Ce travail de recherche s'inscrit dans le contexte de contamination des sols par les pesticides utilisés en agriculture. Cette problématique est un enjeu majeur et actuel puisque l'étendue spatio-temporelle de la contamination est méconnue. Il s'agit donc ici de mieux comprendre la dynamique des herbicides dans les écosystèmes pour mieux en évaluer les risques a priori et plus précisément de savoir dans quelle mesure et par quels mécanismes les organismes édaphiques régulent leurs dynamiques physiques et chimiques. Deux hypothèses alternatives ont été testées avec la molécule herbicide modèle, l'atrazine : i) la macrofaune lombricienne contribue à la dégradation partielle ou totale de l'atrazine en stimulant l'activité de la microflore dégradante et ii) la macrofaune lombricienne favorise la liaison de l'atrazine avec les complexes argilo-humiques du sol, au sein de microsites favorisant la rétention et la rémanence de l'herbicide. Des expérimentations en présence et en absence de Lumbricus terrestris et Aporrectodea caliginosa ont été effectuées à différentes échelles spatiales et temporelles, avec de l'atrazine-14C. S'agissant du rôle de la macrofaune lombricienne, les résultats expérimentaux obtenus ont montré que : • l'ingestion du sol par la macrofaune lombricienne favorise l'adsorption de l'atrazine et conduit à un redistribution des quantités d'atrazine et de ses résidus liés dans les biostructures (avec dans l'ordre : parois de galeries - déjections excrétées dans les galeries – déjections en surface ou turricules – contenus intestinaux ou endentères) par rapport au sol non ingéré et due à un enrichissement en carbone organique conjugué à une plus forte microporosité. • inversement, la minéralisation de l'atrazine n'est pas stimulée voire ralentie en présence de vers. C'est le passage du sol dans le tractus digestif, au cours duquel la structuration des communautés bactériennes initiales du sol est modifiée, qui limite la dégradation totale de l'atrazine par voie microbienne. • une diminution significative du potentiel génétique dégradant (gènes atz) consécutive à l'ingestion a été mise en évidence, suggérant une forte déplétion de la population bactérienne dégradante Pseudomonas sp. ADP. De ces résultats originaux, il est conclu que l'activité de la macrofaune lombricienne dans les sols tendrait à augmenter le temps de résidence du polluant et donc sa rémanence mais s'opposerait à son élimination par biodégradation naturelle par les bactéries.

L'étude qualitative et quantitative du mode de développement des plantes envahissantes est actuellement considérée comme une étape clef dans la compréhension des phénomènes d'invasion. L'objectif de ce travail est de préciser les relations qui existent entre la structure architecturale des buissons et leur caractère proliférant. Nous avons sélectionné cinq espèces buissonnantes (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) qui sont connues pour leur aptitude à bloquer la succession végétale sous certaines conditions au Sud du Québec (Canada). L'analyse architecturale a permis chez ces espèces de caractériser les unités structurelles et leurs modifications ontogéniques. Ces modifications ontogéniques doivent être prise en compte afin d'obtenir une description complète de la plasticité phénotypique chez ces espèces. L'analyse des différentes unités structurelles révèle qu'elles ne possèdent pas la même signification fonctionnelle : les niveaux d'organisation les plus grands sont responsables majoritairement des capacités de plasticité phénotypique de la plante et de sa compétition. Ces analyses ont abouti à la définition de trois stratégies architecturales correspondant à des comportements individuels et qui sont également pertinentes pour expliquer la prolifération des populations

Functional metagenomic approach was performed using total environmental DNA extracted from a temperate forest soil sample and from an Antarctica soil sample. Searching for clones harbouring phenotypes related to the production of new hydrolytic enzyme allows the isolation of several new enzymes. Amongst them, an esterase and a cellulase, named RBest1 and RBcel1 respectively, were characterized. By accurate description of their catalytic proprieties these two new enzymes appear to present interesting features. The RBest1 esterase is an enzyme whose activity is stabilised or improved in presence of non water-miscible organic solvent. By sequence analysis, RBest1 is related to other organic solvent tolerant enzyme. Moreover, in aqueous buffer, RBest1 is highly specific for butyrate compound but surprisingly its specificity appears to be shifted in presence of organic solvent. The RBcel1 cellulase, was thoroughly characterized for its involvement both in cellulose degradation and production. Our data highlight the requirement for such enzyme in the bacterial cellulose synthesis process. According to our results, the mining of metagenomic libraries by functional screening associated to detailed description of the isolated enzymes gives hints for both ecological and microbiological questions.

