Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2010-2011 / Les invasions biologiques constituent l'une des plus grandes menaces pour la biodiversité. La truite arc-en-ciel, un salmonidé originaire de la côte ouest de l'Amérique du Nord, en est un bon exemple. Introduite dans près de cent pays pour des raisons essentiellement récréatives, elle a eu d'importants impacts négatifs sur la faune et les écosystèmes indigènes. Au Québec, son introduction remonte à la fin du XIXe siècle. Bien que son ensemencement soit restreint aux régions situées dans la portion sud-ouest de la province, on dénombre de plus en plus de captures et d'événements de reproduction dans les rivières de l'Est du Québec, où elle pourrait entrer en compétition avec deux salmonidés indigènes : le saumon atlantique et l'omble de fontaine. La présente étude avait pour objectif principal d'évaluer la capacité de la truite arc-en-ciel à franchir différents filtres hiérarchiques qui limitent le succès des invasions, soit la pression d'introduction, la résistance abiotique, la résistance biotique et la capacité de dispersion. Nous avons démontré que les populations naturalisées suite aux ensemencements dans les lacs Ontario et Memphrémagog étaient les principales sources de l'invasion de l'espèce dans l'Est du Québec. Elles ont notamment mené à l'établissement d'une population dans la région de Charlevoix, qui contribue désormais elle-aussi fortement au processus d'invasion. La présence de l'espèce exotique dans les rivières à saumon semble principalement associée à la présence de tributaires, qui fourniraient un refuge contre les fluctuations de débit, notamment contre les crues printanières qui surviennent durant la période d'éclosion des oeufs et d'émergence des alevins. Une relation positive a également été observée entre l'occurrence de l'espèce et la température moyenne durant la saison de croissance, laissant présager une intensification de l'invasion parallèlement au réchauffement climatique. Au stade juvénile, nous avons observé que la présence des deux compétiteurs indigènes, malgré une taille supérieure au début de la première année de vie, n'affectait pas la croissance de la truite arc-en-ciel. Au contraire, l'espèce exotique, malgré de faibles densités, les obligerait à utiliser des habitats moins préférentiels et à partager plus intensément les ressources disponibles. Finalement, nous avons observé que la présence d'un phénotype anadrome favorisait grandement la dispersion de l'espèce vers les rivières de l'Est du Québec.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les changements climatiques en Arctique menacent les espèces polaires hyperspécialisées tout en favorisant l’invasion d’espèces boréales et tempérées. La morue arctique (Boreogadus saida) est l’espèce de poisson fourrage la plus abondante de l’Océan Arctique. En 2011, une espèce boréale a toutefois été détectée dans la mer de Beaufort (Arctique canadien). Le lançon du Pacifique (Ammodytes hexapterus) était alors la deuxième espèce en abondance dans l’assemblage d’ichtyoplancton. La présente recherche visait à évaluer les conséquences de l’invasion de cette espèce fourragère boréale sur la morue arctique durant les jeunes stades de vie. Les deux espèces se sont révélées en compétition potentielle au stade juvénile, mais le lançon sélectionnait surtout de petites proies tandis que la morue arctique dépendait des grands copépodes calanoïdes. La diminution prédite de la taille du zooplancton avantagerait le lançon par rapport à la morue arctique et la compétition détectée pourrait donc s’amplifier avec une augmentation de la population de lançons en mer de Beaufort. / Climate change in the Arctic threatens hyper specialized polar species while favouring the invasion of boreal and temperate fish species. In the arctic marine food web, arctic cod (Boreogadus saida) is the key forage fish species. The boreal Pacific sand lance (Ammodytes hexapterus) was recently detected in southeastern Beaufort Sea (Canadian Arctic), numbering as the second most abundant ichthyoplankton species after the arctic cod in 2011. The aim of this research was to elucidate the consequences of this boreal forage fish species invasion on arctic cod during the early life stages. Potential competition was detected during the early juvenile stage but arctic cod strongly relied on big calanoid copepods while Pacific sand lance significantly selected for smaller prey. The forecasted reduction in the size of zooplankton would therefore favour sand lance over arctic cod. The interspecific competition is predicted to amplify as the abundance of sand lance in the Beaufort Sea increases.

