Des outils d’évaluation pertinents sont nécessaires pour évaluer l’impact des pratiques agricoles sur les fonctions assurées par la biodiversité de l’échelle de la parcelle à l’échelle du territoire. L’objectif et l’innovation du présent travail a été d’explorer une nouvelle méthode de création d’un outil d’évaluation des fonctions de la biodiversité. Nous avons choisi comme méthode d’évaluation les indicateurs agri-environnementaux, qui permettent d’évaluer l’impact des pratiques agricoles sur les compartiments de l’environnement (eau, sol, air, faune et flore) et aident à la prise de décisions. Nous proposons donc une architecture générale d’un indicateur de biodiversité fonctionnelle et le détail d’un indicateur de fonction agronomique d’importance: la résistance aux stress biotiques. Au sein de cet indicateur se trouve un sous-indicateur : le « rôle des auxiliaires terrestre ». Les carabes seront utilisés comme auxiliaire modèle pour la construction de ce sous-indicateur. Deux méthodes de construction d’indicateurs sont comparées: une méthode à dire d’expert et une méthode par fouille de données, cette deuxième méthode représentant une innovation de la thèse. Les résultats de ces méthodes sont ensuite comparés à des mesures de terrain conduit sur le territoire de Vittel. Les mesures de terrain ont concerné le suivi des populations de carabes, et l’organisation du territoire agricole. Un traitement par un système d’information géographique a permis la validation des indicateurs obtenus / Relevant tools for assessment are necessary to evaluate the impact of agricultural pratices on the functions provided by biodiversity at the plot scale to the landscape scale. The goal and the innovation of this work has been to explore a new method of creation of an assessment tool of the biodiversity functions. We have chosen like assessment method the agri-environmental indicators, which make it possible to evaluate the impact of agricultural practices on environment compartments (water, soil, air, fauna and flora) and help to decision-making. We thus propose a general architecture of an indicator of functional biodiversity and the detail of an agronomic function indicator of importance: resistance to the biotic stresses. Within this indicator, an under-indicator is: the « role of the terrestrial auxiliaries ». Carabids will be used as model auxiliary for the construction of this under-indicator. Two building methods of indicators are compared: a method with expert saying and a method with data mining, this second method representing an innovation of the thesis. The results of these methods are then compared with field datas leads on the Vittel territory. Field datas related to the follow-up of the carabid populations and the organization of the agricultural landscape. A treatment by a geographical information system allowed the validation of the indicators obtained

La flore adventice est à la base des chaînes trophiques dans les agroécosystèmes. Leur diminution dans les parcelles cultivées est une des causes de la baisse de la biodiversité. Par conséquent, des alternatives sont étudiées pour diminuer l’utilisation des herbicides dans le cadre du plan ECOPHYTO. Par exemple, la gestion de la flore adventice via les consommateurs de graines. En effet, les agroécosystèmes sont des milieux où des espèces granivores ont les capacités de consommer les graines d’adventices. Parmi les vertébrés, nous pouvons y trouver des oiseaux (alouette des champs) ainsi que des micromammifères (mulot). Parmi les invertébrés, les carabes sont identifiés comme principaux granivores dans les agroécosystèmes tempérés. L’objectif général de cette thèse est d’étudier les interactions entre carabes et graines d’adventices afin d’apporter des connaissances sur les interactions interspécifiques et d’identifier les traits physiologiques des espèces influençant la force des interactions entre les espèces. Un protocole a été établi afin de standardiser toutes les expériences et de garder comme variables uniquement l’espèce de graines et celle du carabe. Ensuite, nous avons étudié les interactions entre les graines d’adventices et les carabes selon deux axes de recherche. Le premier a permis de comparer les niveaux de consommation de la communauté de carabes sur une même espèce de graines. Nous avons pu ainsi observer que la masse corporelle des carabes n’était pas en relation avec la variation des niveaux de consommation. Mais le ratio entre la longueur des mandibules et la largeur du labrum (force mandibulaire) a un effet significatif lorsque seules les espèces consommant plus de cinq graines sont prises en compte. Pour le deuxième axe, nous avons mesuré la consommation des carabes sur 42 espèces de graines pour identifier les capacités de consommation et explorer la stratégie d’alimentation selon deux caractéristiques : la masse des graines (taille) et leur concentration lipidique. Les graines de faibles masses avec un taux lipidique élevé sont mangées en plus grand nombre. Enfin, nous avons déterminé les types de réponse fonctionnelle pour évaluer le potentiel de régulation de 4 espèces de carabes sur deux espèces de graines d’adventices. Pour chaque espèce (mâle et femelle) nous avons trouvé une réponse fonctionnelle de type II, sauf pour les femelles de P.rufipes. Cependant nos résultats doivent être interprétés avec précaution car en milieu naturel d’autres facteurs interviennent dans les interactions, telle que la présence de proies alternatives ou d’autres prédateurs. En conclusion, nous montrons que