Les invasions biologiques, deuxième menace majeure de la biodiversité, pose d'important défis pour la conservation de la biodiversité, et la recherche en éco-évolution. Les espèces invasives ont en effet été étudiées depuis plus de 150 ans, mais nos capacités à prédire leurs présences aujourd'hui et dans le futur reste rudimentaire. Ce problème est principalement dû à la difficulté d'estimer à la fois les composantes biotiques et abiotiques de la niche des espèces invasives, ainsi que leur évolution dans le temps et l'espace. L'objectif de ma thèse a été de travailler sur ces défis en améliorant les méthodes d'estimation de niche, en enrichissant notre compréhension du rôle des interactions biotiques dans le processus d'invasion, et en étudiant en détail comment les processus évolutifs peuvent affecter la dynamique spatio-temporelle des niches. Plus précisément, (1) à l'aide d'une revue de la littérature, j'ai commencé par décrire les limites des différentes approches de modélisation utilisées pour prédire la distribution des espèces invasives. (2) Ensuite, j'ai proposé un cadre de modélisation permettant d'améliorer l'estimation des niches abiotiques régionales. (3) Puis, je me suis intéressée à la caractérisation des interactions biotiques, et aux méthodes communément utilisées pour identifier les patrons de compétition symétrique en écologie des communautés. J'ai également implémenté un modèle de simulation d'assemblage de communautés pour tester la performance de ces méthodes. (4) Ces premières études m'ont permis d'étudier à la fois les composantes biotiques et abiotiques des communautés de plantes envahies dans les Alpes. (5) Finalement, j'ai étudié l'évolution de la niche environnementale chez une espèce invasive des Alpes françaises Ambrosia artemisiifolia L, à travers une approche reliant niche-trait-génétique. Dans l'ensemble, les résultats de ces études montrent à quel point les différentes facettes de l'écologie et l'évolution en invasion sont fortement intriquées. De plus, ils soulignent la nécessité d'une modélisation intégrant les processus écologiques et évolutifs pour pouvoir comprendre la dynamique des invasions et proposer des outils de protection de la biodiversité efficaces. / Biological invasions, the second major threat to biodiversity, pose significant challenges to conservation management and eco-evolutionary research. Even though invasion processes have been studied for more than 150 years, our capacity to predict their presence today and in the future is still rudimentary. This deficiency stems mainly from the difficulty involved in reliably assessing the ecological niche of an invader, i.e. those environmental and biotic conditions that allow the species to maintain viable populations. In particular, disentangling the abiotic and biotic components of the ecological niche and accounting for their changing over space and time due to evolutionary dynamics is difficult, albeit crucial for the quality of predictions. The main objective of my PhD has been to address these challenges by improving methodological approaches of niche estimation, advancing our understanding of the role of biotic interactions for invasion processes and studying in greater detail how evolution may affect spatio-temporal niche dynamics. More precisely, (1) with a comprehensive literature review, I started by describing the limits of the different modelling approaches usually applied to predict invasive species distributions. (2) Then, I provided a modelling framework for improving regional environmental niche estimations. (3) Thirdly, I focused on the identification of biotic interactions, and the methods commonly used to identify patterns of symmetric competition in ecological communities. I also implemented a simulation model of community assembly to test the efficiency of these methods. (4) In a fourth part, I studied invaded alpine plant communities and showed that characteristics of the biotic environment in these communities (e.g. symmetric vs. asymmetric competition) were good predictors of invaders' presence. (5) Finally, I provided a first example of a genetic-based, climatic niche expansion of the invasive weed Ambrosia artemisiifolia L. in the French Alps by combining information on its environmental niche, genetic structure and functional traits. Taken together, the results of these studies highlight how tightly the different facets of invasion ecology and evolution are interrelated and open the way to an integrated modelling approach that would advance both eco-evolutionary research on invasion dynamics and applied tools for biodiversity protection.

