The uptake of CO2 by the ocean is causing major changes in its chemistry. These changes are likely to have detrimental effects on many organisms with a severe impact on calcifying species. With future OA, marine organisms will be submitted to hypercapnia (increased pCO2) and acidosis (decreased pH). Skeleton production and maintenance could be impacted due to the increased energetic cost to calcify in less favourable conditions and direct corrosive effect of undersaturated seawater resulting in dissolution of calcium-carbonate unprotected structures. Postmetamorphic echinoderms (juveniles and adults) endoskeleton is made of high magnesium-calcite, one of the most soluble form of CaCO3. Because of their low metabolism and their heavily calcified skeleton, echinoderms were designated as species particularly at risk under OA. However, the effects of OA on calcification and on skeleton maintenance vary among closely related taxa. Hypotheses explaining these contrasted tolerance to OA were stated: (1) regulation of the acid-base balance, which occurs in some echinoderms taxa and not others, plays a major role; (2) populations living in highly fluctuating habitats are adapted or selected, which may confer them a better resistance to acidified conditions. The goal of this thesis was to evaluate these hypotheses using a comparative approach in asteroids (two species) and regular euechinoids (five species). The chosen species differ by their ability to regulate their acid-base physiology and by the amplitude of fluctuations in their habitats. The impacts of OA on corrosion and mechanical properties of their skeletal elements as well as, in selected species, the expression of biomineralization-related genes were investigated. All samples were obtained from individuals exposed to acidified conditions during long-term aquarium experiments or in situ exposures (CO2 vents).Bending and compression mechanical tests analysed by Weibull statistics and expression of biomineralization-related genes appeared particularly unitive endpoints. On the contrary, occurrence of corrosion, i.e. observation in scanning electron microscopy, did not match with mechanical effects, and nanoindentation never revealed differences according to treatment. The results showed that species which were not able to regulate their acid-base physiology also presented the most affected skeleton integrity when submitted to OA. This was particularly true for the temperate sea star Asterias rubens and the Mediterranean sea urchin Arbacia lixula whose skeleton was significantly impacted. In the latter, this went together with a down-regulation of biomineralization-related genes. Temperate and tropical sea urchins that regulated their acid-base physiology (Paracentrotus lividus, Echinometra sp. B and sp. C) presented no or very limited impact of OA on their skeleton and biomineralization-related gene expression (P. lividus). The Antarctic species (the sea star Odontaster validus and the sea urchin Sterechinus neumayeri) showed no sign of acid-base physiology regulation but also no impact of acidified conditions on their skeleton. This could be linked to their particularly low metabolism or to food availability. Living in fluctuating habitats did not appear to confer a particular resistance of the skeleton in front of OA. In particular, the sea star A. rubens from Kiel Fjord, living in highly fluctuating sea water conditions, was impacted by acidified conditions they transiently encounter every year. The same was true for the temperate sea urchin A. lixula. So, it appears that sea stars and sea urchins living in fluctuating habitats might already be at the limit of their tolerance window if they do not regulate their acid-base physiology. In conclusion, it appears that the acid-base regulation may be the key biological trait to address the impact of OA on the skeleton of adult echinoderms. Studies coupling mechanical testing and analysing biomineralization-related gene expression should be extended to more taxa (within and outside echinoderms) to ascertain the relationship between OA sensitivity and absence of acid-base regulation. / Depuis la Révolution Industrielle, la concentration en dioxyde de carbone (CO2) atmosphérique augmente continuellement. Les océans absorbent en partie ce CO2, ce qui induit une diminution de la concentration en ions carbonate ainsi qu’une augmentation de la concentration en protons, processus connus sous le nom d’acidification des océans (AO). Ces changements sont susceptibles d'avoir des effets néfastes sur une variété