les interactions entre les graines d’adventices et les carabes sont nombreuses et complexes. Les caractéristiques physiologiques intervenant dans les interactions sont très nombreuses et très variables selon les espèces. Des études supplémentaires sont nécessaires pour évaluer l’intérêt agronomique des carabes dans la gestion des adventices. / Weed flora limits crop yields therefore herbicides inputs are important in order to manage weeds. Weeds are at the bottom of the trophic pyramid in agroecosystems, and this explains partly the decrease of biodiversity. Alternatives to manage weeds are studied to reduce negative effect of herbicides on the environment in order to preserve biodiversity. For example, weeds could be managed with granivorous species. Indeed, weed seeds are the origin of the weed community, thus seed consumption could limit weed abundance in cultivated fields. In agroecosystems, several taxa are known to be granivorous such as vertebrates (birds and rodents) and invertebrates (ground beetles). Ground beetles are considered as the main granivorous taxa in agroecosystems and are abundant in temperate agroecosystems. The main goal of this PhD was to study trophic interactions between communities, weed seed and ground beetles, with a prey-predator system in order to estimate the role of ground beetles through their seed consumption in weed seeds management. First, we established a protocol with standardize steps in order to restrain variables to weed seed species at ground beetles’ species. A similar protocol has been adapted to replicate experimentation with the same individuals to measure consumption at different weed seed densities. We then studied interactions between weed seeds and ground beetles with two research axes. We first explored interspecific variation of consumption on the same weed seeds species, Viola arvensis, by ground beetles. Body mass and ratios between mandible length and labrum width had no relation with seed consumption by ground beetles. Thus, other factors were suggested to explain consumption variation such as gut symbionts of ground beetles or preferences for specific weed seed species. Secondly, we measured consumption of 42 weed seed species by four ground beetles to identify abilities in weed seed consumption for these beetles and to explore feeding strategy according to two seed characteristics, seed mass (size) and seed lipid content. Generalism degrees are different according to ground beetles’ species and seem affected by physiological characteristics in both communities. Finally, to assess the potential in weed seed management of ground beetles we determined functional response to four ground beetles on two weed seeds species. We determined type II response for all species (male and female) tested, except for females of P.rufipes. Our results should be interpreted cautiously as, under natural conditions, generalist predators meet many alternatives prey and it could influence functional response type. We showed that there are many complex interactions between weed seed and ground beetles communities, especially due to a wide range of diversity in physiological characteristics in both communities. The potential of ground beetles to regulate seeds must be more precisely explored to evaluate their agronomic interest in weed management.

L'érosion de la biodiversité prairiale est devenue une préoccupation majeure à l'échelle Européenne. Le pâturage ovin est supposé avoir un impact négatif sur la diversité prairiale, en raison de leur forte sélectivité pour les dicotylédones, indispensables aux insectes pollinisateurs. Comparés aux bovins, les ovins structurent peu les couverts et créent également moins de niches écologiques contrastées. L'objectif de cette thèse était de tester la faisabilité, et les bénéfices en pâturage ovin, d'une conduite en rotation dans laquelle une sous-parcelle est temporairement exclue du pâturage au moment du pic de floraison. Les effets de cette conduite ont été comparés à ceux d'un pâturage continu au même chargement. Au delà des indicateurs directs de performances zootechniques et de biodiversité (plantes, papillons, bourdons et carabes), nous avons analysé la sélection alimentaire des brebis dans les deux modes de conduite. Nous avons aussi cherché à appréhender comment la race et la fertilité du milieu pouvaient moduler la faisabilité d'un tel pâturage tournant et son intérêt vis-à-vis de la préservation de la biodiversité. Indépendamment de leur race, les brebis ont présenté une sélection alimentaire accrue vis-à-vis des dicotylédones dans les parcelles pâturées en rotation, qui a rapidement entraîné une diminution de leur richesse floristique en comparaison des parcelles pâturées en continu. L'augmentation de l'intensité de floraison des sous parcelles temporairement exclues de la rotation a favorisé les bourdons, probablement en raison de l'augmentation de la ressource en pollen et en nectar. En revanche, ce mode de gestion n'a pas permis d'augmenter la densité ni la richesse spécifique des papillons et des carabes. Le bénéfice d'une mise en défens temporaire d'une partie des parcelles semble donc moindre qu'en pâturage bovin. Définir les dates de mises en défens par rapport à la floraison d'espèces indicatrices, moduler la durée de la mise en défens en fonction de la pousse de printemps, et prolonger l'exclusion de certaines parcelles en automne et en hiver sont autant de pistes qu'il nous reste à explorer, afin de déterminer les conditions d'application optimale d'une telle conduite.

