Le génie végétal est reconnu comme une approche efficace pour stabiliser une berge dégradée tout en apportant une plus-value écologique à l'ouvrage. Toutefois, la contribution de ces ouvrages de stabilisation de berge à la diversité végétale riveraine ainsi que les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. L'objectif de cette thèse de doctorat est d'évaluer la réponse des communautés végétales à la stabilisation de berge, et de déterminer les processus structurant la végétation. La flore vasculaire riveraine a été inventoriée dans 124 sites du Québec, principalement dans les Basses terres du Saint-Laurent. La diversité végétale de berges stabilisées et naturelles a d'abord été caractérisée, pour mettre en lumière la contribution du génie végétal au maintien d’une végétation diversifiée sur les berges, par comparaison avec les berges naturelles et les enrochements. Une chronoséquence a ensuite permis de documenter la capacité du génie végétal à initier une succession de la végétation vers des stades post-pionniers. Finalement, les mécanismes écologiques structurant les communautés végétales riveraines ont été identifiés sur les berges de génie végétal et sur les berges naturelles. J'ai pu démontrer le retour d'une diversité alpha importante sur les berges de génie végétal, accompagné d'une grande richesse en d'espèces indigènes et hydrochores. En revanche, la composition des communautés sur les berges de génie végétal semblait plus homogène que celle des enrochements ou des berges naturelles, et dépendait de l'ordre de Strahler du cours d'eau (position du site dans le bassin hydrographique). Les techniques de génie végétal induisaient un changement temporel dans la composition des communautés suivant le schéma classique de succession végétale, aboutissant avec le temps à un retour d'espèces post-pionnières ligneuses, compétitrices et tolérantes au stress et à l'ombre. Les communautés de berges stabilisées avec du génie végétal semblaient principalement structurées par les mécanismes de colonisation de l'habitat riverain, liés à la dispersion des graines et aux processus agissant à l'échelle du paysage. En somme, ces travaux permettent une meilleure compréhension des effets de la stabilisation de berge sur la flore riveraine, et proposent des pistes de recherche pour améliorer les pratiques de restauration de la végétation riveraine en contexte de stabilisation de berge. / Bioengineering is an alternative approach to hard civil engineering to stabilize unstable or eroding riverbanks while promoting a high ecological value. However, the contribution to bioengineered riverbanks to riparian plant diversity and the underlying processes at play are still largely unknown. This thesis aims to assess the response of riparian plant communities to riverbank stabilization, and to determine the processes structuring the vegetation. Vascular plant species of riparian habitats have been inventoried at 124 sites in Québec, mainly in the Saint Lawrence lowlands. First, the plant diversity of stabilized and natural riverbanks was characterized to shed light on the contribution of bioengineering to the recovery of a biodiverse riparian vegetation, compared to riprapped and natural sites. Second, a chronosequence was used to investigate the potential of bioengineering techniques to initiate vegetation succession toward post-pioneer stages. Finally, ecological mechanisms shaping riparian plant communities were evaluated on bioengineered and natural riverbanks. I demonstrated that bioengineering promoted a highly diverse vegetation, associated with great richness in native and hydrochorous species. Yet, community composition of bioengineered riverbanks was more homogeneous, compared to those of riprap or natural sites, and were dependent on the stream order (localization in the watershed). Bioengineering started a temporal shift of the vegetation following the classic vegetation succession scheme, with the recovery of ligneous post-pioneer species, competitive, stress- and shade-tolerant. Plant communities of bioengineeredriverbanks was structured by mechanisms related to habitat colonization, linked to the dispersal vector and landscape-scale processes. Altogether, this thesis gives a deeper understanding of riverbank stabilization effects on riparian flora, and suggest promising future research to diagnose the restoration success of a stabilization operation involving bioengineering.

