L’Algérie est un cas d’école en matière d’ignorance en biodiversité. A ce jour, on ne dispose d'aucun inventaire complet pour aucun taxon ni aucun atlas à l’échelle du pays ! Pourtant, l’Algérie est d’une grande importance pour la biodiversité mondiale. La façade littorale de l’Algérie fait partie du hostpot de biodiversité mondial qui est le pourtour méditerranéen et compte plusieurs points rouges de biodiversité régionaux. Par ailleurs, la partie saharienne contient une diversité d’organismes endémiques adaptés aux fortes conditions de sécheresse. Les autorités algériennes déploient un projet ambitieux pour la conservation en fixant 50 % de la surface du pays comme objectif pour les aires protégées ! Mais, l’emplacement de ces aires protégées et leur gestion n’obéit pas à des critères basés sur une bonne connaissance de la diversité, mais sont plutôt panifiés à dire d’expert. L’objectif général de cette thèse c’est l’étude de la distribution de l’ignorance en biodiversité en Algérie en se concentrant sur les « Linnean, Wallacean et Darwinian Shortfalls » et de contribuer à les réduire. J’ai consacré un chapitre qui a pour but de réduire le Linnean Shortfall en proposant 1) une première checklist des reptiles et amphibiens d’Algérie qui est le fruit d’un examen précis des publications scientifiques sur ces taxons en Afrique du Nord. 2) une première pré-évaluation des statuts de conservations des reptiles et amphibiens d’Algérie pour la production de la première liste rouge nationale. La deuxième partie de ce manuscrit traite la question de l’ignorance de la distribution géographique des espèces. Le but de cette partie est de cartographier l’ignorance qui est la différence entre la diversité la richesse spécifique attendue et la richesse spécifique observée. La richesse spécifique attendue a été modélisée avec deux approches : 1 l’utilisation des modèles de niches avec la méthode de maximum d’entropie (MaxEnt) pour prédire les habitats favorables pour chaque espèce puis additionner les différentes couches binaires de présence des espèces pour calculer la richesse spécifique. 2) l’addition des couches des aires d’occurrences des espèces construite par la méthode du minimum convex polygon pour produire la carte de distribution de la richesse spécifique. Les deux approches ont montré la même tendance à l’échelle nationale, c’est-à-dire la concentration des zones les plus riches sur le long de l’Atlas Saharien et des hauts plateaux qui sont la zone de transition entre le Sahara et la partie méditerranéenne de l’Algérie. L’opposition de la partie saharienne globalement pauvre en espèce et la moitié nord plus riche. En fin, les massifs sahariens du Hoggar et Tassili forment une zone très distincte avec une richesse nettement supérieure par rapport au reste du Sahara. Pour ce qui est des lacunes, dans la Partie nord, la Kabylie, le parc national d’El Kala et la région d’Oran sont assez bien prospectées. Dans le Sahara, seuls quelques points sont assez bien prospectés comme Biskra, Béchar et quelques zones du Hoggar et Tassili. En fin, la troisième partie porte sur la distribution des lignées génétiques dans le Maghreb. Les objectif de cette partie est localiser les zones de sutures entre les lignées génétiques divergentes des populations de l’est et de l’ouest du Maghreb et d’essayer de comprendre les mécanismes qui ont conduit à ce patron de diversité génétique. Pour répondre à ces questions, j’ai effectué une phylogéographie comparées sur 11 espèces de reptiles et amphibiens à distribution continue et large dans le Maghreb. Deux zones de sutures ont été identifiées : une zone à la frontière de l’Algérie et du Maroc, l’autre EN Kabylie à l’ouest de la vallée de la Soummam. Les divergences entre les clades est et les clades ouest ont eu lieu entre la période pré-messinienne jusqu’au à la limite plio-pleistocène et se seraient maintenues dans des refuges climatiques à l’est et à l’ouest du Maghreb. / Algeria is a case study of biodiversity ignorance. To date, there are neither complete inventories for any taxa nor atlas across the country! Yet, Algeria is of great importance for global biodiversity. The coastal area of Algeria is part of the global biodiversity hostpot which is the Mediterranean perimeter and has several regional red spots of biodiversity. Moreover, the Saharan part encompasses a diversity of endemic organisms adapted to the strong conditions of drought. The Algerian authorities are deploying an ambitious project for conservation aiming to reach 50% of the country's surface as protected areas! However, the location of these protected areas and their management don’t obey to a scientific evidence based, but are rather based on experts opinion. The main aim of this thesis is the study of the biodiversity ignorance distribution in Algeria by focusing on the "Linnean, Wallacean, and Darwinian Shortfalls" and to contribute to reduce them. The first chapter aims at reducing the Linnean Shortfall by proposing 1) a first checklist of reptiles and amphibians of Algeria which is the result of an accurate review of scientific publications on these taxa in North Africa. 