Les coquilles d’huitres perlières (Pinctada margaritifera) en élevage sont abondamment colonisées par des peuplements épibiontes (ie biofouling). Ces communautés d’épibiontes représentent des contraintes de gestion coûteuses pour les perliculteurs (manutention, traitements). Leur rôle dans le fonctionnement des élevages, à la fois sur les espèces cultivées et sur l'environnement, est cependant encore très mal connu. La majorité des épibiontes sont des organismes filtreurs, potentiels compétiteurs des huitres perlières pour la ressource. Alors qu’une telle compétition pourrait compromettre la production, les interactions trophiques entre les huitres perlières et les épibiontes ont été très peu étudiées en Polynésie française. Plus largement, l’activité des épibiontes, ajoutée à celle des huitres perlières, pourrait également avoir des conséquences sur le fonctionnement de l’écosystème lagonaire. Au cours de ce travail de thèse, le biofouling a été étudié au travers d’une approche globale, considéré simultanément comme une contrainte pour la perliculture et comme un forçage biologique pour l’écosystème. Plusieurs expérimentations ont été réalisées dans 4 lagons de Polynésie française : Ahe, Mangareva, Rangiroa et Tahiti. Les communautés d’épibiontes ont été décrites, leur influence sur les fonctions physiologiques des huitres perlières (nutrition, croissance, reproduction) évaluée et finalement, leur rôle dans les interactions entre les élevages d’huitres perlières et l'environnement a été quantifié. Alors qu’aucun effet négatif du biofouling n’a été décelé sur la production des huitres perlières, son importance dans les processus à l’échelle de l’écosystème a été démontrée. / Reared pearl oysters support a host of epibiont communities (ie biofouling). Biofouling control results in additional costs for farmers (handling, treatment). However, the impact of epibionts on pearl oysters and on environment remains poorly known. Epibiont communities are dominated by filter-feeder organisms, which may compete for food with pearl oysters. Although such competition could alter the commercial production, very few studies have been conducted concerning the trophic interactions between pearl oysters and epibionts in French Polynesia. Otherwise, epibionts could reinforce the influence already induced by pearl oysters on the ecosystem. During this thesis, the problem of biofouling was addressed using a holistic approach, considering it as a constraint for pearl farming and a biological forcing for the ecosystem. Several experiments have been conducted in 4 lagoons of French Polynesia: Ahe, Mangareva, Rangiroa and Tahiti. Biofouling communities have been described, their impact on pearl oysters (feeding, growth, reproduction) assessed and finally we quantified their influence in the interactions between pearl oysters’ rearing and environment. While no negative impact of biofouling was observed on pearl oysters, its importance on the ecosystem processes have been demonstrated.

La question de la coexistence entre espèces est cruciale dans le contexte des changements globaux, où certaines espèces colonisent de nouveaux écosystèmes, tel le cas des espèces invasives. Dans les habitats discontinus, la coexistence entre espèces invasives et natives gagne à être considérée à la lumière de la théorie des métacommunautés, et en particulier en examinant séparément les processus de dispersion et les interactions locales afin de déterminer leurs effets relatifs. Les approches observationnelles en milieux naturels permettent par ailleurs la prise en compte de la complexité des relations possibles. C’est le travail abordé dans cette thèse à travers l’exemple de l’effet de l’invasion de l’écrevisse de Louisiane sur les amphibiens natifs dans des réseaux de mares. La densité des larves et la distribution des amphibiens ont montré la conccurrence avec l’écrevisse dans les mares. Grâce à la génétique du paysage, la dispersion de l’écrevisse s’est révélée fortement contrainte par le caractère discontinu des habitats, contrairement à celle des amphibiens, bien qu’elle ait été variable parmi les trois espèces étudiées. Les analyses d’isotopes stables ont montré que malgré sa position centrale dans les réseaux trophiques, l’écrevisse n’avait pas de fortes interactions trophiques avec les amphibiens, tout au plus un effet indirect par la modification de l’habitat. Sur la base des mécanismes considérés ici, la coexistence entre les amphibiens natifs et l’écrevisse invasive semble ainsi envisageable. Des suites de ce travail sont envisageables à l’échelle des communautés grâce à l’ADN environnemental. / The question of species coexistence is crucial in the context of global changes, where some species colonize new ecosystems, such as the case of invasive species. In patchy habitats, the coexistence between invasive and native species gains at being considered in the light of the metacommunity theory, and particularly by examining separately the processes of dispersal and local interactions to determine their relative effects. Besides, observational approaches in natural habitats allow to account for the complexity of the possible relationships. It is the work tackled in this thesis through the example of the effect of the red swamp crayfish on native amphibians in pond networks. The density of larvae and the distribution of native amphibians showed the co-occurrence with the crayfish in ponds. Owing to landscape genetics, the dispersal of crayfish was shown to be highly constrained by the patchy nature of habitats, contrary to that of amphibians, although it was variable among the three species considered. The stable isotope analyses showed that, despite its central position in the food webs, the crayfish did not have strong trophic interactions with amphibians, all the more an indirect effect through habitat modification. On the basis of the mechanisms considered here, the coexistence between native amphibians and the invasive crayfish seem possible. Perspectives from this work are envisaged at the community scale using environmental DNA.

