Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / La récolte de bois est une activité très répandue au Québec et elle requiert une gestion durable. Pour cela, les gestionnaires se basent sur le principe de l'aménagement forestier écosystémique. Cette stratégie vise à imiter les perturbations naturelles afin de limiter l'impact sur l'habitat et sur la faune. Dans les forêts tempérées d'Amérique du Nord, les populations de salamandres de ruisseaux sont exposées aux retombées des opérations forestières. En particulier, le retrait du couvert forestier entraîne à long terme une augmentation de la température de l'air et de l'eau, qui peut laisser les organismes sujets à la dessiccation. Au-delà de la récolte du bois, l'implantation de routes et de chemins forestiers est nécessaire pour accéder au territoire et exporter la matière ligneuse récoltée. La compaction des sols au niveau de la voirie augmente le ruissellement et accentue la sédimentation dans les cours d'eau. La voirie est une menace directe à l'intégrité hydrologique des ruisseaux de tête qui sont des habitats essentiels aux salamandres de ruisseaux. Dans ce projet de maîtrise, nous nous sommes intéressés à l'impact des aménagements forestiers sur les populations de salamandres pourpres (*Gyrinophilus porphyriticus*), une espèce désignée vulnérable au Québec. Le projet comporte trois objectifs : (i) identifier les caractéristiques de l'habitat influençant la présence de la salamandre pourpre, (ii) quantifier l'effet des coupes en périphérie des sites d'étude sur les populations, et (iii) évaluer l'effet de la voirie (*i.e.*, chemins forestiers et ponceaux) sur la qualité des cours d'eau via l'impact sur les populations. Pour ce faire, le projet s'est appuyé sur des données de science citoyenne et des données de différents organismes obtenues par une méthode standardisée. À cela s'ajoutent des inventaires complémentaires qui ont été effectués à l'été 2022, réalisés par la méthode de recherche active et de collecte d'ADN environnemental dans les ruisseaux forestiers. Après un travail de combinaison et d'intégration des données de différentes natures et d'extraction de données géoréférencées, nous avons construit des modèles statistiques avec une approche bayésienne. En tenant compte de la détection imparfaite, nous avons estimé l'abondance des populations ou la probabilité de présence de la salamandre pourpre à trois différentes échelles. Nos résultats ont montré que seul le couvert forestier semble avoir un effet sur l'abondance d'individus. Notre étude ne suggère aucune preuve d'un impact des aménagements forestiers sur les populations de salamandres pourpres, à l'échelle de la province de Québec. Nous espérons que le projet offre de nouvelles perspectives permettant d'évaluer les mesures en place pour la protection de l'habitat de la salamandre pourpre et de formuler des recommandations d'amélioration de ces mesures si nécessaire. / Timber harvesting is a widespread activity in Quebec, necessitating sustainable management practices. Forest managers rely on the principles of ecosystem-based forest management. This strategy aims to mimic natural disturbances to minimize the effect of timber harvesting on habitats and on wildlife. Within the temperate forests of North America, stream salamander populations are exposed to the impacts of forestry operations. Specifically, the removal of forest cover leads to a long-term increase in air and soil temperature, which could expose organisms to desiccation. Beyond canopy loss, the establishment of roads and skidding trails is essential for accessing territories and transporting harvested materials. Soil compaction along roadways intensifies runoff and accentuates sedimentation in watercourses. Road infrastructures represent a direct threat to the hydrological integrity of headwater streams, which serve as essential habitats for stream salamanders. In this master's project, we focused on evaluating the impact of forest management on spring salamander (*Gyrinophilus porphyriticus*) populations, a species designated vulnerable in Quebec. The project consists of three objectives: (i) to identify habitat characteristics influencing the presence of spring salamanders, (ii) to quantify the effects of tree cutting in proximity of streams on spring salamander populations, (iii) to assess the impact of road infrastructures (*i.e.*, forest roads and culverts) on stream quality through its effect on spring salamander populations. To do so, the project integrated citizen science data and data from different organizations collected using a standardized method. Additionally, we conducted complementary surveys during the summer 2022, using the active search method and environmental DNA sampling. Following the combination and integration of diverse datasets and georeferenced data extraction, we built statistical models using a Bayesian approach. Considering imperfect detection, we estimated either population abundance or presence probability of the species at various spatial scales. Our results showed that forest cover was the only variable to influence the abundance of spring salamanders. We did not find any evidence of an effect of forest management on spring salamander populations. We hope that these results would facilitate the assessment of current measures aiming at protecting spring salamander habitat, and provide recommendations for improving these measures, if deemed necessary.

