L’emprise de la lumière artificielle s’étend de manière importante et rapide à travers le monde entier et est en train de changer le paysage nocturne menaçant ainsi une large part des écosystèmes. L’augmentation des niveaux de lumière la nuit entraîne une perturbation du rythme circadien et par là une modification des comportements des espèces nocturnes mais aussi diurnes et des interactions entre espèces. Malgré l’importance de l’enjeu que représente la pollution lumineuse, le manque de connaissances dans le domaine limite la création de réglementations pour réduire l’impact de l’éclairage nocturne sur la biodiversité. Il est donc urgent d’apporter des éléments concrets pour construire des recommandations et des outils d’évaluation à destination des gestionnaires du territoire.Dans ce contexte, l’objectif de cette thèse est d’étudier l’impact de la pollution lumineuse sur la faune nocturne à deux échelles paysagères afin de préconiser des méthodes d’évaluation et de gestion de l’éclairage artificiel. Nous avons utilisé les chauves-souris comme modèle d’étude car elles sont longévives et nocturnes et donc fortement affectées par la pollution lumineuse. De plus, il a été montré que les tendances de leurs populations tendent à refléter celles d’espèces plus basses dans la chaîne trophique, les rendant ainsi d’autant plus sensibles aux pressions anthropiques. Dans un premier temps, nous avons étudié l’effet de la pollution lumineuse à l’échelle de villes, une échelle paysagère en cohérence à la fois avec les distances de déplacement des individus et avec une réalité de gestion de l’éclairage. Malgré que les espèces anthropophiles vivant toujours dans les grandes villes soient considérée comme bénéficiant de l’éclairage artificiel, ce travail a montré qu’à une échelle regroupant tous les aspects des déplacements quotidiens des individus, l’effet global de la lumière est négatif. De plus, bien qu’une part significative de la pollution lumineuse soit due à l’éclairage public de par sa permanence et son étende, l’étude montre que l’éclairage privé n’est pourtant pas à négliger. Au-delà d’un effet sur le niveau d’activité, la lumière artificielle peut avoir un effet de barrière dans le déplacement des individus et ainsi réduire la connectivité du paysage. Alors que les politiques environnementales sont en faveur du développement de corridors écologiques, la non-inclusion du facteur pollution lumineuse pourrait réduire significativement leur efficacité pour les espèces nocturnes. Un travail de modélisation mettant en lien des données biologiques d’activité avec des aspects paysagers mais aussi lumière a permis de construire des corridors adaptés pour les espèces nocturnes. Cela a aussi mené à des outils d’évaluation de scénarios d’éclairage qui peuvent être utilisés en amont d’aménagements afin de prédire l’impact d’un changement et de les adapter aux enjeux de biodiversité. A une échelle plus fine, il est nécessaire de comprendre quelles caractéristiques des points lumineux sont les plus pertinents à maîtriser afin de formuler des recommandations pour limiter l’impact sur la biodiversité. Nous avons mené une étude de terrain dans un espace protégé où les enjeux sur les chauves-souris sont d’autant plus importants que les espèces les plus sensibles à la lumière y sont protégées, ainsi que leurs habitats, à l’échelle européenne. En travaillant à l’interface entre urbanisation et habitats semi-naturels, nous avons pu montrer que c’est la quantité de lumière émise qui ont l’effet le plus notable. C’est donc ce paramètre sur lequel il faut travailler en priorité pour limiter l’impact de la lumière sur des zones pouvant servir de corridor ou de zone refuge aux espèces sensibles. / The spatial extent of artificial light is increasing rapidly and significantly on Earth surface hence changing the nocturnal lightscape and threatening an important part of ecosystems. The rise in nighttime light levels induces a perturbation of the circadian rhythm and thus a modification of nocturnal, but also some diurnal, species behavior and interactions between species. Despite the spread of light pollution being of major concern, the knowledge gaps in this field limit the creation of regulations to reduce the impact of nighttime lighting on biodiversity. Therefore it is urgent to produce clear and practical information to build tools and define recommendations for land managers. In this context, the aim of the PhD thesis is to study the impact of light pollution on nocturnal fauna through two spatial scales in order to propose methods to evaluate and manage artificial light. We used bats as a model species as they are long-lived and nocturnal and thus highly impacted by light pollution. In addition, it has been shown that their population trends tend to reflect those of species lower in the trophic chain which makes them even more sensitive to anthropic pressures. First, we studied the effect of light pollution within cities. This spatial scale is both coherent with bats distance of movement and with the reality of public lighting management. Although