Le Parc National de Kahuzi-Biega (PNKB) se localise dans l’Est de la R.D. Congo, à une trentaine des kilomètres au Nord de la ville de Bukavu, (province du Sud-Kivu). Ce parc couvre une superficie de 6.000 km² dont 5.400 km² situés en basse altitude (600-1200 m d’altitude) et 600 km² constituent le secteur de haute altitude occupée par les forêts de montagne (1800-3308 m). Depuis environ une décennie, la liane indigène Sericostachys scandens Gilg & Lopr. (Amarantaceae) se répand rapidement dans les forêts de montagne au PNKB. L’extension de cette liane, et ses conséquences supposées sur la biodiversité et la régénération de la forêt inquiètent les gestionnaires du Parc. Le travail a examiné trois aspects de l’écologie de l’invasion par S. scandens dans le Parc. Premièrement, on a examiné les traits fonctionnels susceptibles d’expliquer une aptitude élevée à l’invasion chez S. scandens. Une approche comparative avec trois espèces de lianes non envahissantes coexistant dans le même habitat montre que S. scandens présente une allocation de biomasse aux diaspores significativement plus élevée. En plus, elle combine une reproduction sexuée intense et une capacité de reproduction végétative. Cette liane se distingue également des trois autres par un taux de ramification plus élevé. Par contre, les traits foliaires ne sont pas systématiquement différents. De même, le taux de germination des graines de S. scandens ne diffère pas significativement de ceux des autres lianes étudiées. Cependant, il est significativement plus élevé en canopée ouverte qu’en canopée fermée, et en forêt ombrophile qu’en forêt de bambous. L’ensemble des traits qui caractérisent S. scandens peut contribuer à expliquer sa plus grande capacité d’invasion, comparativement aux trois autres lianes. Deuxièmement, on a examiné les attributs des écosystèmes susceptibles de les rendre vulnérables à l’invasion. Les résultats suggèrent que les perturbations favorisent les invasions dans les écosystèmes. Les perturbations (coupes, feu, …) qui ont accompagné les conflits dans la zone du Parc sont, très probablement, le facteur ayant déclenché l’invasion. Enfin, le travail a examiné les impacts de l’invasion sur la biodiversité et la régénération des forêts. Les résultats montrent que, effectivement, S. scandens a un impact négatif, et que cet impact pourrait contribuer à renforcer le succès invasif de S. scandens (feed-back positif). Le travail aboutit à des recommandations pour la gestion du Parc. La gestion doit avant tout être préventive, c’est-à-dire i) empêcher de nouveaux déboisements et ii) éliminer S. scandens au tout début de son installation dans un site perturbé.

Etudier les invasions biologiques est essentiel dans le cadre de la conservation de la biodiversité. De plus, elles représentent de véritables expérimentations grandeur nature pour appréhender les processus écologiques et évolutifs. La problématique de cette thèse est d‟étudier la contribution de processus évolutifs dans le succès envahissant de l‟ajonc d‟Europe, Ulex europaeus, à travers le monde, notamment en relation avec la perte de ses ennemis naturels (Enemy Release). La première partie s‟intéresse à l‟évolution de l‟ajonc dans sa zone d‟origine et au moment de l‟introduction dans de nouvelles régions, (i) en synthétisant les résultats concernant le polymorphisme de traits et la plasticité phénotypique, (ii) en couplant des données historiques et moléculaires pour inférer le mode d‟introduction de l‟ajonc dans le monde et ses conséquences sur la diversité génétique introduite. La deuxième partie s‟intéresse à l‟évolution post-introduction des populations d‟ajonc. Elle s‟appuie principalement sur des comparaisons en jardin expérimental d‟ajoncs issus de populations de régions d‟origine et envahies. L‟évolution des traits d‟histoire de vie et des stratégies de défense contre les ennemis a été étudiée en lien avec la perte d‟ennemis spécialistes en zone introduite. Nos résultats suggèrent que l‟histoire évolutive dans la zone d‟origine et le mode d‟introduction volontaire par l‟Homme ont conféré un fort potentiel évolutif aux populations d‟ajonc introduites. De plus, un relâchement des corrélations génétiques dans les régions d‟introduction a pu entraîner une évolution plus libre des traits d‟histoire de vie, facilitant l‟adaptation locale à une large gamme d‟environnements. Ces résultats suggèrent que l‟étude conjointe des niches écologiques et des matrices G pourrait permettre une meilleure compréhension des processus impliqués dans les invasions biologiques.

