Bien que les champignons mycorhiziens arbusculaires (AMF) soient présents des habitats collinaires aux habitats alpins, les recherches sur leur rôle dans l’écosystème montagnard sont encore incomplètes. Les objectifs de cette thèse sont d’analyser l’écologie et le fonctionnement des AMF ainsi que leur réponse au changement global dans les écosystèmes montagnards. Nous tentons de répondre aux questions de recherche suivantes : quels sont les effets de l’altitude sur les AMF indépendamment des effets des autres gradients et de la relation AMF-plante hôte ? Quelles relations de facilitation se développent dans les écosystèmes montagnards et quels bénéfices les plantes tirent-elles des AMF ?Avec l’augmentation d’un stress environnemental la symbiose AMF-plante doit théoriquement devenir plus mutualiste. Nous émettons l’hypothèse d’une modification du fonctionnement des interactions AMF-plante selon un gradient altitudinal dans les conditions environnementales actuelles, puis dans les conditions futures. Afin de vérifier ces hypothèses, une expérimentation in situ a été mise en place dans les Alpes Centrales d’Italie pour évaluer les variations des taux de mycorhization et leur abondance dans la communauté microbienne du sol, étudier la nature des relations entre plantes et mycorhizes ainsi que la productivité végétale le long d’un gradient altitudinal. De plus, les influences d’une augmentation de la température et d’une réduction des précipitations sont analysées séparément dans une chambre de croissance sous conditions contrôlées, ce qui permet de distinguer leurs effets respectifs sur la productivité des plantes et sur les interactions plantes – mycorhizes.Cette thèse montre que les AMF sont omniprésents dans les écosystèmes de montagne et qu’une diminution de leur abondance avec l'altitude dépend du contexte climatique global. D'autre part, la relation des AMF avec les plantes est fortement dépendante de la plante-hôte, ainsi que du contexte biotique et abiotique. Troisièmement, un changement des interactions AMF-plante avec l'altitude est suggéré par des indices indirects, mais est également très probablement dépendant de l'identité de la plante hôte. Cette thèse propose aussi une nouvelle orientation de recherche pour bien évaluer les hypothèses présentées. Il est nécessaire de réaliser des études sur le terrain où la présence des AMF est contrôlée et les interactions AMF-plante peuvent être évaluées. Afin de généraliser les résultats, ces expérimentations doivent être menées à différentes échelles spatiales et représenter différentes aires géographiques.Il est particulièrement important de comprendre et de qualifier ces processus en zone montagnarde pour prévoir leur évolution possible dans un contexte de changement global. Nos expérimentations montrent en effet que le réchauffement est un facteur important car il aggrave les conditions de sécheresse en basse altitude et entraine une baisse de la productivité des plantes. Nous démontrons que la présence de mycorhizes atténue l’impact du changement climatique sur la productivité des plantes mais que le niveau de cette atténuation varie selon les espèces de plantes.Les connaissances actuelles concernant les AMF en milieu montagnard sont peu développées sur les processus en jeu dans les interactions AMF-plantes. Grâce aux hypothèses présentées et à leur approche expérimentale cette thèse offre de nouvelles perspectives sur l’analyse de ces processus. / Even though arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) are present from foothills to all alpine habitats, research on their role in mountain ecosystems remains incomplete. The main objective of this dissertation was to investigate interactions between AMF and plants along altitudinal gradients under both, natural conditions and simulated future climate change conditions.A novel framework is suggested for the functioning of the AMF-plant relationship along altitudinal gradients based on the stress gradient hypothesis. The first hypothesis expects the AMF-relationship to shift along the mutualism–parasitism continuum following changing environmental stress along the altitudinal gradient. The relationship might be most mutualistic at the subalpine zone. In a second hypothesis, this shift along the mutualism-parasitism continuum is predicted to be different under climate change conditions, and the most mutualistic expression of the AMF-plant relationship expected in the montane and alpine zone. Studies to validate the presented hypotheses will help to identify important mechanisms underlying plant-AMF interaction and with that the mediation of plant-plant interactions by AMF. In the scope of this thesis, the framework was addressed in field experiment as well