Les écosystèmes arctiques sont caractérisés par une productivité végétale réduite, une structure trophique relativement simple et des variations cycliques d'abondance de certaines proies et de leurs prédateurs. Le renard polaire, de par sa position au sommet de la chaîne alimentaire, a un impact sur plusieurs espèces de proies, mais est aussi, en retour, influencé par leurs fluctuations d'abondance. Ce prédateur utilise aussi des ressources en provenance d'écosystèmes des régions tempérées, en consommant les oies des neiges qui s'y nourrissent et accumulent de l'énergie avant de venir se reproduire dans l'Arctique. L'utilisation de ressources d'origine marine (phoques) a été aussi rapportée. Ces apports de ressources extérieures (ressources allochtones) pourraient expliquer en partie la permanence de plusieurs espèces de prédateurs dans l'écosystème de toundra arctique, en dépit d'une faible productivité primaire. Face aux changements climatiques, dont les premiers effets se font déjà sentir dans les régions polaires, il a été récemment suggéré d'accroître les efforts de recherche sur la dynamique trophique des écosystèmes arctiques. Ce projet de thèse s'inscrit dans cette démarche en se concentrant sur l'étude d'un des carnivores terrestres arctiques les plus répandus à l'échelle circumpolaire. En utilisant ces différentes ressources, dont l'abondance varie fortement dans le temps et dans l'espace, le renard polaire serait un facteur important de structuration des réseaux trophiques terrestres en Arctique. L'objectif général était de mieux comprendre, à travers l'étude des patrons d'utilisation de l'espace et des ressources chez le renard polaire, comment ce prédateur parvient à connecter les réseaux trophiques d'écosystèmes distincts. Cette étude concerne une population suivie intensivement depuis 2003 sur l'île Bylot (73°N, 80°O) dans le parc national du Canada de Sirmilik, Nunavut. Les trois objectifs spécifiques étaient de : 1) déterminer la capacité de mouvement et d'utilisation de la banquise par le renard polaire au cours d'un cycle annuel complet, afin d'évaluer son potentiel d'utilisation des ressources marines qui s'y trouvent; 2) quantifier et comparer les domaines vitaux individuels en été (lorsque la banquise est absente) et en hiver (lorsque la banquise est présente) afin de tester des hypothèses sur les patrons de mouvements en fonction de l'accessibilité aux ressources marines; 3) mesurer la diversité du régime alimentaire (niche trophique) à deux échelles, populationnelle et individuelle, afin d'identifier les mécanismes expliquant les variations interindividuelles d'utilisation des ressources d'origine terrestre ou marine. L'étude de l'utilisation de l'espace (objectifs 1 et 2) est basée sur les données de mouvements à grande échelle spatiotemporelle, récoltées par suivi satellite Argos. L'étude de l'utilisation des ressources (objectif 3) est basée sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Ceci a permis de déterminer l'assimilation des ressources en lien avec l'utilisation de l'espace par le renard polaire. Le premier chapitre répond à l'objectif 1 en démontrant et en quantifiant, pour la première fois, l'exceptionnelle capacité de déplacement dont peut faire preuve cette espèce, à la fois en terme de vitesse (jusqu'à 90 km par jour) mais aussi de la distance parcourue (4,500 km en 5 mois). Ces résultats montrent que cette espèce extrêmement mobile peut facilement utiliser la banquise pour y trouver des ressources marines. Le deuxième chapitre répond à l'objectif 2 en montrant que les domaines vitaux individuels ne varient pas tous au cours d'une même année : certains individus agrandissent leur domaine vital en hiver pour y inclure une grande proportion de banquise, alors que d'autres le maintiennent à peu près constant et centré sur la terre ferme. Mais tous semblent utiliser la banquise à un moment ou un autre de l'hiver. Afin de mieux répondre à l'objectif 3, nous avons ajouté un chapitre portant sur une question technique cruciale et reliée à la méthode d'analyse des isotopes