Les zones hybrides entre taxons proches peuvent offrir un regard privilégié sur les processus évolutifs, en particulier la spéciation. L'évolution de l'isolement reproducteur dans ces zones va dépendre en grande partie de l'intensité des flux de gènes et de la valeur sélective des hybrides. Chez les arbres forestiers, les zones de contact sont souvent très étendues, étant donnés leurs larges distributions, les longues distances de dispersion de pollen et les forts taux d'allofécondation. Nous avons choisi comme modèle d'étude des deux espèces de frênes Fraxinus excelsior L. (frêne commun) et Fraxinus angustifolia Vahl (frêne oxyphylle), autochtones en France. Nous avons d'abord développé des marqueurs moléculaires et physiologiques (liés à la dormance des graines) discriminants, qui se sont révélés être de bon outils pour l'aide au diagnostic de reconnaissance, mais insuffisants pour détecter les hybrides en populations naturelles. Nous avons donc utilisé des marqueurs microsatellites et des données morphologiques pour mettre en évidence plusieurs zones hybrides très différentes à l'échelle de la France. Nous avons montré que la distribution des deux espèces et de leurs hybrides était fortement corrélée aux variations de facteurs environnementaux, suggérant que le climat est déterminant pour limiter l'hybridation naturelle. Les deux espèces observant des dates de floraison très divergentes, nous avons étudié l'effet de la phénologie florale sur la limitation des flux de gènes à échelle locale. Nous avons montré l'existence d'un isolement par le temps. Les flux de gènes ont lieu principalement entre individus fleurissant à la même période, et les flux de pollen sont asymétriques. Les hybrides fleurissant tôt sont les plus nombreux, et ont un succès reproducteur mâle et femelle largement supérieur, produisant plus de fleurs et de graines et subissant sensiblement moins d'attaques de gales florales. Observant par ailleurs des taux d'autofécondation élevés, ils pourraient posséder une valeur sélective supérieure dans ce type d'écotone intermédiaire, pouvant accroître leur potentiel colonisateur.

L'anticipation des effets des changements climatiques nécessite une bonne compréhension dufonctionnement carboné des écosystèmes continentaux. L'une des principales contraintes liées àl'étude de ces écosystèmes est la forte variabilité à la fois spatiale et temporelle de leurs flux decarbone et de leurs réponses aux contraintes abiotiques. L'usage de méthodes de télédétectionoptiques pourrait permettre de suivre de façon spatialisée le fonctionnement des couverts végétaux.Ce travail vise à évaluer le potentiel de méthodes de télédétection pour décrire la structure et lefonctionnement de couverts végétaux à des échelles spatiales et temporelles variées. Pour ce faire,les relations entre indices optiques et phénomènes biologiques ont été étudiées en suivant unedémarche de transfert d'échelle, des échelles les plus fines aux plus larges. Il a été montré que le PRI(Photochemical Reflectance Index), utilisé en tant qu'indicateur du LUE (Light Use Efficiency), est parnature un signal composite qui reflète principalement la régulation du rendement de laphotosynthèse sur des échelles de temps fines, et la structure et composition biochimique ducouvert à l'échelle de la saison. L'analyse de courbes de réponse du PRI au PAR (PhotosyntheticallyActive Radiation) a permis de déconvoluer ces deux sources de variabilité, via l'introduction duconcept de PRI0 ou PRI d'une feuille idéalement adaptée à l'obscurité. Ce PRI0, capturant la variabilitédu PRI indépendante du LUE, a pu être mesuré à l'échelle de la feuille, et estimé à l'échelle de jeunescouverts végétaux et de la parcelle. Cette variabilité a pu être expliquée à l'échelle de la feuille et dejeunes couverts végétaux par les variations du contenu en pigment des feuilles. A l'échelle depeuplements adultes et de l'année, elle résulte cependant d'effets combinés de la compositionbiochimique et de la structure des couverts qui n'ont pu être séparés. Ces effets sont susceptiblesaux échelles larges de masquer en bonne partie, voire de biaiser la relation entre PRI et LUE. Il a enoutre été montré que la représentativité du PRI est limitée aux strates supérieures des canopées etdépend de la structure du couvert et du climat lumineux, ce qui peut limiter son intérêt en tantqu'estimateur du LUE à l'échelle de l'écosystème. Ces résultats soulignent la nécessité de prendre encompte la structure et la composition biochimique des couverts végétaux dans le cadre d'uneutilisation du PRI en tant que proxy du LUE de l'écosystème.

