Thèse de doctorat : Sciences et environnement. Ecologie aquatique : Bordeaux 1 : 2008. / Titre provenant de l'écran-titre.

Thèse (D.R.Min.) -- Université du Québec à Chicoutimi, programme extensionné à l'Université du Québec à Montréal, 2001. / Bibliogr.: f. [155]-163. Document électronique également accessible en format PDF. CaQCU

Les microorganismes, par leurs fascinantes capacités d’adaptation liées à l’extraordinaire diversité de leurs capacités métaboliques, jouent un rôle fondamental dans les tous les processus biologiques. Ils interviennent notamment au niveau des changements globaux, comme le réchauffement climatique, en partie occasionné par les émissions croissantes de méthane dans l’atmosphère, mais également par les pollutions résultant de la dispersion de molécules comme les Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques. Ainsi, les communautés microbiennes vont participer à réduire ou à augmenter les effets délétères de l’anthropisation des écosystèmes. La régulation des changements globaux passe donc par une meilleure connaissance de ces communautés qui doivent être explorées dans leur globalité au sein des environnements. Néanmoins en raison de leur forte complexité, une telle exploration n’est possible qu’en utilisant des outils d’analyse haut-débit. Cependant, l’emploi d’outils moléculaires à haut-débit comme les biopuces à ADN passe par la détermination de sondes combinant à la fois une forte sensibilité, une très bonne spécificité et un caractère exploratoire. Pour concevoir de telles sondes un nouveau logiciel KASpOD a donc été développé. De même, en utilisant des sondes présentant les mêmes caractéristiques, le développement d’une nouvelle approche innovante en écologie microbienne de capture de gènes en solution été entrepris. Cette nouvelle méthode d’enrichissement de gènes d’intérêt couplée à du séquençage haut-débit a été appliquée pour l’exploration des communautés méthanogènes du lac Pavin. Les résultats obtenus montrent la pertinence de l’approche qui assure une meilleure évaluation de diversité de l’écosystème avec notamment l’identification de populations appartenant à la biosphère rare. L’autre ajout majeur de cette approche est qu’elle autorise l’identification de grandes régions d’ADN génomique exploitable pour caractériser de nouveaux gènes ou de nouveaux processus adaptatifs. / Microorganisms play a crucial role in all biological processes related to their huge metabolic potentialities. They are involved in global changes such as global warming partially caused by the growing methane emissions in the atmosphere, but also by the release of pollutants such as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons. Thus, microbial communities will contribute to reduce or increase the negative effects of human impacts on ecosystems. The regulation of global changes needs a better knowledge of the microbial communities involved in complex environments functioning. Nevertheless, a complete exploration of such environments requires the use of high-throughput tools, due to the extraordinary diversity of microorganisms within the ecosystems. The use of DNA microarrays requires a probe design step allowing the selection of highly sensitive, specific and explorative oligonucleotides. For this purpose, we have developed KASpOD, a new software, allowing the generation of efficient probes dedicated to environmental applications. Using high quality probe sets, an innovative in solution-based gene capture method combined with Next Generation Sequencing, was developed and applied for the exploration of the methanogen communities in lake Pavin, Results showed the relevance of this approach that allows a better evaluation of the methanogen diversity with an efficient detection of populations belonging to the rare biosphere. The other main advantage of this approach is the identification of large regions of genomic DNA, useful for the characterization of new genes or adaptive processes.