stables. En se basant sur cette méthode, qui est de plus en plus utilisée en écologie, le troisième chapitre propose une méthode d'analyse de la sensibilité d'un modèle de mélange bayésien aux variations des rapports isotopiques. Cette approche permet de mieux anticiper, dans un système donné, les effets de ces variations sur l'interprétation biologique des relations trophiques. Le quatrième chapitre répond à l'objectif 3, en montrant que les variations temporelles de la niche trophique à l'échelle de la population peuvent être expliquées par des caractéristiques individuelles et les variations d'abondances des ressources. La modélisation du régime alimentaire, basée sur l'analyse isotopique, a permis de montrer que les individus non reproducteurs utilisent beaucoup plus les ressources marines (allochtones) au printemps, alors que les individus reproducteurs utilisent surtout les ressources terrestres (autochtones). Cette variation interindividuelle permet d'expliquer les variations temporelles observées à l'échelle de la population. C'est un important pas en avant dans notre compréhension des liens trophiques entre les écosystèmes terrestres et marins de l'Arctique, via les prédateurs mobiles terrestres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, renard arctique, mouvements, suivi satellite, réseau trophique

La problématique des espèces du genre Larus en milieu urbain et périurbain est un fait d'actualité présent autant sur le continent américain qu'européen. Le Goéland à bec cerclé (Larus delawarensis) a connu une explosion démographique dans les années 80 qui le classe comme l'espèce de laridés la plus abondante en Amérique du nord. Le manque d'information sur sa dynamique de population dans le sud du Québec rend impossible la modélisation de la population ce qui nuit à la prise de décisions de la part des gestionnaires. Une étude de la reproduction de l'espèce sur la colonie de l'île Deslauriers, la plus grosse au Québec, a permis de combler une partie du manque d'informations. Notre premier objectif était de déterminer la chronologie de nidification, le succès de reproduction ainsi que la croissance des juvéniles avant leur envol à l'aide de la méthode des visites multiples à l'intérieur de 6 enclos déployés sur la colonie. Nous avons comparé nos résultats de manière à évaluer les différences interannuelles, les différences entre les sections de l'île ou selon le type de couvert de végétation. Notre deuxième objectif visait à comparer certains de nos résultats avec ceux trouvés au début des années 1980 sur la même colonie afin de regarder s'il existait des différences en fonction de l'évolution de la taille de la population dans le sud du Québec. La chronologie de reproduction diffère entre les années et est expliquée par les aléas du climat ainsi qu'à la disponibilité de la nourriture. La différence que nous avons observée entre les sections est simplement due au fait que les jeunes oiseaux s'installent généralement à la périphérie de la colonie et sont prêts plus tard à la reproduction. Nos résultats de succès de reproduction montrent que la production de jeunes (1,3 et 0,9 jeunes par couple pour 2010 et 2011 respectivement) est plus faible que dans les années 1980 (1,7 jeunes par couple). Cela est probablement dû à la disponibilité de nourriture qui a diminué durant l'élevage des jeunes en raison des nombreuses mesures d'effarouchement et de limitation d'accès à la nourriture dans les lieux d'enfouissement techniques (LET). Nos résultats permettent de combler le manque d'information sur la reproduction de cette espèce dans le sud du Québec et pourront être utilisés à des fins de modélisation de la population lorsque les paramètres de survie, d'émigration et d'immigration auront été déterminés. Enfin, même si la légère baisse des effectifs peut paraître alarmante, il est fort probable que la population s'ajustera à la capacité de support du milieu naturel et des milieux agricoles. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Modélisation de population, Goélands à bec cerclé, succès reproducteur.