d'organismes marins qui seront soumis à l’hypercapnie (augmentation de la pCO2) et à l’acidose (diminution du pH). De plus, la calcification fait l’objet d’une attention particulière étant donné la remontée des horizons de saturation en carbonate de calcium dans les océans. La production ainsi que le maintien du squelette pourraient être limités en raison de l'augmentation du coût énergétique de la calcification dans des conditions moins favorables. Cependant, les effets de l’AO sur la calcification et sur le maintien du squelette varient selon les taxons voire au sein d’un même taxon. Des hypothèses ont donc été émises quant aux mécanismes sous-tendant ces différences. Une meilleure résistance face à l’AO pourrait aller de pair avec (1) une capacité à réguler le pH des fluides extracellulaires, (2) une préadaptation due à l’occupation d’habitats fortement fluctuants.Les échinodermes post-métamorphiques (juvéniles et adultes), espèces marines clés, possèdent une biologie générale assez semblable et sont constitués d’un endosquelette composé de calcite hautement magnésienne, une des formes les plus solubles de carbonate de calcium. En raison de leur faible métabolisme et de leur squelette fortement calcifié, les échinodermes ont été désignés comme des espèces particulièrement vulnérables sous l’effet de l’AO. Toutefois, de récentes études montrent que le squelette de certaines espèces d’échinodermes au stade adulte n’est pas affecté lorsque les organismes sont soumis à de bas pH d’eau de mer. L'objectif principal de la présente thèse était d’évaluer les différentes hypothèses par une approche comparative chez les astéroïdes (deux espèces) et les euéchinoïdes réguliers (cinq espèces). Les espèces choisies se différencient par leur capacité à réguler leur physiologie acide-base et par l’amplitude des fluctuations de leur habitat. Les effets de l’AO sur la corrosion et les propriétés mécaniques de leurs éléments squelettiques, ainsi que, chez certaines espèces, l’expression de gènes liés à la biominéralisation ont été étudiés. Tous les échantillons ont été obtenus à partir d’individus exposés à des conditions acidifiées lors d’expériences à long terme ou d’expositions in situ (évents à CO2).Les résultats ont montré que les espèces qui n'étaient pas en mesure de réguler leur physiologie acide-base (l’étoile de mer Asterias rubens et l’oursin Arbacia lixula) présentaient également des squelettes plus affectés lorsqu'elles étaient soumises à l'AO. Les oursins tempérés et tropicaux qui régulent leur physiologie acide-base (Parancetrotus lividus, Echinometra spp.) n’ont présenté aucun impact ou un impact très limité de l’AO sur leur squelette et l’expression des gènes liés à la biominéralisation (P. lividus). Les espèces antarctiques (l’oursin Sterechinus neumayeri et l'étoile de mer Odontaster validus) n’ont montré aucun signe de régulation de la physiologie acide-base mais également aucun impact sur leur squelette dû à une diminution du pH de l'eau de mer. Cela pourrait être lié à leur métabolisme bas ou à la disponibilité de nourriture dans leur environnement. Vivre dans des habitats fluctuants ne semble pas conférer une résistance particulière du squelette face à l’AO. En particulier, l’étoile de mer A. rubens du Fjord de Kiel, qui vit dans des conditions très fluctuantes, a été affectée par des conditions d’acidification qu’elles rencontrent de manière transitoire chaque année. Il en va de même pour l’oursin tempéré A. lixula. Il semble donc que les étoiles de mer et les oursins vivant dans des habitats fluctuants pourraient déjà être à la limite de leur fenêtre de tolérance lorsqu’ils ne régulent pas leur physiologie acide-base. En conclusion, la régulation de la physiologie acide-base est une caractéristiques biologique clé pour adresser les effets de l’AO sur le squelette des échinodermes adultes. Les études couplant les tests mécaniques à l’analyse de l’expression de gènes liés à la biominéralisation devraient être étendues à plus de taxons (au sein et en dehors de échinodermes) afin de déterminer la relation entre la sensibilité de la calcification face à l’AO et l’absence de régulation acide-base. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Chez la pomme de terre Solanum tuberosum, la jambe noire et la pourriture molle sont des maladies provoquées par des populations bactériennes associant une ou plusieurs espèces des genres Pectobacterium et Dickeya. Depuis plusieurs décennies en Europe, l’implication des Dickeya s’amplifie, notamment avec l’émergence récente de D. solani dans les années 2000. Aucun moyen de lutte curatif n’est efficace contre ces phytopathogènes ; seules des approches prophylactiques sont mises en place par les filières de production. Dans ce travail, l’analyse de la structure de populations pathogènes au sein de parcelles de pomme de terre du nord de la France montre que D. dianthicola et D. solani dominent en abondance relative les populations de Pectobacterium, tandis que D. dianthicola domine D. solani lorsque les deux populations coexistent. Dans une seconde partie, des populations artificielles de D. dianthicola et D. solani ont permis d’évaluer leur agressivité et leur compétitivité en serre. Tandis que la population de D. dianthicola confirme sa plus forte agressivité et compétitivité après infection de plantes entière de S. tuberosum, celle de D. solani s’avère plus agressive et compétitive après infection de jacinthes Hyacinthus orientalis, ainsi qu’en milieux de culture riche et minimum. L’analyse individuelle des isolats composant les populations artificielles de D. dianthicola et de D. solani montre que l’agressivité différente chez l’hôte S. tuberosum est un trait distinctif de ces espèces pathogènes ; ce qui renforce l’hypothèse d’un transfert d’hôte récent (plantes à bulbes vers plants de pomme terre) de D. solani. D’une manière remarquable, dans les tissus infectés de S. tuberosum (tige et tubercules), les gènes de virulence pelD et pelE sont plus fortement exprimés et d’une manière plus hétérogène chez les isolats de D. solani que ceux de D. dianthicola. Une analyse transcriptomique comparative confirme la variabilité de l’expression de fonctions de virulence entre 3 isolats de D. solani. L’ensemble de ce travail révèle que D. solani est encore en phase d’adaptation à l’hôte S. tuberosum avec une moindre compétitivité contre D. dianthicola lors de co-infection mais a une expression des fonctions de virulence en condition de macération plus importante que D. dianthicola. Ainsi, sous condition de sélection de variations génétiques favorables à son installation sur l’hôte S. tuberosum et à l’amélioration de sa compétitivité contre D. dianthicola, D. solani représente un risque majeur à moyen terme pour la culture de pomme de terre. / In potato plant (Solanum tuberosum), blackleg and soft rot are diseases caused by bacterial populations associating one or more species of the genus Pectobacterium and Dickeya. For several decades in Europe, the involvement of the genus Dickeya has increased, notably with the recent emergence of D. solani in the 2000s. No effective control exists against these plant pathogens; only prophylactic approaches are set up by the production industry. In this work, analysis of the structure of pathogenic populations in potato fields of northern France shows that D. dianthicola and D. solani dominate populations of Pectobacterium in relative abundance, while D. dianthicola dominates D. solani when both populations coexist. In a second part, artificial populations of D. dianthicola and D. solani isolates have allowed to assessed their aggressiveness and competitiveness in a greenhouse experiment. While the D. dianthicola population confirms its strongest aggressiveness and competitiveness when whole plants of S. tuberosum are infected, D. solani population is more aggressive and competitive when infecting Hyacinthus orientalis, as well as in rich and minimal liquid mediums. The individual analysis of the isolates of the artificial populations of D. dianthicola and D. solani shows that different aggressiveness in the host S. tuberosum is a distinctive trait of these pathogenic species; which reinforces the hypothesis of a recent host transfer (bulb plants to potato plants) of D. solani. Remarkably, in infected tissues of S. tuberosum (stem and tubers), the virulence genes pelD and pelE are highly expressed and more heterogeneously among D. solani isolates than those of D. dianthicola. A comparative transcriptomic analysis confirms the variability of the expression of virulence functions between 3 isolates of D. solani. All this work reveals that D. solani is still in adaptation phase to the host S. tuberosum, with less competitiveness against D. dianthicola during co-infection but an expression of the virulence functions in maceration condition greater that D. dianthicola. Thus, under the condition of selection of favorable genetic variations to its establishment on S. tuberosum host plant and the improvement of its competitiveness against D. dianthicola, D. solani represents a medium-term major risk for potato cultivation.