Quel est le défi des sciences de la terre et de l'environnement aujourd'hui? Depuis la révolution de la théorie de la tectonique des plaques, l'évolution des surfaces continentales a été associée aux interactions des plaques lithosphériques. Plus récemment, la révolution de la modélisation numérique a bousculé le paradigme de la tectonique en montrant l'importance des interactions entre processus externes (ex. climat, érosion, altération) et processus internes (ex. géodynamique, topographie dynamique). D'une part, les modèles climatiques montrent que les changements régionaux (moussons, aridification...) ainsi que globaux (refroidissement, pCO2...) peuvent être attribués à des phénomènes d'origine interne par le biais de variations dans la distribution des reliefs, des mers et des continents. D'autre part, les modèles géomorphologiques montrent que ces processus internes peuvent être influencés en retour par les variations climatiques par le biais de l'érosion de la surface des continents. Ce qui est nécessaire aujourd'hui, pour tester et calibrer les modèles, c'est une méthodologie qui permette de différencier et de quantifier les contributions respectives des processus internes et externes sur les variations paleoenvironnementales observées pendant les changements régionaux et globaux. En utilisant les outils et l'expérience acquis pendant mes travaux antérieurs, je développe cette méthodologie dans le cadre des travaux de recherche présenté dans cette thèse. La clef de la méthodologie préconisée est basée sur la chronologie fine par datation haute-résolution des enregistrements sédimentaires dans les bassins en utilisant les techniques de magnéto- et cyclostratigraphiques. En effet, une résolution en âge suffisante permet de corréler (ou pas) des variations paleoenvironnementales locales aux cycles astronomiques modulés par la géométrie orbitale de la terre, aux archives marines du climat global ou aux évènements géodynamiques et tectoniques. Cette approche ne prend sa réelle mesure que dans le cadre d'une intégration stratigraphique multidisciplinaire. Je présenterai mon projet principal portant sur les forçages internes et externes des variations paleoenvironnementales dans le contexte de la collision Inde-Asie pendant les évènements climatiques globaux paléogènes. De plus, je décrirai deux autres applications chrono-stratigraphique sur les couplages tectonique-érosion-sédimentation dans l'Himalaya et les interactions climat-évolution dans les bassins à hominidés du rift Est Africain.

Cette étude a utilisé une approche interdisciplinaire pour évaluer les effets de l'acidification de l'océan sur des ptéropodes et les foraminifères Méditerranéennes. Une comparaison d'échantillons conservés et modernes de 2 espèces de ptéropodes a été réalisée pour étudier les effets du pH sur les propriétés de la coquille. Des populations de ptéropodes ont également été analysées à l'aide des données de séries temporelles. Pour permettre l'amélioration de futures expériences de perturbation, une revue collaborative des techniques de culture de ptéropodes a été produite. Enfin, le foraminifère O. universa a été cultivé dans des conditions de pH et de [CO32-] découplés pour évaluer les effets des changements dans la chimie du carbonate sur la composition en bore et le ?11B. Les coquilles des échantillons conservés de ptéropodes étaient plus épaisses que celles collectées en 2012 et les coquilles de C. inflexa recueillies en 1910 étaient nettement plus denses que celles de 2012, probablement en raison d'un effet de pH. Les abondances de ptéropodes ont montré une tendance croissante entre 1967-2003 et se sont révélées être influencées par les changements de température interannuelles, sans que des changements dans les propriétés des coquilles n'ai eu d'impacts négatifs. Lors de la dernière étude le pH était le seul paramètre du système de carbonate a affecter le ?11Bde la calcite de O. universa. Le B/Ca a diminué avec la diminution du [CO23-] à pH constant mais n'a pas montré de tendance cohérente avec une [CO23-] constant et un pH variable. Au lieu de cela, une étroite corrélation entre les B / Ca et [HCO3-] suggérant que le bore est contrôlé par la [HCO3-]. / This study used an interdisciplinary approach to assess the effects of ocean acidification on Mediterranean pteropods and foraminifers. A comparison of museum and modern samples of two pteropod species investigated the effects of pH on shell properties. Pteropod populations were analysed using time series data. To improve future perturbation experiments, a collaborative review of pteropod culture techniques was produced. Finally, the foraminifer O. universa was cultured under decoupled pH and [CO32-] to assess the effects of changes in the carbonate chemistry on boron incorporation and isotope fractionation. Museum pteropod samples were thicker than shells from 2012 and C. inflexa shells collected in 1910 were significantly denser than those from 2012, possibly due to a pH effect. Pteropod abundances displayed an increasing trend between 1967-2003 and are influenced by inter- annual temperature changes, with no sign of the observed changes in shell properties having had negative impacts. pH was the sole parameter of the carbonate system that affected the δ11B of O. universa calcite. The B/Ca ratio decreased with decreasing [CO32-] at constant pH but did not show consistent trends at constant [CO32-] and varying pH. Instead, a close correlation of B/Ca ratios and [HCO3-] was observed suggesting that boron is controlled by the [HCO3-].

