L'étude de la reproduction chez les téléostéens est fondamentale pour comprendre le devenir des populations ichtyologiques déterminantes pour l'équilibre des milieux aquatiques, et ce, dans un contexte de changement climatique global qui aura pour effet de modifier les aires de répartitions des espèces ainsi que leurs stratégies de reproduction afin de garantir la survie de la progéniture. La maturation sexuelle de la perche soleil (Lepomis gibbosus), à partir d'un échantillon de162 femelles et 157 mâles, a été étudiée dans une retenue artificielle du Nord-Est de la France (réservoir du Mirgenbach) recevant les eaux échauffées de la centrale électronucléaire de Cattenom. La perche soleil, de la famille des centrarchidés, est originaire d'Amérique du Nord et a été introduite en Europe en 1880. Depuis son introduction, elle a colonisé tout le réseau hydrographique français. Cette espèce, occupant la zone littorale, est actuellement présente dans 28 pays d'Europe et d'Asie mineure, mais elle n'est considérée invasive que dans le sud et le centre de l'Europe. Dans la présente étude, l'effort de reproduction a été étudié chez les femelles et les mâles, à partir de l'indice gonado-somatique (IGS) et de profils de maturité gonadique, définis à partir d'observations histologiques. Les données acquises concernent, d'autre part, la croissance et la longévité de cette espèce dans ce cas particulier d'écosystème échauffé. Dans ce contexte, la maturation sexuelle est précoce par rapport aux autres populations de perches soleil localisées à des latitudes similaires. (Age de maturité : 1 an), et les mâles entrent en maturation un mois avant les femelles. La croissance des juvéniles est rapide (LT>70mm à 1 an), excepté chez les petits mâles cocufiants, mais la longévité (3 ans) est inférieure à celles rencontrées dans d'autres sites d'Europe (4 à 8 ans). Cette précocité a également été observée chez d'autres espèces dans des sites d'Europe recevant des eaux échauffées, cependant des anomalies ovocytaires avaient été observées, ce qui n'est pas le cas pour les individus du réservoir du Mirgenbach. De part ses conditions thermiques, le réservoir du Mirgenbach constitue un modèle intéressant pour étudier les conséquences du changement climatique global sur la biologie des poissons / The study of teleost reproduction is fundamental in order to understand the future of ichthyologic populations, determinant for the balance in aquatic environments, and this, in a context of global warming which will affect distribution zones of species as well as their reproductive strategies in order to guarantee survival of their progeny. Sexual maturation in pumpkinseed (Lepomis gibbosus) has been studied in an artificial basin in north-eastern France (Mirgenbach Reservoir) which receives over-heated water from the Cattenom nuclear power plant. Pumpkinseed, a centrarchid fish specie, is native to North America but has been introduced in Europe in 1880. Since its introduction, it has colonized the entire French hydrographic network. This specie, predominantly littoral, is already established in at least 28 countries in Europe and Asia Minor, but is currently considered to be invasive mainly in southern and central Europe. In our study, the reproductive effort was studied in both sex, using gonado-somatic index (GSI) and gonadal maturity stages obtained from histological observations. Growth and longevity have also been studied. A sample of 162 females and 157 males was collected for this work. In this context of warm thermal environment, sexual maturation is precocious compared to other pumpkinseed populations located at similar latitudes (age at maturity: 1 year), and the males mature one month before the females. The juvenile growth rate is high (LT>70mm at 1 year old), except for the small male cuckolders, but longevity (3 years) is lower than at the other sites in Europe (4 to 8 years). This precocity was also observed in other species at sites receiving over-heated nuclear plant discharge water, however oocyte abnormalities were observed which was not the case for the pumpkinseed population in the Reservoir Mirgenbach. The thermal conditions of the Mirgenbach Reservoir confer to this site a good opportunity to evaluate the consequences of the Global Warming on fish biology

