Les surfaces gazonnées occupent une superficie considérable du territoire nord-américain en plus de fournir de nombreux services écologiques. L'apport de fertilisants peut cependant affecter négativement la qualité de l'eau en raison des pertes en éléments nutritifs, principalement l'azote par lessivage. Afin de réduire les pertes sous forme de nitrate (N-NO₃) et d'ammonium (N-NH₄), on peut contrôler trois facteurs : la source d'azote, la dose et le fractionnement des applications. Pour ce faire, un dispositif en bloc complets de quatre répétitions a été établi en serre. Huit sources d'azote :urée, enrobages de polymères et/ou de soufre : Polyon® 8 ou 12 semaines de relâchement, Duration® 45 ou 90 jours de relâchement et XCU®, urée stabilisée par des inhibiteurs (UFLEXX®) et un engrais naturel (gluten de maïs); cinq doses d'azote (25, 50, 100, 150 et 200 kg N/ha) et deux fractionnements (une ou deux applications) sont à l'étude. Deux essais de 8 semaines ont été conduits dans trois types de sol (loam, argile, sable). Les résultats de ces essais ont permis d'identifier les traitements à évaluer lors d'une seconde expérience en utilisant une approche similaire, mais sur une plus longue période de 20 semaines. Des concentrations de N-NO₃ en moyenne inférieures à 4 et 2 mg/L ont été obtenues respectivement à court et à long-terme. Le XCU® et le UFLEXX® n'étaient pas aussi efficaces que les autres sources d'azote pour réduire le lessivage de N-NO₃ par rapport à l'urée. Les pertes de N-NO₃ ont été surtout affectées par l'établissement et les propriétés du sol dans le loam et l'argile, et ce, lors des essais courts et longs. Une dose de 150 kg N ha⁻¹ a été requise pour obtenir un gazon de bonne qualité tout en causant des pertes faibles. Les résultats obtenus au cours de cette étude devront être validés au champ. / Turfgrass-covered surfaces represent a considerable area in many cities and those provide several ecological services. Unfortunately, the supply of fertilizers to maintain these surfaces in residential areas can be a threat for water quality due to nutrient losses, mainly as nitrogen, through leaching. In order to reduce the environmental impact of this practice, the nitrogen source, rate and number of applications can be managed to reduce losses in the form of nitrate (N-NO₃) and ammonium (N-NH₄). An experiment consisting of a completely randomized block design with four replicates was established in a greenhouse. Eight sources of N: urea, coated urea: (Polyon® 8 or 12 weeks release, Duration® 45 or 90 days release and XCU®), stabilized urea (UFLEXX®) and a natural fertilizer (corn gluten) were evaluated under five rates (25, 50, 100, 150 and 200 kg N/ha) and two application patterns (one or two applications) using a factorial design. Two 8-week trials were conducted in three soil types (loam, clay, sand). Results from this experiment were used to identify treatments evaluated in a second experiment using a similar approach, but over a longer period of 20 weeks. Mean N-NO₃ concentrations below 4 and 2 mg/L were measured in the short and long-term experiments, respectively. XCU® and UFLEXX® were not as effective as other nitrogen sources to reduce N-NO₃ leaching compared to urea. Losses of NO₃-N were mostly affectedby establishment and soil properties in loam and clay in short and long trials. A rate of 150 kg N ha⁻¹ was generally required to obtain acceptable turf quality while resulting in low losses. The results obtained during this study should be validated in a field experiment.

