Misumena vatia est supposée, depuis plus d‟un siècle, adapter sa couleur à celle de son substrat pour diminuer sa probabilité d‟être détectée par des proies et des prédateurs. Il existe cependant un décalage entre la quantité de travaux sur son écologie, sa notoriété en tant qu‟experte du camouflage, et la connaissance réelle sur son camouflage et le changement de couleur. Le but de cette thèse était d‟aborder le camouflage d‟un point de vue sensoriel, à une échelle communautaire, en combinant plusieurs approches. Il a été ainsi démontré que si M. vatia était indétectable dans l‟achromatique à longue distance, le niveau de contraste chromatique à courte distance était dépendant du substrat et de l‟identité du receveur. Des études électrophysiologiques et comportementales montrent de manière convergente que M. vatia possède la vision des couleurs. Les juvéniles utilisent cette habilité pour choisir des substrats qui les rendent peu détectable pour les proies. Enfin, les résultats de cette thèse sont replacés dans un contexte évolutif et physiologique plus général. / Misumena vatia is assumed for more than a century to adapt its colouration to the colour of its substrate in order to decrease the risk of being detected by prey and predators. However, a discrepancy exists between the large quantity of works on its ecology, its fame as an expert of camouflage and the empirical knowledge about its cryspis and colour change mechanisms. The aim of this thesis was therefore to study crypsis from a community sensory perspective, using an approach combing physiology, behaviour and colour vision models. We showed that if M. vatia was undetectable at long distance through achromatic vision, the chromatic contrast value is quite dependent of both substrates and receiver identities. Electrophysiological recordings and behavioural choices all concur to show that M. vatia is able to see colours. Spiderlings use this ability for making choices among coloured backgrounds diminishing its conspicuousness to potential prey. Finally, the results of this thesis are discussed in an evolutionary and physiological context.

La situation des mangroves dans le monde reste préoccupante malgré la prise de conscience de leur rôle dans le maintien de la biodiversité côtière. Les pratiques non durables de l’aquaculture extensive sont toujours majoritairement mises en cause. Le besoin d’une meilleure gestion côtière se fait sentir depuis une vingtaine d’années. Il faut reconnaitre que les avancées restent insuffisantes, particulièrement en Indonésie. Ce travail de thèse a été réalisé dans le cadre du projet INDESO. Ses objectifs étaient de décrire les changements dans les mangroves en termes de superficie, de structuration ou de composition spécifique afin d’étudier, à fine échelle spatiale, la diversité des peuplements de palétuviers, leur capacité de régénération et les tendances d’évolution de l’écosystème. Pour cela, j’ai utilisé 28 images satellitaires de télédétection optique à très haute résolution spatiale (THRS) acquises dans la période de 2001 à 2015 sur deux sites d’étude, Bali, Indonésie. J’ai participé aux inventaires forestiers et à l’identification des espèces de palétuviers du stade plantule au stade adulte. J’ai procédé par analyse visuelle des images pour différencier les plantations de palétuviers des forêts naturelles. J’ai examiné les différences entre les signatures spectrales des différentes formations de palétuviers en fonction des configurations angulaires. J’ai réalisé sur chaque image une classification supervisée qui m’a permis de comptabiliser avec une précision de quelques mètres carrés la superficie occupée par les mangroves et d’évaluer la robustesse d’une cartographie à fine échelle de zonations de mangroves.Les résultats obtenus sur l’estuaire du Perancak dégradé par l’aquaculture montrent que la surface de mangrove augmente après 2001 mais que les pratiques de plantations dans cette région n’ont rien à voir avec la réhabilitation de mangroves. Des différences majeures entre plantations et forêts naturelles existent. Ces plantations sont des cultures à très forte densité de Rhizophora, alors que les faciès naturels sont dominés par Avicennia et Sonneratia. Nos résultats montrent que la capacité de régénération dans ces plantations reste très inférieure à celle observée dans les forêts naturelles et que, si régénération il y a, c’est avec des plantules des espèces natives. A partir de l’analyse des imges, nous avons identifié les 136 bassins qui ont fait l’objet de plantations et donné l’année du semis. Le suivi de l’évolution du nombre de pixels classés ‘mangrove’ à l’intérieur de chaque bassin planté montre une grande variabilité des taux d’expansion sur 14 ans, ceci suggérant des conditions environnementales spécifiques à chaque bassin et donc l’inconséquence des pratiques généralisées de plantations à Rhizophora. Enfin, les capacités de colonisation des espèces natives y compris à l’intérieur de certains bassins semblent avérées dans cet estuaire pourtant très fragmenté. Les résultats obtenus sur les mangroves protégées de la région de Nusa Lembongan montrent le potentiel des images multi-spectrales satellitaires THRS pour cartographier différentes zonations de mangroves. Ce potentiel de discrimination est observé assez stable au cours du temps entre 4 espèces. Toutefois, des configurations angulaires avec un soleil de face ou un angle de visée proche de la verticale pourraient générer de la confusion notamment sur les peuplements à canopée ouverte. Nous avons obtenu probablement les premières cartes de mangrove de Nusa Lembongan qui montrent la complexité des zonations forestières et soutiennent l’enjeu de leur protection.L’ensemble de mon travail plaide pour une meilleure interprétation