'occupation du sol observés par télédétection illustre une nette progression du tissu urbain aux trois échelles étudiées, une régression des forêts et espaces verts à l'extérieur de la tache urbaine contre une augmentation à l'intérieur de cette tache, une fragmentation progressive des surfaces artificialisées et des espaces verts, une faible connectivité des espaces verts entre la ville et la périphérie. La mise en relation des données paysagères avec les données biologiques montre qu'au niveau des végétaux, l'urbanisation affecte le nombre d'espèces qui diminue sensiblement en allant du périurbain vers l'urbain. Au niveau des animaux, les résultats montrent que l'urbanisation affecte différemment les taxons en fonction de leur capacité de dispersion. L'analyse de l'occupation des sols projetée à un horizon 2020 selon différents scénarios montre que l'évolution 2005-2020 est très marquée, mais que les différences d'occupation des sols entre les scénarios et donc leurs impacts sur la biodiversité sont à peine perceptibles d'un scénario à l'autre. Ceci peut s'expliquer par le fait que l'évolution des surfaces urbanisées à Rennes Métropole est très contrainte par les différents documents de planification déjà existants, mais sans doute aussi par le modèle et la précision des données qu'il utilise. Mots-clés : Etalement urbain, Occupation des sols, Télédétection, Méthode Orientée-objet, Indices paysagers, Biodiversité, Modélisation, Automate cellulaire, Scénarios.

Au Mexique et au niveau mondial, la protection de la diversité biologique et la défense de la diversité culturelle se sont constituées en enjeu de société ces trente dernières années, au moment où les biotechnologies s'imposaient comme une avancée technoscientifique à même de bouleverser notre rapport au vivant et de générer un important débouché commercial. Les controverses autour de la bioprospection et du maïs transgéniques, dans le contexte d'un pays qui présente une biodiversité exceptionnelle et la plus importante population indigène du continent américain, nous permettent de mettre en lumière comment, à travers elles, se confrontent des conceptions et des pratiques antagonistes de la connaissance, de la propriété, de l'agriculture, du développement, de la globalisation ou encore de l'environnement. Ces controverses sont donc globales au sens où, en arrière-plan des questions spécifiques et techniques qu'elles soulèvent, elles cristallisent toute une série de grands enjeux sociaux et environnementaux contemporains, dans un espace qui s'étire du local au mondial. Au-delà même des croisements de tous ces enjeux, les controverses semblent révéler un conflit beaucoup plus fondamental quant aux évolutions d'une modernité travaillée par le processus de globalisation et la remise en cause du clivage entre nature et société. L'opposition aux biotechnologies marque en effet une forme de résistance au processus hyper-moderne de marchandisation généralisée et de technification radicale de l'espace socio-environnementale. Si cette résistance est essentiellement critique, elle fait néanmoins émerger des formes encore en gestation de modernités alternatives.

The seabed of the Southern Bight of the North Sea is mostly composed of sandy soft sediments. Natural hard substrates like pebbles are rare and only occur locally. Lost cargos or shipwrecks lie on the seabed as results of unintentional processes, but because of their inherent structure, they effectively act as artificial reefs deprived of an a priori defined set of functions. On Belgian waters, 231 shipwrecks and other artificial hard structures are dispersed on the continental shelf. Together with the sunken vessels of the neighbouring countries, they create a network of individually isolated hard substrates available for the colonization of the epifauna. The faunal diversity of these shipwrecks has never been studied before. This thesis analyzed the diversity as well as spatial and temporal variation in community structure of ten Belgian shipwreck sites. A total of 224 macrospecies have been identified, with at least 50 species new or rare for the Belgian fauna and Southern North Sea. All shipwrecks are strongly dominated by cnidarians in terms of biomass and by amphipods in terms of abundances. The artificial hard substrate communities isolate strongly from the surrounding soft sediment communities by sharing few species, being dominated by different faunal groups and having a distinct trophic organization. Looking at a cross-shore gradient of sites, three groups of shipwrecks could be determined. Metridium senile, a sea anemone, dominates a species poor community of the coastal sites. Channel water masses influence the offshore sites causing a more stable abiotic environment. The hydrozoan Tubularia indivisa dominates this community. Intermediate sites are also dominated by T. indivisa, but a higher biomass is here observed. It also appears that this T. indivisa is a key species allowing for the settlement of a large set of secondary epibionts. The shipwreck network is further discussed in the context of the regional diversity, dispersal of species and fisheries based applications