Comment penser l’écologie depuis le monde caribéen ? Quelles sont les spécificités d’une conceptualisation des enjeux écologiques depuis les sociétés postcoloniales caribéennes ? Cette thèse est une réponse à ces questions à partir d’une approche interdisciplinaire. Elle débute par une enquête historique sur les fondations politiques et écologiques du monde colonial caribéen dans son rapport aux humains et aux non-humains. Elle se poursuit par une enquête sociologique de conflits écologiques contemporains dans la Caraïbe. Celle-ci comprend une étude approfondie des enjeux politiques et philosophiques de la contamination de la Martinique et de la Guadeloupe par des pesticides utilisés dans les bananeraies, dont le chlordécone. L’analyse des critiques et des mobilisations collectives locales révèle une pensée de l’écologie qui remet en cause une constitution coloniale du monde caribéen : une écologie décoloniale. Par ailleurs, une attention est portée à certaines politiques de préservation écologique qui exacerbent les discriminations politiques et les inégalités sociales, à l’instar de projets de reforestation en Haïti, et de la réserve naturelle de Vieques à Porto Rico. Enfin, une enquête littéraire montre comment un discours écologique global s’articule à un imaginaire de l’esclavage colonial et ses figures, telles le navire négrier et le Nègre Marron, qui structurent des rapports à la terre, à la nature et au monde. Ces trois approches esquissent les caractéristiques d’une écologie caribéenne cherchant à habiter la terre et à faire monde. Ces expériences me permettent de proposer une pensée de l’écologie qui a le monde comme horizon : une écologie-du-monde. / How can we conceptualize ecological issues from the Caribbean world? What are the specificities of an ecological thought from the postcolonial societies of the Caribbean? This thesis tackles these questions with an interdisciplinary approach. It starts with an historical investigation on the foundation of the colonial Caribbean world and its relations to humans and non-humans. It follows with a sociological study of contemporary ecological conflicts in the Caribbean. This includes an in-depth study of the political and philosophical issues of the contamination of Martinique and Guadeloupe with pesticides used in banana plantations, such as chlordecone. The analysis of the critical discourses and the collective mobilizations shows an ecological thought that challenges the colonial constitution of the Caribbean world: a decolonial ecology. Besides, a focus is put on certain ecological policies that exacerbate political discriminations and social inequalities, as in the case of certain reforestation projects in Haiti, or the Wildlife Refuge of Vieques in Puerto Rico. Finally, a literary study reveals how a global ecological discourse encounters an imaginary of slavery and its main figures, such as the slave ship and the Maroon, that structure relations to the land, to nature and to the world. These three approaches draw the main characteristics of a Caribbean ecology that strives to inhabit the earth and to found a world. These experiences enabled me to propose an ecological thought that has the world as the horizon: a world-ecology.

De nombreuses recherches se focalisent sur l'étude des aires de distribution des espèces qui se décalent vers des conditions plus adaptées à leurs besoins physiologiques sous l'effet du changement climatique. Le choix des indices utilisés pour caractériser l'écologie des espèces et définir leur vulnérabilité au réchauffement en cours est souvent conditionné par leur disponibilité, alors qu'il devrait être basé sur les connaissances en écophysiologie qui les concernent. D'autre part, la résolution spatiale parfois grossière utilisée n'est pas toujours pertinente au regard de l'échelle à laquelle les processus biologiques se déroulent. Dans ce cadre, l'objectif de ce travail est de cartographier à fine résolution spatiale les bilans en eau des sols et leurs différentes composantes à l'échelle des forêts de France, et d'évaluer leur intérêt pour modéliser la distribution ou la productivité des espèces au regard des indices traditionnellement utilisés. Dans un premier temps, nous avons modélisé et cartographié les différentes composantes du bilan en eau des sols, et tout particulièrement le rayonnement solaire et la réserve utile maximale en eau (RUM) des sols forestiers à partir des relevés de l'Inventaire Forestier National (IFN). Ces données ont été combinées avec des températures et des précipitations pour spatialiser le bilan en eau des sols forestiers de France. Les principaux résultats montrent l'importance de la nébulosité dans la prise en compte du calcul du rayonnement solaire, et l'inefficacité des indices dérivés de l'exposition pour en simuler les valeurs à l'échelle de la France. Nous avons également déterminé qu'il est possible de réaliser avec des informations simples à collecter une carte des RUM des sols forestiers de France. Elle permet de prédire la croissance des essences avec une efficacité comparable aux valeurs relevées sur des placettes et d'améliorer la modélisation de la distribution de certaines essences. Enfin, nous démontrons que les calculs de bilans en eau qui prennent en compte la réserve en eau des sols sont plus efficaces que les bilans hydriques climatiques ou les pluies, particulièrement pour ce qui concerne les espèces hygrophiles ou xérophiles. Ces résultats laissent penser que l'importance de l'eau a été sous-estimée dans l'analyse de la distribution des espèces et l'étude des conséquences du changement climatique sur les plantes. Les données produites permettent de progresser dans la connaissance de l'écologie des espèces et de mieux caractériser la vulnérabilité des espèces, ouvrant la porte à la création d'outils plus fonctionnels pour aider les gestionnaires à évaluer les impacts du changement de climat et à s'y adapter.