Ce projet visait à mieux comprendre la répartition de la végétation riveraine en forêt boréale québécoise. La végétation adjacente à cinq types de plans d’eau ou cours d’eau a été inventoriée dans quatre provinces naturelles recoupant d’est en ouest tout le Nord de la forêt boréale commerciale québécoise en paysage forestier vierge. Certaines caractéristiques physiques du milieu ont été évaluées. La végétation riveraine variait selon la province naturelle principalement en fonction de la topographie. Les profils d’élévation particuliers à certains types de lacs et cours d’eau ont généré des communautés végétales distinctes dont les patrons de répartition ont été résumés en toposéquences. Celles-ci révèlent la présence récurrente de trois différentes sous-zones au milieu riverain : le dénudé humide, la forêt riveraine humide et la forêt riveraine sèche. Ces trois sous-zones, qui couvraient en général environ 40 m à partir de la rive, s’étendaient davantage dans les régions au relief plat. / The aim of this project was to improve the knowledge of riparian plant distribution in the boreal forest of Quebec. Vegetation adjacent to five types of water bodies or watercourses was sampled in the four ecoregions covering from East to West all the northern part of Quebec’s commercial boreal forests restricted to natural landscapes. Some physical factors of the riparian area were also evaluated. Mainly, riparian vegetation varied among ecoregions in relation with topography. Particular elevation profiles for some types of water bodies and watercourses supported distinct plant communities. Patterns of plant communities were summarized in toposequences that consistently reveal the existence of three different sub-areas in the riparian area: untreed wetland, riparian wet forest, and riparian dry forest. Those three sub-areas generally covered about 40 m from the shore and extended even more in flat regions.

La végétation riveraine et littorale de l’est du Canada a été sévèrement altérée par la drave et plusieurs barrages lacustres subsistent, mais leurs effets et ceux de leur retrait sont peu documentés. Cette étude visait à: i) mesurer les changements de la structure et de la composition végétale des zones riveraines et littorales en fonction de l’élévation par rapport au plan d’eau, ii) évaluer le temps de retour de la végétation à son état de référence naturel suite au retrait de barrages et iii) déterminer les facteurs régissant les réponses de la végétation à ces variations de niveaux d’eau. La structure et la composition végétale suite à la restauration d’un barrage a été comparée sur deux lacs : un témoin et un comprenant quatre bassins présentant un gradient d’influence du barrage. Suite au retrait de barrage, la végétation a été examinée sur quatre lacs, dont un témoin. Les principaux facteurs qui influençaient la végétation riveraine et littorale en présence d’un barrage étaient l’élévation actuelle par rapport au lac et l’ampleur de l’influence du barrage. Suite à un démantèlement de barrage, les principaux facteurs d’influence étaient l’élévation par rapport au rivage et le nombre d’années depuis le retrait de barrage. En présence d’un barrage, la végétation riveraine était caractérisée par la transformation de hautes terres en forêt humide riveraine qui partageait des caractéristiques avec le témoin. À partir de 1 m d’élévation, la végétation était caractérisée par une forêt sèche. Dans les premières années suivant le retrait de barrage, la végétation littorale était composée d’herbiers submergés mixtes à faible densité avec une forte diversité spécifique près du rivage. La structure et la composition végétale étaient similaires au témoin après 16 ans. Il n’y avait pas d’évidence que les communautés végétales déviaient de leur trajectoire successionnelle naturelle sous l’influence des nouvelles conditions environnementales. / Riparian and littoral vegetation of eastern Canada lakes has been severely affected by log drive and today, several dams still remain. However, their present effects on the vegetation and those that could be caused by their removal are poorly documented. This study aimed to: i) measure changes in the structure and composition of the riparian and littoral vegetation related to the elevation to the water level, ii) evaluate the time needed for the vegetation to return to a natural reference state following the removal of dams and iii) determine the factors governing vegetation responses to changes in water levels. The vegetation structure and composition following the restoration of a dam was compared on two lakes, an unregulated control lake and a dammed lake composed of four gradually affected basins. Following a dam removal, the vegetation was examined on four lakes, including a control. The major factors that influenced riparian and littoral vegetation in the presence of a dam were the current elevation to the water level of the lake and the extent of the dam influence. Following dam removal, the main influencing factors were the elevation from shore and the number of years since the dam removal. In the presence of a dam, riparian vegetation was characterized by the transformation of the upland riparian rainforest in a humid forest which shared characteristics with the control. From 1 m of elevation, vegetation was characterized by a dry forest. In the first years following dam removal, littoral vegetation was composed of mixed submerged vegetation with low density and high species diversity near the shore. The vegetation structure and composition were similar to the control after 16 years. There was no evidence that the plant communities diverged from their natural successional trajectory under the influence of new environmental conditions.