Les terres noires (Histosol) du Sud du Québec représentent une ressource agricole non-renouvelable où l’on produit la majorité des laitues (Lactuca sativa L.) au Canada. Les paillis de seigle font partie des pratiques culturales durables proposées pour les protéger. Les impacts de ces paillis sur l’agroécosystème demeurent méconnus. Cette étude visait à mesurer les impacts des paillis de seigle sur la chaîne trophique associée au puceron de la laitue, Nasonovia ribisnigri (Mosley, 1841), un ravageur important. Au cours d’une saison de croissance et avec deux transplants, les impacts des paillis de seigle ont été examinés in situ. Dépistages visuels et pièges-bols jaunes ont mesuré la colonisation des plants par N. ribisnigri, ses ennemis naturels et leurs proies alternatives. En cages d’exclusion, la valeur adaptative et la croissance des populations de pucerons ont été mesurées. Ex situ, les effets résiduels des paillis dans le sol sur le fitness et la croissance des populations de N. ribisnigri ont été mesurés. In situ, les paillis de seigle ont limité la colonisation des laitues par N. ribisnigri et ont recruté d’avantage d’ennemis naturels et de proies alternative sur un des transplants. Le paillis a réduit le fitness des pucerons ainsi que la concentration en acides aminés foliaires et le poids des laitues en début de saison. Ex situ, des effets résiduels du paillis de seigle furent détectés sur la composition du microbiote du sol mais pas sur le fitness des pucerons. Ces résultats démontrent le potentiel des paillis de seigle comme pratique culturale contre N. ribisnigri mais n’éclaircissent pas les mécanismes à l’œuvre et soulignent un risque quant au rendement de la laitue. / Southern Quebec cultivated peatland (Histosols) are a non-renewable resource producing most Canadian lettuce (Lactuca sativa L.). Rye mulches are one of the conservation practices proposed to reach sustainable production, but their impacts on the agroecosystem are still poorly studied. We aimed to assess impacts of rye mulches on the trophic chain around the lettuce aphid Nasonovia ribisnigri (Mosley 1841), an economically significant pest. Through one growing season and two successive transplants, we monitored impacts of rye mulches in situ. Visual scouting and yellow pan traps assessed plant colonization by N. ribisnigri, its natural enemies and alternative preys. Exclusion cage experiments measured aphid fitness and population growth. Ex situ, we attempted to detect if lingering effects of the rye mulch within the soil affected lettuce plants, N. ribisnigri and soil microbiota. In situ experiments showed that rye mulch had the potential to inhibit N. ribisnigri field colonization and recruited natural enemies and alternative preys in one transplant. Mulch reduced aphid fitness as well as lettuce foliar amino acids concentration and weight at the beginning of the season. Ex situ experiments detected lasting effect of rye mulch on microbiota composition but not on aphid nor lettuce fitness after mulch removal. This study highlights the potential of rye mulches as a cultural practice against N. ribisnigri but does not reveal mechanisms at play while underlining agronomic challenges concerning lettuce yields.

L'évaluation des conséquences de l'érosion de la biodiversité sur le fonctionnement de divers écosystèmes est récemment devenue une problématique centrale de l'écologie. Par le biais de 4 expériences réalisées dans des cours d'eau de tête de bassin, nous avons montré que la diversité de la ressource, des organismes décomposeurs, et de leurs prédateurs peuvent altérer le processus de décomposition par le biais de différents mécanismes. Notamment, il est montré que des altérations concomitantes de la biodiversité à plusieurs niveaux trophiques peuvent avoir des conséquences synergiques sur le fonctionnement de ces écosystèmes et l'efficacité de la décomposition des litières. Ces résultats suggèrent que l'évaluation formelle des conséquences de l'érosion de la biodiversité nécessite une prise en compte plus systématique de l'influence de la complexité trophique sur la structuration des communautés et sur le fonctionnement des écosystèmes.