physique de la variabilité des signatures spectrales et texturales de mangrove. Il fournit des recommandations comme la nécessité d’un moratoire sur les monocultures à Rhizophora et des méthodes simples, embryons de futurs observatoires locaux pour l’évaluation et le suivi des plans de gestion côtière mis en place. / The situation of world’s mangroves remains a matter of concern, despite the public awareness about their role in the sustainability of coastal biodiversity. Extensive and intensive aquaculture practies are mainly called into question. The need for a better integrated coastal zone management arises since a couple of decades. It must be recognized that progress is insufficient especially in Indonesia.The present PhD work has been carried out in the frame of the INDESO project. The objective was to describe mangrove changes in terms of area expansion, forest structure and species composition before studying, at fine scales, the diversity of mangrove stands, their regeneration capacity and the evolution trends of the whole ecosystem in a given region.In order to achieve this aim, i used 28 very high spatial resolution (VHSR) optical satellite images aquired between 2001 and 2015. I also participated in forest inventories and species identification from the seedling to the adult stages. I visually analysed the set of images for allowing the discrimination of planted mangroves from natural ones. I examined the influence of acquisition geometry parameters on the variability of mangrove spectral signatures. Thanks to supervised maximum likelihood classifications, I succeeded in evaluating the expansion area of mangrove with an accurracy of few square meters and I proceeded in assessing the robustness of fine scale mapping of mangrove zonations.Results obtained in the analysis of the Perancak estuary highlighted that mangrove area is expanding since 2001. The plantation practices were however presented as disrespectful of any sustainable management plan. Indeed, our simple field data indicated strong differences between mangrove plantations and natural forests. Plantations were shown to be cultures of only Rhizophora species with high planting density whereas natural forest stands are composed of Sonneratia and Avicennia mangrove trees. In addition, we highlighted that the regeneration capacity in planted areas remains very lower than the ones clearly observed in natural areas. Moreover, the only regenetive process in plantations seems to be with native species and not with the planted ones. From the analysis of the VHSR images, we identified aquaculture ponds that were planted and their planting year. Consequently, we suceeded in monitoring the mangrove expansion inside every planted pond. Important variability of expansion rate was pointed out, this suggesting contrasting environments in each pond and the inadequacy of cultures of Rhizophora everywhere. The observation of natural colonization in many areas of the estuary, pond floors included, was an interesting point to mention.Besides, results obtained in the study of the protected mangrove region of Nusa Lembongan assessed the potential of multispectral VHSR satellite images for mapping mangrove zonations. Four mangrove zonations mainly dominated by different species exhibit signatures that can be differentiated over years. Different image acquisition parameters may, however, generate confusion in classification. This is particularyly true when forest stands with open canopies are observed with sun frontward or with a near vertical viewing angle because of sun light interaction with the clear waters. We probably obtained the first detailed maps of mangrove zonations in the region. They showed a complex spatial organization of mangrove zonations.The whole of my work advocated for further remote sensing works aiming at the physical interpretation of spectral and textural signatures of mangroves. It provided recommendations such as a moratorium onf Rhizophora plantation and simple methods that will be, we hope, starting points for closing the knowledge gap that hampers monitoring of future coastal zone management plans.

Cette thèse analyse les fondements et l'évolution de l'économie et de la gestion de l'eau au Liban dans ses cadres juridiques, institutionnels et politiques. L'étude s'appuie sur une méthodologie mixte, à la fois qualitative, à travers des études de terrains et celle de la littérature existante, et quantitative, en utilisant des outils d'analyse économétrique. Nous avons pris comme grille de lecture les liens entre les modes de production et d'usage de l'eau, la nature de la propriété foncière et sa structure dans une démarche d'économie politique. L'étude se compose de cinq chapitres. Notre premier chapitre, élaboré à partir d'une lecture critique de la littérature économique qui traite de la valeur de la ressource et de sa rareté, remet en cause la notion de crise de l'eau. Il propose une critique des paradigmes globalisés, notamment la gestion par bassin et la bonne gouvernance, qui sont à la base de la notion de Gestion Intégrée des Ressources en Eau (GIRE) d'inspiration libérale. En dépassant ces théories à l'aide d'une approche historico-matérialiste, ce chapitre construit notre grille de lecture d'un "paysage de l'eau" en mobilisant la théorie de Wittfogel des sociétés hydrauliques et la théorie des "moments" développée par David Harvey. Le deuxième chapitre suit chronologiquement et sur un temps long l'évolution juridico-institutionnelle de la gestion de la ressource depuis l'Empire ottoman et le mandat français sur le Liban jusqu'à la construction nationale entre l'indépendance et la guerre civile libanaise. Notre analyse reconstitue les fondements historiques de la relation du pouvoir aux régimes