as under controlled conditions in a climate chamber experiment.From a literature review and from a field experiment along a dry inner-alpine altitudinal gradient this thesis proposes the following conclusions: First, AMF are also ubiquitous in mountain ecosystems, but a decrease in their abundance with increasing altitude is dependent on the overall climatic context. Second, their relationship to plants is however strongly dependent on the host plant species as well as the biotic and abiotic context. Third, a shift of the AMF-relationship along with altitude is expected but will quite possibly also depend on the plant species identity. Fourth, to fully assess the suggested working hypotheses for AMF-plant interactions field studies must be conducted at different spatial scales and covering different mountain systems.It is particularly important to understand and investigate the drivers of AMF plant relationship in mountain ecosystems to be able to make sound predictions for AMF-plant interactions under future climate change conditions. The presented field and climate chamber experiments on climate change show that temperature is an important factor because it aggravates the conditions of drought in lowland and a threshold is surpassed. It becomes also clear that whether AMF mitigate climate change effects for plants or not is dependent on the plant species. Altogether this thesis contributes to current research questions in ecology, climate change mitigation and plant–soil interactions, because it addresses the role of AMF in mountain grassland ecosystem, investigates the effects of climate change and provides a new framework concerning the functioning of the AMF-plant relationship ranging from parasitism to mutualism.

Les alpages sont des espaces utilisés par la majorité des exploitations d’élevage de montagne et de Provence, qui y envoient tout ou partie de leurs troupeaux durant la saison estivale. Ce sont des milieux très riches sur le plan environnemental, mais aussi très fragiles et gérés exclusivement par le pâturage des troupeaux, constituant de ce fait des espaces particuliers dans la problématique de l’adaptation au changement climatique pour les systèmes d’élevage provençaux et de montagne. Or le constat est fait que les approches de diagnostic d’alpage et les références utilisées au plan pastoral présentent des lacunes pour appréhender la gestion dynamique des alpages : vision statique des végétations d’alpage et des pratiques, prise en compte des aléas et de la variabilité interannuelle souvent réduite à un coefficient forfaitaire de sécurité... et pas de prise en considération des interactions entre alpage et exploitations utilisatrices. Afin de renouveler ces cadres d’analyse, notre travail de thèse propose une modélisation conceptuelle du fonctionnement du système « alpage-exploitations », intégrant les plans biophysique et de la gestion. La construction du modèle s’appuie sur la combinaison de travaux en écologie et en agronomie « système », et de dires d’expert (modélisation participative). Le modèle est mis à l’épreuve sur une diversité de cas, issus du réseau Alpages Sentinelles dans le massif Alpin. Une analyse de la vulnérabilité des systèmes à la recrudescence des aléas climatiques est effectuée en étudiant leur exposition aux aléas puis leur sensibilité ; afin d’intégrer la dynamique de long terme du changement climatique dans la gestion des alpages, une analyse mobilisant les théories de la résilience socio-écologique est proposée en complément. / Alpine pastures, or mountain summer pastures can be defined as permanent grasslands used in summer by mountain and surrounding plains farmers (especially Provence in the French Alps). They are rich but fragile ecosystems, managed exclusively through the grazing of herds. Therefore adaptation to climate change is very specific on these spaces. Pastoral diagnosis methods and technical references are insufficient to analyse dynamic management of summer mountain pastures: static vision of vegetation and practices, climatic hazards considered only through a security coefficient, and no consideration for interactions between summer pastures and farms. In order to renew these analytical frameworks, our PhD thesis proposes a conceptual model of how the system “mountain summer pastures-farm” works, both in biophysical terms and in terms of management. The building of this model relies both on researches in ecology and agronomy, and on participatory modelling. We evaluate the model through an analysis of the vulnerability to climatic hazards of a diversified sample of systems. In order to take into account long term dynamics of climate change, we also mobilise the theories of social-ecological resilience.