Overlooked for a long time, wood falls on the deep oceanic floor are now recognized as extreme, reducing ecosystems based on chemosynthesis, in the same way that hydrothermal vent, cold seeps and whale falls with which they share important physicochemical and faunistic similarities. In these ecosystems, bacterial chemosynthesis using reduced compounds (H2S, CH4) and/or digestion of refractory organic compounds (cellulose and lignin in wood, organic matrix of bone) by heterotrophic bacteria play an essential trophic role, and appear to promote establishment of mutualistic symbioses between bacteria and metazoans for the exploitation of environmental resources. Beyond the description of the taxonomic composition of fauna associated with these sites, current studies aim to understand the functioning and evolutionary links of these ecosystems. Digestive and/or chemoautotrophic associations with microorganisms that could be the key to survive in these habitats have been described in a number of molluscs and annelids but only few crustaceans. The latter distinguish from the other groups by the fact they do not realize intracellular symbioses (endosymbioses) but mainly carry ectosymbioses on their integument (epidermis and cuticle) even in the digestive tract that is partly lined by epidermis (in stomodeum and proctodeum). Moreover, up to now, nothing was known about crustaceans from deep-sea wood falls, their feeding habits and associations with microorganisms. The present work focused on the crustaceans and especially 15 species of decapods from wood falls in the South Pacific Ocean. The specimens were recovered during several French cruises (Salomon2, BOA1, SantoBOA, SalomonBOA3) organized near the Vanuatu, Solomon Island and New Caledonia by the Muséum National dHistoire Naturelle of Paris. The investigation of the feeding biology and microbial associations of the decapod species combined three complementary approaches : 1) a morphological approach using light and electron microscopy to describe the external and gut structures as well as the gut content and microflora, 2) a trophic approach based on stable isotopes analyses (C and N) together with the nature of the gut content and 3) a molecular approach based on 16S rRNA gene analyses and FISH labeling to identify and locate the bacteria in the gut content (ingested bacteria) and on the gut lining (resident bacteria or symbionts). Taxonomic identification and morphological observations of the species provided a first non-exhaustive inventory of the best represented decapod species in wood accumulations in the deep South Pacific and point out three interesting informations. 1) Most decapods from the sunken woods belong to Reptantia. 2) Some species (e.g. Munidopsis spp.) belong to deep sea taxa and exhibit typical characteristics while others (e.g. Xylopagurus) much more resemble shallow-water species, indicating that the colonization of wood falls by decapods may have occurred from both deep and coastal habitats. 3) Association degree with sunken wood could be important for some species that appear endemic (e.g. Pylochelidae, Xylopagurus) or which probably have their complete life cycle on wood falls (most of the gravid females having big eggs with a direct larval development). From a trophic point of view, morphological observations of the digestive system, examinations of gut contents and stable isotope analyses carried out on 15 species, allow us to classify the decapod crustacean from deep-sea sunken woods into two major groups, detritivores and predators/scavengers, and four trophic guilds (trophic levels) depending on two primary food sources, the wood and the particulate organic matrix (marine snow). The four guilds were identified as bacteriovorous detritivores (M. nitida, M. pilosa, M. bispinoculata, Munidopsis sp.1), xylophagous detritivores (M. andamanica, R. amboinensis), omnivores (X. caledonicus) and predators/scavengers (pylochelid species, Munida spp, Axiidae sp.1, M. cylindrophthalma). A fifth guild could be represented by limivorous detritivores (C. acutirostella, Alpheidae sp.1). This breaks with the widespread idea that decapod crustaceans from wood falls are all scavengers or predators. In addition, these results have evidenced of some special dietary strategies and highlight the importance of xylophagous decapods in the ecosystem, by their mechanical degradation of the substrate and their production of feces which should enrich the sediment and have a significant impact on the composition of wood and sediment microbiota (bacteria and fungi). Microscopic observations also allowed us to identify potentially symbiotic associations with resident (and transient) microorganisms (bacteria and/or trichomycetes) in the hindgut of five detritivorous species. Owing that, three of these species have a wood-based diet (M. andamanica, M. nitida, R. amboinensis) and considering the location of these microflora, it is strongly suggested that the resident microorganisms are directly related to the xylophagous diet of the host and most particularly involved in the digestion of wood. More detailed in two xylophagous species, M. andamanica and R. amboinensis, not only these microflora can be distinguished on the basis of their morphology, location and probable genetic differences but also by their roles and involvement in the digestion of the woody substrate. The digestive bacteria of M. andamanica could act as trophic intermediates while those of R. amboinensis probably only help in its digestion. From the stable isotopes ratio, it is likely that R. amboinensis directly assimilates the wood digestion products while M. andamanica feeds on wood with a trophic intermediate. Cloning and sequencing 16S rRNA gene from the gut bacteria of M. andamanica revealed its resident hindgut microflora is largely dominated by two phylotypes (OTUs) of possibly symbiotic bacteria that belong to Firmicutes and Alphaproteobacteria. Surprisingly, these OTUs are very close to gut bacteria isolated from a coastal thalassinid shrimp N. californiensis and from the Chinese crab E. sinensis. The results raise the question of the development and evolution of digestive symbioses in decapods and crustaceans in relation to the diet and/or adaptation to a special habitat, owing that among galatheid crabs the symbiotic relationships appear closer in certain species (M. andamanica) than in others (M. nitida, M. bispinoculata) and that similar differences appear between taxonomic groups. On the other hand, the genetic proximity of bacteria from distant crustacean species raise the question of an eventual co-evolution of linked hosts and symbionts contrasting with the permanent re-acquisition of symbionts from the medium.