2) a first pre-assessment of the conservation status of reptiles and amphibians of Algeria for the production of the first national red list. The second part of this manuscript deals with the ignorance of the geographical distribution of species. The purpose of this part is to map the ignorance which is defined as the difference between the expected specific richness diversity and the observed specific richness. The predicted species richness was modelled with two approaches: 1 ecological niche modeling with the maximum entropy method (MaxEnt) to predict the suitable habitats for each species and then add the different binary layers of species presence to calculate the specific richness. 2) Minimum convex polygon method was used to create range maps of each species and were auditioned to obtain predicted species richness. Both approaches have shown the same trend at a national scale: the concentration of the richest areas along the Saharan Atlas and the high plateaux which are the transition zone between the Sahara and the the Mediterranean part of Algeria. The opposition of the Saharan with a low species richness and the northern part with a higher species richness. Finally, the Saharan massifs of the Hoggar and Tassili form a very distinct zone with a much greater wealth compared to the rest of the Sahara. In terms of gaps, in the northern part, Kabylie, El Kala National Park and the Oran region are fairly well surveyed. In the Sahara, only a few points are clearly well prospected as Biskra, Bechar and some areas of the Hoggar and Tassili. The third part deals with the distribution of genetic llineages in the Maghreb. The aim of this section is to locate the phylogeographic breaks between the divergent eastern and western populations of the Maghreb and to try to understand the mechanisms that led to this pattern of genetic diversity. To answer these questions, I carried out a comparative phylogeography on 11 species of reptiles and amphibians with continuous and wide distribution in the Maghreb. Two suture zones have been identified: one zone on the border of Algeria and Morocco, the other in Kabylia west of the Soummam valley. The divergences between the eastern clades and the western clades occurred between the pre-Messinian periods up to the plio-pleistocene boundary and were maintained in climatic refugia in the east and west of the Maghreb.

Cette thèse porte sur la mesure du protoxyde d'azote (N2O) à partir de capteurs spatiaux. Dans un premier temps, nous avons étudié les processus d'émissions et de transport de N2O depuis l'Asie jusqu'au bassin méditerranéen. Pour cette étude, nous avons utilisé des sorties du modèle de chimie-transport LMDz-Or-INCA ansi que des profils de N2O estimés à partir d'observations du capteur spatial TANSO-FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Fourier Transform Spectrometer) de la plateforme GOSAT (Greenhouses gases Observing SATellite). Ensuite, nous avons mis en place un système de restitution des profils troposphériques de N2O à partir des mesures du capteur spatial infrarouge IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) des plateformes MetOp. Ce système a ensuite été validé en utilisant les mesures in-situ des campagnes aéroportées HIPPO (High performance Instrumented airborne platform for environmental research Pole-to-Pole Observations). Enfin, nous avons étudié l'apport théorique du capteur IASI-NG (IASI-New Generation) par rapport à IASI pour la mesure du N2O troposphérique. / This thesis focuses on the measurement of nitrous oxide (N2O) from space sensors. Firstly, we studied the transport and emission processes of N2O from Asia to the Mediterranean Basin (MB). For this study, we used N2O profiles over the period 2010-2013 retrieved from TANSO-FTS (Thermal And Near infrared Sensor for carbon Observation Fourier Transform Spectrometer) observations onboard the platform GOSAT (Greenhouses gases Observing SATellite) . We also used outputs of the chemistry-transport model LMDz-Or-INCA over the same period. Secondly, we built an algorithm to retrieve N2O profiles using observations from IASI (Infrared Atmospheric Sounding Interferometer) onboard the MetOp platforms. This algorithm was validated by comparing the retrieved profiles with in-situ measurements from HIPPO (High performance Instrumented airborne platform for environmental research Pole-to-Pole Observations) airborne campaigns. Finally, we performed a theoretical intercomparison between IASI-NG (IASI-New Generation) and IASI concerning the tropospheric N2O measurements.