Les terres cultivées représentent un cinquième de la surface émergée de la Terre. Elles fournissent des nutriments à l'homme, modifient le cycle biogéochimique et l'équilibre énergétique de la terre. L’évolution des terres cultivées dans le contexte du changement climatique et avec une intensification des actions anthropiques constitue un enjeu important pour la sécurité alimentaire et les exigences environnementales du développement durable. Le manuscrit de thèse s’inscrit dans cette thématique en exploitant les données de différentes sources et la modélisation numérique. Les données utilisées sont : les statistiques de rendements, les observations agro-météorologiques à long terme, les résultats des sites d’expérimentation avec du réchauffement, les jeux de données globales issus des processus de fusion ou d’assimilation, les données climatiques historiques et de projection future. La modélisation fait appel aux modèles statistiques et aux modèles de processus. Le manuscrit est composé d’une série de travaux de détection et d'attribution. Ils explorent la phénologie, le rendement et leurs réponses aux changements climatiques et aux pratiques de gestion. Ils sont soit sur l'échelle régionale soit sur l’échelle globale, en fonction de la disponibilité des données et de leur pertinence. Le chapitre 2 décrit la construction et l’utilisation d'un modèle statistique avec des données provinciales de rendement au Nord-est de Chine et des données climatiques historiques. Les résultats montrent un effet asymétrique de la température diurne sur le rendement du maïs. Le rendement du maïs augmente de 10.0±7.7% en réponse à une augmentation moyenne de 1oC pendant la saison de croissance quand il s’agit de la température minimale de nuit (Tmin), mais le rendement diminue de 13,4±7,1% quand il s’agit de la température maximale de jour (Tmax). Il y a une grande disparité spatiale pour la réponse à Tmax, ce qui peut s'expliquer partiellement par le fort gradient spatial de la température pendant la saison de croissance (R = -0,67, P <0,01). La réponse du rendement aux précipitations dépend aussi des conditions d'humidité. Malgré la détection d'impacts significatifs du changement climatique sur le rendement, une part importante de ses variations n’est pas expliquée par les variables climatiques, ce qui souligne le besoin urgent de pouvoir attribuer proprement les variations de rendement au changement climatique et aux pratiques de gestion. Le chapitre 3 présente le développement d’un algorithme d'optimisation basé sur la théorie de Bayes pour optimiser les paramètres importants contrôlant la phénologie dans le modèle ORCHIDEE-crop. L’utilisation du modèle optimisé permet de distinguer les effets de la gestion de ceux du changement climatique sur la période de croissance du riz (LGP). Les résultats du modèle optimisé ORCHIDEE-crop suggèrent que le changement climatique affecte la LGP différemment en fonction des types du riz. Le facteur climatique a fait raccourcir la LGP du riz précoce (-2,0±5,0 jour / décennie), allonger la LGP du riz tardif (1,1±5,4 jour / décennie). Il a peu d'effet sur la LGP du riz unique (-0,4±5,4 jour / décennie). Les résultats du modèle ORCHIDEE-crop montrent aussi que les changements intervenus dans la date de transplantation ont provoqué un changement généralisé de la LGP, mais seulement pour les sites de riz précoce. Ceci compense à la hauteur de 65% le raccourcissement de la LGP provoquée par le changement climatique. Le facteur dominant du changement LGP varie suivant les trois types de riz. La gestion est le principal facteur pour les riz précoce et unique. Ce chapitre démontre aussi qu'un modèle optimisé peut avoir une excellente capacité à représenter des variations régionales complexes de LGP. / Croplands accounts for one-fifth of global land surface, providing calories for human beings and altering the global biogeochemical cycle and land surface energy balance. The response of croplands to climate change and intensifying human managements is of critical importance to food security and sustainability of the environment. The present manuscript of thesis utilizes various types of data sources (yield statistics, long-term agrometeorological observations, field warming experiments, data-driven global datasets, gridded historical climate dataset and projected climate change) and also modelling approaches (statistical model vs. process model). It presents a series of detection and attribution studies exploring how crop phenology and crop yield respond to climate change and some management practices at regional and global scales, according to data availability. In Chapter 2, a statistical model is constructed with prefecture-level yield statistics and historical climate observations over Northeast China. There are asymmetrical impacts of daytime and nighttime temperatures on maize yield. Maize yield increased by 10.0±7.7% in response to a 1 oC increase of daily minimum temperature (Tmin) averaged in the growing season, but decreased by 13.4±7.1% in response to a 1 oC warming of daily maximum temperature (Tmax). There is a large spatial variation in the yield response to Tmax, which can be partly explained by the spatial gradient of growing season mean temperature (R=-0.67, P<0.01). The response of yield to precipitation is also dependent on moisture conditions. In spite of detection of significant impacts of climate change on yield variations, a large portion of the variations is not explained by climatic variables, highlighting the urgent research need to clearly attribute crop