Le Queyras est un territoire situé à la confluence d'influences climatiques océaniques continentales et méditerranéennes. Cette spécificité a permis le développement d'une biodiversité exceptionnelle mais particulièrement vulnérable aux changements globaux. Pour mieux comprendre leur dynamique actuelle, et afin de contribuer à élaborer des scenarii prédictifs de leur évolution basés sur leur dynamique passée, une approche paléoécologique pluridisciplinaire, associant pédoanthracologie et dendrochronologie, a été menée dans des forêts matures de mélèze (Larix decidua), de pin cembro (Pinus cembra) et de sapin (Abies alba). L'analyse des charbons de bois recueillis dans les sols de ces peuplements révèlent que la composition passée a pu être bien différente de l'actuelle. Le mélèze et le pin cembro sont présents dès la recolonisation postglaciaire (respectivement 8873-9014 cal. BP et 8702 – 9024 cal. BP). Les relations cernes-climat révèlent la sensibilité du pin cembro et du sapin aux conditions hydrologiques, confirmant le caractère xérique de ce massif. D'autre part, l'étude de la dynamique holocène des forêts subalpines et des variations de leur limite supérieure révèlent que les changements globaux semblent favoriser le mélèze. Alors que les résultats pédoanthracologiques montrent que le pin cembro et le mélèze se sont succédé à l'étage subalpin tout au long de l'Holocène, la dendrochronologie met en évidence les conséquences des changements globaux : le pin cembro devient de plus en plus sensible au réchauffement climatique tandis que le mélèze semble profiter des changements d'occupation du sol associés à une augmentation des températures. / The Queyras is a region located at the limit of oceanic, continental and Mediterranean climatic influences. This specificity led to a level of biodiversity exceptional but particularly sensitive to global changes. We used a pluridisciplinary paleocological approach by means of pedoanthracology and dendrochronology applied in old growth forests of Larch (Larix decidua), Stone pine (Pinus cembra) and Fir (Abies alba) to assess the present forest dynamics and to contribute to forecast the probable future forest dynamics. Wood charcoal analyses issued from natural soils sampled in these forests reveal past periods with vegetation composition sometimes quite different from the present one . Larch and Stone pine installed in the early Holocene (respectively 8873-9014 cal. BP and 8702 – 9024 cal. BP). Climate-growth relationship evidence the high sensitivity of both stone pine and fir to hydrological conditions which attests the dry conditions of this massif. In addition to that, the study of the upper limit dynamics of subalpine forests during the Holocene reveals that global changes seem to favour Larch. Whereas pedoanthracology results show permanent succession of Larch and Stone pine at the subalpine vegetation stage over the Holocene period, dendrochronology emphasizes the consequences of global changes: Stone pine gets more and more sensitive to climate warming while Larch seems to benefit of land use changes associated with temperature increase.

La présence d’arbres en milieu urbain, où vit plus de la moitié de la population mondiale, participe à l’amélioration de la qualité́ de vie des citadins par les services écosystémiques qu’ils nous rendent. Cependant, de nombreuses études ont mis en évidence l’importante mortalité́ et la faible espérance de vie des arbres en ville du fait des stress hydriques. Nos résultats dendroclimatiques ont pu montrer qu’en comparaison avec les arbres de parc urbain ou d’arboretum, les arbres de rue ont généralement une croissance plus faible. Les précipitations en automne et au printemps semblent jouer un rôle prépondérant pour la croissance annuelle des tilleuls argentés urbains. Nos résultats sur le niveau des réserves (lipides et glucides) montrent que les arbres en condition de stress hydrique pourraient activement réguler leurs réserves de C selon une stratégie de survie à long terme. Les jeunes tilleuls argentés, quant à eux, semblent privilégier l’allocation du C dans la croissance radiale. Nos résultats sur la signature isotopique en 18O et en 2H des sources d’eau en ville, indiquent enfin que les arbres en rue semblent dépendre principalement de l'eau du sol très superficiel (couche 0-20 cm). Cette eau est un mélange d'eau de pluie et d'eau non potable plus ou moins évaporées, bien que ces arbres ne soient soumis à aucune stratégie d'irrigation particulière à Paris. Les arbres les plus matures en rue semblent disposer d’une plus faible disponibilité́ en eau due à la plus forte évaporation des sols en surface. En