fonciers durant ces périodes. Nous développons en particulier les éléments qui sont à la source de la formulation de la vision de la mission hydraulique libanaise afin de présenter une interprétation de la relation de l'Etat à l'eau et le discours dominant de la gestion de la ressource. Le troisième chapitre expose les caractéristiques socio-spatiales du service d'eau potable et d'assainissement dans la phase de reconstruction. Il analyse la nature de la fragmentation institutionnelle des autorités publiques ainsi que la politique de l'eau engendrée par l'ajustement structurel et par les paradigmes néolibéraux, notamment, l'adoption des principes de la GIRE par le gouvernement libanais et la préparation du terrain pour des contrats de Partenariat Public-Privé. Le quatrième chapitre propose un modèle formalisé d'économie publique qui nous informe par ses résultats économétriques sur les critères d'allocation des projets de l'eau durant les deux dernières décennies. Les résultats économétriques de ce modèle vont confirmer notre hypothèse de base en montrant que seule la distance politique apparaît comme facteur décisionnel dans l'allocation des fonds aux régions, sans prise en compte de leurs caractéristiques socio-économiques et environnementales. Le cinquième chapitre étudie la question de l'irrigation et sa place dans les politiques agricoles du pays. Dans le fil de notre analyse sur la relation du pouvoir à l'eau, nous revenons sur les privilèges des grands propriétaires terriens dans l'accès aux subventions pour une production intensive en eau à destination des pays du Golfe. Ce chapitre pose la relation de l'eau au système alimentaire du pays en exposant le commerce et l'empreinte en eau virtuelle du pays. Finalement, nous utilisons un modèle de gravité commercial pour analyser la place de l'eau dans le processus de libéralisation du marché agro-alimentaire du pays. En conclusion, notre lecture de l'évolution du processus socio-naturel du paysage de l'eau confirme que les modes de production, d'usage et d'appropriation de la ressource hydrique au Liban sont le produit d'une relation étroite entre la propriété foncière et le pouvoir, héritée de l'histoire politique du pays et maintenue par son système confessionnel. / This thesis analyses the foundations and the evolution of the water economy and management in Lebanon by emphasizing the legal, institutional and political frameworks. The study uses a mixed approach combining a qualitative methodology, through surveys, interviews and documentation and a quantitative approach using econometric modeling. By composing our conceptual framework, we seek to define the political economy of the resource in Lebanon and the ties linking water use to land tenure structures. The study is composed of five chapters. Our first chapter reviews the economic literature dealing with the water value and scarcity and addresses a criticism concerning globalized paradigms, mainly, river basin management, good governance and the Integrated Water Resource Management (IWRM). Going beyond those theories and using a historic-materialist approach, we propose our analytical framework of a "waterscape" combining the hydraulic societies theory developed by Karl Wittfogel and the "moments" approach of David Harvey. Our second chapter explores, by adopting a chronological approach over a long period, the evolution of the legal and the institutional structures of water management in Lebanon. This chapter covers four centuries of the Levant territories under the Ottoman Empire, followed by the French mandate over Lebanon and, finally, the national construction phase between the independence and country's civil war. Our analysis seeks to understand the historical foundations of the relationship between land tenure regimes and social power during those periods. We also develop in this chapter the pilars that drove the Lebanese hydraulic mission in order to present an interpretation of the dominant discourse in the water management. Our third chapter reviews the socio-spatial characteristics of the water and wastewater infrastructures during the reconstruction period. We extend our analysis to depict the institutional fragmentation characterizing the water public authorities in Lebanon. We emphasize on the water policies undertaken in the country during this recent period under structural adjustment and neoliberal paradigms, mainly, the adoption of the IWRM principles by the Lebanese government and the ground preparation to Public-Private Partnerships. The fourth chapter offers a public good model analyzing the concerns behind the allocation of water projects during the last two decades. Econometric results clearly approve our hypothesis that the distributive politics are solely driven by partisanship concerns during this period with no consideration about socio-economical and environmental features of regions. The fifth chapter develops the links of water use to the Lebanese agricultural economy in order to understand the main drivers of irrigation. We shed the light on the privileges of big landowner in accessing to subsidies following a water intensive production destined to the Gulf countries. This chapter detects the link between country's food system and water by presenting the virtual water balance and food water footprint. Finally, the chapter verifies the state of water in the liberalization process of the country by using a gravity model. From our reading of the socio-natural process of water in Lebanon, our results show that the modes of use, production and appropriation of the resource in the country are produced by a close relation between land property and power, an inherited link from the political history of Lebanon maintained by the confessional system.