Les pollutions diffuses d'origine agricole dues aux produits phytosanitaires sont souvent mises en cause dans la pollution des eaux de surface et des eaux souterraines. En viticulture, le cuivre est encore largement utilisé comme fongicide, associé à des pesticides organiques.<br />Le climat méditerranéen favorise un ruissellement et une érosion des sols viticoles, les rendant très propices aux transferts des polluants vers les eaux de surface. Des eaux de ruissellement de parcelles viticoles ont été prélevées et analysées pour l'étude de la spéciation,<br />la biodisponibilité et la toxicité du cuivre. La méthodologie adoptée a eu pour but de caractériser l'exposition au cuivre par rapport aux autres produits phytosanitaires issus du traitement des vignes. L'effet toxique in vitro du cuivre en conditions contrôlées et dans les eaux de ruissellement a été évalué sur des organismes aquatiques (bactérie Vibrio fischeri, algue Pseudokirchneriella subcapitata) et a permis de valider les effets observés par rapport aux concentrations en ion libre calculé. Les producteurs primaires étant une cible privilégiée dans le cadre de la contamination par le cuivre, l'effet sur Pseudokirchneriella subcapitata a<br />été évalué à différents niveaux (croissance, intégrité membranaire, activité photosynthétique, activité estérasique) afin de mieux comprendre les mécanismes de toxicité mis en jeu, et a montré que la croissance est l'indicateur le plus sensible vis à vis de la toxicité du cuivre. Les effets observés ont été interprétés en fonction de la spéciation chimique du cuivre dans les<br />eaux : caractérisation physico-chimique et fractionnement par taille (matières en suspension,<br />colloïdes), modélisation de la spéciation (MINEQL+), évaluation du potentiel de mobilisation du cuivre de la fraction particulaire vers la fraction dissoute. Enfin, l'effet toxique des complexes métalliques lipophiles, qui constitue une exception au modèle de biodisponibilité<br />de l'ion libre, a été étudié en conditions contrôlées. Cette double approche (caractérisations physico-chimiques et influence de la spéciation des polluants sur la toxicité in vitro) a permis de déterminer les paramètres influents dans le transfert du cuivre et la toxicité dans les eaux<br />de ruissellement : le type de sol des parcelles, les caractéristiques de la pluie et les types d'apports de produits phytosanitaires (cuivre, arsenic, Diuron).

Dans un contexte de réchauffement climatique où un été sur deux pourrait être similaire à l'été 2003, plusieurs études ont mis en lumière l'importance de la sécheresse et du couplage surface-atmosphère dans l'amplification et le maintien des fortes températures lors d'une canicule. Au cours de cette thèse j'ai développé une nouvelle méthode de classification des canicules d'après leurs structures spatiales dans la zone Euro-Méditerranée. Les méthodes de classification, généralement conçues pour classer un grand nombre d'évènements, ont été adaptés aux évènements rares en introduisant trois critères portant sur la température et l'extension spatio-temporelle de la vague de chaleur. Cette méthode a permis d'extraire six classes distinctes de canicules. Mon analyse de processus s'est focalisé par la suite sur l'une de ces classes localisé en Europe de l'ouest. Un ensemble d'expérinces numériques de sensibilité a permis de mettre en évidence la contribution du déficit hydrique du sol sur l'amplitude des canicules. Différents comportements sont observés, en plaine la température dans la couche limite atmosphérique est largement contrôlé par la convection à l'échelle locale. Sur les zones côtières et montagneuses, les circulations de méso-échelle de type vent de pente et brises de mer contribuent à atténuer considérablement la canicule en favorisant l'advection d'air frais et humide et la formation de précipitations. L'effet de la végétation sur l'amplitude des canicules a par la suite été analysé. Pour ce faire, j'ai développé des outils de modélisation couplant dynamique atmosphérique et dynamique de la végétation qui ont permis de mieux comprendre les processus de conditionnement des canicules et sécheresses en Europe de l'ouest. Ce développement s'inscrivait dans un cadre plus large de mise en place d'un modèle du système climatique régional entrepris à l'Institut Pierre Simon Laplace (IPSL) au sein du projet MORCE-MED. Ce volet de ma thèse est le plus original car peu exploré dans la littérature. De par ces outils j'ai pu tout d'abord montré qu'inclure une végétation interactive dans un modèle atmosphérique régional permettait de simuler les modifications du cycle phénologique qui contrôle le développement de la végétation et l'évapotranspiration. Appliquée aux canicules de juin et août 2003, j'ai montré que la prise en compte d'une végétation interactive atténuait l'amplitude de la canicule de juin et accentuait celle d'août. Enfin, dans un contexte plus applicatif, j'ai évalué l'effet d'un changement d'usage des sols pouvant permettre d'atténuer les effets de ces canicules sur l'homme. Dans une démarche préliminaire, j'ai remplacé les surfaces anthropisées (essentiellement surfaces agricoles) par des forêts et prairies. Là aussi, les effets constatés ont été plus contrastés qu'anticipées, avec une atténuation de la canicule de juin et une accentuation de la canicule d'août avec une variabilité spatiale forte à méso-échelle.