Comprendre la relation entre biodiversité et fonctionnement des écosystèmes est une question centrale de l'écologie moderne. Cette problématique est d'autant plus importante dans le contexte général des perturbations anthropiques sur la biodiversité et les écosystèmes. Les invasions biologiques représentent l'une des causes principales de perte de diversité taxonomique et de modification des écosystèmes. Ceci est particulièrement le cas dans les écosystèmes aquatiques d'eau douce qui sont soumis à de nombreuses introductions d'espèces non-natives de poissons qui peuvent modifier la structure des communautés et altérer les interactions biotiques entre espèces. Les interactions trophiques et les réseaux trophiques qu'elles forment sont à la base des liens entre la structure même de la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Par conséquent, identifier les impacts des espèces non-natives sur la structure trophique des communautés est crucial pour estimer comment le fonctionnement des écosystèmes et les services qu'ils rendent peuvent répondre aux invasions biologiques. Dans cette étude, 18 lacs de gravières ont été sélectionnés et leurs communautés piscicoles quantifiées durant deux années consécutives afin de tester les effets des invasions biologiques sur les patrons de diversité fonctionnelle et la structure trophique des communautés piscicoles. Dans un premier temps, nous avons étudié le rôle des facteurs environnementaux sur la composition et la structure des communautés de poissons. Nos résultats ont démontré que la structure des communautés de poissons différait de manière significative entre lacs et nous avons notamment observé que les lacs gérés principalement à des fins halieutiques présentaient une plus forte richesse taxonomique. Nous avons également démontré que les espèces natives et non-natives étaient dominantes dans des lacs avec des caractéristiques environnementales différentes, alors que les pratiques de gestion jouaient davantage un rôle sur structures des communautés. Dans l'ensemble, cette étude a permis de démontrer que la composition des communautés piscicoles évoluait de manière prévisible le long d'un gradient environnemental associé au niveau de maturité des lacs et des pratiques de gestion associées. Dans un second temps, nous avons quantifié l'importance de la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels au sein d'une espèce modèle, le black-bass (Micropterus salmoides). Plus précisément, nous avons échantillonné l'ensemble d'une population and nous avons démontré que la variabilité des traits fonctionnels entre les individus était forte et pouvait affecter les estimations de diversité fonctionnelle. De plus, le très faible chevauchement de niches fonctionnelles et isotopiques entre les différentes classes d'âge indiquaient qu'elles doivent être considérées comme des entités fonctionnelles distinctes. Nous avons également démontré l'existence d'une corrélation entre les traits fonctionnels et les valeurs isotopiques du carbone et de l'azote, suggérant ainsi un lien entre spécialisation trophique et les différences de traits fonctionnels au sein des différents stades de vie. Dans un troisième temps, en intégrant la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels à l'échelle de la communauté, nous avons examiné les structures fonctionnelles des différentes communautés piscicoles le long d'un gradient d'invasions. Nos résultats ont démontré que les entités natives et non-natives de poissons différaient significativement en terme de traits fonctionnels et que le " niche partitioning " était le mécanisme principal permettant la coexistence des espèces natives et non-natives ayant des traits fonctionnels similaires. / Understanding the relationship between biodiversity and ecosystem functioning is a central question in modern ecology. This question is particularly crucial in the general context of human perturbations on both biodiversity and ecosystems. Biological invasions are considered as one of the leading causes of the ongoing taxonomic diversity crisis and the modification of ecosystems. This is especially true in freshwater ecosystems since the widespread introductions of non-native fish can modify recipient communities notably by changing the biotic interactions between species. Trophic interactions represent the linkage between the structural characteristics of biodiversity and the functioning of ecosystems, describing the network of species and the energy links between them. Identifying the impacts of non-native fish species on the trophic structure of recipient communities is therefore crucial to estimate how ecosystem functioning and ecosystem services might respond to biological invasions. In the present study, fish communities from 18 gravel pit lakes were selected and monitored