Les pelouses sont omniprésentes dans les zones urbaines en Amérique du Nord et constituent un écosystème simplifié avec une faible biodiversité végétale. Étant donné leur importance spatiale, ces zones ont un potentiel considérable pour améliorer la biodiversité en attirant davantage de pollinisateurs. Cependant, il existe peu de données scientifiques sur l'utilisation de couvre-sols alternatifs dans les pelouses existantes. Par conséquent, l'objectif de ce projet de deux ans était d'évaluer la survie et la croissance de quatre espèces de couvre-sol différentes (Fragaria virginiana Miller, Bellis perennis Linnaeus, Trifolium repens Linnaeus et Thymus serpyllum Linnaeus) incorporées dans les pelouses existantes des villes de Québec et Montréal (Canada) tout en surveillant l'attraction des pollinisateurs. En juin 2021, neuf sites expérimentaux ont été implantés. Chaque site comprenait une pelouse traditionnellement tondue et une pelouse non tondue utilisées comme témoins. Les données sur la survie, la croissance et la période de floraison des plantes ont été collectées tous les 21 jours en 2021 et mensuellement en 2022. Des captures au filet ont été effectuées pour évaluer la diversité et l'abondance des pollinisateurs. Nos résultats ont montré que les quatre plantes pouvaient être introduites avec succès dans les pelouses existantes. Fragaria virginiana et T. serpyllum avaient les taux de survie les plus élevés, T. repens et T. serpyllum présentaient la couverture la plus élevée, tandis que B. perennis produisait systématiquement le plus grand nombre de fleurs. Cependant, B. perennis était également la plus affectée par la sécheresse et avait le taux de survie le plus bas parmi tous les couvre-sols. Toutes les espèces de couvre-sol ont pu tolérer des tontes fréquentes (tous les 14 à 21 jours) à une hauteur de 8 cm. Les pelouses dans tous les sites présentaient déjà une diversité florale importante. Un total de 2 389 abeilles et syrphes a été capturé dans les pelouses, ce qui constitue un nombre important considérant la fréquence d'échantillonnage utilisée. Cette étude démontre que les pelouses ont un bon potentiel d'attraction des pollinisateurs en milieu urbain. Bien que l'ajout de couvre-sols a peu d'impact lorsque les pelouses sont déjà diversifiées, ces derniers pourraient être bénéfiques dans les pelouses homogènes. Les résultats de cette étude pourront être utiles pour les propriétaires, les municipalités et les producteurs de gazon en plaques souhaitant améliorer la biodiversité des pelouses et fournir de nouvelles sources de nourriture aux pollinisateurs. / Lawns are ubiquitous in urban areas in North America and represent a simplified ecosystem with low plant biodiversity. Given their spatial importance, these areas have significant potential to enhance biodiversity by attracting more pollinators. However, there is limited scientific data on the use of alternative ground covers in existing lawns. Therefore, the objective of this two-year project was to assess the survival and growth of four different ground cover species (Fragaria virginiana Miller, Bellis perennis Linnaeus, Trifolium repens Linnaeus, and Thymus serpyllum Linnaeus) incorporated into existing lawns in Québec City and Montréal, Canada, while monitoring pollinator attraction. In June 2021, nine experimental sites were established. Each site included a conventionally mowed lawn and an unmowed lawn as a control. Data on plant survival, growth, and flowering period were collected every 21 days in 2021 and monthly in 2022. Net captures were conducted to assess pollinator diversity and abundance. Our results showed that all four plants could be successfully introduced into existing lawns. Fragaria virginiana and T. serpyllum had the highest survival rates, T. repens and T. serpyllum exhibited the highest coverage, while B. perennis consistently produced the greatest number of flowers. However, B. perennis was also most affected by drought and had the lowest survival rate among all ground covers. All ground cover species were able to tolerate frequent mowing (every 14 to 21 days) at a height of 8 cm. The lawns in all sites already exhibited significant floral diversity. A total of 2,389 bees and hoverflies were captured in the lawns, which is a large number considering the sampling frequency used. This study demonstrates that lawns have good potential for attracting pollinators in urban environments. While the addition of ground covers has limited impact when lawns are already diverse, they could be beneficial in homogeneous lawns. The findings of this study can be valuable for homeowners, municipalities, and sod producers aiming to enhance lawn biodiversity and provide new food sources for pollinators.

Les pelouses alpines à Carex curvula (laîche courbée) constituent l'une des formations les plus emblématiques de l'étage alpin des montagnes européennes. Cette thèse se présente comme une contribution à l'étude des patrons de la diversité génétique de Carex curvula et des patrons de la diversité floristique des pelouses alpines à Carex curvula en Europe.<br /> Dans un premier temps, ce travail examine la variabilité floristique des pelouses dominées par C. curvula et tente d'identifier les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration des espèces de l'étage alpin acidiphile européen. Les résultats des analyses montrent qu'il existe une variabilité importante pour la distribution de la diversité interspécifique et seulement une correspondance partielle entre la position des barrières biogéographiques de l'étage alpin et les grandes distances géographiques qui séparent les massifs montagnards. Il ressort nettement que les forces qui ont joué le rôle le plus important dans la structuration floristique de l'étage alpin acidiphile européen sont de nature historique et dans une moindre mesure de nature écologique.<br /> Ensuite, nous explorons la distribution de la diversité génétique dans les populations de C. curvula dans un contexte phylogéographique. L'impact des glaciations quaternaires correspond à deux histoires différentes pour les flores alpines dans les montagnes de l'ouest et de l'est du continent européen. Chez C. curvula, les mécanismes de recolonisations postglaciaires auraient impliqué un large vague de migration est-ouest dans les Alpes et une migration verticale beaucoup plus locale dans les Carpates. Les Pyrénées auraient été colonisé plus récemment, à partir d'un refuge secondaire localisé dans les Alpes du Sud-Ouest.<br /> Enfin, dans un troisième temps, nous nous intéressons au problème des relations entre la diversité génétique et floristique, en analysant la diversité locale des espèces dans les pelouses à C. curvula et la diversité génétique de l'espèce dominante. Le manque de corrélation positive entre les deux niveaux de la diversité est expliqué par des réponses différentes des gènes et des espèces aux grands changements climatiques qui sont intervenus au cours du Quaternaire.<br /> Nous concluons sur les perspectives de biogéographie comparative ouvertes par ce travail, en particulier sur l'articulation souhaitée entre les efforts de modélisation de la distribution biologique, la phylogéographie et l'écologie évolutive.