Terre sauvage autrefois délaissée, le littoral méditerranéen est de nos jours un espace raréfié et saturé. Il est ainsi en proie à divers affrontements lorsque des droits aux aspirations différentes interviennent conjointement sur ce territoire exigu, tel le droit de l'urbanisme et le droit de l'environnement. En effet, leurs finalités d'intérêt général sont directement éloignées l'une de l'autre sur les espaces côtiers méditerranéens car si la première s'emploie à aménager, à transformer les sols urbains, la seconde se consacre à préserver, voire à restaurer l'environnement littoral. Dès lors, l'apparente autonomie juridique qui caractérise d'ordinaire les relations du droit de l'urbanisme et du droit de l'environnement évoluent ainsi en hostilité lorsqu'ils se rencontrent sur cet espace sur occupé. Néanmoins, l'urgence à sauvegarder le territoire littoral nécessite de dépasser cette logique d'opposition entre les finalités d'intérêt général de ces deux disciplines juridiques. C'est essentiellement le juge administratif qui s'attachera à solutionner ces conflits de normes par le biais de la méthode de la conciliation. Celles-ci étant d'égales valeurs, le juge ne saurait en effet avoir recours à la théorie de la hiérarchie des normes. Aussi, conformément à l'objectif originel poursuivi par le législateur de la loi Littoral du 3 janvier 1986, le juge administratif opère tacitement un équilibre entre l'aménagement et la préservation de l'environnement littoral. Pour autant, l'interprétation de la loi du 3 janvier 1986 ne saurait suffire à assurer un développement équilibré de ces espaces côtiers, notamment en raison de leur propension à être convoité par de multiples et diverses activités. C'est pourquoi, les préoccupations environnementales se devaient d'être incorporées directement dans le corpus urbanistique. Or, malgré une louable prise en considération des enjeux environnementaux dans le droit de l'urbanisme, cette politique juridique d'intégration génère une profusion de règles et d'outils juridiques applicable sur le littoral méditerranéen. Tant est si bien que l'appréhension du droit du littoral est aujourd'hui complexe et son effectivité pour le moins relative.

Au cours de la première moitié de l'Holocène les conditions climatiques, eustatiques et anthropiques connaissent de nombreuses et importantes modifications. Parmi celles-ci, les données. Parmi celles-ci, les données régionales relatives au quart nord-ouest du bassin méditerranéen révèlent plusieurs variations pluriscalaires et significatives des conditions d'humidité ainsi que des températures. Parallèlement, la hausse du niveau marin enregistre des vitesses très élevées et la région de l'arc Liguro-Provençal voit l'installation des premières communautés agro-pastorales de la culture " Impressa ", en l'occurrence dès le début du 6ème millénaire cal. BCE. Afin de qualifier la réponse de la végétation alluviale côtière, entre la fin du 8ème et le 5ème millénaire, face à l'évolution de ces conditions, l'analyse pollinique à haute résolution de deux séquences sédimentaires alluviales (bassin du Loup et de la Cagne) à été réalisée. Grâce à une approche pluridisciplinaire (carpologie, ostracologie, sédimentologie...) et méthodologique inédite (analyse du transport pollinique fluviatile) les résultats montrent une évolution précise des écosystèmes végétaux côtiers et alluviaux. Au sein de cette évolution, la remontée du niveau marin joue un rôle fondamental comme en témoigne l'expansion littorale des aulnaies marécageuses. Le forçage climatique joue également un rôle important. Les étés plus humides du 6ème millénaire participe à la diffusion du sapin à basse altitude, alors que l'augmentation de la fréquence des sécheresses estivales enregistrées à partir du 5ème millénaire favorise le développement d'une végétation sclérophylle à bruyère arborescente. La néolithisation de la région participe également au façonnage des paysages littoraux. La récurrence du type pollinique Cerealia (gr. Hordeum) dès les premières décennies du 6ème millénaire atteste de l'importance des plaines alluviales côtières dans l'économie de production des premiers groupes néolithiques.