during two consecutive years to test the effects of biological invasions on functional diversity patterns and the trophic structure of fish communities. We first investigated the environmental determinants of fish community composition and structure in these gravel pit lakes. Our results demonstrated that fish community structure significantly differed between lakes and we notably found that lakes highly managed for angling hosted higher levels of taxonomic diversity. We also found that native and non-native species were dominant in lakes with different environmental conditions, while management practices play a critical role in shaping fish species composition. Overall, these findings demonstrated that fish community composition followed a predictable shift along an environmental gradient linked to the natural maturation of gravel pit lakes and the associated human practices. Second, we quantified the importance of intraspecific variability in functional traits in a model species, the largemouth bass (Micropterus salmoides). We sampled a whole population in a private pond and found that functional trait variability among individuals within the same population could affect estimates of functional diversity. Moreover, the extremely low overlap for both functional and stable isotope niches between age-classes indicated that different age classes within a species should be considered as distinct functional entities. We also demonstrated the existence of a significant correlation between functional traits and stable isotope values, suggesting the existence of a linkage between trophic specialization and differences in functional traits within each life stage. Third, incorporating intraspecific variation in functional traits at the community level, we examined the functional attributes of fish communities in the studied lakes. Our results demonstrated that native and non-native fish significantly differed in terms of functional traits. We also demonstrated that niche partitioning was the principal mechanism allowing the coexistence of native and non-native fish with similar functional traits.

Les invasions biologiques sont un fardeau économique important si elles affectent des ressources critiques pour l’alimentation, la sante humaine ou les productions agricoles. Les ravageurs de la pomme de terre sont un challenge économique important tant ce tubercule est un aliment clé dans les pays andins. Il est possible de suivre la dispersion récente de la teigne du Guatemala, T. solanivora en Amérique du Sud depuis son introduction au Vénézuela à sa propagation progressive vers le sud. Par ailleurs, les invasions récentes fournissent un modèle unique pour analyser les processus d’adaptation de tout l’écosystème receveur au nouveau venu. Cette introduction de T. solanivora et sa coexistence avec la teigne endémique Phthorimaea operculella, nous offre la possibilité d’étudier l’adaptation de populations virales inféodées à P. operculella au nouvel hôte T. solanivora. Une étude de terrain a été engagée dans les régions productrices de pomme de terre en Colombie. A partir des larves de T. solanivora collectées sur 5 sites distincts, des infections à granulovirus ont été détectées. Tous les isolats viraux sont apparentés au Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) précédemment décrit. Des différences de pathogénicité envers les deux hôtes ont été observées. Une variabilité a été détectée pour certains isolats au niveau de deux marqueurs génétiques. Les populations présentant une diversité génétique s’avèrent plus pathogènes sur les deux hôtes que des populations génétiquement homogènes. Elles offrent une opportunité pour le contrôle biologique de ces ravageurs. Des populations artificielles ont été construites pour mimer des populations naturelles mélangées. Elles se comportent de la même manière d’un point de vue biologique, mais l’évolution de la fréquence des marqueurs n’est pas liée à l’efficacité biologique, ce qui suggère que des différences non détectées dans le génome pourraient être responsables de l’adaptation de l’hôte. La productivité des infections dans les deux hôtes a été étudiée car elle est la clé de voute du développement d’un agent de contrôle biologique. Les productivités sur P. operculella (1,36 à 2,69 × 108 OBs/ mg) et T. solanivora (0,48 à 3,64 × 108 OBs/mg) ne sont pas très différentes. Les populations génétiquement mélangées ne se distinguent pas des populations homogènes par leur production totale dans l’un ou l’autre des deux hôtes, cependant, les rendements (production virale/inoculum) montrent des différences claires, les populations mélangées (naturelles ou artificielles) sont plus performantes sur les deux hôtes. Aucune réduction de la pathogénicité sur l’hôte d’origine n’a été observée après plusieurs cycles de réplication