Les amphibiens montrent depuis maintenant plusieurs années des signes très inquiétants de déclins, et ce sur tous les continents. Dans ce contexte, l'acquisition de connaissances concernant ces espèces est une étape essentielle à la prise de bonnes mesures de conservation. L'ADN environnemental est une méthode d'inventaire émergente qui gagne en popularité rapidement, mais tester cette méthode avec plusieurs espèces demeure une étape importante afin de mieux comprendre ses limites et bénéfices. Ce projet de maîtrise vise à explorer cette méthode avec trois espèces de salamandres de ruisseaux au Québec (Gyrinophilus porphyriticus, Desmognathus fuscus et Eurycea bislineata), dans l'objectif de se prononcer sur son efficacité avec ce groupe d'espèces d'intérêt particulier. La méthode d'ADNe a ainsi été comparée à la méthode traditionnelle de fouille active des ruisseaux pour la détection (présence/absence des espèces) et pour l'aspect quantitatif. Pour les trois espèces, les résultats montrent que l'ADNe a non seulement été détecté dans l'ensemble des ruisseaux où l'espèce a été observée par fouille active, mais également dans neuf ruisseaux où la fouille active n'avait pas réussi à détecter l'espèce. Les résultats concernant la nature quantitative de l'ADNe ne sont pas très concluants, car la relation entre la concentration d'ADNe et la densité des salamandres était faible, voire inexistante avec notre modèle. Ce résultat n'est cependant pas surprenant considérant la forte variabilité des données de concentration d'ADNe. Ainsi, nous concluons que la méthode d'ADNe peut être un outil fort intéressant pour la détection de ces trois espèces de salamandres dans les ruisseaux du sud du Québec. Puisque l'aspect quantitatif de l'ADNe n'est pas au point pour l'instant, l'avenir des inventaires de ces trois amphibiens semble se situer dans une utilisation partagée des deux méthodes, de manière à favoriser les forces de chacune et d'éviter leurs lacunes. / Amphibians have been showing worrying signs of decline on all continents for several years now. In this context, the acquisition of knowledge regarding these species is an essential step leading to good conservation measures. Environmental DNA is an emerging survey method that is rapidly gaining in popularity and testing this method with several species remains an important step in order to better understand its limitations and benefits. This research aims to explore this method with three species of stream-dwelling salamanders in Quebec (Gyrinophilus porphyriticus, Desmognathus fuscus and Eurycea bislineata), with the objective of evaluating its effectiveness with this group of species of high interest from a conservation point of view. Hence, the eDNA method was compared to the traditional method of active stream search for detection (presence/absence of species) as well as for the quantitative aspect. For all three species, results show that eDNA was detected in all streams where the species was observed by active search. In addition, eDNA was detected in nine streams where the species were not detected by active search. The results regarding the quantitative nature of eDNA are not very conclusive, as the relationship between eDNA concentration and salamander density was weak to non-existent with our model. This result is not surprising considering the high variability of the eDNA concentration data. Thus, we conclude that the eDNA method can be a very valuable tool for the detection of these three salamander species. Since the quantitative aspect of eDNA does not seem to be useful, the future of stream-dwelling salamander surveys seems to lie in a shared use of both methods, so as to make the most of the strengths of each and avoid their weaknesses.

Ce travail porte sur l'utilisation et l'exploitation des invertébrés marins (mollusques, crustacés et échinodermes) durant la Protohistoire sur les côtes de la Manche et de l'Atlantique en France. Il repose sur l'inventaire de 197 sites ayant livré ce type de faune. 32 ont fait l'objet d'une étude archéomalacologique, dont 17 dans le cadre de cette thèse. Les résultats obtenus permettent d'aborder des thématiques variées, comme les environnements exploités, l'économie de subsistance (mode alimentaire, spécificité géographique, réseau d'échange), l'artisanat (teinture, parure, matériau de construction, etc.) et les pratiques funéraires et cultuelles (dépôt, repas rituels). L'étude des invertébrés marins contribue ainsi à une meilleure compréhension des systèmes socio-économiques et culturels des communautés littorales et continentales durant la Protohistoire. / This work deals with the use and exploitation of marine invertebrates (molluscs, crustaceans and echinoderms) during the Protohistory on the Channel and Atlantic coasts in France. It relies on the inventory of 197 sites characterized by the presence of this type of fauna. Some archaeomalacological studies have been realized on 32 of these sites, of which 17 during this thesis. The results allow to approach various themes, such as the environments exploited, the subsistence economy (food, geographical variations, exchange network), crafts (dyeing, beads, building material, etc.) and funeral and ritual practices (hoard, ritual meal). The study of the marine invertebrates thus contributes to a better understanding of the socio-economical and cultural systems of the littoral and continental communities during the Protohistory. / Este trabajo se centra en el uso y explotación de los invertebrados marinos (moluscos, crustáceos y equinodermos) durante la Protohistoria en la costa de la Mancha y Atlántica de Francia. La investigación se basa en un inventario de 197 sitios arqueológicos con presencia de restos malacológicos, sobre 32 de ellos se ha realizado un estudio arqueomalacológico, de los cuales 17 se han desarrollado e incluido en el contexto de esta tesis doctoral. Los resultados obtenidos se han orientado a tratar una variedad de cuestiones, como el medioambiente explotado, la economía de subsistencia a partir de diferentes perspectivas (la alimentación, las especificaciones geográfica, o las redes de intercambio), la producción artesanal (tintes, elementos de adorno o material de construcción), o las prácticas funerarias y rituales (elementos de ajuar, comidas rituales). El estudio de los invertebrados marinos contribuye así a una mejor comprensión de los sistemas culturales y socio-económicos de las comunidades costeras y también continentales a lo largo de la Protohistoria.