L’oïdium est une des maladies les plus communes sur chêne en Europe. Cette maladie a été signalée à partir du début du 20ème siècle. Toutefois, peu de données sont disponibles sur l’identité de l’agent causal et de son interaction avec l’hôte. L’objectif de cette étude est d’améliorer les connaissances sur ce pathosystème : (1) caractériser son agent causal avec un marqueur moléculaire (ADN ribosomal) et étudier la distribution spatiale des différentes lignées ; (2) étudier l’adaptation locale du parasite à son hôte ; (3) explorer le déterminisme génétique de la résistance de l’hôte. L’étude de l’ADN ribosomal (ITS=Internal transcribed region et IGS= Intergenic spacer) a mis en évidence l’existence de quatre haplotypes, dont trois seulement avaient été associés à des agents d’oïdium sur chêne en Europe. Erysiphe alphitoïdes, classiquement considéré comme responsable de l’épidémie du XXème siècle est bien l’espèce prépondérante (environ 80% des détections), E. hypophylla et Phyllactinia sp étant détectés à fréquence beaucoup plus faible. Un résultat inattendu est la détection d’une quatrième séquence, présentant 100% d’homologie avec celle de plusieurs agents d’oïdium d’arbres tropicaux et avec Erysiphe quercicola, très récemment décrit sur chêne en Asie et Australie mais jusqu’alors inconnu en Europe. L’ITS de E. quercicola est détecté dans toutes les régions de France, à une fréquence non négligeable (de l’ordre de 15% en moyenne). On le trouve dans les mêmes parcelles et parfois sur les mêmes arbres, voire dans les mêmes lésions que E. alphitoides. La mise au point d’une méthode d’inoculation artificielle a permis d’étudier de façon quantitative l’interaction chêne-oïdium. Une expérimentation d’inoculations réciproques montre que les souches d’oïdium sont plus performantes sur les descendants des arbres dont elles ont été isolées que sur ceux d’autres arbres, suggèrant une adaptation trans- générationnelle. Des inoculations artificielles, complétées par des observations en conditions naturelles, ont également permis de démontrer un déterminisme génétique de la résistance des chênes, avec l’identification de plusieurs QTL. Certains de ces QTL co-localisent avec des QTL de phénologie, en accord avec l’importance de la résistance ontogénique des chênes à l’oïdium. L’ensemble de l’étude amène à reconsidérer l’oïdium du chêne comme un probable complexe d’espèces cryptiques, dont l’histoire de l’invasion et la co-existence en Europe restent à préciser. Les résultats acquis sur l’héritabilité de la résistance et l’adaptation locale du parasite constituent une première étape dans la compréhension des interactions démo-génétiques entre hôte et parasite dans ce pathosystème. / Powdery mildew is the most common disease on oaks in Europe where it was first recorded at the beginning of the 20th century. Yet, little is known about the identity of the causal agent and his interaction with its host. The objective of this study was: (1) to characterize the species responsible of oak powdery mildew with a molecular marker (ribosomal DNA); to study the spatial distribution of these different lineages and (2) to study local adaptation of the parasite to its host (3) to explore the genetic determinism of host resistance. The study of the ITS (internal transcribed region) and IGS (intergenic spacer) diversity revealed the existence of four haplotypes, only three had been already associated with oak powdery mildew in Europe. Erysiphe alphitoïdes, for a long time considered as sole responsible for the epidemic of the XXth century, was the predominant species (~ 80% of detections), E. hypophylla and Phyllactinia sp. were detected at lower frequencies. An unexpected result is the detection of a fourth sequence which show 100% homology with ITS sequences of several powdery mildew agents of tropical trees and Erysiphe quercicola, recently described on oak in Asia and Australia but previously unknown in Europe. E. quercicola ITS was detected in all French regions, at a significant frequency (~ 15%). The study showed that E. alphitoides was often found in association with different ITS types in the same region, the same tree, and even in the same lesion. The development of an artificial inoculation method allowed the quantitative evaluation of the oak-powdery mildew interaction. A reciprocal inoculation experiment showed that powdery mildew strains were more efficient on their mother tress and their descendants than on the other trees, suggesting a trans-generational adaptation. Artificial inoculations, supplemented by observations in natural conditions, have also demonstrated a genetic determination of resistance of oak trees, with the identification of several QTL. Some of these QTL co-localize with QTL controlling phenology, in agreement with the importance of oaks ontogenic resistance to powdery mildew. The entire study leads to reconsider oak powdery mildew as a probable complex of cryptic species; the invasion history and the co-existence in Europe are still to be determined. The results achieved on the heritability of resistance and localization of the parasite are a first step in understanding the demo-genetic interactions between host and parasite in this pathosystem.