Ce travail de doctorat avait pour principal objectif de mieux comprendre les effets du climat et de la prédation sur la dynamique des populations animales, en utilisant comme modèle d'étude une population de porcs-épics d'Amérique (Erethizon dorsatum) située au Bas-St-Laurent, Québec, Canada. Cette population est suivie depuis mai 2000 et tous les individus trouvés sont capturés et marqués de manière permanente (à l'aide de boucles d'oreilles). La population a connu un déclin d'abondance marqué entre 2000 et 2006, déclin qui pourrait être en lien avec l'augmentation récente de l'abondance de pékans (Martes pennanti) dans la région. Le pékan est un prédateur efficace du porc-épic et son impact négatif sur la taille des populations de porcs-épics a déjà été signalé dans la littérature. Par ailleurs, la dynamique des populations de porcs-épics au Bas-St-Laurent semble influencée par le climat. En effet, une étude récente montre que l'abondance des porcs-épics au Bas-St-Laurent a fluctué entre 1870 et 2000 de manière cyclique, en lien avec les cycles d'activité solaire et les cycles dans certaines variables météorologiques locales. Le calcul des taux de survie par saison (été: mai à aôut, hiver: août à mai) a permis de démontrer que les taux de survie en hiver sont plus bas et plus variables que les taux de survie en été, et qu'ils sont négativement reliés au niveau de précipitations hivernales. Par ailleurs, l'examen des causes de mortalité indique que les taux de prédation sont plus élevés les années de fortes précipitations hivernales, et que la prédation sur les adultes semble liée à la présence de neige au sol. Ces résultats suggèrent que les taux de prédation varient en fonction des conditions de neige et donc que les conditions climatiques peuvent influencer les relations prédateurs-proies. La qualité de l'habitat qu'un animal utilise peut potentiellement influencer sa survie et son succès reproducteur. J'ai donc examiné comment les variations des conditions météorologiques et du risque de prédation influencent l'utilisation de l'habitat, et avec quelles conséquences pour la survie des individus. Nos résultats montrent que les animaux modifient leur utilisation de 1'habitat en fonction du risque de prédation et des conditions météorologiques. Les individus diffèrent dans leur utilisation de l'habitat et ces différences d'utilisation de l'habitat sont liées à des différences de survie, probablement via des différences dans l'exposition à la prédation, principale cause de mortalité dans notre population. Chez les espèces longévives comme le porc-épic, les fluctuations des taux de survie ont une influence importante sur la dynamique des populations. Ce travail de doctorat montre que le climat et la prédation influencent la survie chez les porcs-épics, et donc potentiellement la dynamique des populations. Il montre également que des modifications dans l'utilisation de l'habitat peuvent moduler les effets de la prédation sur la survie. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Écologie animale, Dynamique des populations, Climat, Prédation, Utilisation de l'habitat, Survie, Porc-épic, Pékan.

Nous présentons deux problèmes de biologie faisant appel à un traitement de données et des modèles issus de la physique statistique : la dynamique des populations en immunologie et la régulation génétique dans le développement embryonnaire. En immunologie, nous étudions le problème de la sélection somatique dans le système immunitaire adaptatif: la sélection cellulaire et la compétition qui s’y opèrent, constituant un système quasi Darwinien au sein de l’organisme. Dans un premier temps, nous considérons différentes hypothèses surla dynamique sélective : signaux déclenchant la division ou la mort cellulaire par liaison antigénique ou par cytokines, paramètres dynamiques de division, mort et fluctuations environnementales. Nous explorons leur influence sur la taille des clones dont la distribution à queue lourde a été observée à travers les espèces et les types de cellules. Deux familles de modèles émergent : un premier dans lequel le bruit est cohérent à l’échelle du clone et un second dans lequel le bruit varie de cellule à cellule. Nous montrons dans quelle mesure la distribution de taille de clones permet de déterminer le meilleur modèle et relions la forme de la distribution ainsi que l’exposant apparent de la loi de puissance aux paramètres biologiques. Dans un second temps, nous explorons les caractéristiques du réseau complexe et aléatoire formé par les clones et les antigènes : dimension, adjacence, dynamique. Nous nous intéressons à l’effet de la sélection dans le temps et à la vitesse d’évolution des clones.La deuxième partie de cette thèse est consacrée au développement embryonnaire. Dans l’embryon, il est essentiel pour le noyau de déterminer sa position avec une grande précision pour orienter la différentiation et construire un organisme structuré viable. Cette information positionnelle est acquise, transmise et conservée par la diffusion de protéines et l’activa- tion de circuits génétiques.Plus précisément, la formation de l’axe antéropostérieur chez la Drosophile est déterminée entre autres par l’activation du gène hunchback par la protéine Bicoid. Nous analysons des données issues d’expériences d’imagerie fluorescente dynamique dans les premiers cycles cellulaires de l’embryon. Nous construisons un modèle spécifique permettant d’analyser la fonction d’autocorrélation des traces temporelles de fluorescence qui prend en compte toutes les difficultés biologiques et expérimentales (bruit, calibration traces courtes, structure du gène artificiel) pour extraire les paramètre dynamiques d’activation