Le constat actuel d’une perte de biodiversité est largement partagé au sein de la communauté scientifique mais également auprès du public et du monde politique. L’attention portée depuis plus d’une décennie aux changements climatiques et à leurs effets sur la biodiversité a parfois conduit à négliger le principal facteur d’érosion de la biodiversité : la destruction des habitats. Le but de cette thèse est d’étudier les relations entre espèces et habitats avec un focus particulier sur différentes composantes de ces relations.La thèse aborde ainsi dans une première partie l’histoire et l’évolution du concept d’habitat en écologie et met en évidence une construction complexe de ce concept. Celle-ci montre par exemple une dichotomie autour de la définition du concept d’habitat avec une approche espèce-centrée d’un côté et une approche communauté-centrée de l’autre. Ces deux définitions se retrouvent aujourd’hui avec divers degrés d’importance dans leur utilisation selon les différents acteurs de la conservation, des scientifiques aux politiques. Ensuite, au travers du prisme de l’écologie du paysage, la thèse s’intéresse aux problématiques des échelles spatiales via une étude sur la distribution d’espèces d’arthropodes dans les paysages métropolitains. Les résultats mettent en évidence que les échelles spatiales de réponses des espèces aux mesures du paysage sont très variables et ceci indépendamment de la représentation choisie du paysage. La théorie prédirait pourtant une certaine cohérence en fonction par exemple de certains traits écologiques. Ainsi, l’échelle spatiale de relations des espèces avec le paysage, qui est considérée comme l’échelle de perception et d’interaction des espèces avec le paysage, semble difficile à caractériser en utilisant les méthodes habituellement appliquées en écologie des paysages. La relation entre espèces et habitats peut se quantifier via les mesures de spécialisation. Nous avons taché de comprendre comment les espèces dites spécialistes se répartissent le long d’un gradient continu d’habitat et en particulier le rôle des environnements hétérogènes dans ces patrons de spécialisations. Dans ce cadre théorique, l’hypothèse de complémentation, qui stipule que certaines espèces ont besoin d’une certaine hétérogénéité environnementale, n’a pas pu être vérifiée. En effet, même si certaines espèces présentent des affinités particulières pour ces milieux hétérogènes, elles n’en sont pas pour autant spécialistes. Ces espèces semblent plutôt des généralistes qui sont exclues des milieux plus homogènes où l’on retrouve plus fréquemment des espèces spécialistes, plus compétitives. Ces résultats permettent d’apporter un éclairage nouveau sur les règles d’assemblages des communautés d’espèces, en particulier le long d’un gradient continu d’habitat. Finalement, l’implication du concept d’habitat dans les politiques publiques de conservation a été étudiée en menant une évaluation du volet « habitat » de la Directive Habitats européenne. Différents critères, touchant autant à l’application qu’à la construction, à la légitimation et aux aboutissements de la directive en matière de conservation ont été utilisés pour cette évaluation. A travers des exemples concrets et l’analyse du corpus bibliographique, ce travail a permis identifier d’importantes lacunes de connaissances au sein de la directive qui entravent ces critères. Ce travail met finalement en évidence un découplage entre les aspects scientifiques et leurs applications dans la directive et questionne l’opportunité d’utiliser le niveau habitat pour répondre à des problématiques de conservation. En conclusion, ce travail de thèse, axé sur le concept d’habitat, a permis d’identifier certaines complexités, théoriques ou appliquées, qui peuvent entraver une meilleure compréhension des relations entre espèces et habitats et il offre des pistes pour mieux les appréhender et pousse ainsi à penser autrement ces relations. / The loss of biodiversity is largely acknowledged by the scientific community but also by the public and politicians. Most research on biodiversity loss is focused on climate change effects, and neglects the main factor of biodiversity loss: habitat destruction. The aim of this thesis is to study species-habitats relationships with a particular focus on the different components of these relationships. In a first part, the thesis deals with the history and the evolution of the concept of habitat in ecology. Particularly, it highlights a complex construction of this concept. For instance, the analysis shows a dichotomy around the definition of the concept of habitat with on one hand, a species-centered approach and on the other hand, a community-centered approach. These definitions are still used nowadays by the different actors of conservation, from scientists to politicians, but with different degrees of importance. Then, through the prism of landscape ecology, the thesis is interested in spatial scale issues via a study of arthropods species distribution in French landscapes. Results show that the spatial scales of species responses to landscapes measures are highly variable. This result holds true whatever the representation of landscape used in the analysis. However, theory would predict some consistencies in spatial scales of response, for example in relation to ecological traits of species. Hence, the spatial scale of relationship between a species and its landscape, which is considered as the scale of perception and interaction of the species with its environment, seems difficult to characterize using usual methodology developed in landscape ecology. Species-habitats relationships can be quantified using specialization measurement. In the next part of the thesis, we try to understand how specialist species are spread along a continuous gradient of habitat and in particular, the role of heterogeneous environments in driving observed patterns of specialization. In this theoretical context, the hypothesis of complementation, which states that particular species need some environmental heterogeneity to strive, cannot be verified. Even if some species prefer heterogeneous landscape, they cannot be classified as specialists. These species seems to be generalists that are excluded from more homogeneous landscape due to competition rather than real specialists that are more often found in these landscapes. These results shed a new light on rules of assemblage of species communities, particularly along a continuous gradient of habitat.Finally, in a last part, the importance of the concept of habitat in conservation public policies is studied. An evaluation of the “habitat” part of the European Habitats Directive is proposed. Different criteria, related to the application, construction, legitimacy and outcomes of the directive were used to evaluate the policy. Through some concrete examples and an extensive literature analysis, this work allows identifying important knowledge gaps in the directive that imped evaluation criteria. Results show a discrepancy between scientific aspects and their application in the directive, questioning the opportunity to use the habitat level to answer to conservation issues. To conclude, this thesis, focused on the concept of habitat, allows identifying important theoretical and applied knowledge gaps that imped a better understanding of species-habitats relationships. This work offers new perspectives and challenges the way we usually think, as scientists, these relationships.