L’eau et la vie sont inégalement réparties. Ceci entrave le développement des sociétés, et fait apparaître des situations de tension,dont l’intensité et la fréquence varient selon le contexte climatique, la densité des populations et donc de la demande. Avec le changement climatique en cours et la hausse des besoins en eau (dont la « réserve » à laisser aux milieux naturels), le niveau des tensions est susceptible de s’élever, et la fréquence des très basses eaux de s’accroître. Dans le sud-est de la France, l’aire soumise au climat méditerranéen est particulièrement concernée par la fragilité des ressources en eau en période estivale (une saison très peu arrosée et une forte attractivité touristique, etc.). De plus, une modification du régime climatique (diminution des apports pluviométriques, extrêmes plus marqués, etc.) affectera nécessairement davantage les bassins alimentés par des ressources très locales, tels les cours d’eau et les bassins de vie ne bénéficiant pas de l’influence des grands fleuves allogènes à l’aire climatique méditerranéenne (Rhône, Durance, etc.). La réflexion sur le manque ou la pénurie en eau, de qualité propre pour satisfaire les usages sur ces territoires, peut dès lors être portée sur la façon dont un tel risque se construit (succession des étapes, retentissement d’un facteur sur les autres, etc.), et sur la façon dont l’évolution des éléments structurels et des forçages extérieurs conduit ou non à s’approcher d’une situation indésirable.La démarche engagée ici propose de décliner cette approche particulière aux basses eaux. Il s’agit alors de répondre à un triple objectif : (1) identifier et compiler au sein d’une base de données spécifique les informations essentielles pour appréhender le phénomène ; (2) caractériser l’état moyen des basses eaux à partir de situations locales et par le biais de descripteurs statistiques robustes ; (3) déterminer les modalités de son évolution vers des états critiques. Ce travail conduit dans un premier temps au développement d’une modélisation probabiliste, laquelle est conçue pour être déployée dans différentes échelles spatiales et dans différentes temporalités. La réflexion est ensuite étendue aux modalités méthodologiques et techniques pour l’élaboration d’indicateurs analytiques et d’indices synthétiques d’évaluation de la situation de tension sur la ressource.La démarche aboutit enfin à des outils numériques simples et intuitifs, mobilisables à des fins opérationnelles comme support d’aide à la décision pour la mise en place de mesures d’anticipation et de régulation, et transposables à tout territoire méditerranéen. / Water and life are unequally distributed. This hinders the development of societies, and leads to situations of tension, whoseintensity and frequency vary according to climatic conditions, population density and according therefore to demand. With theongoing climate change and the rising water requirements (the stock dedicated to the natural environment), the level of tensionis likely to rise, such as the frequency of very low water. The French Mediterranean territories are particularly concerned withthe fragility of water resources during summertime (a little watered season, a strong tourist appeal, etc.). In addition, everymodification in the climate regime (the decreasing of rainfall inputs, etc.) would necessarily affect more the small catchmentwith very local resources, such as rivers and living areas which don’t benefit from the influence of major rivers (Rhone, Durance,etc.).The reflection on water scarcity can therefore be focused on the structure of such a risk (sequence of steps, the impact of onefactor on the others, etc.), and on the conditions that make the system reach an undesirable situation.The approach adopted here suggests to decline this particular approach to low water. Three objectives are here stated: (1) identifyand compile, within a specific database, the essential information to understand the phenomenon; (2) characterize the meanstate of low water from local situations and through robust statistical descriptors; (3) determine the terms of its evolution tocritical states.The whole work leads first to the development of a probabilistic modeling, which is designed to be deployed in different spatialscales and in dfferent times. The reflection is then extended to the methodological and technical arrangements that would allowthe development of analytical indicators and synthetic indexes for assessing the resource level of tension.The approach finally results in simple and intuitive digital tools, that can be mobilized for operational purposes such asdecision-making support for the implementation of anticipatory measures and regulation, and that can transferable to anyMediterranean territory.

Les modèles disponibles prévoient que le changement climatique entrainera de plus longues périodes de sécheresse et/ou une diminution globale des précipitations en région méditerranéenne. Ces changements affecteront probablement la composition des communautés, la biodiversité et les processus écosystémiques. Cependant, les effets de la biodiversité, des changements de précipitations et de leurs interactions sur le fonctionnement des écosystèmes restent mal connus. Dans cette thèse, j’ai cherché à quantifier le rôle de la diversité des plantes dans la réponse d’un écosystème de garrigue méditerranéenne à une diminution de la disponibilité en eau, avec un intérêt particulier pour les processus souterrains, tels que le fonctionnement de la communauté microbienne du sol et les réponses fonctionnelles des racines.Afin d’étudier les conséquences d’une sécheresse sévère répétée sur la croissance végétale, et particulièrement racinaire, j’ai mis en place une expérience en rhizotrons, en conditions semi-contrôlées. Dans chaque rhizotron ont été plantées deux individus d’une même ou de différentes espèces des trois espèces dominantes de notre site d’étude (Quercus coccifera, Cistus albidus, Brachypodium retusum). Les sécheresses sévères répétées ont eu un effet négatif sur la survie des deux espèces ligneuses mais pas sur celle de l’herbacée. La compétition interspécifique a généralement augmenté