Spartina anglica est une espèce exotique hybride qui peuple les zones humides littorales. Elle s’est installée dans le Bassin d’Arcachon au cours des années 1980, envahissant fortement les prés salés et les platiers vaseux préalablement occupés par, respectivement, Spartina maritima et Zostera noltei. Face aux inquiétudes suscitées par cette installation, cette thèse vise à comprendre, par une approche pluridisciplinaire, les mécanismes d’invasion et ses conséquences sur le milieu physique et sur les espèces végétales natives. L’objectif de ce travail est d’étudier l’occupation de niche par S. anglica et ses interactions avec deux espèces intertidales natives : S. maritima et Z. noltei.L’analyse d’images aériennes et satellitales a montré que, 30 ans après l’invasion, dans une zone densément peuplée par la Spartine native, la zone haute des prés salés a peu changé : la Spartine anglaise a occupé des niches vides et n’a pas remplacé la végétation native. Une expérience de transplantation réciproque et de mesures de biomasses confirment ce résultat, en montrant que l’espèce native offre une résistance à la colonisation de l’espèce exotique. L’expansion de la Spartine anglaise vers les replats de marée de l’intérieur du Bassin serait ainsi liée à sa capacité à tolérer les perturbations physiques, à sa forte plasticité de croissance en milieu oxygéné et riche en nutriments et à son comportement auto-facilitateur. Sa forte capacité d’ingénieur d’écosystèmes semble être liée à son système racinaire très développé, qui améliore l’aération des sols fortement anoxiques.Les effets de la colonisation par l’espèce exotique des zones intertidales basses à subtidales sur la Zostère naine sont importants sur le long-terme (dizaines d’années). En tant qu’ingénieur d’écosystèmes, la Spartine exotique favorise l’élévation du sol par sédimentation, entrainant une dessiccation du sédiment, peu favorable à la Zostère. Des mesures physiques au sein de patchs de l’espèce exotique suggèrent que l’élévation du sédiment est toutefois lente, surtout liée à une allocation de biomasse spécifique aux racines ainsi qu’à des rhizomes qui permettent de résister à l’érosion.En termes de gestion et de conservation des prés salés du Bassin d’Arcachon, ces résultats indiquent l’importance de limiter les perturbations physiques et les apports nutritifs qui pourraient rompre la résistance à l’invasion de la Spartine native. Ils supportent aussi l’idée que la Spartine anglaise pourrait être un allié robuste face à l’élévation du niveau de la mer. / Spartina anglica is a hybrid exotic cordgrass that inhabits coastal salt marshes. This species arrived in the Bay of Arcachon in the 1980s and since has importantly colonized the salt marshes and tidal flats formerly only occupied by the native Spartina maritima and Zostera noltei, respectively. This work aims at understanding, with an interdisciplinary perspective, the invasion mechanisms of this exotic cordgrass and the outcoming changes of its introduction in the Bay, both to the physical environment and to the native vegetation. Different approaches were considered in order to assess the niche occupancy by the exotic Spartina and its interactions with the native intertidal species, Spartina maritima and Zostera noltei.The analysis of aerial and satellite images has shown that, in about 30 years after the invasion, within a zone densely populated by the native Spartina, the global high marsh zone did not suffer significant changes with the arrival of the invasive species. Spartina anglica did not replace the existent marsh vegetation, it occupied empty niches along the intertidal area instead. Additionally, experimental works of cross transplantation and biomass measurements have corroborated that the native Spartina maritima offers resistance to the colonization by the exotic Spartina. It was also shown that the invasive occupies the same intertidal niche along the elevation and anoxic gradient than the native. The successful extension of Spartina anglica into the mudflat towards the inner Bay was related to its likely ability to tolerate physical disturbances, its strong growth plasticity in nutrient- and oxygen- rich patches and its self-facilitator behaviour. This latter trait is related to its strong ecosystem-engineering ability due to its prominent root system and consequent ability to ameliorate the oxygenation of highly anoxic soils.The main effect of the exotic Spartina species on the seagrass is related to its stronger ecosystem-engineering ability, favouring bed accretion up to levels that are not favourable to Z. noltei through enhancement of desiccation stress. However, hydrodynamic and altimetry measurements have shown that the process of bed accretion is slow and, due to the cordgrass’ specific preferential biomass allocation to roots, its efficiency is more linked to its resistance to erosion rather than sediment trapping.The results of this study provide relevant information for the definition of appropriate action and conservation strategies of marsh zones in the Bay of Arcachon, and in particular the importance of limiting physical disturbance and nutrient pollution that could disrupt the biotic resistance of the native cord grass. They also suggest a potentially important role of the exotic species in facing increasing Sea Level Rise.