Au cours du siècle dernier, le développement des activités anthropiques a engendré une augmentation des pressions sur les écosystèmes marins côtiers. Les données scientifiques pour aborder ce phénomène sont fragmentaires et d’une précision insuffisante (de l’ordre du km) pour la prise de décisions locales. La gestion de ces menaces multiples et simultanées exige pourtant des données fiables et précises sur la répartition des pressions et la localisation des écosystèmes les plus sensibles. Ces constations ont été à la base de la rédaction de deux directives européennes (la DCE, directive cadre eau et la DCSSM, directive cadre stratégie sur le milieu marin). Afin de répondre à ces directives, les objectifs de ce projet doctoral ont été de caractériser la vulnérabilité et d’aborder la sensibilité de deux écosystèmes marins prioritaires : les herbiers de posidonie et les communautés coralligènes. Ce projet focalisé sur la méditerranée française a permis la quantification et la localisation de ces écosystèmes et des pressions anthropiques auxquelles ils sont soumis, ainsi que l’estimation de leur état écologique à une résolution fine (de l’ordre de 20 m). Le déclin des herbiers a également pu être modélisé en relation avec les pressions et la profondeur et a permis de définir des seuils de résistance de cet habitat aux différentes pressions et des zones prioritaires de gestion. Ce travail devrait contribuer à améliorer l'élaboration d'indicateurs pour l'évaluation de l'état de santé des systèmes côtiers. Il pourrait également aider à mieux appliquer et coordonner les mesures de gestion à une échelle pertinente pour la conservation de la biodiversité. / During the last century, human activities were at the origin of increasing pressures impacting marine coastal ecosystems. Scientific data concerning this phenomena are fragmentary and the grid scale (1 x 1 km pixel) is insufficient to permit relevant local decision making. The management of these multiple and simultaneous threats necessitates reliable and accurate data concerning the distribution of pressures and the localization of the most sensitive ecosystems. This is at the origin of two European directives: the Water Framework Directive (WFD) and the Marine Strategy Framework Directive (MSFD). In response to these directives, the objectives of this work were to characterize the vulnerability and sensitivity of two priority ecosystems: Posidonia oceanica seagrass beds and coralligenous reefs. Focusing on the French Mediterranean coastline (depth ranging from 0 to – 100 m), results were: the fine-scale (20 x 20 m pixel size) quantification and localization of the encountered anthropogenic pressures, the quantification and localization of these two priority ecosystems, and the assessment of their ecological state. Seagrass beds decline was modelled in link with depth and pressures; resistance thresholds to pressures, but also management priority areas were defined. This work should contribute to improve the development of indicators for the ecological state of coastal ecosystems. It should also help to better apply and coordinate management actions at a relevant scale for biodiversity conservation.

Les interrogations sur les conséquences du changement climatique dans les hauts bassins montagnards a créé un champ de recherches prolifique en géomorphologie : celui des dynamiques paraglaciaires, activées par la disparition des glaciers. Pendant 30 ans les processus intervenant en contexte paraglaciaire ont été inventoriés, il est désormais nécessaire de comprendre comment l'ensemble de ces processus agit au sein du système paraglaciaire. Pour cela, ce travail est mené à une double échelle temporelle. Sur le temps long, depuis la dernière glaciation (20 000 BP), il s'agit notamment d'authentifier le rôle de la disparition des glaciers dans le déclenchement de mouvements de masse. L'établissement d'un scénario chronologique, par le recours aux cosmonucleides, permet la comparaison des dates de déclenchement des mouvements de masse avec le calendrier de la déglaciation. Le retrait glaciaire et les mouvements de masse sont quasiment synchrones. Sur le temps court, depuis le petit âge de glace, les conséquences de la fusion glaciaire, puis celles de l'abaissement du niveau de base local, constitué par la surface du glacier sont mises en évidence. En définitive, ces deux paramètres favorisent le remaniement de dépôts glaciaires hérités ainsi que l'établissement d'un transit de sédiments continu depuis les parois supraglaciaires vers les fonds de vallées. L'organisation de ce transit est retardé par la présence de nombreuses zones d'accumulations temporaires, formées en amont des édifices morainiques, une durée de plusieurs décennies est parfois nécessaire.

