Les mammifères sont présents sur la surface terrestre depuis au moins le crétacé et ont colonisé l’ensemble des continents et des océans. Mon travail s’attache à comprendre la nature et l’importance relative des processus qui ont pu conduire à la répartition géographique actuelle des mammifères et notamment aux similarités faunistiques entre régions du globe. En décrivant les facettes phylogénétiques et fonctionnelles de la biodiversité des mammifères, j’adopte une approche résolument intégrative, à l’interface entre la biogéographie historique et la biogéographie fonctionnelle.À partir d’un travail de revue et de synthèse, la première partie de la thèse me permet de dégager un nombre limité de grandes lignes structurelles décrivant les facettes phylogénétiques et fonctionnelles de la biodiversité. En particulier, je mets en évidence comment la variation de l’échelle phylogénétique de travail peut permettre de mettre en lumière différents processus.La seconde partie de ma thèse s’attache à utiliser cette approche pour expliquer la répartition des mammifères sur le globe. Nous montrons ainsi que les compositions faunistiques à large échelle phylogénétique (p. ex. pour les familles) semblent expliquées par l’isolement géographique des masses continentales au cours du cénozoïque alors que les compositions à fine échelle phylogénétique (p. ex. pour les espèces) sont davantage conditionnées par les affinités climatiques. Nous montrons ensuite que les régions ayant développées des faunes mammaliennes indépendantes présentent en fait des similarités fonctionnelles exceptionnelles, résultat d’une évolution convergente.Comprendre les déterminants historiques et écologiques d’une telle répartition ne représente pourtant qu’un premier pas vers leur sauvegarde face aux multiples menaces anthropiques. La dernière partie de ma thèse entreprend de montrer l’importance d’une vision intégrative combinant les facettes phylogénétiques, fonctionnelles et taxonomiques pour la conservation de l’ensemble des dimensions de la diversité mammalienne. / Mammals inhabit the Earth since at least the Cretaceous and have colonised all continents and oceans. My work aims at understanding the nature and importance of the different processes leading to current geographical distributions of mammals and in particular faunal similarities between regions of the globe. By describing the phylogenetic and functional facets of mammalian diversity, I adopt an integrative approach, at the interface between historical and functional biogeography.First, I review and synthesize most of the published multifaceted diversity metrics to propose a limited number of structural dimensions that parsimoniously describe the phylogenetic and functional structure of species assemblages. In particular, I point out how a multi-phylogenetic scale approach might improve our understanding of the mechanisms shaping diversity patterns.Second, I use this approach to understand the geographical distribution of mammals worldwide. I show that at large phylogenetic scales (e.g. families) distributions seem to be driven by geographic isolation of the regions over the course of the Cenozoic Era, while at small phylogenetic scales (e.g. species), distributions are related to climatic affinities. In addition, I show that those regions having developed independent mammalian faunas show exceptional functional similarities due to evolutionary convergences.Understanding the historical and ecological drivers of mammal biodiversity only represents the first step toward their conservation in the face of anthropic threats. The last part of my thesis shows the importance of an integrative approach using phylogenetic, functional and taxonomic facets to protect all dimensions of mammal diversity.

Un ensemble de disciplines tente de comprendre les causes de la distribution de la biodiversité à la surface de la terre. Cette thèse, à l'interface entre macro-écologie et phylogéographie, démêle le rôle relatif des différents facteurs environnementaux et des processus contrôlant la diversité des crustacés aquatiques souterrains en Europe. L'utilisation d'un modèle biologique souterrain permet d'écarter l'effet de la saisonnalité thermique, omniprésente dans les milieux de surface. L'action de multiples facteurs – plus particulièrement la disponibilité des ressources trophiques et l'hétérogénéité environnementale – et les variations régionales de leur importance relative fournissent l'explication la plus parcimonieuse des patrons de richesse. Ce résultat s'oppose au paradigme du rôle prépondérant du processus d'extinction causé par les fortes oscillations climatiques du Pléistocène en Europe du nord. Toutefois, ces oscillations ont très probablement sélectionné des organismes mobiles qui participent à l'augmentation de la taille moyenne des aires de répartition des espèces avec la latitude. La reconstruction de la dynamique des aires de distribution montre que la dispersion est un processus très hétérogène entre et au sein des espèces. Elle interviendrait lors de courtes fenêtres temporelles entre lesquelles l'adaptation locale tendrait au contraire, à contrecarrer les capacités de dispersion. Enfin, ce travail propose des pistes de réflexion afin d'expliquer plus précisément, à partir de données moléculaires supplémentaires et d'outils génomiques, les variations géographiques des taux de diversification et de substitution à l'échelle continentale / A set of disciplines attempt to understand causes of biodiversity patterns on the earth. This thesis, at the frontier between macroecology and phylogeography, disentangles the relative influence of environmental factors and processes shaping groundwater crustacean diversity in Europe. Groundwater habitats offer useful case studies for avoiding the effect of thermal seasonality, which is pervasive in surface ecosystems. The influence of multiple factors – especially productive energy and spatial heterogeneity – and regional variation in their relative importance provide the most parsimonious explanation of species richness patterns. This result undermines the prominent role attributed to the disproportionate extinction of species in northern European regions with high historical climate oscillations. However, these oscillations have probably selected vagile species which contribute to the increase in median range size of species with latitude. Reconstructing range dynamics shows that dispersal is a heterogeneous process within and among species. It may occur during short time windows between which local adaptation favors specialization. Finally, I suggest several research avenues using molecular data and genomic tools for understanding geographical variation in diversification and substitution rates at continental scale