Limportance des différentes sources de variation phénotypique que sont ladaptation, la plasticité phénotypique, les effets maternels environnementaux, le niveau de ploïdie et la dérive génétique, a été analysée pour différents traits dhistoire de vie, au sein de laire colonisée par une espèce végétale invasive. A cette fin, plusieurs expériences en jardins communs ont été installées, dont deux en transplantations réciproques. Les populations considérées étaient localisées en Belgique, en France, ainsi que dans laire dindigénat de lespèce. Senecio inaequidens DC. (Asteraceae), lespèce étudiée dans ce travail, est une plante dorigine africaine accidentellement introduite en Europe par le commerce lainier, vers la fin du 19ème siècle. Dans son aire dindigénat, elle présente deux niveaux de ploïdie, diploïde et tétraploïde. Seuls des plants tétraploïdes sont recensés en Europe. Lespèce présente un historique de colonisation particulier, bien documenté, qui en fait un modèle idéal pour les études évolutives. Les traits dhistoire de vie considérés ont été scindés en deux groupes. Les premiers concernaient la germination, la croissance et la reproduction sexuée. Les sources de variation phénotypique dans ces traits ont été principalement analysées en relation avec les variations climatiques dans laire dinvasion, le long de gradients daltitude, ainsi quen relation avec le niveau de ploïdie et laire dorigine (aire dindigénat vs aire dinvasion). Le deuxième groupe de traits considérés concernaient les capacités de dispersion de lespèce. Celles-ci ont été modélisées. La variabilité phénotypique dans ces traits a ensuite été analysée, parmi les populations françaises, en relation avec léloignement depuis le site de première introduction. Les résultats ont montré des différences entre les cytotypes de lespèce, principalement dans les capacités de survie hivernale. Le long des gradients daltitude, les populations de S. inaequidens présentaient des différenciations phénotypiques de type clinal, dans les traits de croissance. Ces différenciations étaient dorigine génétique, même si les effets maternels environnementaux sont apparus comme des sources non-négligeables de variation phénotypique dans les zones à climat rigoureux. Parmi les traits liés à la dispersion, le plume loading était le mieux corrélé aux capacités de dispersion par le vent. Des différenciations clinales ont été détectées dans les traits de dispersion, en jardin commun, mais nont pas été vérifiées en populations naturelles.

L’évolution des mises en liens en réponse aux changements globaux et à la globalisation contemporaine précipite le risque d’émergence infectieuse. Dans cette recherche, nous dressons une géographie des vulnérabilités territoriales face à l’émergence des risques zoonotiques. Notre cas d’étude est celui des dynamiques d’invasion d’un hôte commensal, le rat noir (Rattus rattus), dans les marges orientales du Sénégal, périphérie rurale ouest-africaine en mutation. Nous défendons l’idée que les sociétés façonnent des systèmes territoriaux inégalement vulnérables à la diffusion spatiale de l’hôte.Nous montrons que les espaces du Sénégal Oriental et leurs mises en liens se transforment sous l’action des multiples acteurs territoriaux. Les dynamiques d’invasion du rat noir reflètent ces évolutions. Pourtant, les facteurs spatiaux de diffusion des lieux, des foyers, et des chemins d’invasion sont inopérants pour expliquer les dynamiques spatio-temporelles de l’hôte. En outre, la distribution spatiale du rongeur apparaît en contradiction avec les modèles classiques de diffusion fondés sur la hiérarchie ou la distance spatiale des lieux. La diffusion de l’hôte s’inscrit dans des systèmes complexes et multiscalaires tissés dans la rencontre des espaces, des lieux, et des liens construits par les sociétés. Nous proposons une grille de lecture où les formes de la diffusion dans l’espace et le temps répondent des degrés de stabilité et d’instabilité de ces systèmes socio-spatiaux, façonnant ainsi des territoires inégalement vulnérables au risque d’émergence infectieuse. / The evolution of spatial relationships in the contemporary context of global changes and globalization promote disease emergence. In this study, we draw a geography of territorial vulnerabilities to the emergence of zoonotic risks. In southeastern Senegal, a changing rural periphery of West Africa, we address the issue of the spread of an invasive species and host of pathogens, the black rat (Rattus rattus). We argue that societies produce territorial systems that are unequally vulnerable to the spatial diffusion of the host.We evidence that the spaces of Southeastern Senegal and the spatial relationships among them are transformed under the action of multiple social actors. The spread of the black rat reflects these changes. Yet, the spatial characteristics of the invaded places (such as connectivity or centrality) as well as the spatial relationships among them are insufficient in understanding the spatial and temporal dynamics of the rodent invasion. Moreover, the spatial distribution of the black rat contradicts conventional models of hierarchical or contagious diffusion. The spatial diffusion of the host responds to spaces, places, and spatial links intimately woven by societies into complex and multiscale systems. We propose to understand the many forms of spatial diffusion as the response to the stability or instability of these socio-spatial systems, which then form territories unevenly vulnerable to the risk of disease emergence.

