Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

L'étude menée durant quatre années consécutives (2003-2007) a caractérisé écologiquement et faunistiquement le peuplement des coccinelles en Algérie. 48 espèces ont été répertoriées dont 46 sont des agents de lutte biologiques. Elles se répartissent dans huit sous-familles, 12 tribus et 23 genres. La richesse spécifique est très élevée dans les secteurs du nord d'Algérie. Cette zone est caractérisée par des bioclimats humide, sub-humide et semi aride regroupant 41 espèces. Elle est par contre très faible dans le secteur de l'Atlas saharien et le Sud algérien avec respectivement 12 et 16 espèces. L'étude des spécificités trophiques, spatiales et temporelles des principales espèces, nous a conduits à définir leurs niches écologiques dans les différents agro écosystèmes de l'Algérie. Ainsi, la distribution spatiale des espèces peut apparaître comme quelque chose de statique. Il s'agit en réalité d'un processus dynamique dont le moteur est la disponibilité d'habitat favorable qui abrite la proie préférentielle. La communauté de coccinelles fonctionne sur le principe de partage des ressources et les interactions entre espèces organisent la communauté en réseaux trophiques. L'analyse de la distribution des coccinelles à travers les différents secteurs géographiques montre que les espèces: C. septempunctata, H. variegata, S. punctillum et, H. argus présentent une forte valence écologique. En revanche, les espèces: P. ovoideus, P. numidicus, E. pubescent forme apicalis, H. marmottani, et Pullus sp semblent être spécifiques aux régions sahariennes et plus particulièrement au Sahara septentrional. / The study led during four consecutive years (on 2003-2007) shed light on the species composition, and habitat characteristics of the communities of ladybirds in Algeria. 48 species were listed among which 46 are biological control agents. They divide up in 8 sub-families, 12 tribes and 23 genera. The specific richness is very high in the sectors of the North of Algeria (41 species). This zone is characterized by bioclimates wet, sub-wet and semi-dry grouping. It is very low on the other hand in the sector of the Saharan Atlas and the Algerian South with respectively 12 and 16 species. The study of trophic interactions, spatial and temporal distribution of the main species, led us to define their ecological niches in the various agro-ecosystems of Algeria. So, the spatial distribution of the species can appear as something static. It is in reality a dynamic process the engine of which is the availability of favorable habitats that shelter ladybird preferential prey. Communities of ladybird works on the principle of division (sharing) of the resources and the interactions between species organize the community in trophic networks. The analysis of the distribution of ladybirds through the various geographical areas shows that the C. septempunctata, H. variegata, S. punctillum, and, H. argus present strong ecological valence. On the other hand, P. ovoideus, P. numidicus, E. pubescens forme apicalis, H. marmottani, and Pullus sp are specific to the Saharan regions and more particularly to northern Sahara.

La mer Méditerranée est un hotspot de biodiversité sous diverses influences où plusieurs perturbations agissent en synergie: réchauffement climatique, perte d'habitats et surpêche menacent la biodiversité marine et perturbent les équilibres écosystémiques. Afin d'assurer une gestion durable des écosystèmes marins côtiers, conformément aux prérogatives de l'Approche Ecosystémique des Pêches, il est nécessaire d'étudier les conséquences de ces perturbations sur les populations exploitées. Or, malgré la multiplicité des études relatives au changement global en Méditerranée, les conséquences écosystémiques de ces changements demeurent mal connues. Dans cette thèse, le Golfe de Gabès a été choisi comme modèle d'étude en raison des nombreuses perturbations qui y sont rencontrées et qui en font l'archétype de tendances plus généralisées en Mer Méditerranée. Cette thèse se propose d'abord de replacer l'écosystème du Golfe de Gabès dans son contexte biogéographique à travers l'étude de la phylobiogéographie des assemblages des poissons côtiers méditerranéens et la modélisation de la structure et du fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès. Par la suite, nous proposons de modéliser, en utilisant des modèles de niches écologiques, les modifications potentielles futures des assemblages biogéographiques d'espèces exploitées soumises aux changements climatiques et à la perte d'habitat, ainsi que les conséquences trophiques de ces modifications. En prenant en compte la taxonomie et l'histoire évolutive des espèces, nous avons mis en évidence le niveau de séparation entre les assemblages méditerranéens en proposant une nouvelle délimitation biogéographique du plateau continental. Par ailleurs, l'exploration des dissimilarités phylogénétiques à l'échelle des côtes tunisiennes a mis en évidence quatre zones biogéographiques majeures présentant une faible congruence avec le zonage adopté pour la gestion de la pêche en Tunisie. Les projections des futures aires de répartition des 60 principales espèces exploitées du Golfe de Gabès, grâce à l'implémentation du modèle climatique NEMOMED8, révèlent que pour la fin du siècle, 34 espèces pourraient contracter leurs aires de répartition parmi lesquelles 12 espèces pourraient