L'objectif de cette thèse a été de comprendre le fonctionnement économique des pêcheries et de proposer des politiques de gestion des ressources halieutiques. L'attention a été portée essentiellement sur la pêcherie crevettière guyanaise. Une première analyse a été effectuée à partir d'une base de données historique. Les premiers constats ont été que cette pêcherie a été marquée par une forte diminution de son stock, de son effort, de sa production, ce qui a conduit à la fermeture de certaines entreprises. Les premiers résultats ont permis de comprendre que la production de cette pêcherie est fortement dépendante du stock et que la forte diminution de ce dernier n'est pas liée à la surpêche. En effet, malgré une baisse considérable de l'effort de pêche et du prélèvement, le stock a continué de s'effondrer, suggérant ainsi que d'autres facteurs peuvent être mis en cause. En particulier, la zone de pêche est caractérisée par un environnement amazonien avec une mangrove importante et de nombreux cours d'eau. L'intégration de la mangrove dans l'analyse, qui a pourtant connu une diminution de sa surface dans les années 90, n'a pas permis d'expliquer l'effondrement du stock observé. Cependant l'intégration d'autres facteurs comme le débit des fleuves et la température de surface de l'océan ont permis de mieux comprendre la chute du stock dans cette filière. La pêcherie crevettière guyanaise semble en effet fortement impactée par le changement global, notamment l'augmentation de la température des eaux dans les zones de prélèvement. De surcroît, le dernier chapitre suggère que certains phénomènes endogènes à la pêcherie, comme les effets de congestion entre les navires de pêche, rendent l'ensemble de la pêcherie plus sensible à des chocs exogènes technologiques, économiques ou biologiques, en amplifiant l'impact de ces derniers sur les décisions optimales des entreprises concernant l'effort de pêche. Afin de préserver la pêcherie crevettière en Guyane française, il apparaît donc essentiel d'essayer de limiter, dans la mesure du possible, les sources du changement climatique, au lieu de modifier profondément les pratiques économiques du secteur. / The objective of this thesis was to understand the economic behavior of fisheries and to propose resource management policies. The focus was mainly on the French Guiana shrimp fishery. First an initial analysis will be performed on a historical data basis. Initial findings have showed that this fishery was characterized by a strong decrease in its stock, its effort, its production and lead to the closure of some companies. The results have helped also to understand that the production in this fishery is highly dependent on stock and the decrease of the stock is not related to overfishing. Indeed, despite a considerable decline in fishing effort and production, the stock continued to slump suggesting that other factors may be involved. In particular the fishing zone is characterized by an Amazonian environment with significant mangrove and many rivers. The integration of mangrove in the analysis, which shows a decrease in its surface in the 90s did not explain the collapse of the stock. However, the integration of other factors such as rivers and sea surface temperatures have increased understanding of stock depletion in this sector. The French Guiana shrimp fishery is highly influenced by global change, notably increasing in temperature. Moreover, the last chapter suggests that some endogenous phenomena in the fishery, like the congestion effects between fishing vessels, make the whole fishery more sensitive to technology, exogenous economic or biological shocks, amplifying their impact on the optimal business decisions regarding fishing effort. In order to save the French Guiana shrimp fishery, it appears therefore crucial to try to limit the sources of climate change instead of deeply modifying economic practices in this sector, which may lead to misunderstandings by fishermen and local political conflicts.

