La famille des Icacinaceae est une famille de plantes à fleurs possédant un registre fossile important durant le Paléogène, principalement en Amérique du Nord et en Europe. En particulier, des fossiles d’Icacinaceae ont été retrouvés au niveau de cinq sites du Bassin de Paris, principalement sous forme d’endocarpes datant du Thanétien et de l’Yprésien. Ces sites sont donc d’un grand intérêt pour étudier l’impact du maximum thermique de la limite Paléocene-Eocène sur les flores. En premier lieu, un travail sur les fruits actuels a permis de montrer la grande diversité des endocarpes et leurs valeurs en terme de reconnaissance spécifique chez les Icacinaceae. Par ailleurs, une clé d’identification Xper3 accompagne cette étude. L’étude des fossiles du Bassin de Paris a permis de mettre en évidence huit nouvelles espèces appartenant au genre Iodes, une occurrence de Palaeophytocrene et Icacinicarya ainsi que le nouveau genre Icacinanthium décrit à partir d’une fleur et de grains de pollen pris dans de l’ambre. Sur les cinq espèces paléocènes, trois sont retrouvées au niveau des sites de l’Eocène, ce qui démontre au moins une continuité partielle des flores durant le réchauffement climatique. Cependant, une plus grande disparité morphologique est soulignée dans les sites éocènes. L’utilisation de l’ensemble du registre fossile a permis de reconstruire une histoire paléobiogéographique de la famille, en particulier de mettre en évidence une diversification de la famille durant l’Yprésien et plus généralement au cours de l’Eocène. Enfin, une étude de datation phylogénétique a permis de mettre en évidence la diversification d’un clade d’espèces grimpantes à la limite Paléocène-Eocène. Ainsi les différents niveaux d’études sont congruents et montrent que le réchauffement global du Paléocène-Eocène n’est pas un événement catastrophique pour les Icacinaceae, mais plutôt une époque de diversification et d’apports nouveaux par migration, principalement en Hémisphère Nord. / The Icacinaceae family is a group of Angiosperm with a large fossil record, mainly from the North American and European Paleogene. Especially, fossils related to Icacinaceae were found in five sites from the Paris Basin, mainly as endocarp remains, in the Thanetian and Ypresian. Therefore, these sites constitute a good opportunity to study the impact of the global warming at the Paleocene-Eocene boundary in the floras. As a first step, we propose a survey of extant fruits; we show an important diversity of fruit shapes emphasizing the value of this organ in terms of specific assignment. An Xper3 database was built in addition to this study. The study of fossil’s remains from the Paris Basin revealed the presence of eight new species belonging to the genus Iodes, an occurrence of genera Palaeophytocrene and Icacinicarya and a new genus, Icacinanthium, described from a flower and pollen in amber. Among the five species described from the Paleocene, three were present in the Eocene sites, demonstrating at least a partial continuity of the Icacinaceae through the Paleocene-Eocene boundary. However, a greater morphological disparity was underlined in the Eocene sites. The use of all the fossil records allowed us to reconstruct the biogeographic history of the family and especially the diversification of the Icacinaceae during the Ypresian and more generally during the Eocene. Finally, a phylogenetic datating study highlighted a diversification of a climber clade at the Paleocene-Eocene boundary. Therefore, the different levels of studies are congruent and show that the Paleocene-Eocene Thermal Maximum was not a catastrophic event for the Icacinaceae family but rather a diversification event and new contributions by migration, mainly in the Northern Hemisphere.