Les dépôts azotés (DA) mesurés à l'étage subalpin des Pyrénées sont compris entre 8 et 15 kg N ha-1 an-1, soit égaux ou supérieurs à la charge critique actuellement définie pour ces milieux et supérieurs aux estimations fournies par les modèles de chimie-transport. Au cours des soixante dernières années, les pelouses subalpines pyrénéennes sont devenues plus thermophiles et mésotrophes, plus riches en espèces et plus homogènes à l'échelle des Pyrénées. Le changement climatique (CC) et le cumul de DA ont réduit les contraintes abiotiques de ces habitats, favorisant l'installation d'espèces moins stress-tolérantes. Ces milieux piègent et conservent efficacement l'azote d'origine atmosphérique, même en contexte de CC. Des effets des DA sont détectables sur la végétation (%N, biomasse et recouvrement de certains groupes) avant d'être détectables dans le sol. Ces effets sont plus marqués en réponse aux apports dominés par l'ammonium plutôt que par le nitrate, et sont additifs ou compensatoires avec ceux du CC, mais rarement interactifs. / Atmospheric nitrogen deposition in the subalpine Pyrenees is in order of 8 to 15 kg N ha-1 yr-1, equivalent or higher than the actual critical load for these habitats and higher than chemistry-transport models' estimates. During the past six decades, Pyrenean subalpine grasslands became more thermophilous and mesotrophic, richer in species and more homogeneous at the regional scale. Climate change and cumulative nitrogen deposition reduced the abiotic constraints in these habitats, favouring the installation of less stress-tolerant species. These habitats trap and store efficiently nitrogen from deposition, even in a climate change context. Effects are visible in the vegetation (% of nitrogen, biomass and cover of some groups) before being visible in the soil. These effects are more pronounced following ammonium than nitrate dominated additions, and are additive or compensatory with the effects of climate change, but rarely interactive.

Les hauts de falaises littorales atlantiques présentent des végétations originales de pelouses aérohalines et de landes littorales adaptées aux fortes contraintes écologiques. Depuis la fin de la seconde guerre mondiale, le développement de nouvelles activités anthropiques, dont le tourisme, a provoqué la dégradation de ces habitats à forte valeur patrimoniale. De nombreux projets de restauration ont été lancés depuis les années 1990, fondés majoritairement sur la recolonisation spontanée de la végétation par mise en défens des zones dégradées, et complétés ponctuellement par des méthodes plus actives de génie écologique. Ce travail apporte des connaissances scientifiques pour évaluer et améliorer ces opérations de restauration et constitue une contribution à la discipline de l'écologie de la restauration. L'analyse de données diachroniques de points-contacts disponibles à long terme sur plusieurs sites en cours de recolonisation démontre que la restauration fondée sur la succession de la végétation est une méthode efficace à court ou à moyen terme. Plusieurs trajectoires de restauration sont mises en évidence selon le niveau d'exposition ou de dégradation initiale. L'utilisation du modèle des matrices des transitions permet de décrire la succession de manière probabiliste et de mettre en évidence les potentialités de prédiction de la dynamique végétale, montrant la difficulté de réaliser des prévisions à partir des premières années de succession. Plusieurs facteurs abiotiques et biotiques sont étudiés afin de déterminer leur implication sur le fonctionnement des végétations et sur leur capacité de résilience. La complexité de la topographie, combinée à la fluctuation des directions du vent, apparaissent responsables de fortes variations locales des gradients de contraintes qui doivent être prises en compte lors des projets de restauration, avec un rôle prédominant du dépôt de sel sur la nature de la végétation potentielle. L'étude de l'évolution de la végétation, de la banque de graines et du sol, en fonction du niveau de dégradation, met en évidence des seuils de dégradation biotique et abiotique. Les dégradations importantes provoquent la disparition des espèces cibles de la banque de graines, remplacées par des espèces pionnières tolérantes aux perturbations qui colonisent rapidement le sol nu dès l'arrêt de la perturbation. Les caractéristiques intrinsèques