yield variations to change in climate and management practices. Chapter 3 presents the development of a Bayes-based optimization algorithm that is used to optimize key parameters controlling phenological development in ORCHIDEE-crop model for discriminating effects of managements from those of climate change on rice growth duration (LGP). The results from the optimized ORCHIDEE-crop model suggest that climate change has an effect on LGP trends, but with dependency on rice types. Climate trends have shortened LGP of early rice (-2.0±5.0 day/decade), lengthened LGP of late rice (1.1±5.4 day/decade) and have little impacts on LGP of single rice (-0.4±5.4 day/decade). ORCHIDEE-crop simulations further show that change in transplanting date caused widespread LGP change only for early rice sites, offsetting 65% of climate-change-induced LGP shortening. The primary drivers of LGP change are thus different among the three types of rice. Management is predominant driver of LGP change for early and single rice. This chapter demonstrated the capability of the optimized crop model to represent complex regional variations of LGP. Future studies should better document observational errors and management practices in order to reduce large uncertainties that exist in attribution of LGP change and to facilitate further data-model integration. In Chapter 4, a harmonized data set of field warming experiments at 48 sites across the globe for the four most-widely-grown crops (wheat, maize, rice and soybean) is combined with an ensemble of gridded global crop models to produce emergent constrained estimates of the responses of crop yield to changes in temperature (ST). The new constraining framework integrates evidences from field warming experiments and global crop modeling shows with >95% probability that warmer temperatures would reduce yields for maize (-7.1±2.8% K-1), rice (-5.6±2.0% K-1) and soybean (-10.6±5.8% K-1). For wheat, ST was less negative and only 89% likely to be negative (-2.9±2.3% K-1). The field-observation based constraints from the results of the warming experiments reduced uncertainties associated with modeled ST by 12-54% for the four crops.

L'objectif de cette thèse est l'étude rétrospective du développement de la couronne de quelques grands arbres de la forêt tropicale humide guyanaise. Nous avons retenu plusieurs espèces possédant des tempéraments écologiques, des modèles architecturaux et des cycles phénologiques variés, mais présentant toutes au moins un marqueur morphologique ou anatomique susceptible d'être utilisé dans le cadre d'une analyse rétrospective de l'appareil caulinaire. Nous avons décrit des branches sommitales représentatives de la croissance en hauteur et de la reproduction des individus. Parallèlement, nous avons mis en place un suivi phénologique mensuel afin de pouvoir confronter les résultats issus des descriptions rétrospectives aux résultats du suivi phénologique. L'analyse rétrospective de l'appareil caulinaire permet de reconstituer l'histoire des structures ramifiées sur 10 à 15 cycles de développement en moyenne, mais nous avons pu remonter jusqu'à 40 cycles chez certaines espèces. Les informations recueillies nous renseignent sur l'organisation intrinsèque du cycle phénologique de l'organisme ainsi que sur les modalités de construction et de reproduction de l'espèce. Le fait de pouvoir reconstituer l'histoire des différents méristèmes permet dans certains cas d'approcher les relations trophiques qu'ils entretiennent dans l'espace et dans le temps au sein des structures ramifiées. Finalement, le cadre temporel relatif dans lequel sont replacés les processus développementaux autorise la comparaison d'espèces dont les cycles phénologiques ont des dimensions temporelles absolues différentes dans un cadre temporel relatif identique, dont « l'unité » est l'expression morphologique du cycle phénologique dans son ensemble. L'analyse rétrospective de l'appareil caulinaire des arbres tropicaux apparait donc comme une méthode à la fois souple et robuste, complémentaire des suivis de croissance et de suivis phénologiques plus traditionnels. Les résultats obtenus sont originaux et nouveaux dans le domaine de l'écologie tropicale et ils ouvrent des perspectives intéressantes et prometteuses. / The aim of this thesis is to study retrospectively the crown development of large canopy trees of French Guiana. We choose several species expressing various ecological behaviors, architectural developments and phenologies which had at least one morphological or anatomical marker usable in retrospective analysis. We described well sun exposed branches that were representative of individuals' height-growth and reproduction. Simultaneously, we conducted a monthly phenological survey in order to compare our hypotheses from the retrospective analysis to the phenological data. The retrospective analysis allowed us to reconstruct the last 10 to 15 developmental cycles within the branches in mean, sometimes up to 40 cycles in some species. Data give information on the species' intrinsic phenological organization as on growth modalities and reproduction. We could access to the meristems history within the branches and in some case, we could approach meristems interactions on a trophic level. Finally, we could compare species with various phenological strategies within the same relative temporal frame given that is given by the retrospective analysis. The retrospective analysis appears to be a reliable complementary tool that gives access to new and original results in tropical tree study.