Dans le contexte des changements climatiques, les écosystèmes marins arctiques sont confrontés à des modifications environnementales accélérés, dont les conséquences sur les communautés biotiques sont encore débattues. La diminution du couvert de glace, l’augmentation de la turbidité et des apports d’eau douce vont affecter les producteurs primaires arctiques, avec des effets en cascade sur un processus-clé de ces écosystèmes : la relation trophique entre producteurs primaires et consommateurs benthiques (à laquelle se réfère généralement l’expression « couplage pélagos-benthos »). L’étude directe de ces interactions complexes n’est pas aisée dans ces milieux. Le modèle biologique des bivalves filtreurs peut permettre de contourner ces problèmes en remplissant une fonction d’ « intermédiaire » pour la compréhension de ces processus écologiques. Parmi les avantages de ce modèle d’étude, il y a tout d’abord le fait que ces organismes enregistrent au sein de leur coquille, dans les couches de biocarbonates, certaines dynamiques de leurs environnements. Les informations contenues dans ces « bioarchives » sont interprétées grâce aux méthodes de la sclérochronologie et de la sclérochimie et concernent une fenêtre temporelle correspondante à la vie des individus (de quelques années à plus que 500 ans). Un autre avantage de ce modèle biologique est que, s’agissant d’organismes qui sont des consommateurs primaires, l’étude de leur régime alimentaire peut apporter des éléments sur la relation trophique avec les producteurs primaires. Avec les méthodes de l’écologie trophique, en particulier les acides gras et les isotopes stables, l’étude des tissus permet d’obtenir des informations sur les sources assimilées à l’échelle de quelques semaines/mois. L’objectif de cette thèse est de tester le potentiel des bivalves Astarte moerchi (complexe borealis) comme modèle biologique pour l’étude des écosystèmes marins arctiques. Pour ce faire, une approche couplée est utilisée combinant l’analyse de la coquille par les méthodes de la sclérochronologie et de la sclérochimie (ratios élémentaires) et l’analyse des tissus par les méthodes de l’écologie trophique (acides gras, isotopes stable du carbone et de l’azote, isotopes du carbone sur acides gras individuels). Deux populations actuelles d’Astarte moerchi ont été étudiées dans deux fjords présentant des caractéristiques environnementales contrastées : le Young Sound au Nord-Est du Groenland (considéré comme fjord « arctique ») et le Kongsfjorden à l’Ouest de l’Archipel du Svalbard (considéré comme site « sub-arctique »). L’étude des tissus d’A. moerchi a permis de mettre en évidence la plasticité trophique de cette espèce, avec des différences dans les sources d’alimentation de deux populations liées aux dynamiques locales de production primaire. L’étude de la coquille d’A. moerchi a permis de : a) corroborer l’hypothèse de la formation annuelle des stries de croissance, confirmant la longévité de cette espèce pouvant atteindre 150 ans ; b) montrer l’intérêt potentiel de l’étude des ratios élémentaires dans les biocarbonates et en particulier du ratio Barium sur Calcium (Ba/Ca), qui pourrait être relié aux efflorescences phytoplanctoniques et c) montrer que les conditions environnementales contrastées du site arctique et sub-arctique se traduisent dans des patrons de croissance coquillère différents. Des perspectives pour l’utilisation ultérieure de ce modèle en écologie sont discutées. Pour conclure, une réflexion épistémologique est amorcée sur la spécificité du modèle biologique d’étude des bivalves filtreurs. En opposition à une notion plus classique d’ « organisme modèle » utilisée en biologie expérimentale, nous proposons que les bivalves filtreurs (à l’instar d’autres « bioarchives » comme les arbres, des coraux et des algues corallines) appartiennent à une catégorie de modèles biologiques qu’on pourrait qualifier « in situ » et qui semble être spécifique à la discipline écologique. / In the context of climate change, Arctic marine ecosystems are affected by rapid environmental modifications, whose effects on biotic communities are still debated. The sea-ice decline and the increase in freshwater inputs and turbidity are likely to impact Arctic primary producers, with cascade effects on a key-process in those ecosystems: the trophic relationship between primary producers and benthic consumers (generally referred as “pelagic-benthic coupling”). The direct study of such complex interaction is not straightforward in the Arctic. The biological model of filter-feeding bivalves offers the possibility to get around these problems, allowing to study those ecological processes indirectly. Among the advantages of this model, there is first of all the fact that these organisms record in their shell, in the carbonate layers, some dynamics of their environments. The information recorded in such “bioarchives” are interpreted through the methods of sclerochronology and sclerochemistry and relate to a time window corresponding to the organism lifespan (from some years to more than 500 years). Given that these organisms are primary consumers, another advantage of this biological model is that the study of their diet can provide information about the trophic relationship with primary producers. With the methods of trophic ecology, especially fatty acids and stable isotopes, the study of the tissues allows the investigation of sources assimilated at a timescale of weeks/months.The main objective of this thesis is to test the potential of bivalves Astarte moerchi (borealis complex) as a biological model for the study of marine Arctic ecosystems. A coupled approach is used to combine shell analysis by the methods of sclerochronology and sclerochemistry (elemental ratios) and tissue analysis by the methods of trophic