de la population virale sur l’hôte alternatif. Les populations virales originellement adaptées à P. operculella ont évolué pour infecter T. solanivora. Dans les régions où les deux hôtes sont présents, les populations virales développent une stratégie pour être efficaces sur les deux hôtes. / Biological invasions constitute an important economical burden when they affect key resources for human alimentation, health or agronomic productions. Potato pests are important as this tuber is a key food source in Andean countries. The recent dispersion of the Guatemalan potato tuber moth, T. solanivora in South America can be traced back to the introduction in Venezuela, with progressive dispersion towards the South. Recent invasions provide, in addition, a unique model to analyse the process of adaptation of the whole receiving ecosystem to the new comers. This introduction of T. solanivora and its coexistence with the endemic potato tuber moth, Phthorimaea operculella offer us the possibility of studying the adaptation to T. solanivora of virus populations infeodated to the later. A survey has been carried out in the potato-producing regions of Colombia. From the T. solanivora larvae collected, granulovirus infections were detected in five different locations. All virus isolates are related to the previously described Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV). Differences in the pathogenicity against the two hosts were observed. Variability was detected in some isolates at two genetic markers. Genetically diverse populations appear to be more pathogenic for both hosts than genetically homogeneous populations. They provide a possible solution for the biological control of these insect pests. Artificial populations were constructed to mimic the mixed natural populations. They behave similarly from a biological point of view, but the evolution of the markers frequencies is not related to the biological efficacy, suggesting that undetected differences in the genomes could be responsible of this host adaptation. The productivity of the infections in both hosts has been studied as it constitutes a key point for the development of a biocontrol agent. The productivity in P. operculella (1.36 to 2.69 × 108 OBs/ mg) and T. solanivora (0.48 to 3.64 × 108 OBs/mg) are not very different. Genotypically mixed populations cannot be differentiated from homogeneous populations by their total production in one or the other host, however, the yields (virus output/doses to infect) show clear differences, mixed populations (natural or artificial) perform better in both hosts. No reduction in the pathogenicity for one host was observed after few cycles of replication of the virus population in the second host. Virus populations originally adapted to P. operculella had evolved to infect T. solanivora. In regions where both host are present, the populations developed a strategy to be efficient on both hosts.

Les parasites exercent une pression de sélection quasiment universelle. Cette thèse aborde les relations hôte-parasite dans le système Lymnaeidae (Gastropoda) Fasciolidae (Trematoda, douves) sous différents aspects, afin de brosser une image de cette interaction et de son évolution. J'ai tout d'abord établi les relations phylogénétiques entre les espèces de Lymnaeidae, puis retracé l'évolution de différents caractères, tels que la susceptibilité à l'infestation par Fasciola hepatica et F. gigantica. Alors que F. hepatica est un parasite généraliste, capable d'infester des mollusques de presque tous les clades de la famille Lymnaeidae, l'infestation par F. gigantica est plus restreinte à un clade. J'ai ensuite étudié plus finement la coévolution entre le parasite F. hepatica et deux de ses hôtes Lymnaeidae (Galba truncatula et Omphiscola glabra) au sein d'une métapopulation, ce qui a confirmé la stratégie généraliste de F. hepatica. En plus, il semblerait que les mollusques parasités et non parasités de G. truncatula aient des différences génétiques, au moins dans cinq des huit populations étudiées. J'ai caractérisé la diversité génétique de deux espèces de mollusques envahissantes, préférentiellement autogames et impliquées dans la transmission de F. hepatica : Pseudosuccinea columella et Lymnaea sp. On trouve une diversité génétique très réduite, chez ces deux espèces, ce qui pourrait faciliter leur expansion géographique et leur infestation par F. hepatica. Ce travail m'a ensuite conduit à mesurer le temps d'attente avant l'autofécondation et la dépression de consanguinité chez ces deux espèces. J'ai trouvé que ces deux espèces sont caractérisées par une dépression de consanguinité très faible et un temps d'attente nul, ce qui confirme les résultats obtenus lors d'une collaboration dans une étude à plus large échelle. Cette thèse souligne l'importance des