Un grand nombre d’espèces ont déjà subi des changements phénologiques ou des déplacements de leurs distributions en réponse aux changements anthropogéniques du climat. Comprendre comment les espèces vont réagir aux changements climatiques représente toutefois une tâche complexe puisqu’il existe une grande variabilité dans ces réponses. Cette variabilité peut être attribuée au fait que plusieurs facteurs influencent les réponses des espèces aux changements climatiques et que ces facteurs varient eux-mêmes spatialement. Dans ce mémoire, l’intensité d’interactions biotiques, soit la pollinisation et l’herbivorie, ainsi que la phénologie de la floraison sont comparées le long d’un gradient altitudinal menant à la limite de distribution altitudinale pour deux plantes de sous-étage, Erythronium americanum et Trillium erectum. Je teste en premier lieu si l’intensité de l’herbivorie et de la limitation pollinique augmentent à la limite de distribution altitudinale des espèces. Si cela est le cas, ces interactions peuvent limiter ces distributions et ainsi, le potentiel des espèces à déplacer leurs distributions face aux changements climatiques. Les résultats démontrent une augmentation de l’herbivorie et de la limitation pollinique à la limite de distribution altitudinale de T. erectum. Toutefois, la limitation pollinique devrait avoir un effet minime sur la limite de distribution altitudinale de cette espèce puisque le succès reproducteur des plantes est très peu diminué à cette limite. En se basant sur des études antérieures, la proportion d’herbivorie subie à proximité de la limite de distribution altitudinale devrait avoir des effets démographiques considérables et devrait ainsi affecter cette limite. Concernant E. americanum, l’herbivorie et la limitation pollinique sont restés constants et de faible intensité le long du gradient altitudinal. Ensuite, en disposant de quatre années de données de la phénologie de la floraison le long du gradient altitudinal étudié, je vérifie de façon préliminaire si le potentiel de flux génique est affecté par la date d’initiation du printemps, ce dernier se produisant plus hâtivement en réponse aux changements climatiques. Les résultats démontrent une diminution de l’écart temporel entre les pics de floraison des populations d’altitudes différentes lors d’années aux printemps plus hâtifs, ce qui indique une différence interpopulationnelle dans la réactivité phénologique. Toutefois, cette différence temporelle n’a pas entraîné une diminution du potentiel de flux génique. Je présente également une nouvelle méthode de mesure du potentiel de flux génique qui permet d’estimer plus efficacement ce dernier à partir de la phénologie comparativement aux méthodes actuellement utilisées.