A l’heure actuelle, les biocarburants renouvelables et qui ne nuit pas à l'environnement sont à l'étude intensive en raison de l'augmentation des problèmes de santé et de la diminution des combustibles fossiles. H2 est l'un des candidats les plus prometteurs en raison de ses caractéristiques uniques, telles que la densité d'énergie élevée et la génération faible ou inexistante de polluants. Une façon attrayante pour produire la H2 est par les bactéries photosynthétiques qui peuvent capter l'énergie lumineuse pour actionner la production H2 avec leur système de nitrogénase. L'objectif principal de cette étude était d'améliorer le rendement de H2 des bactéries photosynthétiques pourpres non sulfureuses utilisant une combinaison de génie métabolique et le plan des expériences. Une hypothèse est que le rendement en H2 pourrait être améliorée par la redirection de flux de cycle du Calvin-Benson-Bassham envers du système de nitrogénase qui catalyse la réduction des protons en H2. Ainsi, un PRK, phosphoribulose kinase, mutant « knock-out » de Rhodobacter capsulatus JP91 a été créé. L’analyse de la croissance sur des différentes sources de carbone a montré que ce mutant ne peut croître qu’avec l’acétate, sans toutefois produire d' H2. Un mutant spontané, YL1, a été récupéré qui a retenu l'cbbP (codant pour PRK) mutation d'origine, mais qui avait acquis la capacité de se développer sur le glucose et produire H2. Une étude de la production H2 sous différents niveaux d'éclairage a montré que le rendement d’YL1 était de 20-40% supérieure à la souche type sauvage JP91. Cependant, il n'y avait pas d'amélioration notable du taux de production de H2. Une étude cinétique a montré que la croissance et la production d'hydrogène sont fortement liées avec des électrons à partir du glucose principalement dirigés vers la production de H2 et la formation de la biomasse. Sous des intensités lumineuses faibles à intermédiaires, la production d'acides organiques est importante, ce qui suggère une nouvelle amélioration additionnel du rendement H2 pourrait être possible grâce à l'optimisation des processus. Dans une série d'expériences associées, un autre mutant spontané, YL2, qui a un phénotype similaire à YL1, a été testé pour la croissance dans un milieu contenant de l'ammonium. Les résultats ont montré que YL2 ne peut croître que avec de l'acétate comme source de carbone, encore une fois, sans produire de H2. Une incubation prolongée dans les milieux qui ne supportent pas la croissance de YL2 a permis l'isolement de deux mutants spontanés secondaires intéressants, YL3 et YL4. L'analyse par empreint du pied Western a montré que les deux souches ont, dans une gamme de concentrations d'ammonium, l'expression constitutive de la nitrogénase. Les génomes d’YL2, YL3 et YL4 ont été séquencés afin de trouver les mutations responsables de ce phénomène. Fait intéressant, les mutations de nifA1 et nifA2 ont été trouvés dans les deux YL3 et YL4. Il est probable qu'un changement conformationnel de NifA modifie l'interaction protéine-protéine entre NifA et PII protéines (telles que GlnB ou GlnK), lui permettant d'échapper à la régulation par l'ammonium, et donc d'être capable d'activer la transcription de la nitrogénase en présence d'ammonium. On ignore comment le nitrogénase synthétisé est capable de maintenir son activité parce qu’en théorie, il devrait également être soumis à une régulation post-traductionnelle par ammonium. Une autre preuve pourrait être obtenue par l'étude du transcriptome d’YL3 et YL4. Une première étude sur la production d’ H2 par YL3 et YL4 ont montré qu'ils sont capables d’une beaucoup plus grande production d'hydrogène que JP91 en milieu d'ammonium, qui ouvre la porte pour les études futures avec ces souches en utilisant des déchets contenant de l'ammonium en tant que substrats. Enfin, le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec la bactérie photosynthétique, Rhodopseudomonas palustris CGA009 a été examiné. La production d'éthanol avec fermentation utilisant des ressources renouvelables microbiennes a été traitée comme une technique mature. Cependant, la plupart des études du reformage de l'éthanol à H2 se sont concentrés sur le reformage chimique à la vapeur, ce qui nécessite généralement une haute charge énergetique et résultats dans les émissions de gaz toxiques. Ainsi le reformage biologique de l'éthanol à H2 avec des bactéries photosynthétiques, qui peuvent capturer la lumière pour répondre aux besoins énergétiques de cette réaction, semble d’être plus prometteuse. Une étude précédente a démontré la production d'hydrogène à partir d'éthanol, toutefois, le rendement ou la durée de cette