Contexte: La fragmentation des habitats induisant une diminution de leur surface, de leur connectivité et une augmentation de la zone de contact avec d’autres milieux constitue l’une des menaces majeures pour le maintien de la biodiversité. Les effets de la fragmentation ne doivent pas être confondus avec les perturbations transitoires liées à un morcellement de l’habitat par une déforestation récente. Les îlots forestiers du Chaco humide, situés sur des monticules légèrement surélevés par rapport à la savane environnante qui est régulièrement inondée et brûlée, constituent un système naturellement fragmenté propice à l’étude des effets de la fragmentation sensu stricto. Dans ces forêts subtropicales sèches, comme dans la plupart des écosystèmes terrestres, les fourmis constituent l’un des organismes les plus abondants. Objectif: Le but principal de la thèse a été de déterminer, à trois échelles spatiales, les facteurs influençant la structure des assemblages de fourmis terricoles : (1) à l’échelle du microhabitat constitué par la litière de feuilles et la couverture végétale dominée par des broméliacées terrestres ; (2) à l’échelle du fragment forestier dont la surface, la forme et l’isolement est variable ; (3) à l’échelle du paysage, constitué de forêt et de savane, soumis à des feux périodiques, et au niveau duquel nous nous sommes intéressés aux effets de bord se produisant à l’interface entre les deux milieux. Méthode: Le site d’étude est la forêt naturellement fragmentée du Parc national Rio Pilcomayo localisé dans le Chaco humide argentin. Onze fragments forestiers de taille (± 2.5ha, 25ha et 250ha), de forme et de degré d’isolation divers ont été échantillonnés ainsi que la savane environnante, récemment brûlée ou non. La diversité et la densité des fourmis a été quantifiée au moyen d’un protocole standardisé (« protocole A.L.L. ») qui a été préalablement calibré pour en définir la représentativité. Ce protocole consiste en un transect de 200m le long duquel sont placés, à intervalles de 10m, des pièges à fosse et des quadrats délimitant 1m² de litière de feuilles. La faune vivant dans la litière est ensuite extraite au moyen d’un dispositif appelé Winkler. Le calibrage du protocole a été réalisé en suréchantillonnant 8 fois le transect (160 points d’échantillonnage au lieu de 20). Cet échantillonnage quasi exhaustif de 200m² a permis de comparer l’estimation du nombre d’espèces obtenue par le transect standardisé ALL avec sa valeur réelle et d’étudier la distribution des espèces à l’échelle du mètre. Les facteurs du microhabitat les plus susceptibles d’influencer la distribution des fourmis (quantité de litière et densité de broméliacées) ont été mesurés systématiquement le long des transects. Pour l’étude de la distribution des fourmis depuis le coeur d’un grand fragment jusque dans la savane, des transects de 500m ont été utilisés et ont permis de mesurer des effets de bords éventuels. Un total de 800 Winkler et 560 pièges à fosses ont été analysés lors de cette étude. Résultats: Un transect standardisé A.L.L. permet d’obtenir, à partir de 20 échantillons et de méthodes analytiques adéquate, une estimation fiable de la richesse locale au sein de 200m² mais n’est pas toujours représentatif de la fréquence relative des espèces. Au total, 150 espèces de fourmis ont été récoltées dont 130 en forêt et 79 en savane (dont 59 espèces communes aux deux milieux). Au niveau du micro-habitat, on observe pour certaines espèces des pics périodiques d’abondance (maximum tous les 10m) correspondant vraisemblablement à l’emplacement des colonies qui s’espacent pour diminuer la compétition intraspécifique. Associé aux micrconvexités topographiques l’on observe également des pics de densité de broméliacées et de quantité de litière qui favorisent une grande densité d’espèces différentes de fourmis. À l’échelle de l’habitat, les îlots forestiers petits et isolés sont les moins riches, principalement en espèces typiquement forestières. Dans les larges fragments, les espèces typiquement forestières se distribuent indépendamment de la distance les séparant du bord. Quelques espèces typiques de savane pénètrent en bordure de forêt et provoquent une plus grande variabilité de la faune récoltée au sein des quadrats de litière situés à cet endroit. Cependant, aucun pic de diversité correspondant à une zone de superposition d’espèces de bord et de centre n’a été observé au sein des fragments forestiers. Les feux de savane modifient la fréquence relative des espèces les plus communes mais n’affectent pas la richesse globale du milieu et ne pénètrent pas dans la forêt. Conclusions: Le protocole standardisé ALL, utilisé couramment par de nombreuses équipes de chercheurs à travers le monde, mais qui n’avait encore jamais été réellement calibré avant notre étude, apparaît comme une méthode minimale mais suffisante pour déterminer la richesse locale en fourmis d’une forêt du Chaco humide. Ce calibrage a permis, en outre, de mettre en évidence un taux important de renouvellement des espèces à l’échelle du mètre carré. Nos résultats soutiennent l’idée que la disponibilité en ressources favorables, plus que la compétition interspécifique, est un mécanisme majeur structurant les assemblages de fourmis des litières. À l’échelle du micro-habitat, un grand nombre d’espèces de fourmis forestières coexistent dans les zones riches en matière organique associée à la présence de broméliacées qui apparaissent comme un facteur structurant majeur de la distribution des fourmis. Au niveau de la litière, les colonies de différentes espèces ont des aires de fourragement qui se superposent tandis que les colonies de même espèce ont tendance à s’espacer limitant la compétition pour les mêmes ressources. Un effet de bord, lié à des modifications locales des conditions climatiques et de la structure de la végétation, ne se marque pas au niveau de la myrmécofaune dans ce type de milieu, ce qui explique que l’on n’observe pas le traditionnel pic de diversité au niveau de la zone de transition entre deux milieux. Du point de vue de la conservation des espèces, des fragments forestiers de 15ha, bien connectés, apparaissent comme des conditions minimum pour conserver l’ensemble des espèces de fourmis de l’assemblage.