Le chêne sessile et le hêtre sont deux espèces feuillues décidues tempérées, caractérisées par des phénologies foliaires et cambiales contrastées. Afin de progresser dans la compréhension de la gestion des réserves qui sont des composantes importantes des cycles internes du carbone et de l'azote, nous avons étudié la dynamique saisonnière des réserves carbonées (C) et azotées (N) chez des arbres adultes des deux espèces dans leur environnement naturel. Afin de répondre à nos objectifs, nous avons développé une approche pluridisciplinaire associant écophysiologie, biochimie et isotopie. Le suivi mensuel des variations saisonnières des réserves C et N dans le tronc a révélé chez le chêne une forte remobilisation de l'amidon à partir des cernes les plus récents au printemps pour fournir le carbone nécessaire pour la croissance du bois initial du nouveau cerne qui est concomitante à l'expansion foliaire. Chez le hêtre, la croissance printanière ne semble pas dépendante des réserves C du tronc. Chez les deux espèces, deux polypeptides de 13 et de 26 kDa s'accumulent avec la sénescence foliaire en automne, sont très abondants en période hivernale froide et sont remobilisés avec le débourrement au printemps. Cette cinétique saisonnière leur confère un rôle dans le stockage de l'azote (protéines végétatives de réserve, VSP), mais n'exclut pas un rôle dans la tolérance au froid. Chez le chêne sessile, l'étude de la source d'azote pour la croissance des feuilles et des pousses par marquage isotopique au 15N a montré que les réserves N contribuent jusqu'à 90% de l'azote total des nouveaux organes aux premiers stades de développement. La contribution de l'azote nouvellement assimilé ne devient significative que quand le débourrement est achevé. L'étude de la répartition et des quantités des composés C et N non-structuraux à l'échelle de l'arbre a été réalisée par un échantillonnage destructif d'arbres des deux espèces en hiver (Janvier) et à l'étalement complet des feuilles (Juin). Cette étude a montré i) une distribution des concentrations entre organes dépendante de leur fonction physiologique, de l'anatomie du bois et de la distance aux organes puits, ii) l'importance du tronc et des racines dans le stockage des réserves en hiver, iii) l'importance des quantités d'azote non-structural des feuilles et des pousses malgré leur faible biomasse, iv) des quantités de C et N non-structuraux plus importants chez le chêne par rapport au hêtre, pouvant refléter des besoins contrastés pour la croissance et l'entretien des tissus en hiver / Sessile oak and beech are two deciduous temperate broadleaved species, characterized by contrasted foliar and cambial phenologies. In order to progress in our understanding of reserves management in these species, we studied the seasonal dynamics of carbon (C) and nitrogen (N) reserves in adult trees in their natural environment. For this purpose, we developed a multidisciplinary approach associating ecophysiology, biochemistry and isotopy. The monthly monitoring of seasonal variation in C and N reserves in the stem sapwood showed a strong remobilization of starch from the most recent rings of oak in the spring in order to supply the necessary C for early wood growth that is concomitant to leaf expansion in this species. For beech, spring growth seemed to be less dependant on C stored within the stem sapwood. In both species, 2 polypeptides of 13 and 26 kDa accumulated with leaf senescence in the autumn and were highly abundant during the dormant period then they were remobilized with bud burst in the spring. This seasonal variation supports their role in nitrogen storage as vegetative storage proteins (VSP) and does not exclude a role in cold hardiness too. In sessile oak, the in situ 15N labeling of soil N (newly absorbed N) during the bud burst in the spring showed that N reserves accounted for 90% of total N of the new organs (leaves and twigs) at the first stages of growth. The contribution of newly assimilated N became more important when bud burst was achieved. The distribution patterns of non-structural C and N concentrations and amounts at the tree level was realized by an exhaustive sampling of trees from both species in the winter (January) and at full leaf expansion (June). This study showed i) that the distribution of concentrations among tree organs was dependant of the physiological function, wood anatomy and proximity to sink organs, ii) the importance of stem sapwood and coarse roots in reserves storage during the winter, iii) the importance of non-structural nitrogen amounts in leaves and twigs despite their low biomass, iv) higher amounts of non-structural C and N compounds in oak compared to beech, that reflects contrasted needs for spring growth and tissue maintenance during the winter dormancy