de hunchback. Nous examinons différentes dynamiques potentielles (poisonnienne, markovienne ou non markovienne) et leur implication pour l’information dont la cellule dispose sur sa position ainsi que la précision de la lecture du gradient de Bicoid. / This work presents two problems of biology requiring data analysis and models from statistical mechanics: population dynamics in immunology and gene regulation in embryo development. In immunology I study the problem of somatic evolution in the adaptive immune system: selection of and competition among cells that form a close-to-Darwinian system within one individual. First, I consider different potential hypotheses for selective dynamics: division and death signals through antigen binding or cytokines, dynamical parameters for division, death and fluctuations of the environment. I explore their impact on clone sizes. Experimentally, these clone sizes show heavy tail distributions for different species and differentpools of cells. Two families of models emerge: models where noise is consistent at the level of the clone and models where it varies from cell to cell. I show how clone size distributions help discriminate between these models and relate the shape of the distribution and the exponent of the power law to biological parameters. Second, I explore the specifics of the complex stochastic network of clones and antigens: its dimensionality, connectivity and dynamics. I study the effect of selection at different time scales and the speed of evolution of the clones. The second part of this dissertation concerns embryo development. In the fly embryo, it is crucial that nuclei can evaluate their position within the organism accurately to determine cell fate and build a healthy organism. This positional information is obtained, transferred, and maintained through diffusion of proteins and activation of genetic networks. More specifically, the patterning of the antero-posterior axis in drosophila requires the hunchback gene, activated by the Bicoid protein. I analyze data from fluorescent live imaging in the early cell cycles of the embryo. I build a tailor-made model to analyze autocorrelation functions of fluorescence time traces overcoming all biological and experimental challenges (noise, calibration, short traces, transgene construct) to extract the parameters of hunchback activation. I examine several potential types of dynamics for gene switiching (Poisson, Markovian or non-Markovian) and predict their impact on positional information and the accuracy of bicoid gradient readout.

Le sujet de cette thèse est la dynamique des populations. Nous en étudions les caractéristiques en absence ou en présence d'une structure spatiale, et cela se reproduit dans la subdivision du manuscrit en deux parties. Dans la première, où nous considérons la compétition comme se manifestant entre tous les individus en même temps, nous prouvons qu'une condition de bilan détaillé est vérifiée dans des différents régimes d'évolution (et non seulement dans le cas de successional-mutations). On montre que la dynamique adaptative d'une population présente nombreux aspects en commun avec la dynamique vitreuse hors-équilibre, le rôle de la température étant joué par la dimension de la population. Des nombreuses applications d'une telle analogie sont suggérées. Dans la suite, nous considérons l'évolution de populations monomorphes interagissants. Nous montrons comment le couplage génère une séparation des échelles temporales d'adaptation, et il est possible qu'une hiérarchie soit crée selon les degrés d'adaptation des populations. Dans le cas de populations en compétition dans l'espace, la dynamique évolutive est fortement modifiée par la localité des interactions. Les mécanismes de sélection sont moins efficaces pour ce qui est de favoriser la fixation du phénotype mieux adapté. Nous montrons de façon quantitative comment un taux de mutation plus élevé occasionne un désavantage évolutif, car la présence de mutants ralentit la croissance spatiale d'une population. On montre que, si le taux de mutation est variable, la sélection favorise non seulement un taux de reproduction élevé, mais aussi un taux de mutation réduit. / The subject of this thesis is population dynamics. We study its characteristics in the absence or in presence of a spatial structure, and this is reproduced in the subdivision of the manuscript into two parts. In the first, where we consider the competition as concerning all the individuals at the same time, we prove that a detailed balance condition holds in different regimes of evolution (and not only in the case of successional-mutations) . We show that the adaptive dynamics of a population has several aspects in common with out of equilibrium glassy dynamics, the role of the temperature being played by the size of the population. Several applications of such an analogy are suggested. Later, we consider the evolution of monomorphic interacting populations. We show how the presence of a coupling engenders a separation of the adaptative time-scales, and it is possible that a hierarchy is created, according to the degrees of adaptation of populations.In the case of competing populations in space, the evolutionary dynamics is strongly modified by locality interactions. Selection mechanisms are less effective in promoting the fixation of the fittest phenotype. We show quantitatively how a higher mutation rate constitutes an evolutionary disadvantage, because the presence of mutants slows down the spatial growth of a population. It is shown that if the mutation rate is variable, selection promotes not only a high rate of reproduction, but also a reduced mutation rate.