des sols de pelouse aérohaline et de lande induisent différentes réponses des paramètres édaphiques à la dégradation, le taux de carbone organique et le taux d'humidité sont des indicateurs pertinents pour évaluer le niveau de dégradation des sols. Les méthodes de restauration active les plus efficaces agissent sur les filtres biotique et abiotique environnementaux modifiés par la perturbation anthropique. Les expériences réalisées sur les modalités les plus communément utilisées pour la restauration de ces végétations montrent que l'apport de litière est la méthode la plus performante, avec le géotextile et l'apport de produit de fauche. Ces méthodes montrent une efficacité moindre en situation exposée, confirmant l'effet limitant des contraintes sur la restauration de la végétation. Les résultats de ce travail apportent de nombreux éléments permettant de mieux cerner la structure et le fonctionnement de ces écosystèmes et fournissent un cadre scientifique pour l'amélioration des opérations de restauration écologique.

Dans un monde où plus de la moitié de la population mondiale vit en ville, les espaces verts constituent une composante fondamentale du paysage urbain car ils fournissent de nombreux services environnementaux (e.g. purification de l'air et de l'eau, filtrage du vent et du bruit, atténuation de l’îlot de chaleur urbain), mais également des services sociaux et psychologiques (e.g. développement des liens sociaux, réduction du stress) qui revêtent une importance cruciale pour l'habitabilité des villes modernes et le bien-être des citadins. L’efficacité des services écologiques rendus par les espaces verts en ville dépend de la qualité de leur sol et de leur fonctionnement général, et des conditions abiotiques et biotiques dans lesquelles ils se trouvent. De nombreuses études ont mis en évidence l’impact direct et indirect des activités humaines sur les sols urbains. Les pressions anthropiques qu’ils subissent modifient d’une manière très complexe leurs caractéristiques, et impactent donc leur qualité. La qualité des sols urbains est donc aujourd’hui un enjeu majeur pour la durabilité des villes de demain. Le présent projet de thèse a ainsi cherché à évaluer les effets de la pression urbaine sur les composantes de la qualité des sols d’espaces verts publics de la région Île-de-France à travers l’utilisation d’un gradient de pression urbaine innovant, et selon deux usages de sols (pelouses et bois). Dans un deuxième temps, ce travail de thèse a également cherché à déterminer si la calorimétrie différentielle couplée à l’analyse infra-rouge gazeuse (DSC–EGA) était une méthode adaptée à l’évaluation de la qualité de la matière organique des sols (MOS) urbains, et sur une échelle régionale. Tous les sols sélectionnés dans ce projet de thèse sont classifiés comme Anthrosol... / In a world where more than half of the world's population lives in cities, green spaces are a fundamental component of the urban landscape, providing many environmental services (e.g. air and water purification, wind and noise filtering, urban heat island attenuation), but also social and psychological services (e.g. development of social bonds, stress reduction) which are of crucial importance for the habitability of modern cities and the well-being of urban dwellers. The effectiveness of ecological services provided by green areas in the city depends on the quality of their soils and their general functioning, but also on the abiotic and biotic conditions in which they are located. Numerous studies have highlighted the direct and indirect impact of human activities on urban soils. The anthropogenic pressures they undergo alter their characteristics in a complex way, thus affecting their quality. Urban soil quality is therefore a major challenge for the sustainability of the cities of tomorrow. This thesis project sought to assess the urban pressure effects on the soil quality components of the Paris region public green spaces through the use of an innovative urban pressure gradient, and according to two land-use types (lawns and woods). Secondly, this work also sought to determine whether differential scanning calorimetry coupled with evolved gaz analyzer (DSC–EGA) was a suitable method for assessing the organic matter of urban soils (SOM), and on a regional scale. All soils selected in this thesis project are classified as Anthrosol...