Les changements globaux, induits par l'augmentation et le cumul des perturbations naturelles et anthropiques, modifient les caractéristiques environnementales, et par conséquent la répartition des espèces et la dynamique des réseaux trophiques. Les principaux objectifs de mon travail sont: 1) de caractériser, dans le contexte des changements globaux, les effets spécifiques et cumulés des perturbations naturelles et anthropiques sur les interactions prédateur-proie chez les grands mammifères, et 2) d'évaluer comment les changements globaux affecteraient la pertinence de la stratégie d'aménagement d'une espèce parapluie pour la conservation de la biodiversité régionale. Mon système d'étude est le caribou des bois (Rangifer tarandus caribou), écotype forestier, sujet à la prédation par les loups gris (Canis lupus) dans la région de la Côte-Nord (QC, Canada). Dans le Chapitre 1, j'évalue l'impact des épidémies de tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana) sur la répartition, la survie et les interactions trophiques du caribou. Pour cela, j'ai utilisé des relevés annuels de la sévérité des épidémies de tordeuse combinés avec les localisations des caribous et des loups munis de colliers GPS ainsi que des inventaires aériens d'orignaux (Alces alces). Pour considérer les effets de l'épidémie de tordeuse sur l'orignal, le loup et le caribou, j'ai utilisé des analyses de sélection d'habitat et de survie pour le caribou. J'ai démontré comment une épidémie d'insectes induit un enfeuillement, créant une augmentation de ressources pour les orignaux, résultant à une suite de réponses spatiales et démographiques chez l'orignal, le loup et le caribou. La réponse numérique de l'orignal et les réponses comportementales de l'orignal et du loup étaient fortement associées à une réponse négative chez le caribou. Le risque de mortalité du caribou était plus élevé pour les individus sélectionnant les peuplements forestiers les plus sévèrement affectés par la tordeuse, surtout si les peuplements étaient coupés après l'épidémie. Mes travaux indiquent une compétition apparente « retardée » entre l'orignal et le caribou médiée par la prédation des loups. En plus de l'impact des épidémies d'insectes, les feux de forêt et l'aménagement forestier menacent les caribous en modifiant également les interactions trophiques. Dans le Chapitre 2, j'ai évalué les effets cumulés de l'aménagement forestier et des changements climatiques sur la mortalité du caribou. En utilisant un modèle spatialement explicite centré sur l'individu (IBM), j'ai simulé le déplacement des animaux et les interactions interspécifiques dans des paysages virtuels, variant selon trois niveaux de coupes et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les changements induits par le climat et l'aménagement forestier influencent les interactions trophiques en exacerbant la compétition apparente, par une augmentation asymétrique de la disponibilité des ressources. Mon modèle prévoit un enfeuillement induit par les changements globaux, augmentant l'abondance des orignaux et des loups, avec des conséquences désastreuses pour le caribou. De plus, je démontre que les effets provenant de la réponse numérique prédominent par rapport à une réponse comportementale seule. Ainsi, les changements globaux devraient fondamentalement modifier la structure du réseau trophique, renforçant les interactions indirectes par la compétition apparente. Un autre résultat majeur souligne que l'impact de l'aménagement forestier devrait être plus précoce et trois fois plus élevé que l'impact des changements climatiques. Afin de préserver la biodiversité, ces résultats suggèrent de se concentrer d'abord sur la réduction des impacts négatifs de l'aménagement forestier. Enfin, dans le Chapitre 3, j'ai évalué l'impact des changements climatiques et de l'aménagement forestier sur le maintien de la biodiversité. Plus précisément, j'ai évalué l'efficacité et l'effet parapluie des stratégies d'aménagement de l'habitat du caribou forestier dans un contexte de changements globaux pour la conservation des oiseaux et des coléoptères. J'ai combiné des modèles mécanistes spatialement explicites pour prévoir l'efficacité des stratégies d'aménagement sur la survie du caribou, et des modèles prédictifs d'occurrence pour caractériser l'impact sur le maintien des assemblages d'espèces. Les paysages ont été simulés selon quatre aménagements forestiers, dont deux stratégies d'aménagement, et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les stratégies d'aménagement, conçues pour la conservation du caribou, devraient également maintenir les assemblages d'oiseaux et de coléoptères. Bien que j'ai détecté un effet plus important de l'aménagement forestier, l'effet parapluie des stratégies d'aménagement dépendraient également de la sévérité des changements climatiques. Les stratégies d'aménagement conçues pour une seule espèce pourraient donc avoir un important effet parapluie