La circulation des flux de matières et d'énergie reflète aussi bien le fonctionnement de la biosphère que celui des sociétés humaines. L'écologie industrielle, dans son approche territoriale, interpelle ces interactions socioécologiques au sein d'un espace géographique et participe ainsi à la définition et à la structuration de l'espace en territoire. Par une approche expérimentale déclinée sur les espaces portuaires, nous cherchons à rendre manifeste, pour la valider et mieux l'appréhender, cette dynamique de configuration du territoire en écologie industrielle. Le territoire constitue une matrice complexe, composée de représentations et de pratiques, manifestées dans le discours des acteurs. A partir de l'étude de 21 cas portuaires d'écologie industrielle à l'échelle internationale, 9 modèles territoriaux ont été proposés pour l'observer et la décrypter. Déclinés dans l'espace portuaire de Marseille-Fos, ces modèles permettent la production et l'interprétation des discours des acteurs de la démarche d'écologie industrielle en vue d'identifier les modalités de construction territoriale à l'œuvre et de construire une configuration du territoire à l'interface des représentations et pratiques des acteurs. Cette expérimentation met en évidence un phénomène d'imbrication territoriale de l'écologie industrielle et la participation de celle-ci à une dynamique territorialité-territorialisation structurante de la construction territoriale. Elle propose ainsi une définition socioécologique du territoire, distinguant des biotopes et des niches occupés par des acteurs, dont les interactions appellent à un renouvellement de la gouvernance portuaire de l'écologie industrielle.

Les milieux agricoles constituent des habitats essentiels pour de nombreuses espèces mais l’intensification agricole des dernières décennies a provoqué un fort déclin de la biodiversité. Cette intensification a des conséquences tant à l’échelle locale de la parcelle (engrais, pesticides, labour, perte de diversité des espèces cultivées) qu’à l’échelle du paysage (homogénéisation, perte des éléments semi-naturels) et a des dimensions tant spatiales que temporelles (simplification des rotations culturales). L’objectif général de cette thèse est donc (i) d’identifier les processus structurant les communautés dans le temps et l’espace en milieu changeant et hétérogène ; (ii) de tester l’influence de l’hétérogénéité des cultures en terme de composition et de configuration, (iii) ainsi que l’influence des pratiques agricoles plus extensives (agriculture biologique) sur la diversité et la stabilité des communautés. Nous avons premièrement évalué la part relative de l’environnement vs de la dispersion dans les processus d’assemblage des communautés d’oiseaux. Nos résultats mettent en avant un fort effet de la dispersion dans les milieux agricoles ouverts, par opposition à un effet dominant de l’environnement dans les milieux plus bocagers. Nous concluons que les communautés seraient plus structurées par des processus de type « mass effect » en milieu changeant et par des processus de type « species sorting » en milieux stables. Dans un deuxième temps, nous avons étudié l’effet de la composition et de la configuration des cultures à travers une analyse inter-sites (comparaison entre 8 sites d’étude en Europe et Canada) nous permettant de vérifier la généralité des effets observés. Nous avons testé si l’effet de l’hétérogénéité était dépendant du niveau d’intensification global de la région ou de sa composition en éléments semi-naturels. Nos résultats montrent globalement un effet positif de la composition en culture agissant en interaction avec les éléments boisés du paysage et dépendant du niveau d’intensification (plus de diversité dans les paysages complexes, boisés et de faible niveau d’intensification).Troisièmement, nous avons cherché à évaluer l’importance relative des composantes spatiales et temporelles et à mettre en évidence d’éventuels facteurs stabilisant les communautés d’oiseaux face à l’instabilité et l’imprédictibilité des milieux agricoles. Notre hypothèse était que l’hétérogénéité des milieux agricoles pourrait jouer un rôle d’assurance en stabilisant les communautés localement. Nos résultats montrent un turnover important des espèces dans le temps et l’espace et mettent en évidence que les éléments pérennes du paysage (haies) ainsi qu’une configuration complexe contribuent à stabiliser les communautés locales dans le temps. Enfin nous avons testé l’effet