études en évolution pour comprendre l'épidémiologie des maladies parasitaires. / Parasites constitute a selective pressure to almost all living beings. This thesis addresses the host-parasite interaction in the Lymnaeidae (Gastropoda) Fasciolidae (Trematoda; liver flukes) system through different approaches, with the aim to give a comprehensive image of this interaction and its evolution. First, I established the phylogenetic relationships among Lymnaeidae species, and then mapped the evolution of different characters such as the susceptibility to the infection by Fasciola hepatica and F. gigantica. While F. hepatica is a generalist parasite, capable to infect snails from almost all clades of the Lymnaeidae, infection by F. gigantica is restricted to one clade. Next, I studied the co-evolution between the parasite F. hepatica and two of its intermediate host species (Galba truncatula and Omphiscola glabra) at a finer scale: within a metapopulation. This study confirmed the generalist strategy of F. hepatica. In addition, it seems that parasitized and non-parasitized G. truncatula snails exhibit genetic differences, at least in five out of eight studied populations.I also characterized the genetic diversity of two species of invasive snails involved in the transmission of F. hepatica: Pseudosuccinea columella and Lymnaea sp. We discuss the possible reasons of invasion success in these snails, despite their low genetic diversity, which could facilitate their infection by F. hepatica. Their capacity to respond to parasitism is certainly reduced, all the more that these species are preferential selfers. This work has then led me to measure the waiting time before self-fertilization and inbreeding depression in these two snails. I found that these two species are characterized by low inbreeding depression and present no waiting time, which confirms the results obtained in a collaborative project at larger phylogenetic scale. This thesis strengthens the importance of evolutionary studies to understand the epidemiology of parasitic diseases.

Nous traversons actuellement une crise de perte de la biodiversité sans précédant. La dégradation des sols et la perte d’habitat, la pollution, la surexploitation et les invasions biologiques contribuent à cette perte mondiale de biodiversité. Par ailleurs, le changement climatique et ses interactions avec les autres menaces, sont probablement l’un des défis majeurs des prochaines décennies pour la biodiversité. À l’heure actuelle, en raison de la multiplication des études et des approches employées, il est difficile d’avoir une vision synthétique des conséquences potentielles de ces changements sur la biodiversité. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’améliorer la caractérisation et la quantification des différents impacts des changements climatiques sur la biodiversité, à l’échelle mondiale par des approches de modélisations et de méta-analyses. Une première partie de mes travaux a ainsi porté sur les conséquences potentielles de la hausse du niveau des mers sur les hotspots insulaires, au cours de laquelle j’ai mis en évidence les conséquences majeures d’une telle hausse pour certains de ces hotspots. Je me suis ensuite intéressée à l’étude des effets conjugués des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les invasions biologiques à l’échelle mondiale. Cette partie a permis de mettre en évidence que les conséquences des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les espèces invasives dépendent de la région, du taxon et de l’espèce considérée. Ainsi, j’ai mis en évidence que certaines régions pourraient être moins favorables à la présence d’espèce invasives dans le futur. En outre, cette partie a également mis en évidence que les hotspots majoritairement composés d’îles étaient particulièrement favorables à la présence de ces espèces invasives. Finalement, dans une dernière partie, j’ai étudié les conséquences des menaces futures pour les hotspots de biodiversité dans une perspective de conservation. Cette partie a notamment permis d’établir des priorités de recherche et de conservation entre les hotspots de biodiversité en tenant compte des futures menaces qui pèsent sur la biodiversité à l’échelle des hotspots, mais également au sein même des hotspots de biodiversité. Cependant, la mise en œuvre de plans de gestion de sauvegarde d’habitats ou d’espèces ne pourra se faire qu’en intensifiant les collaborations avec l’ensemble des acteurs impliqués. Plus généralement, la mise en œuvre de stratégies d’atténuation et d’adaptation efficaces aux changements climatiques ne pourra pas avoir lieu sans un soutien du grand public. / Global biodiversity is changing at an unprecedented rate due to loss of habitat, biological invasions, pollution, overexploitation. Furthermore, climate changes