pour la biodiversité. / Global change, through the increase and cumulative impacts of natural and anthropogenic disturbances, is predicted to modify species distributions and food-web dynamics, through changes in environmental characteristics. The main goals of my work are two-fold: 1) characterize, in the context of global change, the specific and cumulative effects of natural and anthropogenic disturbances on predator-prey interactions among large mammals, and 2) assess how global change is expected to impact the relevance of recovery strategy of an umbrella species for the conservation of regional biodiversity. My study system was the boreal ecotype of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou), subject most notably to predation by gray wolves (Canis lupus) in the Côte-Nord region (QC, Canada). In Chapter 1, I assess the impact of spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks on the distribution, survival and trophic interactions of boreal caribou. For this, I used annual surveys of spruce budworm outbreak severity, and combined these data with locations of GPS-collared caribou and wolves, and aerial inventories of moose (Alces alces). To account for comparative effects of spruce budworm outbreak on expected responses in moose, wolves, and caribou, I used a statistical habitat selection and survival analyses for boreal caribou. For the first time, I demonstrated how an insect outbreak triggers a flush of deciduous vegetation creating a resource pulse for herbivores, which then translates into a suite of spatial and demographic responses in moose, wolves, and boreal caribou. I show a numerical response in moose and behavioral responses in both moose and wolves that associated strongly with a negative response in caribou. Consistently, mortality risk of caribou was higher for individuals selecting forest stands most severely impacted by spruce budworm, especially if stands were logged post-outbreak. My work is indicative of “delayed” apparent competition between moose and caribou via wolf predation because wolves clearly showed selection to use impacted areas after post-outbreak logging that were of greatest risk to caribou. In addition to the impact of insect outbreaks, wildfires and forest harvesting threaten boreal caribou populations by also altering trophic interactions. Given the latest and harsh climate change projections, in Chapter 2, I assessed the cumulative impacts of forest harvesting and climate change on the mortality of boreal caribou. I use a spatially explicit individual-based model (IBM) to simulate animal movement and species interaction in virtual landscapes, varying in terms of three levels of forest management and three climate change scenarios. I demonstrate that climate- and land-use-induced changes influence trophic interactions by exacerbating apparent competition, through asymmetric increase in resource availability between the two herbivores species. My analysis forecasts how climate and land-use changes increase the proportion of deciduous vegetation, and show this bottom-up forcing increases moose and wolf abundance, with dire consequences for boreal caribou. Moreover, I partition the indirect effects on caribou into behavioral-numeric versus behavioral only interactions and show that numeric effects predominated. Thus, combined impacts of land-use and climate changes can fundamentally alter the food web structure, making indirect interactions stronger through apparent competition. Another major result highlights that land-use impacts are predicted to be earlier and three times higher than climate change impacts. This has globally relevant and urgent implications for biodiversity conservation – focus first on reducing negative impacts of land-use change as an effective longer-term climate change biodiversity conservation strategy. Finally, in Chapter 3, I assessed the impact of global climate and land-use changes on biodiversity integrity. More specifically, I assessed the effectiveness and umbrella value of management strategies designed to meet the needs of the boreal caribou in a context of global change for conservation of birds and beetles. I combined mechanistic, spatially explicit models to forecast the impact of management strategies on the survival of boreal caribou, and predictive models of species occupancy to characterize concurrent impacts on bird and beetle diversity. Landscapes were simulated based on four forest management plans, including two management strategies, and three climate change scenarios. I found that strategies that best mitigate human impact on boreal caribou were also the best at maintaining bird and beetle assemblages. While I detected a stronger effect of land-use change compared to climate change, the umbrella value of the management strategies was also impacted by the severity of climate change. Single-species conservation actions may therefore have important umbrella biodiversity benefits.