Le renforcement des populations naturelles exploitées par des individus captifs est rarement évalué, bien qu'il puisse induire des modifications notables sur la population naturelle à de nombreux niveaux : démographie, comportement, morphologie, génétique, pathogènes. Ce travail de thèse concerne les introductions de canards colverts Anas platyrhynchos réalisées à des fins cynégétiques. Cette pratique est très répandue en Europe, depuis plus de trente ans. Du fait de leur domestication en élevage, les canards lâchés subissent une mortalité naturelle très forte comparée aux oiseaux sauvages, à laquelle s'ajoute une plus grande vulnérabilité à la chasse. Une différenciation génétique marquée permet de discriminer les oiseaux lâchés de leurs congénères sauvages. Des croisements entre les deux groupes sont détectés, mais l'introgression reste limitée. Globalement, la contribution démographique et génétique des individus d'élevage à la population sauvage est faible, même si une modification morphologique attribuable aux lâchers a été constatée dans la population sauvage en trente ans. Les conséquences écologiques pour la population réceptrice semblent donc limitées, mais une vigilance continue doit s'exercer concernant la diffusion de pathogènes (forte prévalence occasionnelle de virus Influenza A dans les élevages) et les risques génétiques associés au renforcement sur le long terme. / The consequences of releasing captive-reared game animals into the wild have received little attention, despite their potential impact for receiving populations in terms of demography, behaviour, morphometrics, genetics and pathogens. The present study considers Mallards Anas platyrhynchos released for hunting purposes, an increasing practice in Europe over the last 30 years. Because of domestication process in game farm facilities, our study shows high natural mortality of these ducks once released compared to wild Mallards, in addition to high vulnerability to hunting. A clear genetic differentiation allows discrimination of released and wild Mallards. Hybridization with wild Mallards exists, but did not result into significant introgression. Generally, genetic as well as demographic contributions of captive-bred birds to the natural population were low, but a morphological modification associated with releases was recorded over 30 years in natural population. Ecological consequences of the releases for the wild population seem to be limited, but caution should be maintained on the possible transmission of pathogens (occasionally high prevalence of avian Influenza A in some breeding facilities) and the genetic risks associated with long-term releases.

Cette thèse porte sur la modélisation probabiliste de l’hétérogénéité des populations humaines et de son impact sur la longévité. Depuis quelques années, de nombreuses études montrent une augmentation alarmante des inégalités de mortalité géographiques et socioéconomiques. Ce changement de paradigme pose des problèmes que les modèles démographiques traditionnels ne peuvent résoudre, et dont la formalisation exige une observation fine des données dans un contexte pluridisciplinaire. Avec comme fil conducteur les modèles de dynamique de population, cette thèse propose d’illustrer cette complexité selon différents points de vue: Le premier propose de montrer le lien entre hétérogénéité et non-linéarité en présence de changements de composition de la population. Le processus appelé Birth Death Swap est défini par une équation dirigée par une mesure de Poisson à l’aide d’un résultat de comparaison trajectoriel. Quand les swaps sont plus rapides que les évènements démographiques, un résultat de moyennisation est établi par convergence stable et comparaison. En particulier, la population agrégée tend vers une dynamique non-linéaire. Nous étudions ensuite empiriquement l’impact de l’hétérogénéité sur la mortalité agrégée, en s’appuyant sur des données de population anglaise structurée par âge et circonstances socioéconomiques. Nous montrons par des simulations numériques comment l’hétérogénéité peut compenser la réduction d’une cause de mortalité. Le dernier point de vue est une revue interdisciplinaire sur les déterminants de la longévité, accompagnée d’une réflexion sur l’évolution des outils pour l’analyser