Les micro-organismes jouent un rôle crucial dans les processus écosystémiques. L'étude de la distribution spatio-temporelle des communautés microbiennes est donc nécessaire, particulièrement dans un contexte de changements globaux. Les micro-organismes étant très diversifiés et majoritairement non cultivables, l'étude de leur diversité et des facteurs responsables de l'assemblage des communautés nécessite des outils adaptés. Les écosystèmes alpins montrent de forts gradients mésotopographiques et de régimes d'enneigements. Ces gradients engendrent une hétérogénéité spatiale du couvert végétal et des processus écosystémiques à des échelles réduites. Les contrastes de l'étage alpin s'appliquent aussi dans le temps, ceux-ci étant soumis à des froids intenses en hiver. Ces écosystèmes sont donc un modèle de choix pour l'étude des patrons spatio-temporels de la microflore du sol. Ce travail s'est d'abord concentré sur l'optimisation d'une technique d'empreinte moléculaire, la CESSCP, mais aussi d'outils statistiques pour l'analyse de séquences d'ADN. Les communautés bactériennes, fongiques et crenarchaeotes du sol ont été suivies deux années, par CE-SSCP et clonage/séquençage, dans deux habitats contrastés par leurs régimes d'enneigements. Cette étude a ensuite été étendue à l'échelle du paysage, sous divers couverts végétaux. Ce travail montre que l'assemblage des communautés microbiennes alpines varie au cours des saisons et que l'hiver constituent un fort évènement sélectif. Cette étude montre également que les communautés microbiennes sont spatialement distribuées en fonction des régimes d'enneigements et de la végétation. Les facteurs directement responsables de tels patrons sont discutés.

On évoque souvent, à propos de l'agriculture sahélienne, les caprices de la pluviométrie notamment les sécheresses catastrophiques de 1973 et de 1984. Pour autant, en dehors de ces épisodes de crises exceptionnelles et de leurs conséquences dramatiques, les savoir-faire paysans et le dynamisme des communautés rurales, ont permis de surmonter bien des difficultés. Les solidarités entre générations, la cohésion des familles, une économie populaire informelle, sont autant de parades à l'incertitude et aux mauvaises conjonctures. Dans la vallée d'Arewa, le doublement de la population ces vingt cinq dernières années a été accompagné d'un formidable mouvement d'extension des cultures, avec pour corollaire, une saturation des terres cultivables et une diminution sensible de la couverture végétale. Cette dernière a provoqué des réactions en chaîne sur les autres composantes de l'écosystème, l'aggravation des phénomènes érosifs a notamment déclenché d'importantes perturbations du régime hydrologique du kori. Le modèle extensif de la céréaliculture pluviale a atteint ses limites, tandis que la disparition progressive de la jachère a contribué à l'appauvrissement chimique des sols. En réponse à cette crise écologique et foncière, les paysans ont ajusté leurs systèmes de production. Les terrasses alluviales ont vu l'essor des cultures d'oignons et de l'arboriculture fruitière grâce à la petite irrigation, tandis que la sylviculture du nim est devenue une alternative à la pénurie de bois de chauffe. La terre autrefois héritage commun, a aujourd'hui acquis une valeur marchande, des stratégies spéculatives émergent et entraînent des formes de recomposition sociale. Les transformations qui ont lieu, aujourd'hui dans la vallée d'Arewa, ne peuvent donc être résumées à la seule dégradation des ressources environnementales. Une voie est ouverte vers l'intensification, le cadre économique régional s'y prête, la décentralisation récente ouvre des perspectives de soutien à la production, bien que certains doutes sur la mise en œuvre effective de son financement subsistent.