ecology (fatty acids, carbon and nitrogen stable isotopes, compound-specific carbon stable isotopes on individual fatty acids). Two living A. moerchi populations have been studied in two fjords presenting contrasted environmental conditions: Young Sound in North-East Greenland (considered as “Arctic” site) and Kongsfjorden in the West coast of the Svalbard Archipelago (considered as a “sub-Arctic” site). The study of the tissues of A. moerchi allowed to show the trophic plasticity of this species, with differences in food sources of the two populations linked to local primary production dynamics. The analysis of the shell of A. moerchi allowed to: a) corroborate the hypothesis of annual growth lines formation, thus confirming the longevity of this species that can attain 150 years; b) show the potential interest of the analysis of elemental ratios and particularly the ratio between Barium and Calcium (Ba/Ca), which could be relied to phytoplanktonic blooms and c) show that contrasted environmental conditions in the Arctic and sub-Arctic sites result in different shell growth patterns. Some perspectives for the further use of this model study in ecology are discussed. To conclude, an epistemological reflection is sketched about the specificity of the biological model study of filter-feeding bivalves. In contrast to the classical notion of “model organism” used in experimental biology, we suggest that filter-feeding bivalves (as well as other “bioarchives” like trees, corals and coralline algae) belong to a category of biological models that could be named “in situ” and seems specific to the ecological discipline.

Cette thèse porte sur le développement d'une approche de modélisation destinée à quantifier la durabilité de systèmes industriels à partir de biomasse (considérés comme des systèmes complexes), et à fournir un outil d’aide à la décision qui permette, en modifiant certaines de leurs caractéristiques, de diminuer leurs impacts environnementaux.Elle s’appuie sur deux études de cas régionales : la première permet de tester l’hypothèse théorique pour évaluer les facteurs qui contribuent à l’adoption par les agriculteurs du « panic érigé » (switchgrass) dans l’Etat du Michigan (USA), et les effets associés en termes d’impacts environnementaux, en utilisant un modèle multi-agents couplé à l’analyse du cycle de vie ; la seconde combine modélisation multi-agents et système d'information géographique par le biais d’une analyse de flux de matières et d’énergie pour révéler les opportunités symbiotiques d’un écosystème agro-industriel en Champagne-Ardenne (France).On montre que ces deux modèles fonctionnels ont une valeur ajoutée significative pour l’analyse de systèmes sociotechniques durables et la simulation de scénarios futurs / This research is about developing a modeling framework in order to quantify the sustainability of industrial systems for biomass energy (conceived of as complex systems), and to provide decisionmakers with an aiding-tool for reducing their environmental impacts by modifying some of their features.It draws upon two regional case-studies. In the first one, an hybrid agent-based/life cycle assessment approach is used to test the theoretical background, understand the main decision-making factors influencing farmers’ adoption of switchgrass ethanol in Michigan (USA) and assess how such patterns affect environmental impacts. In the second case-study, agent-based modeling and geographical information system are used together via material and energy flow analysis to reveal the potential for industrial symbiosis in the bio-economy cluster of Champagne-Ardenne (France). We show that both models have a significant added value for the analysis of sustainable complex systems and the simulation of future scenarios

Les invasions biologiques sont considérées comme étant une cause majeure de changement des écosystèmes. Les impacts écologiques des espèces invasives pourraient être modulés par la variabilité intraspécifique des traits biologiques et écologiques entre et au sein de leurs populations. Cette thèse a révélé, à différentes échelles spatiales, la présence de variabilités phénotypiques fortes chez deux espèces invasives, Lepomis gibbosus et Procambarus clarkii. Il est apparu que les réponses phénotypiques des individus aux conditions environnementales pourraient être complexes, révélant notamment la contre productivité des méthodes de gestion utilisées pour contrôler les populations invasives et l'importance de l'histoire de colonisation des populations dans les relations phénotype-environnement. Des expérimentations ont également démontré comment la variabilité intraspécifique pourrait moduler les effets des espèces invasives sur la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Ces résultats soutiennent l'idée qu'intégrer la variabilité intraspécifique dans un contexte d'invasion biologique est indispensable afin de mieux évaluer les impacts et adapter les méthodes de gestion aux caractéristiques des populations invasifs. / While biological invasions are widely recognized as a major cause of ecosystem changes, the ecological impacts of invasive species could be modulated by intraspecific variability in ecological traits occurring between and within populations. The present work demonstrated, at different geographical scales, the existence of a strong phenotypic variability within two freshwater invaders, Lepomis gibbosus and Procambarus clarkii. In addition, phenotypic responses to environmental conditions was demonstrated to be complex, revealing notably that the methods used to control invasive populations can be counter-productive and that the colonization history of invasive populations is an important driver of phenotype-environment relationships. Experimental approaches also demonstrated that intraspecific variability modulated the intensity of the ecological impacts of invasive species on community structure and ecosystem functioning. These findings strongly support the idea that integrating intraspecific variability in the context of biological invasions is essential to better appreciate their impacts on recipient ecosystem and ultimately improve the efficient of management methods based on the characteristics of invasive populations