Pontoscolex corethrurus est le ver de terre le plus répandu dans les zones tropicales et sub-tropicales ; il est par conséquent très étudié en science du sol. Il est présent dans toutes sortes d’habitats, des sols pauvres de prairie aux sols riches de forêt primaire, et ses caractéristiques écologiques sont bien connues. Ses caractéristiques biologiques ont été moins étudiées. Peu de données sur la variation génétique au sein de cette morphoespèce sont disponibles à l’exception de la découverte en 2014 de deux lignées génétiquement différentes dans l’île São Miguel des Açores. De plus, son degré de ploïdie n’est pas connu et sa stratégie de reproduction n’est pas bien décrite. L’un des objectifs de cette thèse était de comprendre les mécanismes et les caractéristiques qui font de P. corethrurus un envahisseur efficace. Notre deuxième objectif était de rechercher des lignées cryptiques dans le monde entier et de décrire leurs relations phylogénétiques. Un troisième objectif était d’identifier quelle lignée était invasive et de caractériser la structure génétique de ses populations dans les aires native et d’introduction. Le dernier objectif était de tester si les différentes espèces du complexe avaient différents degrés de ploïdie, ce qui pourrait expliquer l’isolement reproducteur entre ces espèces. Une synthèse bibliographique de 265 études couvrant tous les aspects des connaissances sur P. corethrurus a montré que la stratégie – r et la plasticité de ce ver sont les caractéristiques clefs qui lui permettent d’envahir avec succès différents habitats. Afin d’étudier la diversité cryptique au sein de P. corethrurus à une échelle mondiale, j’ai examiné 792 spécimens collectés dans 25 pays et îles différents. Ces spécimens ont été analysés à l’aide de deux marqueurs mitochondriaux (COI et ADNr 16S), deux marqueurs nucléaires (internal transcribed spacers 2 et ADNr 28S) et une matrice de données de séquence multilocus obtenue à l’aide de la méthode AHE (Anchored Hybrid Enrichment). De plus, un total de 11 caractères morphologiques, internes comme externes, ont été étudiés dans toutes les lignées caractérisées génétiquement. Quatre espèces cryptiques (L1, L2, L3 et L4) ont été observées au sein du complexe d’espèces P. corethrurus. Elles ont été trouvées en sympatrie dans plusieurs localités et des analyses basées sur des marqueurs AFLP n’ont pas montré d’hybridation entre L1 et L3. La possibilité d’isolement reproducteur lié à des degrés de ploïdie différents a été évaluée à l’aide d’expérimentations de cytogénétique pour lesquelles plusieurs obstacles ont été rencontrés, à différentes étapes. Des résultats n’ont été obtenus que pour L4 (2n = 70). L’une des espèces du complexe, L1, était géographiquement répandue. Cette espèce correspondait aux spécimens topotypiques (échantillons provenant du jardin de Fritz Müller où P. corethrurus a été décrit en premier en 1856). Nous avons ciblé cette espèce invasive dans une étude de génétique des populations et de phylogéographie. En utilisant le gène COI et des marqueurs AFLP, nous avons révélé une faible diversité génétique dans la zone tropicale, probablement due à des évènements de colonisation récents et à une reproduction asexuelle. Cependant, la diversité génétique relativement élevée dans certaines populations, associée à un déséquilibre de liaison relativement faible, suggère aussi des évènements de reproduction sexuelle. A ce jour, c’est le premier travail réalisé à l’échelle mondiale sur la diversité génétique cryptique, la génétique des populations et la phylogéographie d’une espèce de vers de terre pérégrine dans la zone tropicale. J’ai produit la première revue complète des caractéristiques de P. corethrurus. De plus, son statut taxinomique a été clarifié ainsi que sa stratégie de reproduction qui est mixte (parthénogénèse et amphimixie). Ces informations seront utiles pour les expérimentations et les recherches futures sur les espèces du complexe P. corethrurus / Pontoscolex corethrurus is the most widespread earthworm species in the tropical and sub-tropical zones, it is hence one of the most studied earthworm in soil science. Ecological aspects of P. corethrurus, which is known to be present in a wide range of habitats from poor soils of pasture to rich soils of primary forest, were intensively investigated but biological aspects are less addressed. In particular, information on the genetic variation within the morphospecies is scarce except for the finding of two genetically differentiated lineages in São Miguel Island of Azores archipelago in 2014. Moreover, the ploidy degree of the morphospecies is not yet known and its reproduction strategy is not well understood. One of the objectives of this thesis was to understand the mechanisms and characteristics which make P. corethrurus a successful invader. Our second objective was to look for cryptic lineages in the whole world and to describe the phylogenetic relationships between them. A third objective was to identify which lineage was invasive and to characterize its population genetic structure in the native and the introduced ranges. The last objective was to test if the different species of the complex have different ploidy degrees (polyploid complex). This could eventually explain the reproductive isolation among these species. A bibliographic synthesis of 265 studies covering