La brûlure en plaques, causée par le champignon Sclerotinia homoeocarpa, est la maladie la plus importante sur les terrains de golf en Amérique du Nord, et son contrôle repose essentiellement sur l’utilisation répétée des fongicides de synthèse. Au Québec, les gestionnaires de terrains de golf doivent trouver des méthodes alternatives de contrôle pour cette maladie afin de réduire leur utilisation de pesticides. L’utilisation d’éliciteurs des réactions de défense des plantes est une méthode peu étudiée pour diminuer l’incidence des maladies chez les graminées à gazon. L’objectif de cette thèse était de mesurer l’efficacité de ces produits et de comprendre les mécanismes impliqués dans leur mode d’action. Premièrement, nous avons mesuré l’efficacité de trois éliciteurs, (silicate de potassium, phosphite et acibenzolar-S-méthyle) pour diminuer l’incidence de la brûlure en plaques sur les terrains de golf. Nos résultats démontrent que le phosphite et, dans une moindre mesure, le silicate de potassium, peuvent réduire l’incidence de cette maladie. Par la suite, nous avons développé une méthode pour mesurer l’expression des gènes chez l’agrostide stolonifère (Agrostis stolonifera) à l’aide d’une hybridation hétérologue de l’ARN de cette dernière sur une biopuce de riz (Oryza sativa). Cette méthode nous a permis valider l’utilité de cette plateforme et de constater que l’infection de S. homoeocarpa sur l’agrostide stolonifère a pour effet de diminuer la transcription de l’ARN, l’accumulation des sucres, la synthèse des lipides et la synthèse de l’ATP, tout en augmentant la remobilisation protéique (dégradation des protéines et transport des peptides). Enfin, en utilisant cette même méthode, nous avons mesuré les effets de l’application de deux éliciteurs sur l’expression des gènes chez l’agrostide. Les résultats de cette expérience montrent que l’application de ces deux éliciteurs modifie l’expression des gènes chez l’agrostide, et particulièrement ceux impliqués dans la synthèse et la dégradation des protéines. Les deux éliciteurs ont aussi affecté l’expression de plusieurs facteurs de transcription, et de quelques gènes impliqués dans les réactions de défense. Nos résultats permettent de mieux comprendre les effets des éliciteurs sur la relation A. stolonifera- S. homoeocarpa et ouvrent la porte à d’autres expériences permettant raffiner les connaissances scientifiques sur cette maladie. / Dollar spot, caused by Sclerotinia homoeocarpa, is the most important disease on golf courses in North America, and its control relies mostly on repeated fungicide applications. In Québec, golf course superintendents have to develop alternate control methods for this disease in order to comply with government-imposed goals of pesticide reduction. The use of elicitors to stimulate plant resistance mechanisms and reduce disease incidence has received little attention in turfgrass. The objectives of this thesis were to assess the efficacy of these products and to understand the molecular mechanisms involved in their mode of action. In order to do so, we first measured the efficacy of three elicitors (potassium silicate, phosphite and acibenzolar-S-methyl) to reduce dollar spot incidence on golf courses. Our results show that phosphite, and to some extent potassium silicate, can reduce dollar spot pressure on golf courses. We then developed a method to monitor gene expression in creeping bentgrass (Agrostis stolonifera) by using a rice (Oryza sativa) microarray in order to perform a heterologous hybridization. This technique allowed us to confirm the usefulness of this platform and to observe that, during the infection process by S. homoeocarpa, the expression of genes involved in RNA transcription, sugar accumulation, lipid synthesis and ATP synthesis are down-regulated in creeping bentgrass, while those involved in protein cycling (protein degradation and peptide transport) are up-regulated. Finally, by using this same platform, we were able to monitor gene expression in creeping bentgrass treated with either potassium silicate or phosphite, and inoculated with S. homoeocarpa. Our results indicate that both elicitors significantly affect gene expression in creeping bentgrass, and particularly those involved in protein synthesis and degradation. Both elicitors also affected the accumulation of transcripts coding for transcription factors and for a few genes involved in plant defense mechanisms. Our results allow us to gain a better understanding of the effects of elicitors on the A. stolonifera – S. homoeocarpa interaction and open up the possibility of other experiments using the same platform in order to increase our knowledge on this disease.