Geotrichum candidum est une levure hémiascomycète ubiquitaire longtemps considérée comme un champignon filamenteux. C'est l'une des levures les plus fréquemment trouvées dans les fromages dans les quelles elle contribue à l'affinage. Dans le cadre du projet ANR ALIA Food Microbiomes en partenariat avec des industriels fromagers et producteur de levain, nous avons caractérisé l'espèce G. candidum par une étude phylogénétique et placé de manière non ambigüe G. candidum parmi les levures hémiascomètes. Une analyse MLST a permis de séparer les souches étudiées en deux groupes. Le premier contient essentiellement des souches environnementales tandis que le second ne contient que des souches isolé du fromage. Cela suggère une certaine sélection ou spécialisation d'un groupe de souche dans la fabrication du fromage. Une méthode de typage inter LTR plus discriminante a permis de typer l'ensemble des souches et peut fournir aux industriels un outil robuste pour le suivi d'une souche en production. Le génome de G. candidum CLIB 918 = ATCC 204307 a été séquencé. Les premières analyses ont mis en évidence des discontinuités évolutives parmi les gènes qui le composent. Parmi les 6802 gènes identifiés, 315 gènes présentent des orthologues chez les champignons filamenteux et non chez les levures. Cela suggère que durant l'évolution, G. candidum a conservé un grand nombre de gènes qui a été perdu chez les autres levures ou en a reçu certain par transfert horizontal de gènes. L'existence de ce même type de gènes chez d'autre levure ayant une position basale dans l'arbre des hémiascomycètes, suggère que G. candidum et ces levures ont une position intermédiaire lors de la transition évolutive champignon vers levure. Il est à noter que certains d'entre eux sont impliqués dans le métabolisme et pourraient jouer un rôle dans l'adaptation de cette levure à la fabrication du fromage.

Les fluctuations climatiques Quaternaires (<2.5 Ma) offrent un contexte approprié à l'étude de l'impact du changement climatique actuel sur la biodiversité. La dernière glaciation, dont le maximum glaciaire s'est terminé il y a environ 19 000 ans, a ainsi largement participé à la distribution des espèces actuelles. Les derniers milliers d'années constituent donc une période propice à l'étude de la mise en place et du maintien de la biodiversité.L'objectif de ma thèse a été de mieux comprendre comment une espèce de rongeur forestier apparue il y a environ 2 Ma, le campagnol roussâtre (Myodes glareolus), a répondu à ces cycles du Quaternaire. Mon étude s'est basée sur une approche morphométrique de plusieurs caractères impliqués dans la mastication (mandibule et molaires), visant à quantifier la différenciation de forme associée à l'influence de différents facteurs.Des résultats contrastés ont été obtenus selon le caractère considéré, la mandibule montrant une importante variabilité liée aux variations de la structure d'âge des populations. Au contraire, les molaires ont pu être utilisées comme marqueur de la structuration biogéographique du campagnol roussâtre.L'étude dans l'actuel des variations de taille et de forme des molaires et mandibules du campagnol roussâtre Myodes glareolus a nécessité l'intégration de thématiques variées touchant au patrimoine génétique des organismes, à leur développement, aux traits d'histoire de vie, à l'environnement, etc. Ceci a permis de mieux appréhender la complexité des processus conduisant à la grande diversité des patrons de forme observés chez le campagnol roussâtre.