conclusion, cette étude appelle à (i) la protection des sols nus d’une évaporation excessive, et (ii) une irrigation en harmonie avec la phénologie. / The presence of trees in urban areas, where more than half of the world's population lives, contributes to improving the quality of city through ecosystem services they provide. However, many studies have shown that urban trees face high mortality rates and low life expectancy due to water stress. Dendroclimatic results have showed that, in comparison with the urban park or arboretum trees, street trees generally have lower annual growth rate. Precipitation in autumn and spring seem to play the main role in the annual growth of urban silver lindens. Reserve measurements (lipids and carbohydrates) show that trees under water stress could priorize C reserves as a long-term survival strategy. On the contrary, younger silver lindens seem to favor the allocation of C in the radial growth. Our results on the isotope signature in 18O and 2H of water sources in the city, indicated that street trees seem to depend mainly on soil water in upper layers (0-20 cm layer). This water is a mixture, more or less evaporated, from precipitation and non potable water, although street trees are not subject to any particular irrigation strategy in Paris. Larger street trees seem to have lower water availability due to increase of surface soils evaporation. To conclude, This study would rethink current irrigation strategies in the city, focusing on (i) the protection of bare soil from excessive evaporation, and (ii) an irrigation in harmony with the phenology of species.

Cette thèse a pour objectif de déterminer le devenir des populations marginales d’arbres boréo-montagnards dans le contexte des changements climatiques. La réponse dendroclimatique et la structure génétique des espèces sont analysées conjointement sur des gradients incluant les zones de distributions continues et marginales. Les deux modèles biologiques choisis sont le thuya occidental en limite nordique (forêt boréale canadienne) et le pin cembro en limite occidentale (Alpes). Les hypothèses suivantes ont été testées : le réchauffement climatique au cours du XXe siècle a entrainé une augmentation de croissance ; la variabilité de croissance est reliée à la structure génétique aux niveaux intra- et inter-populationnels. Une baisse de croissance du thuya a été observée après 1980 en zone marginale, qui serait liée à une limitation par la sécheresse. Pour les deux espèces, les relations climat-croissance étaient essentiellement modulées par le volume des précipitations, mais également par des variables édaphiques et par la taille des arbres. L’existence d’un lien significatif entre la structure génétique et certaines variables climatiques laisse néanmoins espérer un potentiel d'adaptation génétique, dont l’ampleur dépendra de la diversité génétique disponible pour la sélection naturelle. Par ailleurs, le synchronisme de croissance entre les arbres était à la fois influencé par la diversité génétique intra-populationnelle et par le volume des précipitations. En conclusion, il apparaît très difficile de distinguer les effets du climat et de la génétique sur la croissance des arbres étudiés. / This thesis aims to assess the fate of marginal populations, in the context of climate change, for boreo-mountain tree species. The dendroclimatic response and the genetic structure of the species are jointly analyzed on gradients including both the continuous and the marginal distribution zones. Two biological models have been chosen for this research, white cedar at its northern limit (boreal forest) and stone pine at its western limit (temperate mountain forest). The following hypotheses were tested: global warming during the twentieth century has led to increased growth; growth variability is related to the genetic structure at the intra- and inter-population levels. A decline in cedar growth was observed after 1980 in marginal zone, which could be linked to drought constraints on growth. For both species, climate-growth relationships were essentially modulated by the amount of precipitation, but also by soil and tree-size variables. The existence of a significant link between genetic structure and some climatic variables still leaves some hope for a genetic adaptation potential, which magnitude will depend on the genetic diversity available for natural selection. The growth synchronicity between the trees was both influenced by the intra-population genetic diversity and the amount of precipitation. In conclusion, it is very difficult to disentangle the effects of climate and genetics on the growth of the studied trees.