En réponse aux pertes de biodiversité et à une insécurité alimentaire croissante, l’agriculture moderne doit se tourner vers une gestion plus durable des paysages agricoles. L’Agriculture Biologique (AB) est considérée comme une solution prometteuse à ces enjeux. En effet, ses pratiques agricoles étant globalement plus favorables aux ennemis naturels de ravageurs que celles de l’Agriculture Conventionnelle (AC), elle pourrait permettre de remplacer l'utilisation des pesticides par celle du contrôle biologique. Cependant, les études évaluant ces effets restent contradictoires, probablement car elles ne tiennent pas compte de la diversité des pratiques réalisées en AB et en AC. A plus large échelle, les pratiques ont par ailleurs rarement été considérées dans la description de l’hétérogénéité paysagère, bien que la nature et l’organisation spatiale de la matrice agricole soit susceptible d’affecter les espèces qui y vivent. L’objectif de ce travail de thèse est d’évaluer les effets de la diversité et de l’organisation spatiale des pratiques en AB et en AC sur les insectes auxiliaires, à l’échelle de la parcelle et du paysage. Un travail de terrain a été réalisé en 2012 et 2013 en Ille et Vilaine. Quarante paires de parcelles de blé d’hiver en AB et en AC ont été sélectionnées, réparties le long d’un gradient paysager de surfaces en AB. Dans chaque parcelle, les communautés d'ennemis naturels de pucerons (coccinelles, carabes, parasitoïdes) ont été échantillonnées. Des enquêtes ont permis de caractériser les pratiques agricoles réalisées par les agriculteurs dans les parcelles suivies et dans leur environnement paysager. Nous avons mis en évidence l’existence d’une large diversité de pratiques agricoles dans les systèmes en AB et en AC. A l’échelle parcellaire, les effets des pratiques sur la diversité des insectes auxiliaires sont forts, les systèmes en AB leur étant globalement plus favorables. Considérer un niveau plus fin de description des pratiques nous a permis d’identifier celles qui affectent réellement les insectes et de montrer qu’il est possible de favoriser leur présence, quel que soit le mode de production. A l’échelle du paysage, nous n’avons mis en évidence aucun effet de l’étendue et de l’organisation de l’AB sur les ennemis naturels. Une description plus fine des pratiques nous a malgré tout permis de souligner l’importance de certaines stratégies de pratiques, à certaines échelles. A partir de ces résultats, nous proposons des pistes pour l’aménagement des paysages agricoles. Les problèmes méthodologiques liés à la description des pratiques agricoles à l’échelle du paysage sont également discutés. / Due to the loss of biodiversity and increasing food insecurity, modern agriculture must evolve toward a more sustainable management of agricultural landscapes. Organic Farming (OF) is considered as a promising solution to meet this challenge. Organic practices are indeed generally more favorable to pest natural enemies than Conventional Farming (CF), suggesting that pesticides could be replaced by biological control. However, studies evaluating these effects are contradictory, probably because they do not consider the diversity of practices implemented in OF and CF. On a broader scale, practices have rarely been considered in the description of landscape heterogeneity, although the nature and configuration of farmland must affect species. The target of this PhD work is to evaluate the effects of the diversity and spatial organization of organic and conventional farming practices on insect natural enemies, at field and landscape scales. A fieldwork was conducted in 2012 and 2013 in Brittany. Forty pairs of organic and conventional winter wheat fields were selected, distributed along a landscape gradient of OF area. In each field, aphid natural enemies (ladybirds, carabid beetles, parasitoids) were sampled. We interviewed farmers to characterize farming practices implemented in fields and their surrounding landscape. We observed a wide diversity of farming practices in OF and CF. At field scale, effects of practices on the diversity of natural enemies were strong, OF being overall more favorable. Considering a finer description of practices allowed us identifying those really affecting insects, and showing they can be enhanced regardless of the farming type. At landscape scale, we found no effect of the OF area and configuration on natural enemies. With a more detailed description of practices, we however highlighted the importance of some farming strategies, at some scales. Based on these results, we open up avenues to manage agricultural landscapes. Methodological issues related to the description of farming practices on large areas are also discussed.