et des nouveaux enjeux de modélisation face à ce changement de paradigme. / This thesis deals with the probabilistic modeling of heterogeneity in human populations and of its impact on longevity. Over the past few years, numerous studies have shown a significant increase in geographical and socioeconomic inequalities in mortality. New issues have emerged from this paradigm shift that traditional demographic models are not able solve, and whose formalization requires a careful analysis of the data, in a multidisciplinary environment. Using the framework of population dynamics, this thesis aims at illustrating this complexity according to different points of view: We explore the link between heterogeneity and non-linearity in the presence of composition changes in the population, from a mathematical modeling viewpoint. The population dynamics, called Birth Death Swap, is built as the solution of a stochastic equation driven by a Poisson measure, using a more general pathwise comparison result. When swaps occur at a faster rate than demographic events, an averaging result is obtained by stable convergence and comparison. In particular, the aggregated population converges towards a nonlinear dynamic. In the second part, the impact of heterogeneity on aggregate mortality is studied from an empirical viewpoint, using English population data structured by age and socioeconomic circumstances. Based on numerical simulations, we show how a cause of death reduction could be compensated in presence of heterogeneity. The last point of view is an interdisciplinary survey on the determinants of longevity, accompanied by an analysis on the evolution of tools to analyze it and on new modeling issues in the face of this paradigm shift.

Nous avons étudié le développement, la phénologie, la démographie et la diversité génétique de Cyperus esculentus (souchet comestible), espèce pérenne clonale invasive des cultures basses de Haute Lande, dans le sud-ouest français, afin de comprendre sa capacité colonisatrice et ainsi élaborer des propositions de gestion dans le cadre d'un système de lutte intégrée.<br />La capacité colonisatrice de C. esculentus dans les cultures de Haute Lande résulte (1) d'un développement végétatif important du système souterrain de l'espèce, associant exploration du milieu grâce aux rhizomes et multiplication grâce aux tubercules, les seuls organes qui permettent le passage de la mauvaise saison, (2) des pratiques culturales locales qui répondent à l'ensemble des besoins de l'espèce en eau (irrigation), en luminosité (cultures basses, de faible stature) et en l'absence d'espèces compétitrices (gestion efficace des autres adventices). Les analyses génétiques ont montré la faible diversité génétique et la structuration spatiale des populations échantillonnées. Nous avons pu mettre en évidence des phénomènes d'introductions multiples à partir d'une unique source, ainsi qu'une dispersion intra-régionale liée aux activités anthropiques de type agricole. Dans le contexte d'une gestion de l'espèce, la faible diversité génétique de C. esculentus permet de supposer une réponse homogène aux techniques de lutte envisagées et les modes de dispersion identifiés indiquent la nécessité d'une prophylaxie renforcée. Les analyses phénologiques et démographiques réalisées en terrain nu et sous couvert végétal et à différentes dates de levée ont permis de mettre en évidence la sensibilité de l'espèce à la compétition, surtout pour la lumière, et à un retard de levée : la production finale de tubercules est fortement réduite comparativement à une levée printanière classique en milieu ouvert. Cependant, en raison notamment des modifications de patrons d'allocation des ressources lorsque la levée est retardée, la tubérisation n'est jamais complètement éliminée par l'une ou l'autre de ces techniques et reste suffisante pour assurer le maintien sinon l'expansion de l'infestation.<br />L'ensemble des connaissances acquises au cours de ce travail nous a permis (1) de proposer un indicateur de développement afin de déclencher les interventions avant l'initiation de la tubérisation et (2) de modéliser le cycle de développement de C. esculentus afin de prévoir l'impact des itinéraires techniques à envisager pour lutter efficacement contre l'espèce.