Les changements globaux, notamment les changements d'usage des terres, modifient profondément le fonctionnement des écosystèmes et la biodiversité et, ont déjà impacté de nombreux services écosystémiques. La disparition de ces écosystèmes souligne la nécessité de préserver les zones intactes, et la restauration des zones détruites ou perturbées peut permettre de venir en appui aux efforts de conservation et minimiser les dommages. Ce travail a pour objet d’étude les campos rupestres, des pelouses néotropicales d’altitude, faisant partie du Cerrado (savane brésilienne), qui recèlent une importante biodiversité et qui, comme bien d'autres écosystèmes de montagne, fournissent de précieux services écosystémiques tels que la filtration de l’eau. Ils ont été, et sont encore, grandement affectés par les activités humaines (les travaux de génie civil, les carrières ou les mines). Le premier objectif de cette thèse était de décrire l'écosystème de référence, afin de définir clairement un objectif de restauration et mesurer les progrès et le succès de la restauration. Nous avons montré que les campos rupestres sont composés d'au moins deux communautés végétales distinctes (une avec un substrat caillouteux et l’autre avec un substrat sableux), chacune ayant une composition en espèces et une structure particulières ainsi qu’une grande biodiversité. La phénologie reproductive varie au sein des communautés herbacées: la majorité des espèces fleurissent et fructifient pendant la saison des pluies, d'autres se reproduisent en revanche durant la saison sèche. Tout au long de nos 2 années de suivis phénologiques, certaines espèces dominantes, notamment des Poaceae, n'ont pas été observées en fleur impliquant une dispersion limitée de ces espèces vers les zones dégradées. Les communautés végétales de campos rupestres ne sont pas résilientes aux fortes perturbations: plusieurs années après, presque aucune des espèces cibles n’ont été trouvées en zones dégradées, les sols ont complètement été modifiés et les banques de graines ne se sont recomposées qu’avec des espèces rudérales non désirées. Selon le modèle des filtres, une communauté résulte d’un pool régional d’espèce sélectionné par un ensemble de filtres : de dispersion, abiotique et biotique. Les interventions de restauration mises en place avaient pour but d’agir sur ces différents filtres afin de diriger la dynamique des communautés végétales. Nous avons mis en place trois protocoles de restauration in-situ (le transfert de foin, la translocation d’espèce et la translocation de plaque de végétation) pour restaurer les deux types de communautés de campos rupestres identifiées. Le transfert de foin n’a pas permis la restauration des communautés végétales de campos rupestres en raison de l’importante altération des sols et, surtout, à cause de la mauvaise qualité des graines. En effet, nos études de germination ont montré que, alors que certaines espèces de Xyridaceae et Velloziaceae germent très bien, certaines espèces dominantes de Poaceae, de Cyperaceae ou d’Asteraceae ont des graines soit vides, soit non viables, soit dormantes ; le semis se révèle alors peu efficace. Nous n’avons pas mis en évidence d’effet positif du feu sur la germination des espèces de campos rupestres. La translocation d'espèces s’avère un succès pour une seule espèce, Paspalum erianthum. Pour les autres, les dommages causés au niveau des racines lors de la translocation limitent probablement leur survie. Enfin la translocation de plaques de végétation s’avère être la méthode la plus efficace permettant à de nombreuses espèces d’être réintroduites en zones dégradées. En raison de la faible résilience des campos rupestres dans lesquels les plaques de végétation ont été prélevées, cette méthode ne peut être envisagée que pour sauver des habitats dans le cas extrême où leur destruction est inévitable. Face à la difficulté de restaurer les campos rupestres, leur protection et leur conservation doit être une priorité / Global environmental changes, especially land-use changes, have profound effects on both ecosystem functioning and biodiversity, having already altered many ecosystem services. These losses emphasize the need to preserve what remains; however when conservation programs are not sufficient, restoring areas that have been destroyed or disturbed can improve conservation efforts and mitigate damages. This work focuses on campos rupestres, Neotropical grasslands found at altitudes, which are part of the Cerrado (Brazilian savannas). They host a great biodiversity with a high level of endemism and, like other mountain ecosystems, provide valuable ecosystem services, such as water purification and recreational services. They have been and still are being impacted by human activities, such as civil engineering construction, quarrying or mining. The first objective of this thesis was to describe the reference ecosystem in order to aim for a clear restoration target and to monitor progress and success. We show that campos rupestres are composed of at least two distinct plant communities (i.e. sandy and stony grasslands), each having a specific composition and structure, hosting a great biodiversity. Several phenological patterns occur among the herbaceous communities: the majority of species flowers and fruits appear during the rainy season but other patterns can be observed. During our 2-year survey, some dominant species belonging to Poaceae, among others, were not observed reproducing, which implies limited chances to disperse on degraded areas. Campo rupestre vegetation is not resilient following a strong disturbance: several years after the disturbance, almost no native species are encountered on the degraded areas, soils are completely altered and seed bank recomposes only with non-target ruderal species. According to the filter model, a local community is a subset of the regional species