réaction n'a pas été examiné. Une analyse RSM (méthode de surface de réponse) a été réalisée dans laquelle les concentrations de trois facteurs principaux, l'intensité lumineuse, de l'éthanol et du glutamate ont été variés. Nos résultats ont montré que près de 2 moles de H2 peuvent être obtenus à partir d'une mole d'éthanol, 33% de ce qui est théoriquement possible. / Currently, renewable and environmentally friendly biofuels are under intensive study due to increasing health concerns and diminishing fossil fuels. H2 is one of the most promising candidates due to its unique characteristics, such as a high energy density and low to non-existent generation of pollutants. One attractive way to produce H2 is through photosynthetic bacteria which can capture light energy to drive H2 production with their nitrogenase system. The major aim of this study was to improve H2 yield of the purple non-sulfur photosynthetic bacteria using a combination of metabolic engineering and design of experiments. One hypothesis was that H2 yield could be improved by redirection of Calvin-Benson-Bassham cycle flux to the nitrogenase system which catalyzes the reduction of protons to H2. Thus, a PRK, phosphoribulose kinase, knock out mutant of Rhodobacter capsulatus JP91 was created. Analysis of growth with different carbon sources showed that this mutant could only grow in acetate medium without, however, producing any H2. A spontaneous mutant, YL1, was recovered which retained the original cbbP (encoding PRK) mutation, but which had gained the ability to grow on glucose and produce H2. A study of H2 production under different illumination levels showed that the yield of YL1 was 20-40% greater than the wild type JP91 strain. However, there was no appreciable improvement of the H2 production rate. A kinetic study showed that growth and hydrogen production are strongly linked with electrons from glucose being mostly directed to H2 production and biomass formation. Under low to intermediate light intensities, the production of organic acids was significant, suggesting further improvement of H2 yield is possible by process optimization. In a related series of experiments, another spontaneous mutant, YL2, which has a similar phenotype to YL1, was tested for growth in ammonium-containing media. The results showed that YL2 could only grow with acetate as carbon source, again, without producing any H2. Prolonged incubation in media not supporting growth of YL2 enabled the isolation of two interesting secondary spontaneous mutants, YL3 and YL4. Western blot analysis showed that both strains had constitutive nitrogenase expression under a range of ammonium concentrations. The genomes of YL2, YL3 and YL4 were sequenced in order to find the mutations responsible for this phenomenon. Interestingly, mutations of nifA1 and nifA2 were found in both YL3 and YL4. It is likely that a conformational change of NifA alters the protein-protein interaction between NifA and PII proteins (such as GlnB or GlnK), enabling it to escape regulation by ammonium and thus to be capable of activating nitrogenase transcription in the presence of ammonium. It is not clear how the synthesized nitrogenase is able to maintain its activity since in theory it should also be subject to posttranslational regulation by ammonium. Further evidence could be obtained by studying the transcriptome of YL3 and YL4. An initial study of H2 production by YL3 and YL4 showed that they are capable of much greater hydrogen production than JP91 in ammonium medium, which opens the door for future studies with these strains using ammonium-containing wastes as substrates. Finally, the biological reformation of ethanol to H2 with the photosynthetic bacterium, Rhodopseudomonas palustris CGA009 was examined. Ethanol production with microbial fermentation using renewable resources has been treated as a mature technique. However, most studies of the reformation of ethanol to H2 have focused on chemical steam reforming, which usually requires a high energy input and results in toxic gas emission. Thus biological reformation of ethanol to H2 with photosynthetic bacteria, which can capture light to meet the energy requirement of this reaction, seems to be more promising. A previous study had demonstrated hydrogen production from ethanol, however, the yield or the duration of this reaction were not examined. A RSM (response surface methodology) analysis was carried out in which three key factors, light intensity, ethanol and glutamate concentrations were varied. Our results showed that nearly 2 moles of H2 could be obtained from one mole of ethanol, 33% of what is theoretically possible.