La compétition par interférence et ses effets sur la dynamique des populations suscitent un intérêt croissant. La température a aussi un fort effet sur la physiologie et les comportements individuels ainsi que sur les dynamiques des populations. Face au changement climatique, comprendre les interactions compétition-température-dynamique des populations est un enjeu majeur en biologie des populations. Les interactions entre individus sont liées à leur taille corporelle. La structure en taille de populations de deux clones du collembole Folsomia candida a été suivie pendant 2 à 4 ans à 4 températures. L'analyse des séries temporelles de leur structure à 21°C a révélé une dépendance de la dynamique aux conditions individuelles d¿accès à la ressource, liées aux plus grands individus. Nous avons modifié la structure de populations à 21°C et observé leur retour à l'équilibre, puis observé le comportement d'accès à la ressource. Cela a démontré le rôle des grands adultes dans la régulation des populations, en interférant avec les plus petits pour l'accès aux ressources. Grâce à un modèle de populations structurées intégrant l'interférence, nous avons montré que son intensité croissante cause : l'amortissement des cycles de générations, la survie de grands individus, des cycles induits par l'interférence. Nous avons enfin comparé les normes de réactions à la température sur des individus isolés et dans des populations afin de comprendre les interactions compétition-température dans la régulation des populations. Plusieurs niveaux de complexité permettent de comprendre l'effet des changements environnementaux sur les populations. / Interference competition and its effects on population dynamics are of growing interest. Temperature also plays an important role on the physiology and individual behavior as well as on population dynamics populations. In the context of climate change, understanding the effect of interactions between individuals on population dynamics and their interactions with temperature is an important issue for population biology. Interactions between individuals are related to their body size. The size structure of several populations of two clones of Collembola Folsomia candida was monitored for 2-4 years at four temperatures from 11 ° C to 26 ° C. The time series analysis of their structure at 21 ° C revealed a dependence of the dynamics on individual access to the resource related to the presence of large individuals. We then changed some population structures at 21 ° C and observed their return to equilibrium. We observed real-time access to the resource behavior. These studies have shown the role of large adults in population control by interfering with smaller individuals for access to resources. Through a structured model incorporating interference competition, we have shown that its intensity may have different effects on the dynamics of structured populations: damping single generation cycles, allowing the survival of large individuals, and causing interference induced cycles. Finally, we compared the reaction norms to temperature on isolated individuals and populations in order to understand the competition-temperature interactions in regulating populations. Several levels of complexity allow us to understand the effect of environmental change on populations

Les lombriciens remplissent, dans les agrosystèmes, de nombreux services, importants pour la production et le bon fonctionnement du sol. Cependant, on manque de connaissances sur la manière dont les facteurs jouent, au champ, sur la densité et la diversité spécifique. Cela rend difficile la prévision des effets des pratiques sur la macrofaune du sol et la mise au point de systèmes de culture en Agriculture Biologique, favorables aux populations de vers endogés.L'objectif de cette thèse était d'analyser, au champ, les variations au cours de l'année de l'abondance des lombriciens dans le contexte de l'Agriculture Biologique du Bassin Parisien. Nous nous sommes tout particulièrement interessés au cas des espèces endogées dont nous avons suivi les abondances dans 5 parcelles pendant 2 ans (2009 et 2010). L'analyse de ces données (et de la littérature scientifique) nous a amené à proposer un modèle simulant la dynamique des populations de vers de l'espèce la plus fréquemment rencontrée sur ces parcelles, A. Caliginosa. Ce modèle est basé sur celui de C. Pelosi (Pelosi et al., 2008).L'analyse des données de suivi des populations a montré qu'il existait un schéma général décrivant l'évolution annuelle de l'abondance (i.e. la densité de vers endogés actifs dans la couche 0-30 cm) de ces parcelles labourées et cultivées en céréales. Ce schéma général est caractérisé par une première phase de décroissance (ou de stabilité) en fin de printemps, suivie d'une période estivale pendant laquelle la population est stable, avant d'augmenter à nouveau à l'automne, pour atteindre un niveau maximal supérieur à celui de l'entrée de l'été. Enfin, l'hiver, l'abondance chute à nouveau. Ce travail, qui confirme les données générales de la littérature sur les endogés, a cependant montré que par rapport à ce schéma il existait d'importantes variations d'une année sur