la survie de C. albidus et B. retusum comparé à la compétition intraspécifique. A l’inverse, la compétition interspécifique a diminué la survie de Q. coccifera. De la même manière, les traits morphologiques racinaires ont été plus affectés par l’identité des espèces voisines que par le traitement de sécheresse. Les profils métaboliques des communautés microbiennes (CLPP) de sol associé aux racines n’ont pas été affectés par les traitements de sécheresse ni par l’identité des espèces végétales. Cependant, avec l’augmentation de la profondeur du sol, les CLPP ont augmentés mais avec une utilisation de ressources moins diversifiées. Ces résultats suggèrent que la composition d’espèces végétales de la garrigue méditerranéenne étudiée a un effet plus important sur la croissance, la variabilité intraspécifique des traits racinaires et la survie que les sécheresses sévères répétées.Dans le contexte d’un projet collaboratif (CLIMED), j’ai utilisé un gradient naturel de diversité d’espèces d’arbustes d’un écosystème de garrigue méditerranéenne ayant reçu un traitement d’exclusion de pluie partielle (-12% de précipitation). Cette expérience m’a permis d’étudier les réponses des profils métaboliques des communautés microbiennes du sol CLPP à une diminution des précipitations ainsi qu’à un changement de diversité des litières végétales décomposant au sol comme ressource clé pour les microorganismes hétérotrophiques du sol, pendant deux ans. Alors que l’exclusion de pluie n’a eu qu’un impact mineur sur la diversité des substrats métabolisés par les communautés microbiennes, la richesse spécifique de la litière a favorisé l’activité microbienne du sol en augmentant la diversité catabolique de la communauté microbienne du sol. Ces résultats suggèrent que les effets indirects du changement climatique sur la composition et la richesse des espèces végétales pourraient avoir des conséquences plus importantes pour le fonctionnement microbien du sol que la réduction des précipitations prévue dans l’écosystème de garrigue méditerranéenne étudié.Mes deux études, de terrain et en rhizotron, ont clairement montrées que l’identité et la diversité des espèces végétales peuvent être plus importantes pour le fonctionnement de ces garrigues méditerranéennes qu’une augmentation des sécheresses. Je conclus que les changements de composition et de diversité d’espèces végétales induits par le changement climatique peuvent avoir des conséquences plus importantes pour le fonctionnement des garrigues méditerranéennes que les effets directs d’une modification des précipitations / Longer drought periods and/or overall less precipitation are thought to be major consequences of ongoing climate change in the Mediterranean region. These changes in the water regime will likely affect community composition, biodiversity and ecosystem processes, but very little is known about how biodiversity and changes in precipitation interactively affect ecosystem functioning. In my PhD thesis, I aimed to quantify the role of plant diversity in the response of Mediterranean shrubland ecosystem to a decrease in water availability, with a particular interest in belowground processes, such as soil microbial community functioning and functional responses in plant roots.I used a rhizotron approach under partially controlled conditions to study plant growth responses to repetitive severe droughts, with a particular focus on root growth. Two individuals of the same species or in all possible combinations of the three dominating species at our field site (Quercus coccifera, Cistus albidus, Brachypodium retusum) were grown together in a rhizotron. Repetitive severe droughts had a negative effect on survival of the two woody species (Q. coccifera, C. albidus), but not of the grass B. retusum. Interspecific competition generally increased survival of C. albidus and B. retusum compared to monospecific competition. Conversely, interspecific competition decreased the survival of Q. coccifera. Likewise, I found that root morphological traits were mostly affected by the neighbor species identity rather than by severe drought. The community level physiological profiles (CLPPs) of root associated soil microbial communities did not differ between drought treatments and were also not affected by plant species identity. However, CLPPs changed towards more total microbial activities but less diverse resource use at increasing soil depth. Collectively these results suggest that plant species composition of the studied Mediterranean shrubland has a stronger effect on growth, intraspecific variability in root traits and survival than repetitive severe droughts.In the context of a larger collaborative project (CLIMED), I used a natural gradient of shrub species diversity in a Mediterranean shrubland ecosystem (garrigue) to which a permanent partial rain exclusion treatment (12% less precipitation) was added. This field experiment allowed me to study the responses of soil microbial community level physiological profiles (CLPPs) to reduced precipitation and to a change plant-produced leaf litter material decomposing on the ground as a key resource for heterotrophic soil microorganisms over two years. While rain exclusion had only a minor impact on the diversity of substrates metabolized by the microbial communities, litter species richness promoted global soil microbial activity by increased catabolic diversity of the soil microbial community. These results suggest that indirect climate change effects on plant species composition and richness might have more important consequences for soil microbial functioning than reduced precipitation in the studied Mediterranean shrubland ecosystem.Both, the field study of soil microbial functioning and the rhizotron study of plant growth and survival clearly showed that plant species identity and diversity may be more important for the functioning of these Mediterranean shrublands than increased drought. I conclude that climate change induced shifts in plant species composition and diversity may have more important consequences for the functioning of Mediterranean shrublands than the direct effects of altered precipitation.