Les changements globaux, induits par l'augmentation et le cumul des perturbations naturelles et anthropiques, modifient les caractéristiques environnementales, et par conséquent la répartition des espèces et la dynamique des réseaux trophiques. Les principaux objectifs de mon travail sont: 1) de caractériser, dans le contexte des changements globaux, les effets spécifiques et cumulés des perturbations naturelles et anthropiques sur les interactions prédateur-proie chez les grands mammifères, et 2) d'évaluer comment les changements globaux affecteraient la pertinence de la stratégie d'aménagement d'une espèce parapluie pour la conservation de la biodiversité régionale. Mon système d'étude est le caribou des bois (Rangifer tarandus caribou), écotype forestier, sujet à la prédation par les loups gris (Canis lupus) dans la région de la Côte-Nord (QC, Canada). Dans le Chapitre 1, j'évalue l'impact des épidémies de tordeuse des bourgeons de l'épinette (Choristoneura fumiferana) sur la répartition, la survie et les interactions trophiques du caribou. Pour cela, j'ai utilisé des relevés annuels de la sévérité des épidémies de tordeuse combinés avec les localisations des caribous et des loups munis de colliers GPS ainsi que des inventaires aériens d'orignaux (Alces alces). Pour considérer les effets de l'épidémie de tordeuse sur l'orignal, le loup et le caribou, j'ai utilisé des analyses de sélection d'habitat et de survie pour le caribou. J'ai démontré comment une épidémie d'insectes induit un enfeuillement, créant une augmentation de ressources pour les orignaux, résultant à une suite de réponses spatiales et démographiques chez l'orignal, le loup et le caribou. La réponse numérique de l'orignal et les réponses comportementales de l'orignal et du loup étaient fortement associées à une réponse négative chez le caribou. Le risque de mortalité du caribou était plus élevé pour les individus sélectionnant les peuplements forestiers les plus sévèrement affectés par la tordeuse, surtout si les peuplements étaient coupés après l'épidémie. Mes travaux indiquent une compétition apparente « retardée » entre l'orignal et le caribou médiée par la prédation des loups. En plus de l'impact des épidémies d'insectes, les feux de forêt et l'aménagement forestier menacent les caribous en modifiant également les interactions trophiques. Dans le Chapitre 2, j'ai évalué les effets cumulés de l'aménagement forestier et des changements climatiques sur la mortalité du caribou. En utilisant un modèle spatialement explicite centré sur l'individu (IBM), j'ai simulé le déplacement des animaux et les interactions interspécifiques dans des paysages virtuels, variant selon trois niveaux de coupes et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les changements induits par le climat et l'aménagement forestier influencent les interactions trophiques en exacerbant la compétition apparente, par une augmentation asymétrique de la disponibilité des ressources. Mon modèle prévoit un enfeuillement induit par les changements globaux, augmentant l'abondance des orignaux et des loups, avec des conséquences désastreuses pour le caribou. De plus, je démontre que les effets provenant de la réponse numérique prédominent par rapport à une réponse comportementale seule. Ainsi, les changements globaux devraient fondamentalement modifier la structure du réseau trophique, renforçant les interactions indirectes par la compétition apparente. Un autre résultat majeur souligne que l'impact de l'aménagement forestier devrait être plus précoce et trois fois plus élevé que l'impact des changements climatiques. Afin de préserver la biodiversité, ces résultats suggèrent de se concentrer d'abord sur la réduction des impacts négatifs de l'aménagement forestier. Enfin, dans le Chapitre 3, j'ai évalué l'impact des changements climatiques et de l'aménagement forestier sur le maintien de la biodiversité. Plus précisément, j'ai évalué l'efficacité et l'effet parapluie des stratégies d'aménagement de l'habitat du caribou forestier dans un contexte de changements globaux pour la conservation des oiseaux et des coléoptères. J'ai combiné des modèles mécanistes spatialement explicites pour prévoir l'efficacité des stratégies d'aménagement sur la survie du caribou, et des modèles prédictifs d'occurrence pour caractériser l'impact sur le maintien des assemblages d'espèces. Les paysages ont été simulés selon quatre aménagements forestiers, dont deux stratégies d'aménagement, et trois scénarios de changement climatique. Je démontre que les stratégies d'aménagement, conçues pour la conservation du caribou, devraient également maintenir les assemblages d'oiseaux et de coléoptères. Bien que j'ai détecté un effet plus important de l'aménagement forestier, l'effet parapluie des stratégies d'aménagement dépendraient également de la sévérité des changements climatiques. Les stratégies d'aménagement conçues pour une seule espèce pourraient donc avoir un important