and their synergies with other threats will probably become the main drivers of biodiversity loss in the next century. Nowadays, the multiplicity of approaches and the resulting variability in projections make it difficult to get a clear picture of the future of biodiversity due to climate change. Yet, the majority of models indicate alarming consequences for biodiversity, with the worst- case scenarios leading to an increase of extinction rates. The aim of this thesis was to improve the knowledge about of the different consequences of climate change on biodiversity worldwide. To do that I mainly used modelisation and meta-analyses approaches. The first part of my work was to investigate the consequences of sea level rise for the ten insular biodiversity hotspot and their endemic species, during which I highlighted that between 6 and 19% of the islands would be entirely submerged. Then I studied the effects of climate and land use changes on biological invasions worldwide. The results showed that invasives species response to climate and land use changes depend on region, taxa and species considered. We also emphasized that some regions could lose a significant number of invasive alien species. Besides, we also found that hotspot that are mainly islands or group of islands are highly suitable for invasive species. Finally, in the last part, I quantified the exposure of biodiversity hotspots to the combined effects of climate change, land use change and biological invasions. This work highlighted the pressing need to consider different drivers of global change in conservation planning. In addition, we established some prioritization framework among the hotspot. Finally, conservation strategies to protect habitat and species under global changes, can only be achieved through closed collaboration with park managers. Overall, implementation of effective adaptation strategies to climate change can only succeed with public support.

Les espèces exotiques envahissantes végétales sont des plantes introduites et naturalisées hors de leur aire de répartition native et capables de maintenir et d’accroitre leur population. Certaines sont considérées comme transformatrices de par leur effet sur les écosystèmes : leur structure, leur fonctionnement ainsi que leur communauté végétale et animale. Ces transformations peuvent rendre certaines de ces espèces nuisibles de par leurs impacts écologiques et économiques important. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse et présentés ici ont pour objectif d’approfondir les connaissances sur l’impact des invasions biologiques. La faune du sol, la végétation native et leur substrat ainsi que son fonctionnement ont été étudiés à différentes échelles spatiales. Deux espèces exotiques, envahissantes en Europe, ont été considérées comme modèles pour ces travaux : le robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia) et la renouée du japon (Reynoutria japonica). Premièrement, une méta-analyse globale a permis de démontrer l’effet positif des invasions biologiques végétales sur l’abondance de certains groupes de la faune du sol, notamment les consommateurs primaires, en fonction de la structure de l’habitat (ouvert ou fermé). Ensuite, une étude à large échelle sur le robinier faux-acacia a permis d’illustrer les différences qui peuvent exister dans la réponse des écosystèmes forestiers aux invasions le long d’un gradient latitudinal. Ce gradient, composé de quatre régions distinctes en Europe de l’Ouest présente des différences de climat et de végétation dominante, ces différences modifiant l’impact du robinier faux-acacia. Une étude approfondie sur le robinier faux-acacia en Normandie a permis de mieux comprendre l’effet du robinier faux-acacia sur les communautés animales et végétales ainsi que sur le fonctionnement des écosystèmes par comparaison avec deux essences natives dominantes. Finalement, une manipulation expérimentale en laboratoire a démontré l’impact des composés allélopathiques de la renouée du Japon sur une partie de la faune du sol. Cette étude a montré que certaines espèces exotiques envahissantes sont susceptibles d’influencer la faune, et les réseaux trophiques, du sol par leur métabolisme secondaire. Ces travaux illustrent l’intérêt, dans le contexte des invasions biologiques végétales, de l’étude simultanée des compartiments aériens et souterrains à différentes échelles spatiales. / Invasive alien plants are species introduced and naturalized outside of their native distribution range and which have the capacity to maintain and expand their population. Some of these species are considered to be ecosystem transformers by altering their structure, functioning as well as resident animal and plant communities. These induced alterations make some of these species undesirable through their