all subjects of knowledge on P. corethrurus showed that the r strategy and plasticity of this earthworm are the key characteristics which make it a successful invader in different habitats. In order to investigate the cryptic diversity within P. corethrurus in a world-wide scale, I examined 792 specimens collected from 25 different countries and islands. These specimens were analyzed using two mitochondrial (COI and 16S rDNA) and two nuclear (internal transcribed spacers 2 and 28S rDNA) markers and a large-scale multilocus sequence data matrix obtained using the Anchored Hybrid Enrichment (AHE) method. In addition, a total of 11 morphological characters, both internal and external, were investigated in all genetically characterized lineages. Four cryptic species (L1, L2, L3 and L4) were found within the P. corethrurus species complex, and four potentially new species within the genus Pontoscolex. The cryptic species were observed in sympatry at several localities, and analyses based on AFLP markers showed no hybridization among L1 and L3. The possibility of reproductive isolation among species of the complex because of different ploidy degrees was investigated by cytogenetic experimentations. Due to different obstacles encountered at different steps of the experimentations, results were just obtained for L4 (2n=70). One of the species belonging to the complex, L1, was particularly widespread per comparison with the others. This species corresponded to topotype specimens (samples from Fritz Müller’s garden where P. corethrurus was first described in 1856). Thus, we focused on this invasive species in a population genetics and phylogeography study. Using COI gene and AFLP markers, we revealed low genetic diversity through the tropical zone, probably due to recent colonization events and asexual reproduction type. Meanwhile, due to weak linkage disequilibrium and relatively high genetic diversity in some populations, sexual reproduction was suggested for L1.To date, this is the first study investigating at a world-wide scale, cryptic species diversity, population genetics and phylogeography of a peregrine earthworm species throughout tropical zone. I produced the first comprehensive review of all ecological and biological aspects of P. corethrurus. Moreover, the taxonomic status of P. corethrurus was clarified as well as its reproduction strategy which is mixed (parthenogenetic and sexual). All these findings represent potentially useful information for future experimentations and researches on species of P. corethrurus complex

Robinia pseudoacacia L. est un arbre nordaméricain qui est largement répandu à travers l’Europe. Afin d’évaluer les mécanismes évolutifs pouvant expliquer son potentiel invasif, il est indispensable d’identifier les populations sources de l’introduction et de comprendre quels traits ont contribué à son succès dans l’aire européenne Une étude de génétique des populations a été réalisée, un large échantillonnage a été conduit au sein des deux aires et 818 individus provenant de 63 populations ont été génotypés grâce à 113 marqueurs SNPS. En premier lieu, nous avons démontré que le robinier européen provenait d’un nombre restreint de populations situées au nord du plateau des Appalaches, ce qui est en accord avec les données historiques. Au sein des ÉtatsUnis la structure reflète des processus évolutifs au long cours tandis qu’en Europe, la structure est plus ténue et pourrait être due à l’activité humaine, notamment aux programmes de sélection entrepris en Europe centrale depuis le 18ème siècle. En deuxième lieu, un goulot d’étranglement génétique associé à une perte de diversité a été mis en évidence dans l’aire d’introduction. Enfin un plus fort taux de clonalité a été observé au sein des populations d’Europe Conjointement à cette étude de génétique des populations. Une expérimentation de génétique quantitative a été réalisée afin d’évaluer la différenciation de traits juvéniles entre populations des deux aires (3000 individus de 20 populations) cultivées dans 3 conditions de température différentes (18°C ; 22°C et 31°C). Les résultats ont révélé une augmentation du taux de germination parmi les populations européennes par rapport aux américaines (88% vs 60%) quelles que soient les conditions environnementales. Un scénario possible est que l’Homme aurait sélectionné et propagé les meilleures graines en Europe favorisant alors l’évolution du taux de germination. De plus, les traits phénotypiques juvéniles sont extrêmement plastiques à la température avec une tendance générale à l’augmentation de la valeur du trait avec la température. Cela suggère qu’un réchauffement climatique favoriserait le développement de l’espèce, au moins en conditions d’alimentation en eau non limitante. Cependant, seules les populations américaines montrent un signal une adaptation locale à la température d’origine Dans tous les cas, ils semblent que l’action de l’Homme sur le potentiel reproductif, sexué ou asexué, a probablement influencé le potentiel invasif du robinier en Europe / Robinia pseudoacacia L. is a North American tree which has now broadly spread in Europe. In order to evaluate the evolutionary mechanisms behind its invasiveness, it is crucial to identify the population sources of the introduction and to understand which traits contributed to its success in the European