de pratiques agricoles moins intensives (agriculture biologique) à l’échelle du paysage sur la diversité des communautés d’adventices. Nous avons cherché à vérifier l’hypothèse que les parcelles gérées en agriculture biologiques pouvaient constituer des zones refuges et maintenir la diversité des adventices au sein des paysages agricoles via des phénomènes de dispersion à l’échelle de la méta-communauté. Nos résultats montrent un effet positif de l’agriculture biologique à l’échelle du paysage sur la richesse spécifique des champs conventionnels et biologiques, et principalement prononcé en bordure de champs et sur les espèces rares. En conclusion nous montrons que des solutions existent pour concilier production et biodiversité dans les agro-ecosystèmes (selon l’hypothèse de « land sharing ») via un maintien ou un rétablissement de la diversité des cultures associé à la préservation de zones semi-naturelles, ainsi que par le maintien dans les paysages d’exploitations gérées de manière moins intensives pouvant constituer des zones source de biodiversité. / Agricultural areas represent essential habitats for many species, but the agricultural intensification of the last decades has caused a significant decline in biodiversity. This intensification has consequences both at the local level in fields (fertilizer, pesticides, ploughing, decrease in cultivated crop diversity) and at the landscape level (homogenization, decrease in semi-natural habitats) and impacts both the spatial and temporal levels (decrease in crop rotation complexity). The main objective of this PhD was (i) to identify the structuring processes of bird and weed communities in space and time in changing and heterogeneous landscapes; (ii) to assess crop heterogeneity effects (composition and configuration), (iii) and the impact of more extensive agricultural practices (organic farming) on the stability and diversity of bird communities. We first assessed the role of environment as it related to dispersal and structuring of bird communities. Our results show a strong dispersal effect in open agricultural landscapes, as opposed to a dominant structuring effect of environment in more wooded agricultural landscapes. We conclude that bird communities could be more structured by a « mass effect » process in changing landscapes and by a « species sorting » process in stable landscapes.Secondly, we analyzed crop composition and configuration effects in an inter-site study (comparison between eight study sites in Europe and Canada), enabling us to check the generality of the effects we observed. We studied whether or not landscape heterogeneity was dependent on the overall intensification level or on the proportion of semi-natural habitats of the region. Our results show a positive effect of crop composition complexity, interacting with the semi-natural habitats and intensification levels (more diversity in complex landscapes with wooded areas and low intensification levels).Thirdly, we compared the relative importance of spatial and temporal components, and we tried to identify potential stabilizing factors for bird communities in response to the instability and unpredictability of agricultural landscapes. Our hypothesis is that agricultural landscape heterogeneity can act to ensure the stabilization of the local communities. Our results show a significant species turnover in space and time, and highlight the fact that perennial landscape habitats (hedgerows) as well as complex landscape configurations contribute to the stabilization of local communities over time. Finally, we assessed the effects of less intensive agricultural practices (organic farming) on weed community diversity at the landscape level. We tested the hypothesis that organic fields can constitute refuge areas and maintain weed diversity in agricultural landscapes via the dispersal processes at the meta-community level. Our results show the positive effects of organic farming on the richness of weed species for both conventional and organic fields, but positive effects were more pronounced in field boundaries and for rare species.In conclusion, this thesis shows that potential solutions exist to conciliate production and biodiversity in agro-ecosystems (according to the « land sharing » hypothesis) by the preservation or the restoration of crop diversity associated with the conservation of semi-natural habitats, and by supporting less intensive farms which can constitute source areas of biodiversity.