l'autre, entre A. caliginosa et A. rosea et en fonction des parcelles. Les causes de ces variations, complexes, sont discutées dans cette thèse.Parmi ces causes, le travail du sol, et tout particulièrement le labour, joue un rôle important. Cela nous a amené à mettre en place un essai, sur deux des parcelles du suivi, pour étudier les effets de cette opération sur la dynamique des populations des deux espèces endogées citées ci-dessus. Les résultats obtenus suggèrent que les effets du labour sont variables en fonction de l'espèce considérée. A. caliginosa s'est révélée plus sensible qu'A. rosea, dont les abondances n'ont pas été systématiquement affectées. Celles d'A. caliginosa ont été réduites, juste après le labour en 2009, avec un certain retard (deux mois environ) après cette opération. Ces résultats soulignent ainsi la nécessité d'étudier l'effet des techniques culturales à travers leur impact sur la dynamique des populations (et non sur le niveau d'abondance moyen).La troisième partie de notre travail a été consacrée à l'amélioration du modèle Wormdyn. Nous l'avons tout d'abord adapté au cas de l'espèce A. caliginosa en nous basant sur une étude bibliographique approfondie pour fixer la valeur des paramètres du cycle de vie. Nous avons ensuite introduit une fonction décrivant l'effet de la densité dépendance sur l'abondance. Le modèle a correctement simulé le niveau moyen des abondances mesurées dans les parcelles suivies, malgré une tendance générale à la surestimation des effectifs lorsque les conditions du milieu sont favorables. L'ajout de la densité dépendance a corrigé partiellement ce biais et ouvre à la prise en compte d'autres facteurs de variation des populations, au premier rang desquels la qualité et la quantité des ressources trophiques. / The earthworms fulfil, in the agroecosystems, many services, crucial for the production and proper functioning of the soil. Therefore, it is necessary to deepen our understanding of the drivers of the changes with time of the density and the specific diversity of earthworms communities. Indeed such a knowledge is necessary to predict the effects of the agricultural practices on soil macrofauna and to design cropping systems in organic farming, beneficial to the earthworm abundance. The purpose of this PhD thesis was to analyse, in agricultural fields, the annual variations of the earthworm abundances in the organic farming context of Northern France. We focused on endogeics species, whose abundance was measured during two years (2009 and 2010) in five cropped fields. A model, simulating the earthworm population dynamics of the most abundant species in our cropped fields, A. caliginosa was parametrised with the data collected in thosse fields (and the bibliography). It was also inspired by Pelosi's model (Pelosi et al., 2008). The analysis of the populations dynamics showed a general scheme describing the annual evolution of the abundance (i.e. active endogeic earthworms in the 0-30 cm layer) of these ploughed fields, cropped with cereals. This scheme is characterized by a four-step evolution. a decrease in the abundance (or a stability) at the end of the spring, followed by a summer period with a stability of the population, before an increase at fall, where the abundance reached a higher level compared to the end of spring. Lastly, in winter, the abundance decreases again. This study, which confirmed the general data given by the literature, revealed also significant variations from one year to the other, between A. caliginosa and A. rosea, and also as a function of the crop field. The causes of these variations are discussed in this PhD thesis. Among the possible causes of these variations, soil tillage, especially ploughing, played an important role. This led us to carry out an experiment to study the effects of this practice on the population dynamics of the two endogeic species mentionned above. The results obtained suggested that the effects of the ploughing was species dependent. A. caliginosa was more sensitive than A. rosea, whose abundances were not systematically affected by the ploughing. Those of A. caliginosa were reduced immediately after ploughing in 2009, with some delay (about two months) after this operation. These results emphasize the necessity to study the effect of the agricultural practices through their impact on population dynamics (and not only through the average level of abundance). The third part of our work was devoted to the improvement of the model Wormdyn. We first adapted the model to the species A. caliginosa based on a literature review to determine the the life cycle parameter values for this species. A function describing the effect of density dependence on the abundance was also introduced in the model. The model correctly simulated the average abundances measured in the cropped fields, despite a general tendency to overestimate the abundances, when environmental conditions are favorable. This was only partially corrected by the addition of the density dependence function. The model has to be improved by the introduction of the effect of other factors, first and foremost the quality and quantity of trophic resources.