Les aires de répartition des arbres pourraient être grandement affectées par le changement climatique. Les résultats d'analyses paléogéographiques ont montré que ces dernières se sont déjà déplacées avec les variations passées du climat. Ces études ont permis de déterminer la direction et la vitesse de migration des espèces, données utilisées actuellement pour générer des prédictions sur l'évolution de l'aire de répartition des espèces forestières en réponse au réchauffement du climat. Cependant, le contexte écologique dans lequel les arbres font face à ces changements est très différent par rapport aux changements climatiques passés : l'augmentation actuelle des températures est plus rapide, les surfaces susceptibles d'être colonisées sont occupées par des écosystèmes très différents et variés (forêts, surfaces agricoles, zones urbaines). Par conséquent, les arbres pourront-ils faire face à la rapidité des changements globaux actuels ? Auront-ils la capacité de migrer pour trouver des conditions plus favorables ou pourront-ils s'adapter et survivre à de nouvelles conditions environnementales ? Dans un premier temps, l'analyse de données historiques (plans d'aménagements de l'Office Nationale des Forêts et Inventaires Forestiers Espagnols) a permis de mettre en évidence des évènements de colonisation et d'extirpation et de quantifier la vitesse de migration de populations situées au cœur ou aux marges de leur aire de répartition. Une colonisation massive de Quercus ilex dans les dunes boisées atlantiques (limite Nord d'aire de répartition) a été mise en évidence au cours des 130 dernières années, confirmant les tendances prédites par les modèles. Cependant, les vitesses de colonisation de cette espèce restent bien inférieures aux déplacements de son bioclimat estimés à partir de modèles de niche. Les espèces localisées en limite Sud d'aire de répartition présentent des remontées altitudinales plus importantes que pour celles situées au cœur de leur aire. En conclusion, nos résultats montrent que les changements globaux ont déjà impactés la répartition des arbres malgré l'existence d'un décalage temporel entre les réponses migratoires des espèces forestières et le déplacement de leur bioclimat. Le stress hydrique est le facteur prépondérant pouvant expliquer le dépérissement des arbres dans un milieu dont la disponibilité en eau est limitée, notamment en marge chaude d'aire de répartition. Nous avons, par conséquent, étudié la résistance à la sécheresse et ses mécanismes chez les plusieurs espèces d'Angiospermes. Nos résultats montrent qu'un seuil de 90% d'embolie mène à des dommages physiologiques irréversibles de la plante et à la mort par déshydratation. Ce seuil est considérablement plus élevé que celui précédemment observé chez les conifères. L'étude du fonctionnement hydraulique d'espèces de chênes co-occurrentes nous a permis de montrer que la survie de Q. robur pourrait être menacée dans les forêts atlantiques dans un contexte de sécheresses de plus en plus intenses car il y subit des taux d'embolie native élevés. Au contraire, Q. ilex présente des taux d'embolie négligeables sur ce même site d'étude.Les vitesses réelles de migrations constituent des données empiriques essentielles qui nous renseignent sur les capacités migratoires effectives des arbres. Elles pourront être intégrées dans les modèles de répartition, tout comme les seuils d'embolie induisant la mort des arbres.

Les bactéries aquatiques tiennent des rôles clés dans les écosystèmes aquatiques, notamment au niveau des flux de carbone et d'énergie, malgré le fait que plusieurs exemples de mixotrophie aient été répertoriés elles demeurent largement divisées en deux groupes; soit les hétérotrophes et les autotrophes. Cependant les bactéries aérobiques anoxygéniques phototrophiques (AAPB) possèdent en plus de leur métabolisme hétérotrophe un système phototrophique, basé sur la bactériochlorophyll a (BChl a) leur permettant d'obtenir un supplément d'énergie considérable. Ce groupe de bactéries, qui génère de plus en plus d'intérêt dans les milieux marins, n'a que très peu été étudier en eaux douces. Pour pallier ce manque nous avons conduit une étude biogéographique comparant l'abondance et la taille des AAPB dans 43 lacs situés dans deux régions tempérées (Cantons de l'Est et Laurentides) et une région Boréal (Eastmain), durant le cours d'une année. Les AAPB étaient présentes non seulement dans tous les lacs, mais aussi durant toute l'année et ce malgré les conditions adverses de l'hiver. L'abondance relative variait entre >1% et 37%, avec une moyenne de 6%, mais étant donnée qu'elles avaient en moyenne le double de la taille des autres bactéries, leur biomasse relative moyenne est de 10%. L'abondance, bien qu'elle suive les patrons généraux de l'ensemble de la communauté, chute durant l'hiver et est très dynamique à courte échelle ce qui indique que plusieurs facteurs de régulations pourraient agir en même temps. Nos données ne supportent pas l'hypothèse voulant que la photohétérotrophie soit avantageuse dans les milieux oligotrophes, plutôt l'abondance est positivement corrélée au carbone organique dissout. De plus, il semble que ce soit la qualité et non seulement la quantité, qui influe sur l'abondance des AAPB; ainsi il semble que leur abondance est maximale dans les milieux à forte teneur en DOC et aussi peu de chlorophylle. Or nous proposons que la photohétérotrophie pourrait agir de façon analogue au co-métabolisme en fournissant une amorce énergétique permettant d'exploiter des sources de carbones récalcitrantes. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Bactérie aérobique anoxygénique phototrophique, bacteriochlorophylle a, écologie aquatique, flux d'énergie, biogéographie.