Les prairies représentent une source importante de biodiversité dans les paysages agricoles qu’il est important de surveiller. Les satellites de nouvelle génération tels que Sentinel-2 offrent de nouvelles opportunités pour le suivi des prairies grâce à leurs hautes résolutions spatiale et temporelle combinées. Cependant, le nouveau type de données fourni par ces satellites implique des problèmes liés au big data et à la grande dimension des données en raison du nombre croissant de pixels à traiter et du nombre élevé de variables spectro-temporelles. Cette thèse explore le potentiel des satellites de nouvelle génération pour le suivi de la biodiversité et des facteurs qui influencent la biodiversité dans les prairies semi-naturelles. Des outils adaptés à l’analyse statistique des prairies à partir de séries temporelles d’images satellites (STIS) denses à haute résolution spatiale sont proposés. Tout d’abord, nous montrons que la réponse spectrotemporelle des prairies est caractérisée par sa variabilité au sein des prairies et parmi les prairies. Puis, pour les analyses statistiques, les prairies sont modélisées à l’échelle de l’objet pour être cohérent avec les modèles écologiques qui représentent les prairies à l’échelle de la parcelle. Nous proposons de modéliser la distribution des pixels dans une prairie par une loi gaussienne. A partir de cette modélisation, des mesures de similarité entre deux lois gaussiennes robustes à la grande dimension sont développées pour la classification des prairies en utilisant des STIS denses: High-Dimensional Kullback-Leibler Divergence et -Gaussian Mean Kernel. Cette dernière est plus performante que les méthodes conventionnelles utilisées avec les machines à vecteur de support (SVM) pour la classification du mode de gestion et de l’âge des prairies. Enfin, des indicateurs de biodiversité des prairies issus de STIS denses sont proposés à travers des mesures d’hétérogénéité spectro-temporelle dérivées du clustering non supervisé des prairies. Leur corrélation avec l’indice de Shannon est significative mais faible. Les résultats suggèrent que les variations spectro-temporelles mesurées à partir de STIS à 10 mètres de résolution spatiale et qui couvrent la période où ont lieu les pratiques agricoles sont plus liées à l’intensité des pratiques qu’à la diversité en espèces. Ainsi, bien que les propriétés spatiales et temporelles de Sentinel-2 semblent limitées pour estimer directement la diversité en espèces des prairies, ce satellite devrait permettre le suivi continu des facteurs influençant la biodiversité dans les prairies. Dans cette thèse, nous avons proposé des méthodes qui prennent en compte l’hétérogénéité au sein des prairies et qui permettent l’utilisation de toute l’information spectrale et temporelle fournie par les satellites de nouvelle génération. / Grasslands are a significant source of biodiversity in farmed landscapes that is important to monitor. New generation satellites such as Sentinel-2 offer new opportunities for grassland’s monitoring thanks to their combined high spatial and temporal resolutions. Conversely, the new type of data provided by these sensors involves big data and high dimensional issues because of the increasing number of pixels to process and the large number of spectro-temporal variables. This thesis explores the potential of the new generation satellites to monitor biodiversity and factors that influence biodiversity in semi-natural grasslands. Tools suitable for the statistical analysis of grasslands using dense satellite image time series (SITS) with high spatial resolution are provided. First, we show that the spectro-temporal response of grasslands is characterized by its variability within and among the grasslands. Then, for the statistical analysis, grasslands are modeled at the object level to be consistent with ecological models that represent grasslands at the field scale. We propose to model the distribution of pixels in a grassland by a Gaussian distribution. Following this modeling, similarity measures between two Gaussian distributions robust to the high dimension are developed for the lassification of grasslands using dense SITS: the High-Dimensional Kullback-Leibler Divergence and the -Gaussian Mean Kernel. The latter outperforms conventional methods used with Support Vector Machines for the classification of grasslands according to their management practices and to their age. Finally, indicators of grassland biodiversity issued from dense SITS are proposed through spectro-temporal heterogeneity measures derived from the unsupervised clustering of grasslands. Their correlation with the Shannon index is significant but low. The results suggest that the spectro-temporal variations measured from SITS at a spatial resolution of 10 meters covering the period when the practices occur are more related to the intensity of management practices than to the species diversity. Therefore, although the spatial and spectral properties of Sentinel-2 seem limited to assess the species diversity in grasslands directly, this satellite should make possible the continuous monitoring of factors influencing biodiversity in grasslands. In this thesis, we provided methods that account for the heterogeneity within grasslands and enable the use of all the spectral and temporal information provided by new generation satellites.