L'ile de Taiwan est apparue, il y a deux millions d'années. Nous avons étudié les figuiers de Taiwan afin de comprendre comment l'ile fut colonisée et comment l'insularité a pu affecter les espèces colonisatrices. Le genre Ficus est caractérisé par son association mutualiste avec des insectes pollinisateurs extrêmement dispersifs. De plus les figues, inflorescences fermées des Ficus, sont consommés par un grand nombre d'espèces qui elles aussi dispersent efficacement les graines. Nous avons développé une série de marqueurs génétiques afin de pouvoir étudier plusieurs espèces avec les mêmes outils. Ensuite nous avons analysé la structure génétique dans Taiwan d'un groupe de quatre espèces. Une espèce présenta une différenciation génétique claire dans le Sud de Taiwan au climat plus chaud, suggérant la possibilité un début de spéciation écologique chez une espèce hautement dispersive. Une seconde espèce a montré des indices de processus de sélection en cours dans le Sud de Taiwan. A une échelle plus étendue, nous avons montre que les données microsatellites et spécifiquement les R statistiques donnent un premier aperçu de la phylogéographie des figuiers. Pour plusieurs espèces, l'Asie continentale semble être la trame de fond génétique de ces espèces malgré une forte différenciation parmi les populations. Pour Ficus variegata, nous avons montré que la colonisation de Taiwan a pour origine les Philippines et nous n'avons pas détecté de trace de flux génétique venant du continent. L'étude de la phénologie reproductive des Ficus suggère que seulement des espèces produisant de fréquentes récoltes ont colonisé l'ile. Ces travaux ouvrent de nombreuses perspectives sur la réponse des figuiers à l'insularité. / The Island of Taiwan appeared some two million years ago. We investigated the Ficus species of Taiwan in order to understand how the island was colonized and how insular conditions affected the colonizing species. Genus Ficus is characterized by its mutualistic association with highly dispersive pollinating wasps. Further figs, the closed inflorescences of Ficus, are consumed by a large number of highly efficient seed dispersers. We developed a set of portable genetic markers in order to analyze several species using a single set of markers. We then analyzed genetic structuring within Taiwan in a set of four species. One species presented clear genetic differentiation in the warm south Taiwan, suggesting the possibility of incipient ecological speciation in a highly dispersive species. Another species presented indications of ongoing selective processes also in south Taiwan. On a broader scale we show that microsatellite data and notably R statistics provide useful insights into Ficus phylogeography. In several species, continental Asia seems to correspond to a single genetic background despite strong genetic differentiation among populations. For Ficus variegata, we show that it colonized Taiwan from the Philippines and we detect no trace of gene flow from the continent. An investigation of Ficus reproductive phenology suggests that only species producing frequent fig crops have established on the island. This work opens up a series of perspectives on the response of Ficus to insular conditions.

Le moment optimal de nidification est crucial au succès reproducteur des oiseaux nichant à de hautes latitudes. Toutefois, plusieurs migrateurs de longue distance ne réussissent pas à ajuster la phénologie de leur reproduction au réchauffement climatique sur leur aire de reproduction. Un délai dans leur reproduction pourrait résulter en un décalage entre la période optimale de disponibilité de nourriture et l’éclosion des jeunes, réduisant leur croissance et leurs chances de survie. Ma thèse vise à évaluer les effets des changements environnementaux sur les patrons saisonniers du succès reproducteur de la grande oie des neiges (Chen caerulescens atlantica), une espèce migratrice arctique. Nous avons utilisé une base de données à long terme récoltée sur une période de plus de 25 ans sur l’île de Bylot (1991–2015) dans le Haut-Arctique canadien. Nous avons défini le succès reproducteur comme étant le nombre de jeunes survivant jusqu’à l’âge de 1 an. Nous avons étudié des changements temporels dans la date de ponte et six composantes du succès reproducteur à travers la saison de reproduction. La taille de ponte, le succès de nidification, la survie des œufs, le succès à l’éclosion, la survie pré-envol et la survie des jeunes ont été évalués en fonction de la phénologie de la reproduction, l’année et l’interaction de ces deux facteurs. Ces résultats ont été intégrés pour estimer les changements saisonniers dans le succès reproducteur global et pour évaluer les conséquences des décisions de nidification relatives à la taille et à la date de ponte. De plus, nous avons examiné si une vitesse de changement de température plus lente aux sites de haltes migratoires pouvait expliquer l’absence de réponse de la phénologie de la reproduction des oies au réchauffement climatique sur les aires de nidification. Globalement, les changements temporels dans les patrons saisonniers de la date de ponte et des composants du succès reproducteur ont été de d’ampleur et de direction différentes, particulièrement en ce qui concerne les nids initiés hâtivement et tardivement en saison. Le déclin saisonnier dans la taille de ponte a diminué dans le temps, le succès de nidification était le plus faible chez les nicheurs hâtifs et tardifs, mais s’est accru dans le temps, et la survie post-éclosion a décliné dans le temps avec les survies les plus élevées obtenues par les nicheurs les plus hâtifs. Les effets cumulatifs des changements environnementaux sur les différentes composantes ont résulté en un déclin saisonnier plus marqué du succès reproducteur avec le temps. Nous avons aussi trouvé que la date de ponte présentant le plus fort succès reproducteur survient avant la médiane de ponte de la population, mais que cette date s’est décalée vers les nicheurs les plus hâtifs tout au long de l’étude. Finalement, le taux de réchauffement a été plus élevé sous les hautes latitudes que dans les haltes migratoires tempérées des oies des neiges. La faible corrélation dans les températures rencontrées entre les haltes migratoires successives suggère que l’oie n’arrive pas à anticiper quelles seront les