some urban-adapted species living within large cities are considered to benefit from artificial light, this work showed that, at a scale including all aspects of bats daily travels, light has a negative effect on bats activity level. Also, even if a large part of light pollution is due to public lighting, the results show that private lighting should not be neglected. Beyond the impact on bat activity, artificial light can have a barrier effect when individuals are transiting and thus reduce the landscape connectivity. Whereas environmental policies are promoting the development of ecological corridors, not considering light pollution could significantly reduce their efficiency for nocturnal species. Modelling the link between biological data and landscape variables including light level allowed us to build adapted corridors for nocturnal species. This lead to the development of a tool to evaluate lighting scenarios that could be used prior to the implementation of a lighting plan in order to predict the impact it would have and hence adapt it to the local biodiversity issues. At a finer scale, it is necessary to understand which light characteristics are the most relevant levers of actions to formulate recommendations to limit light pollution impact on biodiversity. We carried a field work experiment in a protected area where conservation issues on bat species are even higher as the species most sensitive to light are protected there, together with their habitat, at the EU level. We worked at the interface between urban and semi-natural areas and showed that the illuminance was the most important light characteristic. Hence it is on this parameters that regulations should be applied in priority to limit the impact of light on areas that could potentially be used as corridors or dark refuges for sensitive species.

La mise en place de réseaux écologiques est considérée comme l'un des moyens de pallier aux effets néfastes de la fragmentation sur la biodiversité. Dans les paysages agricoles, les éléments linéaires non cultivés peuvent constituer de larges réseaux, et jouer un rôle d'habitat-refuge et/ou de corridor de dispersion pour les espèces végétales. L'objectif de cette thèse est de comprendre quel rôle un réseau dense de fossés de drainage peut jouer dans le maintien et la dispersion d'espèces végétales dans un paysage agricole intensif du nord de la France. Nous avons également cherché à savoir dans quelle mesure les caractéristiques du paysage, la connectivité du réseau et les traits d'histoire de vie des espèces végétales impactent la dispersion des propagules au sein du réseau de fossés. Nos résultats montrent que les fossés jouent bien un rôle de corridor écologique pour les espèces végétales. En ciblant plus précisément les espèces hydrochores, nous avons démontré qu'elles dépendaient essentiellement de la composition et de la connectivité du réseau de fossés et des éléments immédiatement adjacents aux berges. Le réseau détermine également la structuration des flux de gènes chez deux espèces végétales de berges de fossés. Enfin, nos résultats montrent que la réponse des espèces à un gradient de connectivité du réseau dépend d'une combinaison de traits de dispersion, et qu'une diminution de cette connectivité entraîne une convergence fonctionnelle de ces traits à l'échelle de la métacommunauté. L'ensemble de ces résultats permet de mieux comprendre le rôle de corridor des fossés pour les espèces végétales, afin de permettre leur intégration au sein des projets de continuités écologiques dans les paysages agricoles. / The establishment of ecological networks is considered as one of the solutions to mitigate the negative effects of fragmentation on biodiversity. In agricultural landscapes, non-crop linear elements may form large networks, and constitute refuge habitats and/or dispersal corridors for plant species. The objective of this study is to understand which role may a dense drainage ditch network play for the maintenance and dispersal of plant species in an intensive agricultural landscape located in northern France. In addition, we also investigated the impact of landscape characteristics, network connectivity and plant species life-history traits on propagule dispersal within the ditch network. Our results indicate that ditches are indeed ecological corridors for plant species. By focusing more specifically on hydrochorous species, we demonstrated that they essentially depend on ditch network composition and connectivity and on elements immediately adjacent to the banks. The network also drives patterns of gene flow for two ditch bank plant species. Finally, our results also indicate that species’ response to ditch network connectivity depends on a combination of dispersal traits, and that connectivity reduction leads to functional convergence of those traits at the metacommunity scale. Together, these results provide a better understanding of the corridor role of ditches for plant species, in order to include these features into ecological network planning in agricultural landscapes.