L'écosystème pélagique Est Antarctique est dominé par le poisson Pleuragramma antarcticum qui représente jusqu'à 90% de la biomasse des poissons dans la colonne d'eau. P. antarcticum est la seule espèce de la famille des Nototheniidae dont la totalité du cycle de vie se déroule dans la colonne d'eau. Cette espèce se caractérise par un état larvaire particulièrement long qui dure un an et une distribution verticale avec les larves en surface et les individus les plus âgés en profondeur. P. antarcticum est planctonophage à tous ses stades de développement et est la proie principale d'un grand nombre de prédateurs supérieurs. Ainsi, P. antarcticum apparait comme une espèce clé de l'écosystème qui fait le lien entre le phytoplancton / zooplancton et les niveaux trophiques supérieurs. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié l'écologie trophique de cette espèce. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les variations d'abondance larvaire et la distribution verticale des différents stades de développement. Nous avons poursuivi l'étude de l'état larvaire afin de déterminer les paramètres qui influencent la condition des individus et si P. antarcticum peut être considéré comme un bon indicateur des changements de l'environnement polaire. La seconde partie de cette thèse a comme objectif de clarifier les relations trophiques de P. antarcticum et son rôle dans l'écosystème. Nous avons couplé différentes méthodes qui nous ont permis d'aborder le régime alimentaire instantané (contenus digestifs), sur quelques semaines (acides gras) et sur le mois (isotopes stables). P. antarcticum apparait comme une espèce clé dans un écosystème supposé en " taille de guêpe ". De ce fait, des changements d'abondance de cette espèce pourraient avoir un fort impact sur les niveaux trophiques inférieurs et supérieurs.

Les Spartines jouent un rôle écologique majeur sur les marais salés. Elles représentent un excellent modèle pour appréhender les conséquences écologiques de la spéciation par hybridation et polyploïdie dans le contexte d'invasion biologique. On s'intéresse plus particulièrement, à l'hybridation récente entre une espèce hexaploïde d'origine américaine Spartina alterniflora et une espèce hexaploïde européenne S. maritima ayant donnés deux hybrides F1 (S. x townsendii et S. x neyrautii) et la nouvelle espèce envahissante allododécaploïde (S. anglica). Les nouvelles technologies de séquençage haut-débit facilitent l'exploration de ces génomes peu connus. L'assemblage et l'annotation d'un transcriptome de référence ont permis d'annoter 16 753 gènes chez les spartines hexaploïdes et d'identifier des gènes d'intérêts écologique et évolutif. Une sélection de ces gènes a ensuite été analysée à travers une étude d'expression par PCR quantitative sur les populations naturelles des 5 espèces du complexe. Les résultats ont permis de mettre en évidence une expression homogène intra-populations mais une grande variabilité entre les espèces. L'analyse du génome des Spartines a ciblé prioritairement le développement de ressources génomiques concernant l'espèce S. maritima pour l'analyse des compartiments codant et répété à l'aide de séquençage d'une banque BAC et d'un run de pyroséquençage d'ADN génomique. Les analyses ont permis d'évaluer une proportion d'éléments répétés représentant près de 30% du génome. Les données générées ont alors été comparées avec les génomes séquencés phylogénétiquement proches et ont permis de premières comparaisons entre les spartines et les autres Poaceae.

Thesis--Zürich. / "Arbeit aus dem botanischen Museum des eidgenössischen Polytechnikums in Zürich." "Separatabdruck aus dem Jahrbuch der St. Gallischen Naturwissenschaftlichen Gesellschaft, 1903." "Auch erschienen als: drittes. Heft der Botanischen Exkursionen und pflanzengeographischen Studien aus der Schweiz." Includes bibliographical references (p. 169-171).

Thesis (DSc.)--National Environmental Research Institute, Denmark. / Includes bibliographical referen.