Dans notre société actuelle, il s’avère difficile de déployer l’Écologie industrielle. Ceci peut s’expliquer par le fait que l’information à destination des décideurs est principalement issue des sciences naturelles et de l’ingénieur. Ainsi l’information apportée dans les processus de décision est focalisée sur l’étude physique des flux de matière et d’énergie. Elle semble peu pertinente pour interpeller les décideurs industriel et public. Pour cela, ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre quels indicateurs utiliser pour mieux intégrer les impacts environnementaux dans les processus de décision industriel et public. Il s’intéresse en particulier à la prise en compte des externalités environnementales dans les processus de décision. Il cherche ainsi à mieux comprendre quelles sont les interactions entre le cycle de vie d’un produit et les services écosystémiques au niveau local au moyen de la méthodologie d’analyse du cycle de vie. Cette proposition est mise à l’épreuve en la développant sur un cas d’étude illustratif modélisant deux services écosystémiques liés au phénomène d’eutrophisation. Ensuite, des indicateurs des systèmes industriels sur les services écosystémiques sont testés dans un processus de validation expérimentale dans deux contextes de prise de décisions différents / In today's society, it is difficult to spread the Industrial ecology. This can be explained by the fact that information for decision makers is mainly outcome from the natural and engineering sciences. Thus, information provided in the decision process is focused on the physical study of material and energy flows. It seems irrelevant to challenge the industrial and public decision makers. For this, this thesis aims to understand which indicators to use to better integrate environmental impacts in the process of industrial and public decision. It is particularly interested in the integration of environmental externalities in the decision process. It seeks to understand what are the interactions between the life cycle of a product and ecosystem services of a territory by using the methodology of Life cycle assessment. This proposal was put to the test by developing an illustrative case study by modeling two ecosystem services related to eutrophication. Then indicators of industrial systems on ecosystem services are tested in an experimental validation process in two different contexts of decision making

L’objectif de cette thèse est de développer, tester et valider des méthodes, techniques et outils permettant de traiter et décomposer les hydrogrammes en temps sec et en temps de pluie, dans le but de comprendre, de représenter et de prédire les dynamiques liées à ces composantes de débits sur des bassins versants urbanisés. Les données en continu de temps sec recueillies sur ces deux bassins versants Chassieu et Ecully ont été traitées à partir de la méthode de traitement des signaux bruités par ondelettes, puis analysées. L’utilisation de ces méthodes et l’analyse des données en continu a permis de mettre en évidence des composantes périodiques intra et inter journalières dans les débits mesurés. Ces composantes ont ensuite été caractérisées puis ont servi de base pour l’élaboration d’une typologie des hydrogrammes de temps sec relatif à chaque site d’étude. Des méthodes, techniques et outils de traitement, d’analyse de séries de données et de calage de modèles pluie-débit ont également été utilisés et deux modèles pluie-débit ont été proposés pour représenter : (i.) la composante liée aux eaux de ruissellement pour les deux sites d’études et (ii.) la composante d’eaux parasites d’infiltration événementielle. La typologie des hydrogrammes de temps sec ainsi que les modèles de production de flux d’eaux en périodes pluvieuses ont été implémentés dans une plate-forme de modélisation hydrologique appelée « Hydrobox ». Les débits simulés ont ensuite été confrontés aux débits mesurés. Les résultats de comparaison montrent l’intérêt de prendre en compte la signature particulière portée par chaque composante dans le but d’améliorer la compréhension et la représentation des dynamiques liées aux processus hydrologiques intervenant sur des bassins versants urbanisés. / The objective of this thesis is to develop, test and validate methods, techniques and tools which can process and decompose hydrographs in order to understand, represent and predict the dynamics associated with these flow components in urbanized watersheds. The development of the methodology is based on rainfall and runoff data including qualitatives measures of the flow rate (conductivity, pH and turbidity) continuously acquired as part of the Field Observatory for Urban Hydrology (OTHU) for two watersheds in Lyon: Django Reinhardt (Chassieu) and Ecully. The continuous data collected in dry weather period from these two watersheds were analyzed using wavelets transforms. These methods combined to signal treatments analysis helped to reveal periodic component in the measured flows. These components were then characterized and used as a basis for developing a typology of hydrographs of dry weather period for each study site. Methods, techniques and tools for processing and analyzing of data sets and calibrating of rainfall-runoff models have been used to propose two models which represent respectively: (i) the component related to the runoff contribution for the two study sites and (ii.) the component related to parasitic water infiltration. The typology of hydrographs for dry weather period, the rainfall-runoff model and the infiltration-inflow model were implemented in a platform for hydrological modeling called “Hydrobox”. The simulated and the measured flow values were then compared. The comparison results show the importance of taking into account the particular signature carried by each component in order to improve the understanding and representing the dynamics related to hydrological processes in urbanized watersheds.