Dans le double cadre de la conservation des écosystèmes soumis à l'exploitation et du développement durable d'une pêcherie, cette étude intégrée d'écologie benthique concerne la structure, le fonctionnement et l'évolution des communautés benthiques du plateau continental Nord Gascogne. Deux communautés distinctes ont été mises en évidence : une première dans la partie centrale de la Grande Vasière et une autre au niveau de la marge externe. Les divergences structurelles au sein de ces communautés traduisent un fonctionnement différent de ces deux écosystèmes contraints par des apports trophiques, des relations biotiques et des régimes de perturbations très différents. Des différences remarquables, notamment sur l'épifaune, ont été détectées en relation avec les perturbations engendrées par le passage des engins traînants. La comparaison des communautés à 35 ans d'intervalle révèle une évolution à long terme des entités biosédimentaires. La structure du réseau d'interactions trophiques a été précisée, en termes de niveaux trophiques et d'origine de la nourriture. Les apports trophiques par sédimentation ont été quantifiés. Aux échelles spatio-temporelles considérées, ils montrent une forte variabilité traduisant le rôle majeur des forçages physiques. Les données acquises au cours de cette étude ont été utilisées pour développer un modèle de réseau trophique à l'état stable de l'écosystème bentho-démersal de la Grande Vasière. A l'échelle annuelle, ce modèle révèle que la majeure partie des apports trophiques par sédimentation n'est pas consommée, que la pression de prédation exercée sur les consommateurs primaires benthiques est forte et que l'incidence des rejets de pêche dans le fonctionnement trophique de cet écosystème est faible. La définition de stratégies de gestion des pêcheries en terme de préservation des écosystèmes soumis à l'exploitation et de développement durable de ces activités doit prendre en compte l'ampleur et les rythmes de ces modifications.

La nécessité d'une approche intégrée des pêches est actuellement largement affirmée, notamment par la FAO, en particulier dans le contexte des pêcheries artisanales tropicales. Ces pêcheries à petites échelles, souvent multi-spécifiques sont très importantes en termes d'emploi et de production, y compris pour la sécurité alimentaire. Néanmoins ces pêcheries et la biodiversité exploitées sont souvent marquées, d'une part, par le manque de données rendant difficile leur gestion dans le cadre d'une approche écosystémique, d'autre part, par la complexité des systèmes écologiques et économiques sous-jacents incluant interactions trophiques et techniques.Cette thèse contribue à la mise au point d'outils bioéconomiques adaptés aux petites pêcheries tropicales dans la perspective d'une gestion durable des pêches fondée sur l'approche écosystémique. Dans cette perspective, la pêcherie côtière en Guyane Française constitue un cas d'étude particulièrement fécond. La thèse propose ainsi des évaluations multi-critères, des modèles bioéconomiques complexes et des scénarios de gestion viable pour cette pêcherie.Dans un premier temps l'analyse statistique multi-variée suggère un statut global satisfaisant de la pêcherie en termes de durabilité. Cependant des différences de performance sont notées au sein de la pêcherie, notamment au niveau des zones frontalières. Aussi des améliorations dans le mode de gestion sont proposées. Ensuite, à travers la modélisation bioéconomique, les projections des différents scénarios de pêche montrent qu'à long terme le niveau d'exploitation actuel peut ne pas être en adéquation avec la future augmentation de la demande locale et qu'une perte de biodiversité peut avoir lieu. Un scénario dit de « co-viabilité » conciliant des objectifs à la fois écologique, économique et social, avec une probabilité de réalisation satisfaisante, est mis en exergue. Enfin, la comparaison des comportements optimaux en situation coopératif et non coopératif, montre dans quelle mesure la viabilité est favorisée quand les acteurs coopèrent. Au-delà du diagnostic apporté pour le cas d'étude, la méthode utilisée s'avère prometteuse dans le contexte des petites pêcheries tropicales, tandis que l'approche de « co-viabilité » permet de trouver les modalités d'exploitation dans le cadre de compromis entre durabilité écologique et socio-économique, ce que les principes de gestion halieutiques traditionnels ne permettent généralement pas. / The need for an integrated approach to fisheries is now widely affirmed, including the FAO, in particular in the context of tropical artisanal fisheries. These small-scale fisheries, often multispecies are very important in terms of production, employment and food security. However these fisheries and the exploited resources are often characterized by a lack of data making difficult their management within an ecosystem approach, and by the ecological and economic system complexities including trophic and technological interactions.This thesis aims to contribute to the development of bioeconomic tools for small tropical fisheries in a sustainable management perspective based on the ecosystem approach. In this perspective, the French Guiana coastal fishery constitutes an interesting case study. The thesis proposes multi-criteria evaluations, complex bioeconomic models and viable management scenarios for this fishery. At first, multivariate statistical analysis suggests a satisfactory overall status of the fishery in terms of sustainability. However, some performance differences are noted within the fishery, particularly at border areas. Also, management improvements are proposed. Then, through bioeconomic modeling, projections of different fishing scenarios show that, in the long term, the current exploitation level may not be consistent with the future increase of local demand and a loss of biodiversity may occur. A scenario called "co-viability" reconciling ecological, economic and social objectives, with a high probability of achievement is exhibited. Finally, the comparison of optimal behavior in cooperative and non-cooperative conditions, confirms that harvest levels are greater when actors do not cooperate. Furthermore, it is shown that the state of the ecosystem depends on the fishing strategies and the type of interaction between species. Beyond the diagnosis made for the case study, the method is promising in the context of small tropical fisheries, while the co-viability approach allows finding the exploitation conditions under which ecological and socio-economic sustainability are meet, what the conventional fisheries management generally do not allow.