L’aérosol organique secondaire (AOS) est issu de processus d’oxydation des précurseurs gazeux, les composés organiques volatils (COV). Des lacunes persistent encore dans la connaissance des voies de formation et d’évolution de l’AOS et de sa composition chimique à l’échelle moléculaire. Ces différents aspects expliquent en partie la sous-estimation de sa concentration globale par les modèles. Pour apporter des éléments de réponse à ces problématiques, le bassin méditerranéen a été sélectionné comme région d’étude. Celui-ci est, en effet, caractérisé par une forte photochimie, notamment en été, et des sources de COV très intenses, à la fois biogéniques et anthropiques, réunissant ainsi les conditions favorables à la formation d’AOS dans l’atmosphère. Dans ce contexte, deux campagnes de mesures ont été réalisées dans le cadre des programmes Canopée et ChArMEx.Grâce au déploiement d’une méthode de prélèvement et d’analyse par TD-GC/MS, la caractérisation de la fraction organique a permis la détermination de plus d’une centaine de composés oxygénés de C2 à C18 en phases gazeuse et particulaire. La complémentarité des jeux de données obtenus avec des méthodes plus traditionnelles (PTR-MS, AMS) a permis d’apporter des éléments de réponse sur la réactivité des composés oxygénés vis-à-vis du radical OH, sur la composition de la matière organique sur deux sites aux caractéristiques contrastées et sur la propension de différents précurseurs biogéniques et anthropiques à former de l’AOS. La détermination des coefficients de partage théoriques et expérimentaux apportent également des éléments de réponse quant à la représentation de l’AOS dans les modèles / Secondary Organic Aerosol or « SOA » is formed in the atmosphere by oxidative process of volatile organic compounds (VOC). Gaps in knowledge of SOA formation and evolution pathways and of molecular characterization still exist. These aspects are an important source of uncertainties and can explain the underestimation of SOA budget calculated by models. In order to give new insights on these issues, the Mediterranean basin appears like an ideal area to study SOA. Actually, this region is characterized by high photochemistry, above all during summer season, and by intense VOC biogenic and anthropogenic emissions implying the formation of SOA in the atmosphere. In this context, two field campaigns have been performed in the frame of Canopée and ChArMEx projects.Thanks to a sampling and analyzing method by TD-GC/MS, the characterization of organic fraction enables one to determine more than one hundred compounds from C2 to C18 in gaseous and particulate phases. In combination with traditional datasets (PTR-MS, AMS), new insights were brought in reactivity of gaseous oxygenated compounds with OH radical, in chemical composition of organic material in particulate phase and about the contribution of various precursors to the capacity to form SOA. The determination of experimental and theoretical partitioning coefficients gives new information on SOA representation in models

Les ressources en eau du Liban sont soumises à une pression croissante due au développement économique, à la croissance démographique, à la gestion non-durable des ressources en eau et au changement climatique. Les montagnes du Mont et Anti-Liban sont des châteaux d'eau naturels pour le Liban car elles augmentent les précipitations par le soulèvement orographique des masses d'air. En raison de l'influence du climat méditerranéen, la plupart des précipitations au-dessus de 1200 m a.s.l. tombe sous la forme de neige en hiver. Par conséquent, la fonte des neiges contribue de façon importante au bilan hydrique national. En particulier, la fonte des neiges du Mont-Liban alimente les réseaux d'eau souterraine karstiques, qui fournissent des ressources en eau essentielle pour la région côtière. Malgré l'importance du manteau neigeux au Liban, sa variabilité spatiale et temporelle est insuffisament observée si bien que sa contribution au débit des fleuve et des sources reste méconnue. L'objectif de ce travail est de réduire ce manque de connaissance en utilisant des mesures in situ, des observations satellite et de la modélisation du manteau neigeux. 1. Nous présentons d'abord une revue de la littérature sur les processus nivo- hydrologiques dans les régions montagneuses méditerranéennes. De nombreuses études - principalement aux Etats-Unis de l'Ouest et dans les montagnes au sud de l'Europe - soulignent l'impact fort de la variabilité interannuelle du climat méditerranéen sur la dynamique du manteau neigeux. Le rayonnement solaire élevé est un facteur important du bilan énergétique du manteau neigeux, mais la contribution des flux de chaleur est plus forte à la fin de la saison nivale. La sublimation de la neige et la densification rapide sont des processus importants dans ce contexte. Les approches hybrides combinant des données de stations météorologiques et la télédétection optique de la surface enneigée à travers la modélisation sont recommandées pour compenser l'absence d'observations spatialisées du forçage météorologique. 