pool determined by a set of dispersal, abiotic and biotic filters. Acting on the different filters to influence the plant community was the core of our restoration interventions. We then applied three in-situ restoration protocols (hay transfer, species translocation and turf translocation) to restore both kinds of grassland. Hay transfer does not allow the restoration of campo rupestre vegetation because of soil alteration and mainly because of poor seed quality. Indeed, germination studies show that, while some Xyridaceae and Velloziaceae have a high germinability, some dominant Poaceae, Cyperaceae or Asteraceae species have embryoless, unviable or dormant seeds, which makes seeding less efficient. There is no evidence that fire-related cues enhance germination in campos rupestres. Species translocation is successful for only one species, Paspalum erianthum; for the others, root damages probably impede survival. Finally, turf translocation is the most successful method, since numerous species are re-introduced on degraded areas. However due to the low resilience of pristine campos rupestres where turfs are taken from, turf translocation can only be considered in the case of habitat rescue, in circumstances when complete habitat destruction is otherwise unavoidable. Face to the difficulty to restore these peculiar grasslands, the protection and the conservation of campos rupestres must be made a high priority

Les surfaces gazonnées constituent des écosystèmes importants de notre environnement urbain, mais leur écologie a été très peu étudiée au Québec. Le type d’entretien des pelouses peut influencer grandement la stabilité du milieu en affectant les interactions entre les communautés d’arthropodes. Ce projet de doctorat visait d’abord à caractériser les communautés d’arthropodes, et plus particulièrement les collemboles et les carabes. Par la suite, l’effet de différents programmes phytosanitaires sur les arthropodes a été évalué. Sur une période de trois ans, les arthropodes de deux surfaces gazonnées, une pelouse nouvellement établie et une pelouse établie depuis une dizaine d’années ont été échantillonnés. Quatre types d’entretien de pelouse ont été testés soit : i-entretien sans contrôle des organismes nuisibles (témoin), ii-entretien avec pesticides de synthèse, iii-entretien avec l’approche de lutte intégrée et iv-entretien écologique. Dans un autre volet, le potentiel des graminées endophytiques pour lutter contre un insecte nuisible, la punaise velue, a été évalué. À partir d’expériences au champ, la survie de ces graminées et de leur endophyte aux hivers québécois a d’abord été déterminée. Par la suite, des expériences en serres ont permis de déterminer le potentiel de différentes combinaisons de ray-grass endophytiques et de pâturin du Kentucky sur la survie de la punaise velue. Les résultats ont révélé que la diversité des arthropodes en général, et celle des collemboles et des carabes en particulier, était similaire dans les deux types de pelouses malgré une composition végétale différente. Aucune différence entre les quatre types d’entretien de pelouse n’a été détectée à moyen terme concernant l’abondance des arthropodes. Cependant, à court terme, l’application d’insecticides (diazinon et carbaryl) a entraîné une réduction des populations de collemboles et de carabes. Le ray-grass vivace et la fétuque élevée ont la capacité de survivre aux hivers québécois. Toutefois, alors que l’endophyte Neotyphodium lolii vivant en association avec le ray-grass vivace est demeuré à un niveau stable suite à deux hivers, l’association N. coenophialum -fétuque élevée n’a pas persistée. Les expériences en serres ont révélé que le ray-grass vivace endophytique ‘SR 4220’ n’a pas d’effet négatif sur la punaise velue. / Turfgrass lawns are important ecosystems in urban areas, but the ecology of cool-season lawns has not been extensively studied in Quebec. Turfgrass management may influence ecosystem stability and arthropod communities. The first objective of this thesis was to characterize arthropod communities associated with turfgrass in Québec, and more specifically Collembola and ground beetle assemblages. Second, the effect of different turfgrass management practices on arthropods was evaluated. In a three-year field study, arthropods were sampled in two turfgrass lawns: a newly established lawn and a 10-year old lawn. Four turfgrass management were tested: i-management without pest control (control), ii-management with chemical pesticides, iii-integrated pest management, and iv-ecological management. Another aspect of this thesis was the evaluation of the potential of endophytic turfgrasses for the control of the hairy chinch bug, an important insect pest in Québec. Overwinter survival of endophytes and their host plants was first tested in two ecologically different areas under natural conditions. Furthermore, the influence of different combinations of endophytic perennial ryegrass and Kentucky bluegrass on hairy chinch bug survival and development was determined under greenhouse conditions. The study indicates that the diversity of arthropods in general, and of Collembola and ground beetle in particular was similar for both lawns even if plant composition differed. After three years, no difference between the four turfgrass management practices was detected. However, short term effects following insecticide (diazinon and carbaryl) applications appeared for Collembola and ground beetles communities. Perennial ryegrass and tall fescue have the capacity to overwinter under Québec winter conditions. The endophyte Neotyphodium coenophialum found in tall fescue didn’t persist over time while the association N. lolii–perennial ryegrass remained stable after two winters. Greenhouse experiments revealed that endophytic perennial ryegrass ‘SR 4220’ did not negatively affect hairy chinch bug survival and development.