effet parapluie pour la biodiversité. / Global change, through the increase and cumulative impacts of natural and anthropogenic disturbances, is predicted to modify species distributions and food-web dynamics, through changes in environmental characteristics. The main goals of my work are two-fold: 1) characterize, in the context of global change, the specific and cumulative effects of natural and anthropogenic disturbances on predator-prey interactions among large mammals, and 2) assess how global change is expected to impact the relevance of recovery strategy of an umbrella species for the conservation of regional biodiversity. My study system was the boreal ecotype of woodland caribou (Rangifer tarandus caribou), subject most notably to predation by gray wolves (Canis lupus) in the Côte-Nord region (QC, Canada). In Chapter 1, I assess the impact of spruce budworm (Choristoneura fumiferana) outbreaks on the distribution, survival and trophic interactions of boreal caribou. For this, I used annual surveys of spruce budworm outbreak severity, and combined these data with locations of GPS-collared caribou and wolves, and aerial inventories of moose (Alces alces). To account for comparative effects of spruce budworm outbreak on expected responses in moose, wolves, and caribou, I used a statistical habitat selection and survival analyses for boreal caribou. For the first time, I demonstrated how an insect outbreak triggers a flush of deciduous vegetation creating a resource pulse for herbivores, which then translates into a suite of spatial and demographic responses in moose, wolves, and boreal caribou. I show a numerical response in moose and behavioral responses in both moose and wolves that associated strongly with a negative response in caribou. Consistently, mortality risk of caribou was higher for individuals selecting forest stands most severely impacted by spruce budworm, especially if stands were logged post-outbreak. My work is indicative of "delayed" apparent competition between moose and caribou via wolf predation because wolves clearly showed selection to use impacted areas after post-outbreak logging that were of greatest risk to caribou. In addition to the impact of insect outbreaks, wildfires and forest harvesting threaten boreal caribou populations by also altering trophic interactions. Given the latest and harsh climate change projections, in Chapter 2, I assessed the cumulative impacts of forest harvesting and climate change on the mortality of boreal caribou. I use a spatially explicit individual-based model (IBM) to simulate animal movement and species interaction in virtual landscapes, varying in terms of three levels of forest management and three climate change scenarios. I demonstrate that climate- and land-use-induced changes influence trophic interactions by exacerbating apparent competition, through asymmetric increase in resource availability between the two herbivores species. My analysis forecasts how climate and land-use changes increase the proportion of deciduous vegetation, and show this bottom-up forcing increases moose and wolf abundance, with dire consequences for boreal caribou. Moreover, I partition the indirect effects on caribou into behavioral-numeric versus behavioral only interactions and show that numeric effects predominated. Thus, combined impacts of land-use and climate changes can fundamentally alter the food web structure, making indirect interactions stronger through apparent competition. Another major result highlights that land-use impacts are predicted to be earlier and three times higher than climate change impacts. This has globally relevant and urgent implications for biodiversity conservation - focus first on reducing negative impacts of land-use change as an effective longer-term climate change biodiversity conservation strategy. Finally, in Chapter 3, I assessed the impact of global climate and land-use changes on biodiversity integrity. More specifically, I assessed the effectiveness and umbrella value of management strategies designed to meet the needs of the boreal caribou in a context of global change for conservation of birds and beetles. I combined mechanistic, spatially explicit models to forecast the impact of management strategies on the survival of boreal caribou, and predictive models of species occupancy to characterize concurrent impacts on bird and beetle diversity. Landscapes were simulated based on four forest management plans, including two management strategies, and three climate change scenarios. I found that strategies that best mitigate human impact on boreal caribou were also the best at maintaining bird and beetle assemblages. While I detected a stronger effect of land-use change compared to climate change, the umbrella value of the management strategies was also impacted by the severity of climate change. Single-species conservation actions may therefore have important umbrella biodiversity benefits.