2. Ensuite, nous présentons un ensemble original de données sur le manteau neigeux au Mont-Liban pour la période 2013-2016. Nous avons recueilli des observations sur le terrain de la hauteur de neige (HS), de l'équivalent en eau de neige (SWE) et de la densité de neige entre 1300 et 2900 m d'altitude sur le flanc occidental du Mont-Liban. De plus, des données météorologiques continues ont été acquises par trois stations météorologiques automatiques situées dans la partie enneigée du Mont-Liban. Le produit MODIS a été utilisé pour calculer la superficie couverte par la neige dans trois bassins hydrographiques couverts par les observations in situ. Nous remarquons la grande variabilité de HS et SWE et une densité élevée du manteau neigeux. Nous trouvons une corrélation significative entre HS et SWE qui peut être utile pour réduire la quantité de travail de terrain en vue d'un suivi opérationnel futur. 3. Grâce à ces données, nous avons mis en place un modèle distribué du manteau neigeux sur le Mont-Liban à une résolution de 100 m. Le modèle est validé à différentes échelles en utilisant les observations de SWE, densité, HS et SCA. Une simulation avec des modifications très limitées du paramétrage par défaut permet de capturer correctement la plupart des observations. Cette simulation permet donc d'estimer l'évolution du SWE et la fonte dans les trois bassins étudiés entre 2013 et 2016. Cette recherche a mis en évidence l'importance de réaliser simultanément des mesures sur le terrain et des observations météorologiques continues pour mieux appréhender les processus physiques qui contrôlent l'évolution du manteau neigeux sur le Mont-Liban. Enfin, l'influence du transport de la neige par le vent et des dépôts de poussière sur la fonte des neiges reste à évaluer en perspective de ce travail. / Lebanon's water resources are under increasing pressure due to economic development, demographic growth, unsustainable water resource management, and climate change. The Mount- and Anti-Lebanon Mountains are natural water towers for Lebanon as they play an important role in enhancing orographic precipitation. Due to the influence of the Mediterranean climate, most precipitation above 1200 m a.s.l. falls as snow during winter season. As a result, snowmelt is an important contributor to the national water balance. In particular, snowmelt from Mount-Lebanon feeds the karst groundwater systems, which provide key water resources to the coastal region. Despite the importance of the snow cover in the Lebanese mountains, the actual snowpack spatial and temporal variability and its contribution to the spring and river discharges in Lebanon remains poorly constrained. The objective of this work is to reduce this lack of knowledge using a combination of in situ measurements, remote sensing observations and modelling of the snowpack in Mount-Lebanon. 1. We first present an extensive review of the literature about the snow hydrological processes in Mediterranean-like mountain regions. Many studies - mainly from Western USA and Southern Europe mountains - emphasize the strong impact of the interannual Mediterranean climate variability on the snowpack dynamics. The high incoming solar radiation is an important driver of the snowpack energy balance, but the contribution of heat fluxes is stronger at the end of the snow season. Snow sublimation and rapid densification are important processes to consider. Hybrid approaches combining weather station data with optical remote sensing of the snow extent through modelling are recommended to tackle the lack of spatially-distributed observations of the meteorological forcing. 2. Then, we introduce an original dataset on the snow cover in Mount-Lebanon for the period 2013-2016. We collected field observations of the snow height (HS), snow water equivalent (SWE), and snow density between 1300 and 2900 m a.s.l. in the western slope of Mount-Lebanon. In addition, continuous meteorological data were acquired by three automatic weather stations located in the snow dominated region of Mount-Lebanon. The MODIS snow product was used to compute the daily snow cover area in three snow dominated basins. We find that HS and SWE have large variances and that snow density is high. The strong correlation between HS and SWE may be useful to reduce the amount of field work for future operational monitoring. 3. Using these data we set up a distributed snowpack energy balance in the Mount- Lebanon at 100 m resolution. The model is validated at different scales using the observed SWE, snow density, HS and SCA. A simulation with very limited adjustments to the default parameterization is found to correctly capture most of the observations. This simulation allows the estimation of the SWE evolution and snow melt in the three study basins between 2013 and 2016. This research highlighted the importance of conducting simultaneous field surveys and meteorological observations to gain insights into the physical processes driving snowpack evolution in Mount-Lebanon. Finally, the influence of snow erosion by wind and the influence of dust deposits on snowmelt, remains less known, and are warrant for future research.