range. To undertake a population genetics study, we performed a large sampling both in the invasive and native ranges; 818 individuals from 63 populations were genotyped using 113 SNPs. First, we demonstrated that European black locust was introduced from only a limited number of populations located in the Northern plateau of the Appalachians Mountains; this is in agreement with historical records. Within America, population structure reflected long time evolutionary processes whereas in Europe, it was largely impacted by human activities. In the European range, the genetic clustering may be a signal of evolution caused by artificial selection due to human oriented mass selection or tree breeding initiated in Central Europe since the 18th century. Second, we evidenced a genetic bottleneck among ranges with a decrease in allelic richness and in the total number of alleles in Europe. Lastly, we found more clonality within the European populations. Conjointly to the population genetic analysis, we conducted a quantitative genetics experiment to evaluate juvenile traits of both native and invasive black locust populations (3000 individuals from 20 populations) grown under 3 different temperature conditions. Results revealed an enhanced germination rate among European populations compared to that of the native American populations whatever the environmental condition (88% vs 60%). Thus a possible scenario may be that Man would have selected and propagated the best seeds in the new range that would have favored an evolution of germination rate through European populations. Phenotypic traits of juvenile development are extremely plastic in response to temperature (18/22/31°C), with a general tendency to increasing trait values with increasing temperature. This suggests that global warming would favor the development of the species, at least under nonlimiting water supply conditions. However, only American populations demonstrated a signal of local adaptation to the temperature at the sampling location. In any case, the human role on the reproductive potential, both sexual and asexual, within the introduced rangewould likely be a key process in the success of black locust dynamics in Europe.

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

Le moustique Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) a été introduit dans les Amériques depuis le continent africain il y a environ 400 ans. Actuellement, cette espèce est la principale responsable des épidémies de dengue et de chikungunya dans la zone pantropicale et sa large répartition a très probablement joué un rôle important dans l’expansion récente du virus Zika. La biologie d’Ae. (Stg.) aegypti est particulièrement bien connue, ce qui n’est pas le cas de son écologie, en particulier de ses interactions avec les communautés résidentes. En adoptant une démarche pluridisciplinaire je me suis intéressé à la contribution relative des facteurs biotiques et abiotiques ainsi que de certains processus évolutifs dans la distribution de cette espèce à différentes échelles en Guyane française.Dans un premier temps j’ai participé à la révision des connaissances fondamentales sur la diversité des moustiques de Guyane. En alliant la taxonomie classique et moléculaire, cette étape a permis de découvrir plusieurs nouvelles espèces et de mettre en place des outils adaptés à la gestion de ce type de données, notamment pour une utilisation future.Dans un second temps la structuration spatio-temporelle des communautés résidentes de macro-invertébrés aquatiques a été étudiée en milieu urbain. Cela a permis de mettre en évidence l’existence d’interactions antagonistes et mutualistes avec les taxons des communautés résidentes. En particulier, le moustique autochtone Limatus durhamii Theobald 1901 semble empêcher l’établissement durable d’Ae. (Stg.) aegypti dans les milieux faiblement urbanisés via un mécanisme d’exclusion compétitive. / The mosquito species Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) was introduced into the Americas some 400 years ago from the African continent. Currently, this species is the primary agent behind dengue and chikungunya outbreaks in the pan-tropical area and its widespread distribution has likely played an important role in the recent expansion of the Zika virus. The biology of Ae. (Stg.) aegypti is particularly well known, which is not the case for its ecology. By adopting a cross-disciplinary approach I attempted to understand the relative contribution of biotic and abiotic factors as well as some evolutionary processes in the distribution of this species at the local and regional scales in French Guiana.Initially, I was interested in revising the core knowledge concerning the diversity of mosquitoes in French Guiana. By combining traditional and molecular taxonomy, this step allowed my colleagues and I to discover several new species and to create the appropriate tools to manage this type of entomological data.Secondly, we studied the spatio-temporal structure of resident aquatic macroinvertebrate communities in urban areas. This highlighted the existence of antagonistic and mutualistic interactions. In particular, the native mosquito Limatus durhamii Theobald 1901 appears to prevent the sustainable establishment of Ae. (Stg.) aegypti in slightly urbanized environments via a mechanism of competitive exclusion.