La perte actuelle de biodiversité demande d’augmenter la superficie des territoires protégés, dans le but de réduire la perte d’habitat, leur fragmentation, et d’atténuer les impacts des changements climatiques. Cependant, un défi majeur demeure: quelles parties d'un paysage faut-il protéger ? Le potentiel de connectivité du paysage a été un des facteurs les plus utilisés dans les dernières années. Les méthodes actuelles d’estimation de connectivité présentent toutefois des lacunes non seulement quant au nombre d'espèces simulées, mais surtout quant à leur diversité taxonomique et fonctionnelle. Ici, j’améliore l'étude de la connectivité du paysage de trois manières: j’évalue le potentiel de connectivité du paysage en m’appuyant sur un modèle d’ensemble de 93 espèces, comprenant des espèces terrestres, aviaires et semi aquatiques; j’intègre les écosystèmes aquatiques et terrestres; enfin, j'utilise un modèle plus réaliste de déplacements d’espèces fauniques. Afin de développer la méthode, j’ai utilisé des données spatiales d’un territoire de la région des Laurentides au Québec qui présente un fort gradient anthropique, du sud (fortement urbanisé et agricole) au Nord (très peu urbanisé et largement forestier). J'ai analysé la connectivité du paysage pour les espèces fauniques en utilisant Omniscape. Ce programme permet des simulations omnidirectionnelles, lesquelles représentent mieux les mouvements des animaux; jusqu’à présent la majorité des évaluations de connectivité sont unidirectionnelles (déplacement du point A au point B). J’ai ensuite regroupé les résultats de simulations de dispersion par des analyses de regroupement (Fuzzy C-mean et Ward), obtenant trois groupes. Les résultats ont confirmé que la région délimitée par le Bouclier canadien contribue grandement aux déplacements des espèces terrestres et aquatiques alors que la région située dans les basses terres du Saint-Laurent y contribue très peu. Mes résultats soulignent également que les milieux aquatiques semblent jouer un rôle important pour la connectivité globale de la région des Laurentides, puisque plusieurs espèces (dont des espèces considérées « terrestres ») les utiliseraient pour se déplacer. Je soutiens donc qu'il est essentiel de mieux intégrer les habitats aquatiques et terrestres dans une compréhension holistique de la connectivité du paysage. / The present biodiversity loss required to increase the area of protected areas in order to reduce habitat loss, fragmentation, and mitigate the impacts of climate change. However, a major challenge remain: which parts of a landscape should be protected? The landscape connectivity potential has been one of the main factors used in recent years. However, current methods of estimating connectivity have shortcomings, not only in terms of the number of species simulated, but especially in terms of their taxonomic and functional diversity. Here, I improve the study of landscape connectivity in three ways: I assess the connectivity potential of the landscape based on a pool of 93 species, including terrestrial, avian and semi-aquatic species; I integrate aquatic and terrestrial ecosystems; and finally, I use a more realistic model of movements of wildlife species. In order to develop the method, I used spatial data from a territory in the Laurentides region of Quebec, which has a strong anthropogenic gradient from the South (highly urbanized and agricultural) to the North (very little urbanized and largely forested). I analyzed landscape connectivity for wildlife species using the program Omniscape. It allows omnidirectional simulations, which better represent the movements of animals; so far, the majority of connectivity assessments were unidirectional (from point A to point B). I then pooled the results of dispersion simulations by clustering analyzes (Fuzzy C-mean and Ward), which resulted in three groups. The results confirmed that the region delimited by the Canadian Shield contributes greatly to the movement of terrestrial and aquatic species, while the region located in the St. Lawrence Lowlands do not contribute that much. My results also underline that aquatic environments seem to play an important role in the overall connectivity of the Laurentian region, since several species (including species considered “terrestrial”) use them to move around. I therefore argue that it is essential to better integrate aquatic and terrestrial habitats into a holistic understanding of landscape connectivity.