La migration et le stationnement de l'avifaune sur les littoraux d'Europe occidentale font l'objet de très nombreuses convoitises. Depuis une trentaine d'années, de nombreuses zones humides ont été réhabilitées et aménagées pour accueillir ces oiseaux à dates fixes (hivernage, nidification). La gestion de ces espaces s'avère être nécessaire pour des populations aux besoins spécifiques et qui tendaient à se raréfier. Mais ce processus n'est pas sans poser de nombreux problèmes d'usage (question de l'ouverture au public, des pratiques de chasse ou des imbrications des différents zonages législatifs) souvent anciens, qui conduisent à s'interroger sur la relation plus globale de l'homme à la nature. Cette étude est menée à partir de sites choisis sur les littoraux de France, de Grande-Bretagne, des Pays-Bas et du Portugal. Ils constituent des zones humides de première importance pour l'avifaune migratrice de l'Ouest paléarctique mais aussi des territoires sur lesquels s'expriment des rapports très divers entre l'homme et l'oiseau. L'approche à plusieurs échelles, depuis la dimension européenne, à travers la comparaison des pratiques nationales jusqu'à une étude plus détaillée de sites spécifiques est privilégiée.

Parmi les approches qui visent à déterminer la façon dont les organismes se diversifient dans le temps et dans l'espace, la biogéographie tente de reconstruire l'histoire des peuplements à partir des distributions des taxons, tandis que la phylogéographie analyse l'évolution d'une lignée à la fois. Dans cette étude, nous nous sommes proposés de tester les hypothèses biogéographiques formulées pour la faune tropicale (théorie des refuges, des barrières fluviales, des gradients environnementaux...), en appliquant l'approche moléculaire à quelques taxons de Mammifères africains (Insectivores, Rongeurs, Primates). Nous avons cherché à déterminer l'apport et les limites de la technique moléculaire la plus couramment employée en biologie évolutive : le séquençage d'ADN mitochondrial. <br />Nous avons d'abord tenté d'obtenir une phylogénie moléculaire de quelques taxons potentiellement intéressants pour la biogéographie, dans le but de vérifier leur monophylie et de calibrer une horloge moléculaire. Puis, nous avons recherché et comparé les schémas phylogéographiques de quatre espèces de petits mammifères forestiers et d'une super-espèce de primates. Enfin, nous nous sommes intéressés aux processus évolutifs impliqués dans la spéciation. Nous avons évalué le mode géographique de spéciation et l'évolution de quelques traits d'histoire de vie chez les primates de la tribu des Cercopithecini. <br />Nos résultats phylogénétiques confirment que l'histoire des gènes n'est pas forcément celle des taxons et qu'il est important de prendre en compte plusieurs sources d'information indépendantes, telles que des gènes non liés sur la même molécule, la morphologie, l'écologie, et le comportement. L'étude des modalités de la spéciation, qui est tributaire de la fiabilité des analyses phylogénétiques, indique une prédominance de l'allopatrie et des événements de vicariance du Miocène et du Pliocène chez les Cercopithecini. Enfin, les analyses phylogéographiques ont révélé quatre scénarios phylogéographiques différents pour les quatre modèles retenus, ce qui peut refléter soit des distributions initiales différentes, soit une réponse différentielle aux mêmes événements selon les taxons. Ces scénarios présentent une certaine concordance avec les régions fauniques définies pour les forêts d'Afrique centrale, mais suggèrent que les événements de divergence intra-spécifique remonteraient au Plio-Pleistocène et seraient donc beaucoup plus anciens que les derniers épisodes de fragmentation de la forêt liés aux cycles glaciaires.