conditions environnementales au moment de la ponte sur l’aire de reproduction. Cette étude contribue à démontrer comment la vitesse de changement des températures rencontrée sur les routes migratoires peut représenter une contrainte importante pour l’ajustement de la date de ponte chez les migrateurs de longue distance, et les conséquences à long terme des changements environnementaux induites par le réchauffement. Nos résultats suggèrent que la pression de sélection en faveur des nicheurs les plus hâtifs va s’intensifier avec l’augmentation du réchauffement, mais que les oies pourraient être incapables d’ajuster leur phénologie reproductive, menant à un plus grand décalage trophique ayant des conséquences négatives sur la population entière. / Optimal timing of nesting is key for the reproductive success of birds breeding at high latitudes. However, many long-distance migratory birds fail to adjust their breeding phenology to climate warming on their breeding ground. Delays in nesting may result in a trophic mismatch between the period of peak food availability and offspring hatch, reducing their growth and survival. My thesis aims to evaluate the effects of a changing environment on the seasonal patterns of reproductive success of the greater snow goose (Chen caerulescens atlantica), an arctic migrant species. We used a long-term dataset collected over a 25-year period on Bylot Island (1991–2015) in the Canadian High Arctic. We defined reproductive success as the number of young surviving to 1-year of age. We investigated temporal changes in laying date across the breeding season, as well as in six reproductive success components. Total clutch laid, nesting success, egg survival, hatching success and pre- and postfledging survival were examined in relation to timing of breeding, year and their interaction. These results were integrated to estimate seasonal changes in the overall reproductive success and to evaluate the consequences of breeding decisions regarding clutch size and laying dates. Additionally, we examined if a slower rate of temperature change at southern staging sites could explain the lack of response of the breeding phenology of geese to warming on its breeding ground. Overall, temporal changes in the seasonal patterns of laying date and reproductive success components were of different magnitude and directions, mainly in nests initiated the earliest and latest in the season. Seasonal decline in clutch size weakened over time, nesting success was lowest in early and late nests but increased over time and posthatch survival declined over time with the highest survival achieved in early nests. The cumulative effects of environmental changes on individual components resulted in a steeper seasonal decline in reproductive success over time. We also found that the laying date yielding the highest reproductive success occurs before the median laying date of the population, but shifted towards earlier breeders over the course of the study. Lastly, warming rates were stronger at high latitudes than at the temperate staging area of snow geese. The low association in temperature encountered between successive staging areas suggests that geese cannot anticipate in advance what will be the environmental conditions at laying time on the breeding site. This study contributes to demonstrate how the rate of temperature change encountered along the migratory route can be an important constraint for laying date v adjustment in long-distance migrants, and the consequences of long-term environmental changes induced by warming. Our results suggest that selection pressure for early breeding will intensify as warming increases but that geese may be unable to adjust their breeding phenology, leading to a greater trophic mismatch with negative consequences on the entire population.

Chez le fraisier la balance entre floraison et développement végétatif incluant la production de stolons (tiges allongées portant les plants filles) conditionne le rendement du plant. L’objectif de la thèse était d’obtenir une meilleure compréhension des processus de développement du fraisier, la floraison, le développement végétatif des axes et le stolonnage, grâce à une étude spatio-temporelle. Trois approches complémentaires ont été développées sur six variétés non-remontantes plantées en conditions « hors sol » : (1) la modélisation des profils d’émergence hebdomadaire de fleurs, feuilles et stolons par une analyse de segmentation longitudinale, (2) l’analyse spatio-temporelle de l’architecture des plants durant une saison de production et (3) le suivi de l’expression de gènes clés liés à la floraison. (1) Les modèles univariés de détection de ruptures appliqués à chaque variable phénologique étaient basés sur l’hypothèse que les changements de phases sont synchrones entre les individus d’une même variété. Ces modèles ont permis d’identifier des phases pour chacune des variétés et chacun des trois types d’organe. Les modèles de détection de ruptures multivariés combinant les trois types d’organes ont permis de mettre en évidence une forte structuration du développement du fraisier par la floraison et le stolonnage. De plus, les variétés se regroupent autour de deux profils de floraison avec la présence ou pas d’un deuxième pic de floraison. Enfin, les modèles d’émergence de stolon montrent un synchronisme suggérant un fort effet environnemental. (2) L’analyse spatio-temporelle de l’architecture s’est basée sur un modèle de graphe arborescent multi-échelle, permettant une représentation visuelle et une analyse de la