Cette thèse adresse des problèmes liés à la modélisation des écosystèmes microbiens dans les sols.Les modèles de transport réactif sont très performants pour modéliser la biogéochimie d'un milieu poreux variablement saturé en tenant compte de plusieurs paramètres physiques et géochimiques mais ils n'intègrent pas (ou sinon de facon très sommaire) les activités microbiologiques dans les sols. Le modèle mathématique du chemostat est couramment utilisé en écologie microbienne. Dans le but d'une représentation spatiale plus simplifiée que les modèles de transport réactif mais suffisamment pertinente pour rendre compte de phénomènes biologiques, cette thèse est une première tentative pour comprendre la fonction entrées-sorties dans un chemostat structuré, et étudier comment une structure spatiale peut modifier cette fonction, et quels sont les paramètres clés. / The aim of this thesis is to study some problems related to the modeling of microbial ecosystems in soil. Considering different physical and biogeochemical parameters, the reactif transport models are very performing to represent the biochemistry of a variably saturated porous media. In contrast, these models don't integrate (or sparsely) the microbiological activities in the soils. The mathematical model of chemostat is frequently used in microbial ecology. For the purpose of a more simplified spatial representation than the reactif transport models, but sufficiently relevant to represent biological phenomena, this thesis is a first attempt to understand the "input-output" function in a structured chemostat, and to study how a special structure can alter this function, and what are the key parameters.

The mangrove forest is an ecosystem distributed worldwide along tropical andsubtropical coastlines. The environmental conditions are known to affect species distributionpatterns, and to understand them is one of the main goals of biogeography. The association ofenvironmental factors (e.g. temperature and precipitation) and species distribution patterns haschallenged scientists since long. Species are distributed in a geographical space, however, whyspecies are present in a certain location but absent in another is a fundamental question inbiogeography. This PhD thesis aims at better understanding the most intriguing issues relatedto the role of environmental factors associated with mangrove distribution range limits andspecies richness from regional (Brazilian mangroves) to global scales.For the Brazilian mangroves, two scales were used to comprehend the spatial ecological nicheof mangrove tree species. First, the entire Brazilian mangrove-lined coast was considered, andseveral environmental variables were used to explain what is driving mangrove tree speciesdistribution. Second, a detailed analysis of daily Sea Surface Temperature (SST) data for theBrazilian mangrove forest at the southernmost mangrove range limit was done, and comparedwith a site beyond the range limit. The chilling events of SST data, also considering oceancurrents, show that Laguncularia racemosa is probably bounded by the southernmost Brazilianmangrove limit because of a dispersal constraint rather than by the frequency of chillingevents. However, the abundance of L. racemosa in Laguna at the Southern mangrove rangelimit, compared with only a few individuals of A. schaueriana, is probably associated with thechilling events of SST constituting a constraint to the latter species. This proves that mangroverange limits are not explained by a single causeThis PhD thesis also has the objective to evaluate the influence of upwelling intensity onthe distribution worldwide, which is its approach at a global scale. The sea surface temperature(SST) had been identified as one of the key drivers of global mangrove distribution, given thecoincidence of isotherms with mangrove global limits. However, other factors play a role in thevariability of SST. Cold waters from deep ocean layers rise to the surface (upwelling systems),which reduces SST values and can trigger aridity. Although previous research has confirmedthat mangrove distribution is driven by a variety of factors, this PhD thesis additionallydemonstrates a significant influence of upwelling intensity, and hence provides elements for abetter understanding of the factors driving mangrove expansion/retraction at a global scale. Inaddition, this work emphasizes climate and oceanographic processes influencing mangroverange limits. While contributing to a better understanding of some of the most intriguingquestions on the macroecology of mangrove, this PhD thesis also raises new questions thatshould be studied by future research. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les stratégies alimentaires peuvent être définies comme la mise en place d'ensembles cohérents de réponses morphologiques, physiologiques, écologiques ou comportementales permettant d’optimiser le succès alimentaire d’une espèce. Le présent travail s'est proposé d'aller au-delà de la simple analyse taxonomique des régimes alimentaires en utilisant les caractéristiques des proies pour explorer certains aspects des stratégies alimentaires et de l’énergétique de la prédation chez les mammifères marins de l’atlantique nord-est. L'objectif majeur était de contribuer à une meilleure compréhension du "pourquoi une proie est une proie ?" La valeur énergétique des proies est apparue comme un élément central des stratégies de prédation. Il en résulte que des coûts d'existence importants chez les mammifères marins doivent être soutenus par une alimentation de qualité élevée et ne peuvent pas être satisfaits simplement par une plus grande quantité de proies de qualité moyenne ou faible. Les résultats obtenus lors de cette thèse ont ainsi permis de progresser de la description des régimes alimentaires vers la compréhension de certaines relations fonctionnelles entre proies et prédateurs. Ainsi, les traits descriptifs de la qualité des proies, comme la teneur en lipides et la valeur énergétique, et les traits descriptifs des coûts d’existence des mammifères marins, comme l’indice mitochondrial et la teneur en lipides des muscles, sont significativement corrélés. Enfin, ce travail souligne que pour comprendre l'écologie alimentaire d'un prédateur, il faut surtout bien connaitre les caractéristiques de ses proies. / Foraging strategies can be defined as the establishment of a consistent set of morphological, physiological, ecological and behavioural responses allowing the optimization of foraging success. Beyond the simple description of the diet, the present work attempted to explore some aspects of foraging strategies and of the energetic of predation among northeast Atlantic marine mammals. The main goal of the study was to contribute to a better understanding of "why a prey is a prey?" Prey energy density appeared to be a key point of predation strategies. Hence, marine mammal species with high existence costs would need high quality prey items, and cannot fulfil their energy requirement just by ingesting more prey items of low to medium quality. The results of this thesis permitted to progress from a taxonomic description of marine mammal diets to the identification of functional relationships between prey and predators. Hence, traits of prey quality such as lipid content or energy density, and traits of predator cost of existence such as muscle mitochondrial density or muscle lipid content, were significantly correlated. Finally, this work underlines that in order to understand the foraging ecology of a predator, its prey characteristics have to be known.

La monogamie est un système d'appariement qui lie une seule femelle à un seul mâle. Cette monogamie peut être définie comme sociale et génétique (au-delà de l'observation du couple, la descendance est seulement issue de ce couple, aucun changement de partenaire n'apparaît), ou comme sociale et non génétique (dans ce cas, des infidélités ou des divorces peuvent être observés). Ce système d'appariement est très rare dans le monde animal. Il concerne moins de 1% des animaux et la majeure partie des études sur le monogamie a été réalisée sur des vertébrés (notamment sur les oiseaux dont 90% des espèces présentent ce système monogame). Plus rares sont les études réalisées sur les invertébrés (quelques cas de monogamie étudiée chez des crustacés, des insectes ...). Pourtant l'étude de la monogamie à un niveau taxonomique inférieur permet de comprendre ses caractéristiques en éliminant la complexité sociale (apprentissage, imitation ...) présente chez les vertébrés. Schistosoma mansoni est un parasite (responsable de la bilharziose) qui présente plusieurs aspects intéressants du point de vue système d'appariement : (1) la femelle vit dans le canal gynéchophore de son mâle, nous observons bien un couple formé d'une seule femelle et d'un seul mâle, il s'agit donc d'une monogamie sociale ; (2) S. mansoni est l'espèce monogame de rang taxonomique le plus bas à notre connaissance, ce qui permet d'éliminer au maximum les biais de complexité sociale cités précédemment ; (3) enfin, cette espèce parasite présente des avantages d'un point de vue expérimental : les sexes et génotypes des individus utilisés peuvent et sont contrôlés en laboratoire et des populations "naturellement" clonales sont à notre disposition. C'est pourquoi, nous nous sommes intéressés à la monogamie chez cet invertébré parasite monogame. Plusieurs questions sont développées durant cette thèse : qui est monogame parmi les Schistosomatidae et pourquoi ? Est-ce que une monogamie sociale et génétique ou sociale et non génétique (i.e. des changements de partenaires sont-ils observés) ? Quels sont les facteurs impliqués dans ces changements de partenaire (dissimilarité entre les partenaires du couple, biais de sex ratio en faveur des males, différences neutres, fonctionnelles et phénotypiques entre les mâles, effet du système immunitaire de l'hôte vertébré) ? C'est par l'association de réflexions et d'expérimentations que nous tentons de répondre à ces questions.