Ce travail de recherche élabore et propose une méthode géographique d'évaluation des "récits de crise" environnementaux, en prenant pour cadre de réflexion le territoire de l'Uruguay (Amérique du Sud). On range sous ce terme l'ensemble des discours émis à propos de l'environnement, et qui définissent l'état de celui-ci comme insatisfaisant, en dysfonctionnement par rapport à un état "normal". Ces récits de crise étant au fondement théorique et pratique des représentations et actions touchant actuellement l'environnement, il convient de comprendre leur genèse historique et leurs logiques de fonctionnement. Nous centrons notre analyse sur les moyens de vérifier, pour une période de trois siècles, l'adéquation des récits dénonçant la "destruction" des forêts de l'Uruguay, à la réalité. Après avoir identifié les récits apparaissant entre le XVIIIe et le XIXe siècles, et démontré les enjeux territoriaux qui les sous-tendent, nous montrons, grâce à la mobilisation conjointe de méthodes historiques (traitement d'archives), naturalistes (relevés écologiques), et biogéographiques (analyse des dynamiques spatiales et temporelles), que ces discours ne sont que très peu en adéquation avec les processus observables. Enfin, nous proposons des explications visant à comprendre comment, en Uruguay, des forêts de petite taille ont pu se maintenir durant trois cent ans : nous relativisons ainsi l'ampleur des crises dénoncées par une vision territoriale et paysagère de l'évolution forestière, centrée sur les acteurs. Cette réflexion vise à définir la meilleure façon de mettre en adéquation la méthode d'évaluation avec les récits qu'il s'agit d'analyser.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Un enjeu scientifique majeur du XXIème siècle est de prédire l'impact du changement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes. Dans les Océans, le plancton joue un rôle crucial dans la régulation du climat, les cycles biogéochimiques et la dynamique des réseaux trophiques marins. Le zooplancton transfert l'énergie depuis les producteurs primaires vers les niveaux trophiques supérieurs, tout en participant à la pompe à carbone biologique. Pourtant, les liens entre sa diversité et le fonctionnement des écosystèmes marins demeurent méconnus. Au cours de cette thèse, nous avons étudié la diversité taxinomique et fonctionnelle du groupe majeur du zooplancton, les copépodes, dans un point chaud de biodiversité : la Mer Méditerranée. Le travail effectué vise à: (i) définir de nouveaux groupes fonctionnels du zooplancton à partir de traits fonctionnels; (ii) tester si ces groupes possèdent des niches environnementales distinctes; et (iii) analyser comment le changement climatique pourra modifier la diversité des assemblages en Mer Méditerranée, et la diversité fonctionnelle associée. Un nouveau jeu de données de traits fonctionnels a été implémenté depuis la littérature afin de définir des groupes fonctionnels. Les occurrences des espèces ont été utilisées pour modéliser leurs niches environnementales. Puis, plusieurs modèles de niche ont été développés pour prédire l'évolution de la diversité α et β des assemblages de copépodes de la Mer Méditerranée sous divers scénarii de changement climatique. Finalement, les résultats sont discutés pour fournir une vision synoptique de l'impact du changement climatique sur la diversité fonctionnelle des copépodes en Mer Méditerranée. / One of the 21st century’s greatest scientific issues is to predict the impact of climate change on the functioning of ecosystems. In the Ocean, the plankton plays a pivotal role in climate regulation, biogeochemical cycles, and marine food webs dynamics. The zooplankton transfer energy from primary producers to higher trophic levels, while actively exporting organic matter from the surface to the deep ocean. However, the links between zooplanktonic diversity and marine ecosystem functioning are still poorly understood. During this PhD project, we have studied the taxonomic and functional diversity of the major marine zooplanktonic groups, the copepods, in biodiversity hotspot: the Mediterranean Sea. This work aims to: (i) define new zooplankton functional groups based on functional traits of many copepod species; (ii) test whether said groups present distinct environmental niches; and (iii) explore how climate change may modify the diversity of Mediterranean assemblages, and the associated functional diversity. A new dataset of species functional traits was gathered from the literature and was used to identify functional groups. The species’ occurrences were used to model their environmental niches, thus highlighting the control of abiotic conditions on the distribution of species. Multiple niche models were implemented to predict the evolution of the α and β diversity of Mediterranean copepod species assemblages under different climate change scenarios. Finally, the results from this PhD are discussed to provide a synoptic vision of the impact of climate change on copepod functional diversity in the Mediterranean Sea.