Il est maintenant établi que les changements anthropiques d'utilisation des terres (déforestation, irrigation, agriculture ...), les modifications de la biodiversité et les changements climatiques sont autant de facteurs qui, seuls ou en combinaison, sont à la base de modifications de l'équilibre des écosystèmes qui peuvent contrôler l'émergence de maladies infectieuses dans les populations animales et humaines, et leur patterns de transmission. De plus, bien que le niveau mondial d'émission de certains polluants ait baissé depuis quelques années suite aux législations mises en place, les contaminants chimiques de nature (éléments traces métalliques, polluants organiques persistants, radionucléides, polluants dits émergents tels que les nanoparticules ...) et d'origine (industrie, agriculture, production et utilisation de l'énergie ...) diverses sont encore largement introduits dans les écosystèmes. Les travaux présentés sont le fruit d'une approche systémique, écologique et éco-épidémiologique de la transmission de contaminants biologiques et chimiques dans les réseaux trophiques et des mécanismes écologiques qui y président. Ma contribution a consisté à documenter, à des niveaux de perception spatiaux allant de la région à la parcelle, dans l'Est de la France et en Chine, les interactions entre paysage et structure et dynamique des communautés de micromammifères, la réponse alimentaire des prédateurs aux variations de disponibilité de la ressource alimentaire (les micromammifères en l'occurrence), et les conséquences de ces facteurs, ainsi que d'autres facteurs liés à certains traits d'histoire de vie des hôtes, dans les mécanismes de transmission du parasite Echinococcus multilocularis. La seconde problématique sur laquelle j'ai plus récemment développé des recherches consiste à comprendre les mécanismes qui modulent l'exposition des micromammifères aux éléments trace métalliques (ETM) par voie trophique, notamment à travers l'analyse des variations spatiales et temporelles de régime alimentaire, dans des anciens sites industriels contaminés à l'arsenic (Sud de la France), au plomb et au cadmium (Nord de la France). Ces résultats illustrent : * L'existence d'au moins deux mécanismes de contrôle du niveau de transmission d'E. multilocularis chez le renard, l'un guidé principalement par les variations de densité des hôtes intermédiaires et l'autre par les variations de densité de l'hôte définitif. * L'importance de considérer la non-linéarité dans les mécanismes de transmission d'E. multilocularis, et le découplage entre patterns de réponse alimentaire et de réponse parasitaire chez le prédateur-hôte (ici le renard). * L'importance du contexte paysager dans la dynamique du cycle parasitaire d'E. multilocularis. * La variabilité liée au contexte paysager, à la saison et à la dimension spatiale dans l'exposition des micromammifères aux ETM par voie trophique. * La très grande puissance et capacité de discrimination taxonomique de la technique moléculaire de metabarcoding dans l'analyse du régime alimentaire de micromammifères, ouvrant la voie au test d'hypothèses écologiques innovantes.

En Méditerranée, les zones rocheuses photophiles sont principalement peuplées par des espèces du genre Cystoseira C. Agardh. Ces espèces, ingénieures d'écosystèmes, forment des forêts qui structurent l'habitat benthique des étages infralittoral et circalittoral. Ces espèces (sauf C. compressa) sont protégées par les conventions de Berne depuis 1979 et de Barcelone (1992). Pourtant aucun plan de conservation n'a encore été mis en place. L'objectif de cette thèse était de i) connaître la répartition de ces espèces le long des littoraux PACA et Corse, ii) comprendre les capacités de résilience de C. amentacea var. stricta, iii) comprendre la diversité et la structure génétique des populations de C. amentacea. L'étude de la répartition des espèces a mis en évidence l'abondance de C. amentacea et la forte régression des espèces de petits fonds i.e. C. barbata, C. crinita et C. foeniculacea f. tenuiramosa. L'étude de résilience a montré que C. amentacea est capable de recoloniser son milieu après une perturbation aiguë. Cette recolonisation suit le modèle de facilitation Enfin l'étude de génétique des populations a mis en évidence une forte structuration inter et intra-populations ainsi qu'une forte consanguinité au sein de ces populations. L'absence d'IBD sur l'ensemble de l'échantillonnage révèle la possibilité de dispersion sur de longues distances. Ces résultats n'ont pas permis de développer un plan de gestion pour ces espèces. Cependant, ils ont apporté un certain nombre de connaissances supplémentaires sur l'écologie des espèces, ils ont amorcé le travail de génétique des populations pour le genre Cystoseira et surtout ils ont permis d'identifier les axes de recherches à développer en priorité dans les futures études. Cette thèse confirme la nécessité d'une approche pluridisciplinaire en biologie de la conservation.