Faire un choix n’est pas juste un évènement spontané. La recherche d’une ressource alimentaire, par exemple, implique un investissement temporel et est donc en conflit avec d’autres activités essentielles telles que la vigilance pour les prédateurs. Ainsi être sélectif augmente le risque de se faire attaquer par un prédateur. Par ailleurs, être sélectif implique aussi de rejeter beaucoup de potentielles options avant de finalement en accepter une et donc accepter une perte non négligeable d’opportunités en présence de potentiels compétiteurs. Pour ces raisons, une réduction du niveau de sélectivité est attendue chez un individu exposé à une situation de forte compétition ou à un fort risque de prédation. Les carabes évoluent au sein de communautés composées, pour la plupart, d’un nombre important de potentiels compétiteurs et prédateurs. Les connaissances actuelles en écologie comportementale et en écologie prévoient que le comportement d’approvisionnement alimentaire des coléoptères carabiques devrait varier en fonction des niveaux de risques de compétition et de prédation qu’ils rencontrent et donc de la composition des communautés dans lesquelles ils se trouvent. Dans cette thèse, nous avons mesuré les changements de sélectivité alimentaire de deux espèces de carabes en présence de signaux de prédateurs ou de compétiteurs. A l’aide d’expériences de laboratoire effectuées à différentes échelles spatio-temporelle, nous avons réussi à montrer que la sélectivité alimentaire d’un carabe granivore Harpalus affinis peut varier en fonction du contexte dans lequel il cherche sa nourriture et être diminuée en présence de prédateurs. Par ailleurs le sexe des individus, l’espèce de graine qui leur est proposée et l’intensité du risque auquel ils sont confrontés semblent aussi avoir un effet sur la variation de sélectivité des individus. Aucun lien n’a cependant été trouvé entre le statut immunitaire ou la personnalité des individus et leur niveau de sélectivité alimentaire. Testé dans des conditions similaires, le carabe omnivore Poecilus cupreus, quant à lui, ne fait pas varier sa sélectivité pour les ressources testées. S’ils sont extrapolables ces résultats pourraient servir à expliquer la grande variabilité des taux de prédation de graines au champ par les carabes rapportés dans les différentes études. Ces résultats pourraient permettre aussi d’expliquer la difficulté d’extrapolation existante entre les taux de prédation de graines mesurés en laboratoire et les résultats obtenus au champ. Globalement, cette thèse confirme qu’une meilleure compréhension du processus de prise de décision chez les carabes est essentielle pour évaluer leur efficacité en tant que potentiels auxiliaires de cultures. / Making a choice requires, implicitly, an investment of time in one behaviour at the expense of an investment in another. Being choosy would increase the risk of losing many food item opportunities to competitors, and is directly in conflict with other essential tasks such as predator avoidance. Individuals are thus expected to adjust their level of choosiness in response to the competition and predation context. The available behavioural ecological theory and the empirical ecology of carabids would suggest that competition and predation interference induces changes in the foraging behaviour of carabid individuals. Carabids typically operate within communities in which competition and predatory interference interactions occur and are ever present; there are high levels of intraguild interference. A better understanding of how risks of these two interference interactions modify individual decision making for prey would therefore help to improve the biocontrol of weeds by communities of carabids. This thesis focused on how changes in level of choosiness occur when individual carabids forage under intraguild interference. Using laboratory experiments, done at different spatio-temporal scales, we demonstrate that the decision-making processes of foraging carabids might differ between contexts, between species and between individuals. Our focal species, the granivore Harpalus affinis, was found to reduce its level of choosiness while foraging under intraguild interference. In doing so H. affinis individuals increased their overall rate of seed acceptance. This change in choosiness was dependant on the intensity of the risk, the seed species offered in test and the sex of individuals. We found no link between individual levels of choosiness and either immunity or personality traits. When tested under similar conditions, individuals of the omnivorous carabid Poecilus cupreus did not change their level of choosiness for seeds. These findings would help explain the high variability in seed predation rates observed between studies conducted in-field, and the differences observed between laboratory studies and fields measurements in carabids. Globally, this thesis has confirmed that a deeper understanding of the decision making process of carabids seed-eating species is requires to evaluate their choice of prey and assess their relevance as biological control agents in the wild.