s'éteindre à l'échelle du Golfe. Par ailleurs, en combinant des scénarios de régression d'herbier et de changement climatique, les projections montrent que les magnitudes des modifications d'aires de répartition induites par le changement climatique sont plus larges que celles résultant de la perte d'habitat. La mise en place d'un modèle trophique Ecopath nous a permis de décrire la structure et le fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès et de le comparer avec d'autres écosystèmes méditerranéens exploités. Ce modèle a intégré un large éventail d'espèces depuis le phytoplancton jusqu'aux top-prédateurs ainsi que les principales activités de pêche opérant dans la zone. Les résultats du modèle mettent en évidence que le chalutage benthique est l'activité ayant les conséquences écosystémiques les plus étendues avec un fort impact sur certaines espèces démersales exploitées. Enfin, pour étudier les conséquences trophiques des modifications des distributions spatiales des espèces exploitées, nous avons reconstruit les réseaux trophiques au sein des assemblages d'espèces en nous fondant sur la relation positive liant la taille du prédateur à celle de sa proie. Nous avons ainsi pu prédire les réseaux trophiques actuels et projeter les modifications potentielles de leurs structures. Nous avons constaté qu'une grande partie du Golfe pourrait connaître une augmentation de la connectance et un allongement des voies trophiques moyennes qui s'accompagnent d'une diminution du nombre de proies par prédateur et du nombre de prédateurs par proie. Cette thèse est une ouverture vers la compréhension du rôle de la biodiversité dans le maintien du fonctionnement des écosystèmes. / The Mediterranean Sea is a marine biodiversity hot spot highly affected by several sources of disturbances interacting synergistically: global warming, habitat loss and overfishing threaten marine biodiversity and disrupt the ecosystem balance. To ensure a sustainable management of coastal marine ecosystems according to the Ecosystem Approach to Fisheries, it is necessary to study the ecosystem responses to these disturbances. However, despite the variety of global change studies in Mediterranean areas, ecosystems responses to these changes remain poorly understood and particularly at the southern part of the Mediterranean Sea. In this PhD thesis, the Gulf of Gabes was chosen as study area since it is one of the most affected regions by global change which makes it a mesocosm model of more regional patterns that occur in the Mediterranean Sea. In this study, as a first step, we replaced the Gulf of Gabes in its biogeographic and ecosystem regional context. This was achievied through a phylogenetic-based delineation of biogeographical species pools of coastal Mediterranean fishes and using an ecosystem model to describe its structure and functioning in comparison with other Mediterranean ecosystem model properties. We therefore projected potential future geographic ranges and assemblages composition of biogeographical exploited species pool according to global warming and habitat loss scenarios. Then we assessed their effects on food web structure. Taking into account the taxonomy and inter-species evolutionary relationships, we generate a new bioregionalisation of the continental shelf based on the turnover of lineages. Our results showed that climate is the major driver of species distribution and assemblage's composition. In addition, the exploration of phylogenetic dissimilarity across the Tunisian coast highlighted four major biogeographic areas showing a low spatial congruence with zoning used for fisheries management in Tunisia.Projected range shifts of the 60 main exploited species of the Gulf of Gabes through the implementation of a new climate model (NEMOMED8) revealed that, by the end of the century, 34 species could contract their ranges including 12 species that could become locally extinct across the Gulf of Gabes. Furthermore, by combining Posidonia meadows loss scenarios and climate change projections, our results showed that the magnitudes of the changes range induced by climate change are larger than those resulting from the loss of habitat.The Ecopath mass-balance model allowed us to describe the structure and functioning of the ecosystem of the Gulf of Gabes in comparison with other Mediterranean ecosystems. These models encompass the entire trophic spectrum from phytoplankton to higher trophic levels as well as the main fishing activities in the area. The model results showed that, among the fishing activities studied, bottom trawling was identified as the activity having the widest-ranging impacts across the different functional groups and the largest impacts on some commercially-targeted demersal fish species. Finally, to study the effects of species range shift on food web structure, we used a new methodology to infer trophic interactions between species. Based on the robust relationship between the size of prey and predators, we predicted the current food webs and project potential changes in their structures. We found that a significant portion of the Gulf of Gabes would face an increase of connectance and an extension of trophic pathways in parallel with a decrease in the number of prey per predator and the number of predators per prey. This PhD thesis paves the way towards the understanding of the role of biodiversity in maintaining ecosystem functioning.

Bien que la fragmentation des habitats soit reconnue comme une cause majeure de l'érosion de la biodiversité, les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. L'objectif de ce travail est d'identifier les principaux facteurs qui contrôlent l'organisation des communautés végétales forestières, aux différentes échelles spatiales et temporelles et dans différents contextes paysagers. Les espèces végétales vasculaires ont été inventoriées dans les fragments forestiers présents dans 9 fenêtres de 5x5km situées en Picardie (France). Une analyse régressive du paysage a d'abord permis de reconstituer l'histoire du couvert forestier pendant les trois derniers siècles, révélant que le paysage forestier picard était dans une dynamique de fragmentation croissante. L'influence des facteurs locaux, paysagers et historiques sur la richesse et la composition forestière des fragments a ensuite été analysée à l'aide de modèles d'équations structurales ; si la taille du fragment est le principal déterminant, les facteurs paysagers et historiques influencent fortement la présence des espèces herbacées forestières sensu stricto. Une analyse en coordonnées principales de matrices de voisinage couplée à une analyse de redondance avec partition de la variance a permis d'analyser la diversité inter-fragments le long du gradient paysager. Celle-ci apparaît contrôlée par les facteurs locaux en système ancien et peu fragmenté (partition des niches), tandis que la configuration spatiale du paysage devient essentielle en système fragmenté et/ou récent (neutralisme). Une approche « pseudo-diachronique » étudiant l'assemblage des espèces le long du gradient temporel a précisé l'importance relative des mécanismes neutralistes et de partition des niches dans les assemblages locaux des espèces. Une approche plus fine, utilisant des relevés emboîtés, a ensuite montré qu'à une échelle stationnelle (1000m2), la diversité végétale était surtout sous la double dépendance du réservoir régional d'espèces et des caractéristiques édaphiques, tandis qu'à une échelle très locale (1m2), la compétition interspécifique devenait significative. Une étude expérimentale a finalement confirmé que la présence des espèces de forêt ancienne était limitée par leurs faibles capacités de dispersion, alors que celle des espèces de forêt récente apparaissaient fortement limitée par les conditions d'habitat. En précisant l'influence multiscalaire et interactive des facteurs locaux, paysagers, historiques et spatiaux, ce travail contribue à une meilleure connaissance de l'organisation des communautés végétales forestières locales et de leur fonctionnement en métacommunauté.

Cette Thèse d'Etat, soutenue en 1977, a permis de mettre en perspective les recherches de terrain réalisées dans les régions forestières d'Afrique, d'Amérique et d'Asie. La plupart des données et des discussions présentées dans ce mémoire ont fait l'objet de publications (généralement en anglais) cependant des données originales (dont une partie non publiée) figurent dans les Annexes, notamment en ce qui concerne le composition des aliments consommés par les primates dans leur environnement naturel, ainsi que les données de base sur la morphologie intestinale des différents primates comparés à d'autres mammifères.

La capacité à répondre aux changements environnementaux est cruciale pour l’établissement et la persistance des populations dans un système hétérogène. Les processus sous-jacents à cette capacité peuvent prendre différentes formes. La grande diversité génétique (et phénotypique) découlant de la reproduction sexuée est un des processus permettant à une population de répondre aux différentes conditions environnementales par la survie d’au moins quelques individus. D’autre part, les processus épigénétiques, en permettant la modification du patron d’expression des gènes, contribuent également à la variation phénotypique. Ces variations peuvent survenir accidentellement (épimutations) ou en réponse à un stimulus environnemental (plasticité). Les processus épigénétiques représenteraient ainsi une alternative à la variation génétique pouvant expliquer le succès écologique des organismes génétiquement identiques. Toutefois, les génotypes ne répondent pas tous de la même façon aux conditions environnementales ; certains génotypes sont considérés comme généralistes et peuvent s’acclimater à une vaste gamme de conditions environnementales alors que d’autres sont plutôt spécialistes et restreints à un type d’environnement donné. L’objectif général de cette thèse est de mettre en évidence certains des processus responsables de la persistance des organismes asexués en déterminant les relations entre la variation épigénétique, la variation phénotypique et les stratégies écologiques. Pour ce faire, des hybrides asexués Chrosomus eos-neogaeus, un poisson à reproduction clonale, ont servi de modèle biologique. Se reproduisant par gynogenèse, les lignées clonales (génotypes) doivent faire face aux mêmes variations environnementales que les espèces parentales sexuées. De plus, la répartition géographique de chacune des lignées suggère la présence de génotypes généralistes et spécialistes. L’analyse de ces lignées en milieux naturels et en milieux contrôlés a permis de décortiquer l’influence des variations génétique, environnementale et épigénétique sur la variation phénotypique. Dans un premier temps, les modèles de stratégies généraliste et spécialiste ont été testés de manière empirique : (i) des analyses génétiques ont permis d’inférer les processus historiques expliquant la diversité et la répartition actuelle des lignées clonales ; (ii) l’analyse du patron de ii méthylation de différentes lignées a permis de déterminer l’importance relative des sources de variations épigénétiques selon les fluctuations environnementales et de les associer à une stratégie écologique : une importante influence de l’environnement ou une plus grande stochasticité dans l’établissement des marques épigénétiques étant associées à la plasticité phénotypique ou au bet-hedging, respectivement ; et (iii) le rôle de la plasticité phénotypique dans la diversification de niches écologiques a été souligné par la comparaison de la variation de la morphologie trophique en milieux naturels et contrôlés. D’autre part, le second volet de cette thèse a permis d’associer un coût (détection d’une instabilité développementale) à la plasticité phénotypique et d’élaborer une hypothèse sur l’existence d’un handicap démographique nécessaire afin d’expliquer la situation contre-intuitive concernant la coexistence des organismes gynogènes et de leurs hôtes sexués. La compréhension des différents mécanismes sous-jacents au succès écologique des organismes face aux variations environnementales permet ainsi une meilleure évaluation de leur potentiel évolutif et fournit des outils supplémentaires pour leur protection face à un environnement changeant. / The capacity to cope with environmental changes is crucial to the establishment and persistence of populations. The processes underlying such a capacity can take different forms. The high genetic (and phenotypic) diversity arising from sexual reproduction is one process that allows to cope with different environmental conditions through the survival of at least a few individuals. On the other hand, epigenetic processes, allowing the modification of gene expression, are also responsible for phenotypic variation. Epigenetic changes may occur accidentally (epimutations) or in response to an environmental stimulus (plasticity). Thus, epigenetics would represent an alternative process to genetic variation to explain the ecological success of genetically identical organisms. However, genotypes are not equally capable of coping with environmental changes. Some genotypes are generalists and can acclimatize to a wide range of environmental conditions, whereas other genotypes are specialized and restricted to narrow environmental conditions. The general objective of this thesis is to highlight the processes responsible for the persistence of asexual organisms by determining the relationship between epigenetic processes, phenotypic variation and ecological strategies. To achieve this, the clonal hybrid fish Chrosomus eos-neogaeus were used as a biological model. By reproducing by gynogenesis, the clonal lineages (genotypes) are distributed among the same environments than the sexual parental species. Moreover, the geographical distribution of the lineages suggests the presence of generalist and specialist genotypes. The analysis of these lineages in natural and controlled conditions allowed to disentangling the influence of genetic, environmental and epigenetic variations on phenotypic variation. On the one hand, generalist and specialist strategies were empirically tested: (i) genetic analyses were used to infer the historical processes explaining the diversity and the current distribution of the clonal lineages; (ii) the comparison of methylation patterns in different lineages allowed to determine the dynamism of the epigenetic processes according to environmental fluctuations and to associate them with an ecological strategy: an important environmental or stochastic effect on epigenetic variation being associated with phenotypic iv plasticity or bet-hedging, respectively; and (iii) the role of phenotypic plasticity in niches diversification was highlighted by comparing individuals’ trophic morphology in natural and controlled conditions. On the other hand, the second part of this thesis has allowed to associate a cost (developmental instability) to phenotypic plasticity and to propose a hypothesis about the existence of a demographic handicap necessary to explain the paradox regarding the coexistence of sexual and asexual sperm-dependent organisms. Understanding these different mechanisms underlying the ecological success of organisms in face of environmental heterogeneity allows us to better establish their evolutionary potential and provides additional tools to protect them against changing environments.