La dispersion des animaux est un processus clé pour le maintien des populations et métapopulations. En particulier, les amphibiens se déplacent beaucoup durant leur cycle de vie fait de migrations saisonnières. Ceci les rend sensibles à la structure du paysage. En effet, les modifications anthropiques comme l’aménagement d’infrastructures linéaires peuvent constituer des barrières écologiques pour les animaux et limiter le flux de gènes dans le paysage. Si les effets des routes et des lignes chemins de fer sur les déplacements des animaux ont été largement étudiés, les effets des infrastructures liées aux activités de sport d’hiver comme les pistes de ski et les remontées mécaniques sont moins bien connus. Ainsi, la perméabilité des milieux de montagne anthropisés est peu connue. Cette thèse vise à quantifier la perméabilité écologique (ou connectivité fonctionnelle), des domaines skiables pour un amphibien de montagne largement répandu : la Grenouille rousse (Rana temporaria Linnaeus 1758). Pour ce faire, nous combinons un suivi individuel de déplacements et une étude de génétique du paysage pour mieux comprendre les facteurs influençant les déplacements de grenouilles et les flux de gènes dans le paysage. Le suivi individuel est réalisé au moyen de balises GPS et d’analyses de sélection de pas (step selection analysis). L’étude de génétique du paysage est réalisée en prélevant des échantillons d’ADN dans trois domaines skiables de Savoie ainsi que dans une zone témoin située dans le Parc national de la Vanoise. Nous avons testé l’influence de plusieurs variables paysagères liées à la topographie (pente, altitude…), les habitats (réseau de zones humides, couverture du sol…) ou les activités humaines (présence de routes, de pistes de ski) sur le flux de gènes. En utilisant une nouvelle méthode d’optimisation de surface de résistance, nous montrons l’importance du réseau de zones humides pour les amphibiens de montagne. D’une part, elles servent d’habitat préférentiel et d’autre part, un réseau dense de zones humides permet d’assurer une bonne connectivité des paysages pour la Grenouille rousse. Nous mettons également en évidence que l’hétérogénéité des tailles efficaces de populations dans un paysage peut fausser les distances génétiques mesurées entre populations et nous recommandons l’utilisation de techniques pour s’affranchir de tels problèmes. Nos travaux sont importants dans une perspective de gestion durable des domaines skiables, l’aménagement de pistes de ski ou autres infrastructures de loisir pouvant être accompagnée de destructions de zones humides. / Animal disperal is a key process for maintaining populations and metapopulations. In particular, amphibians move a lot during their life cycle made of seasonal migrations. This makes them sensitive to the structure of the landscape. Indeed, anthropogenic changes such as linear infrastructure can act as ecological barriers for animals and limit gene flow within the landscape. While the effects of roads and railways on animal movements have been widely studied, the effects of infrastructure related to winter sports activities such as ski slopes and lifts are less well known. Thus, the permeability of anthropized mountain environments is little known. This thesis aims to quantify the ecological permeability (or functional connectivity) of ski areas for a widely distributed mountain amphibian: the European common frog (Rana temporaria Linnaeus 1758). To do this, we combine individual movement tracking and landscape genetics studies to better understand the factors influencing frog movements and gene flow within the landscape. Individual tracking is carried out by means of GPS tags and step selection analysis. The landscape genetics study is carried out by gathering DNA samples from three ski areas in Savoie and a control area located in the Vanoise National Park. We tested the influence of several landscape variables related to topography (slope, altitude...), habitats (wetland network, land cover...) or human activities (presence of roads, ski slopes) on gene flow. By using a new method of resistance surface optimization, we show the importance of the wetland network for mountain amphibians. On the one hand, they serve as preferential habitat and, on the other hand, a dense network of wetlands ensures good landscape connectivity for the Common frog. We also highlight that the heterogeneity in effective population sizes in a landscape can distort the genetic distances measured between populations and we recommend the use of techniques to overcome such problems. Our work is important for the sustainable management of ski areas, the development of ski slopes or other recreational infrastructure that can be accompanied by the destruction of wetlands.

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