L’érosion de la biodiversité prairiale est devenue une préoccupation majeure à l’échelle Européenne. Le pâturage ovin est supposé avoir un impact négatif sur la diversité prairiale, en raison de leur forte sélectivité pour les dicotylédones, indispensables aux insectes pollinisateurs. Comparés aux bovins, les ovins structurent peu les couverts et créent également moins de niches écologiques contrastées. L’objectif de cette thèse était de tester la faisabilité, et les bénéfices en pâturage ovin, d’une conduite en rotation dans laquelle une sous-parcelle est temporairement exclue du pâturage au moment du pic de floraison. Les effets de cette conduite ont été comparés à ceux d’un pâturage continu au même chargement. Au delà des indicateurs directs de performances zootechniques et de biodiversité (plantes, papillons, bourdons et carabes), nous avons analysé la sélection alimentaire des brebis dans les deux modes de conduite. Nous avons aussi cherché à appréhender comment la race et la fertilité du milieu pouvaient moduler la faisabilité d’un tel pâturage tournant et son intérêt vis-à-vis de la préservation de la biodiversité. Indépendamment de leur race, les brebis ont présenté une sélection alimentaire accrue vis-à-vis des dicotylédones dans les parcelles pâturées en rotation, qui a rapidement entraîné une diminution de leur richesse floristique en comparaison des parcelles pâturées en continu. L’augmentation de l’intensité de floraison des sous parcelles temporairement exclues de la rotation a favorisé les bourdons, probablement en raison de l’augmentation de la ressource en pollen et en nectar. En revanche, ce mode de gestion n’a pas permis d’augmenter la densité ni la richesse spécifique des papillons et des carabes. Le bénéfice d’une mise en défens temporaire d’une partie des parcelles semble donc moindre qu’en pâturage bovin. Définir les dates de mises en défens par rapport à la floraison d’espèces indicatrices, moduler la durée de la mise en défens en fonction de la pousse de printemps, et prolonger l’exclusion de certaines parcelles en automne et en hiver sont autant de pistes qu’il nous reste à explorer, afin de déterminer les conditions d’application optimale d’une telle conduite. / Biodiversity loss in grasslands is a major concern across Europe. Sheep grazing is rarely considered the best method for delivering conservation objectives, as the result of their strong diet selection on forbs and legumes, which in turn negatively impacts nectar-dependent insect groups. Compared with cattle, sheep also produce a strong homogeneization effect and reduce habitat diversity. The objective of this thesis was to analyze the feasibility and environmental benefits of a rotational grazing management, in which sheep were temporarily excluded from a sub-plot at flowering peak. It was compared with continuous grazing in the same stocking rate. In addition, to measurements of animal performances and biodiversity indicators (plants, butterflies, bumblebees and ground beetles), we analyzed diet selection by ewes in the two grazing managements, and how sheep breed and soil fertility could modulate biodiversity outputs in the rotational management. Independently of sheep breed, the ewes increased their selection of forbs and legumes in rotationally-grazed plots. This rapidly decreased plant species richness in rotationally compared with continuously-grazed plots. However, an increase of flowering intensity in temporarily ungrazed sub-plots benefited bumblebee density and species richness, as predicted by the ‘trophic level’ hypothesis. Rotational grazing management did not increase butterfly and ground beetle densities, which stresses that its benefits would be lesser than in cattle-grazed systems. Defining the exclusion period based on the flowering of indicator plant species, modulating its duration based on spring grass growth, and keeping some sub-plots ungrazed until the end of the grazing season are options that still need to be tested in order to define the optimal conditions for such a rotational grazing management.