La problématique de la contamination des sols urbains et agricoles par les éléments traces métalliques (ETM) est un enjeu majeur en termes de santé publique et de protection de l’environnement. Dans le contexte de l’expansion de l’agriculture urbaine et des jardins communautaires souvent localisés sur des sites contaminés, il existe un intérêt fort pour le développement de méthodes de décontamination moins coûteuses que les méthodes de remédiation conventionnelles et qui préservent l’intégrité et la fertilité du sol. La phytoextraction est une technique écologique de remédiation des sols contaminés en ETM qui repose sur l’utilisation de plantes accumulatrices de métaux pour diminuer les concentrations en ETM dans le sol. La crucifère européenne Noccaea caerulescens (tabouret calaminaire), hyperaccumulatrice de zinc (Zn), cadmium (Cd) et nickel (Ni), s’est imposée comme plante phytoextractrice modèle vu ses étonnantes capacités d’accumulation in natura. Cependant, les conditions de culture optimales de N. caerulescens sont largement méconnues.L’optimisation de la phytoextraction du Cd et du Zn avec N. caerulescens a donc constitué l’objectif principal de ce travail. Nous avons mené des essais de terrain à Bruxelles sur des sites dont les sols sont modérément contaminés en ETM. Le premier objectif était de comparer l’efficacité d’extraction des populations calaminaires du Sud de la France (CAL-SF) et des populations non-métallicoles luxembourgeoises (NMET) de N. caerulescens. En parallèle, un deuxième objectif était de tester l’effet de plusieurs pratiques de culture sur la croissance et l’accumulation afin de développer un itinéraire technique performant. Un dernier objectif était d’étudier l’influence des paramètres édaphiques sur l’efficacité de la phytoextraction. Nous avons mis en évidence pour la première fois sur le terrain que les populations NMET sont nettement plus efficaces pour l’extraction du Zn que les populations CAL-SF et qu’elles combinent à la fois une meilleure production de biomasse et une plus grande résistance aux herbivores et aux pathogènes. Ce travail de thèse souligne que le cycle de vie – annuel ou bisannuel – est un déterminant important de la vitesse de croissance, du rendement d’extraction et du cycle de culture à privilégier. Nos résultats montrent que l’itinéraire technique le plus performant est celui d’un repiquage à l’automne de plantules à cycle bisannuel à densité élevée (100-120 plantes m-²), suivi d’une longue saison de culture (12 mois), tandis que pour des plantes annuelles il faut favoriser une installation au printemps. Enfin, la croissance de N. caerulescens est essentiellement stimulée par des hautes teneurs en matière organique, une faible densité apparente, une texture limoneuse et un bon apport en azote. Ce dernier élément entraîne cependant une baisse des concentrations en ETM dans les plantes quand sa teneur augmente dans le sol. La fertilisation azotée ne devrait donc être utilisée qu’en cas de forte carence azotée.Ce travail a permis de démontrer qu’une culture de N. caerulescens pouvait extraire jusqu’à 18 % du Cd total (CAL-SF) et 10 % du Zn total (NMET) dans les 20 premiers cm de sols modérément contaminés (jusqu’à 10 mg Cd kg-1 et 1000 mg Zn kg-1). À condition d’augmenter et de stabiliser les rendements de biomasse aérienne, la phytoextraction du Cd avec N. caerulescens pourrait donc être une technique pour décontaminer des sols modérément contaminés en Cd tels que les sols agricoles ou les sols urbains. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished