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

Cette thèse a pour objet l'étude des patrons de biodiversité et des processus qui la soustendent au sein d'un écosystème marin remarquable : les forêts de laminaires. L'originalité de ce travail a été de caractériser les variations spatio-temporelles de la biodiversité conjointement à deux niveaux de diversité intra et inter-spécifique. La diversité génétique des populations des deux espèces soeurs Laminaria digitata et Laminaria hyperborea, et la diversité spécifique des macroalgues vivant sous leur canopée ont été étudiées à l'échelle de la Bretagne, dans l'espace, à différents niveaux hiérarchiques (sur 500 km de côte), et dans le temps, à l'échelle des saisons et des deux dernières décennies. Les résultats obtenus révèlent que les populations de L. digitata, occupant la marge inférieure de l'intertidal, sont moins diverses et plus structurées que celles de l'espèce subtidale : L. hyperborea. De la même manière, les communautés algales en sous strate de L. digitata sont moins diverses et plus structurées que celles associées à L. hyperborea. Ces deux observations s'expliqueraient en partie par une dispersion plus importante en zone subtidale qu'en zone intertidale. Nos résultats démontrent qu'à l'échelle du littoral breton, il existe une mosaïque de conditions abiotiques avec des caractéristiques spatio-temporelles contrastées, et que cette variabilité permet d'expliquer certaines différences dans les patrons de diversité. Ainsi, les deux régions de la baie de Morlaix et de la mer d'Iroise forment " une poche d'eau froide " caractérisée par une faible amplitude des températures à la fois saisonnières et annuelles et apparaissent comme relativement peu impactées par le changement global par rapport aux autres régions étudiées. Les niveaux de diversité et de connectivité y sont forts aussi bien pour les mesures de diversités intra et inter-spécifiques et pour les deux espèces cibles. Inversement, la baie de St Malo, montre les niveaux de diversités et de connectivités génétique et spécifique les plus faibles aussi bien pour L. digitata que pour L. hyperborea alors que c'est la région étudiée qui révèle les plus fortes amplitudes saisonnières de températures des eaux de surface, cette variabilité s'accentuant nettement au cours des deux dernières décennies. Les patrons de diversités en Bretagne Sud, où les eaux sont les plus chaudes, diffèrent selon l'espèce cible (L. digitata s'y trouve en limite d'aire) et/ou le niveau de diversité considéré. En conclusion, nos résultats montrent qu'il existe une mosaïque d'environnements différents à une échelle spatiale (10 à 250 km) qui n'est souvent pas prise en compte dans les modèles de niches écologiques prédisant les changements de biodiversité. De plus, les corrélations entre les patrons spatiaux de diversité génétique et spécifique (SGDC) sont généralement positives, bien que leur force et leur significativité varient dans l'espace et/ou selon l'espèce cible considérée.