ecological and economical impacts. The work presented in this thesis aimed at a better understanding of the impact of biological invasions by alien plants. The soil fauna, native vegetation and their substrate, as well as ecosystem functioning, were studied at different spatial scales. Two exotic alien species, invasive in Europe, were considered as biological models for this work: the black locust (Robinia pseudoacacia) and the Japanese knotweed (Reynoutria japonica). Firstly, a global meta-analysis demonstrated the positive impact that plant invasions can exert on the abundance of some groups within the soil fauna, notably primary consumers, within different types of habitats (open or closed). Then, a large-scale study on the black locust revealed the differences that can can occur in the response of forest ecosystems to invasions along a latitudinal gradient. Study sites along this gradient, distributed amog four distinct regions in western Europe, exhibit differences in climate and dominant native vegetation which can alter the impact of the black locust. A detailed study on black locust impact in Normandy demonstrated the impact of R. pseudoacacia on native plant and soil fauna communities, as well as some ecosystem functions, in comparison to two native tree species. Finally, a laboraty experiment demonstrated the impact that allelopathic compounds extracted from Japanese knotweed rhizomes can have on some organisms within the soil fauna. This study showed that some invasive alient plants can influence the soil fauna, and soil food webs, through their secondary metabolism. This thesis illustrates that simultaneous study of both aboveground and belowground ecosystem compartments at different spatial scales is of interest in the context of biological invasions.

La naïveté, définie comme l’absence de reconnaissance d’un nouvel « ennemi » ou de réponses appropriées en raison d’un manque d’expérience, à été longtemps considérée comme une des caractéristiques des espèces insulaires natives, et comme un des principaux facteurs de leur sensibilité face à l’arrivée de prédateurs ou compétiteurs introduits, particulièrement en milieux insulaires. A travers l’analyse des réponses comportementales aux odeurs d’espèces invasives, nous avons étudié la naïveté de différents modèles biologiques d’espèces natives (squamates, oiseaux, mammifères), au niveau insulaire (Nouvelle-Calédonie) et continental (Mali). Ces expérimentations ont concerné différents types d’interactions (prédateurs invasifs vs proies natives, compétiteurs ou agresseurs invasifs vs compétiteurs natifs), avec une gamme d’espèces introduites depuis plusieurs dizaines, centaines, voire milliers d’années, ou face à des espèces non-encore introduites mais avec une forte probabilité d’introduction. La naïveté apparait comme un facteur complexe, présent chez des espèces natives insulaires et continentales, dépendant du couple d’espèces introduite/native considéré, et pouvant être perdu sous l’influence de différents facteurs liés à l’histoire de l’invasion et à l’intensité de l’impact de l’espèce introduite. Etudier les conséquences de la perte de naïveté, permet de mieux comprendre le rôle de la naïveté dans les processus de persistance, de déclin ou d’extinction d’espèces natives suite à l’arrivée de nouveaux « ennemis », et d’éclairer les stratégies de gestion destinées à limiter l’impact des espèces introduites et l’érosion mondiale de la biodiversité. / The introduction of alien predators are causing rapid extinctions or declines in many native prey species, and these impacts are generally attributed to prey naïveté, i.e. their failure to recognize a novel enemy and respond appropriately, due to a lack of experience, particularly on island ecosystems. Here, we tested behavioral responses of different native species towards invasive species odors for several biological models of native species (squamates, mammals, birds), on island (New Caledonia) and mainland (Mali) ecosystems. We tested different types of species interactions (invasive predators vs native prey, invasive competitors/aggressors vs native competitors), for species introduced since decades, centuries, millennium, or not yet introduced but with a high risk of introduction. Naïveté is a complex phenomenon, that occurs both for mainland and island native species, that varies among species probably as a consequence of time since introduction and of the intensity of the threat posed by invasive species. Studying the consequences of the loss of naïveté improve our understanding of the factors underpinning the persistence, declines or extinctions of native species after alien species introduction and provide insights for developing accurate management strategies of invasive species impacts and limiting the current biodiversity loss.