La mondialisation et les changements globaux actuels ont un impact considérable sur la distribution des espèces et la composition des communautés. Lorsque ces espèces sont impliquées dans une interaction hôte-parasite les changements dans leur répartition peuvent entraîner la (ré)émergence de maladies infectieuses. La fasciolose, maladie causée par les grandes douves du foie (Fasciola hepatica et Fasciola gigantica) est réémergente dans de nombreux points du globe. Il est difficile de mettre en place des programmes de contrôle parce que (1) les hôtes intermédiaires, des mollusques d’eau douce de la famille des Lymnaeidae, sont composés d’un groupe d’espèces cryptiques difficilement identifiables et (2) plusieurs espèces impliquées dans cette maladie sont invasives. L’objectif de cette thèse était d’étudier les facteurs écologiques et évolutifs à large échelle de l’interaction entre la grande douve du foie et ses hôtes intermédiaires susceptibles de favoriser une (ré)émergence de la fasciolose. J’ai, dans un premier temps, développé des approches moléculaires pour reconnaître les espèces cryptiques tant du côté de la grande douve du foie que du côté des Lymnaeidae. L’utilisation d’une des techniques développées sur Galba schirazensis, Galba cubensis et Galba truncatula, trois espèces de limnées, m’a permis d’identifier leur distribution respective et de modéliser leur niches bioclimatiques grâce à l’utilisation de modèles de niches écologiques. Cette approche de modélisation de niches permet d’inférer la distribution potentielle des trois espèces et nous amène à discuter des avantages potentiels de ces modèles dans la gestion de la fasciolose. Dans un second temps, je me suis intéressée à la structuration de la diversité génétique chez des espèces invasives du système grande douve du foie-limnée, par des approches de génétique des populations et de phylogénie. J’ai pu retracer l’histoire de colonisation, les dynamiques démographiques et le système de reproduction chez P. columella, G. schirazensis et G. cubensis. J’ai montré que ces trois espèces font préférentiellement de l’autofécondation entrainant des pertes drastiques de diversité génétiques sur le front d’invasion. G. cubensis présente cependant une coexistence de plusieurs génotypes dans les aires anciennement colonisées. Les différences génétiques entre ces trois espèces sont discutées à la lumière de ce qu’on sait de leur écologie. Enfin ces résultats m’ont permis de discuter de l’avantage d'être autofécondant en cas d’invasion biologique. Pour conclure l’invasion par ces populations d’hôtes intermédiaires dépourvus de diversité génétique pourrait représenter un risque épidémiologique. En effet un parasite a plus de probabilité de circuler dans une population hôte clonale que dans une population polymorphe. Cette thèse fait le lien entre écologie, interactions hôtes-parasites et génétique de l’invasion afin de mieux comprendre les facteurs d’expansion de la fasciolose à échelle globale. / Globalization and the current global change have significant impacts on species distribution and community composition. When these species are involved in a host-parasite interaction, changes in species range distribution can result in the (re)emergence of infectious diseases. Fasciolosis, a disease caused by the liver flukes (Fasciola hepatica and Fasciola gigantica) is reemerging in many parts of the world. It is difficult to implement control programs because (1) the intermediate hosts, freshwater molluscs of the Lymnaeidae family, are composed by a group of cryptic species (2) several species involved in this system are invasive. The objective of this thesis was to study the ecological and evolutionary factors at a large scale in the interaction between the liver fluke and its intermediate hosts that might drive to fasciolosis (re)emergence. First, I developed molecular approaches to quickly identify cryptic species on the two liver flukes and on three Lymnaeidae species. Using one of these techniques, I identify the respective distribution of Galba schirazensis, Galba cubensis and Galba truncatula and infer their respective climatic envelope by ecological niche modelling. We then modelled and projected the potential species distribution ranges. We discussed the contribution of models to predict the species distribution in space and time giving a considerable advantage to control fasciolosis. I then study the genetic diversity structuration in invasive snails involved in the transmission of F. hepatica, using population genetics and phylogeny. I could infer colonization history, population dynamics and reproductive system of Pseudosuccinea columella, G. schirazensis and G. cubensis. I showed that these three species preferentially make inbreeding causing drastic losses of genetic diversity in the invasion front. However G. cubensis presents a coexistence of several genotypes in formerly colonized areas. Genetic differences between these three species are discussed in the light of what we know about their ecology. Overall, these results illustrate how dramatic the reduction in genetic diversity can be for hermaphrodite animals. Finally, we discuss the epidemiological risk related to the invasion by intermediate hosts depleted in genetic diversity. Indeed, a parasite might circulate easily in a clonal host population than in a polymorphic population. In my thesis I linked ecology, host-parasite interactions with genetics of the invasion to better understand the expansion of fasciolosis at a global scale.