topologie du plant au cours de son développement. Cette analyse a permis de mettre en évidence des différences topologiques précoces ainsi que différentes stratégies de développement entre les variétés. Ces différences de développement expliquent en partie les différents profils de floraison. (3) Parmi les gènes étudiés pour leur expression au cours de la culture des plants de fraisier, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1) apparait comme un marqueur de développement végétatif et de l’émergence des stolons. Une approche architecturale a également été initiée sur le fraisier diploïde. Les premiers résultats ont permis de mieux préciser le devenir des méristèmes axillaires. En conclusion, ce travail a permis d’évaluer les variétés en condition de production et d’identifier des critères de sélection pour le développement de nouvelles variétés. Il a également permis de développer de nouveaux outils qui pourront être utilisés par les sélectionneurs et les expérimentateurs. / In strawberry, the balance between flowering and vegetative development, including the production of stolons (elongated stems carrying the daughter plants), conditions the yield of the plant. The objective of the thesis was to better understand the developmental processes of strawberry plant, namely flowering, the vegetative development of axes and runnering, through a spatio-temporal study. Three complementary approaches have been developed on seasonal flowering varieties planted in "soilless" conditions: (1) modeling the weekly emergence of flowers, leaves and stolons by a longitudinal segmentation analysis, (2) spatio-temporal analysis of plant architecture during a seasonal production and (3) expression of key genes related to flowering. (1) Univariate multiple change-point models applied to each phenological variable were based on the assumption that phase changes were synchronous between individuals of a given variety. These models allowed to identify phases for each variety and each type of organ. Multivariate multiple changepoint models combining the three types of organ highlighted a strong structuring of strawberry development by flowering and runnering. Moreover, the varieties can be grouped into two profiles of flowering with the presence or not of a second period of flowering. Finally, the stolon emergence models show a synchronism suggesting a strong environmental effect. (2) Spatio-temporal analysis of the architecture relied on a multi-scale tree graph allowing visual representation and topological analysis of plant development. This analysis revealed early topological differences as well as different strategies of development between varieties. These differences in development partially explain the different flowering patterns. (3) Among the genes studied for their expression during the cultivation of strawberry plants, SUPPRESSOR OF OVEREXPRESSION OF CONSTANS1 (SOC1) appears as a marker of vegetative development and stolon emergence. An architectural approach was also initiated on the diploid strawberry. First results allowed to better specify the fate of axillary meristems. In conclusion, this work allowed to evaluate the varieties in production condition and to identify selection criteria for the development of new varieties. It has also allowed the development of new tools that can be used by breeders and experimenters.

La phénologie de migration de nombreuses espèces d'oiseaux a changé depuis quelques décennies, mais à ce jour on ne sait pas jusqu'à quel point de tels changements se reflètent sur la phénologie de la nidification. Étudier la nidification des oiseaux de la forêt boréale, souvent surnommée la crèche d'oiseaux de l'Amérique du Nord, est semé de défis à cause de l'étendue géographique. J'ai évalué la phénologie de nidification des oiseaux chanteurs durant les 26 dernières années dans une forêt boréale de l'Est du Canada, la Forêt Montmorency. Je me suis basée sur l'observation du transport de nourriture chez les adultes comme indice du statut parental, en tenant compte de la détection imparfaite de ce statut par l'entremise de modèles hiérarchiques d'occupation de sites. Les modèles ont révélé un recul de deux semaines de la saison de nidification chez les résidents et les migrateurs de courte distance et d'un mois chez les migrateurs de longue distance durant la période d'étude. Ces résultats vont à l'encontre des attentes liées à l'avancée de la migration printanière en Amérique du Nord et nous rappellent l'intérêt des études régionales lorsque nous nous intéressons à la phénologie de la reproduction. / The migration phenology of many bird species has changed over the past few decades, but the extent to which such changes affect the nesting phenology remains little known. Studying avian reproduction in the boreal forest, often referred to as North America's bird nursery, is challenging because of the large size of this biome. I evaluated songbird nesting phenology during the past 26 years in a boreal forest in eastern Canada, Forêt Montmorency. I used the observation of food transport in adults as an indicator of parental status, considering the imperfect detection of this status through hierarchical models of site occupancy. Contrary to expectations related to the advance of spring migration in North America, models revealed a delay of two weeks in the nesting season for residents and short-distance migrants and of one month in long-distance migrants during the study period. These results remind us of the value of regional studies when we are interested in reproductive phenology.