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2016-2017 / Les populations caractérisées par des fluctuations cycliques ont fasciné et continuent de générer un grand intérêt chez la communauté scientifique en raison de la complexité des facteurs de régulation qui en sont responsables. Plusieurs hypothèses ont été proposées pour expliquer ces fluctuations cycliques mais aucun consensus n’a encore été atteint malgré près de 100 ans de recherche. La disponibilité de la nourriture et les effets sociaux (e.g. interactions compétitives) ont été proposés comme facteurs responsables de cycles de certaines espèces. Toutefois, la prédation est probablement le facteur le plus susceptible de causer des fluctuations cycliques chez les populations fauniques en raison de son effet dépendant de la densité avec délai. Un tandem circulaire de raréfaction et densification des prédateurs et des proies par des effets directs (i.e. mortalités) seraient à l’origine des cycles d’abondance. De plus, de récentes études montrent que les effets indirects (comme le stress) de la prédation pourraient être aussi importants que les effets directs pour générer les fluctuations cycliques. Cette thèse vise à identifier les effets directs et indirects de la prédation qui affectent la population de lemmings bruns de l’Île Bylot, Nunavut, caractérisée par des cycles d’abondance de 3-4 ans. Pour ce faire, nous avons d’abord comparé la plausibilité de l’hypothèse de la limitation par nourriture vis-à-vis l’hypothèse de la prédation en déterminant la chronologie saisonnière des cycles des lemmings. Ensuite, nous avons construit en 2012-2013 une clôture de 9 ha coiffée d’un filet anti-prédateur aviaire dans lequel nous avons piégé les lemmings de 2013 à 2015. Une deuxième grille de trappage sans clôture a été utilisée à des fins de comparaisons. Ces deux grilles étaient actives dès 2008, ce qui nous a permis d’avoir un contrôle pré-expérimental pour les données démographiques (effets directs). En 2014 et 2015, nous avons récolté les fèces des lemmings dans les deux grilles de trappage afin de quantifier les métabolites d’hormones de stress. Une validation de la mesure des métabolites fécales des glucocorticoïdes (i.e. hormones de stress) a été menée afin de mesurer le stress des lemmings de façon non-invasive. Les résultats sont clairs : (1) le déclin des lemmings se produit à la fin de l’été alors que les prédateurs sont au plus fort de leur abondance et pas à la fin de l’hiver, supportant ainsi l’hypothèse de la limitation par la prédation. Nos résultats suggèrent aussi (2) que les lemmings à l’intérieur de la clôture avaient une survie plus élevée qu’à l’extérieur, favorisant ainsi une croissance plus forte de la population. Ensuite, (3) les lemmings ont montré des niveaux de stress plus faibles sans prédation sans toutefois que cela ait un impact sur leur reproduction. À la lumière des résultats de cette thèse et en les comparant avec deux autres études ayant aussi réduit expérimentalement l’abondance des prédateurs dans la toundra arctique, nous pouvons conclure que la prédation est la force trophique dominante de régulation de l’abondance des lemmings. Cette étude montre également que le stress induit par la prédation est insuffisant pour avoir un impact sur la dynamique des lemmings en été, soit pendant la saison où la prédation est maximale. Il est possible que cette absence d’effet soit une réponse adaptative des lemmings pour maintenir une reproduction élevée face à une prédation élevée, et ainsi maximiser leur aptitude phénotypique. / Populations characterised by cyclic fluctuations have fascinated and continue to generate a great interest among the scientific community because of the complexity of the regulating factors. Several hypotheses have been proposed to explain these cyclical fluctuations but no consensus has yet been reached despite nearly 100 years of research. The availability of food and social effects (e.g. competitive interactions) has been proposed as factors responsible for cycles in certain species. However, predation is probably the factor most likely to cause cyclical fluctuations in wildlife populations due to its delayed density-dependence. A circular tandem of rarefaction and densification of predators and prey caused by direct effects (i.e. mortalities) can cause cycles of abundance. Moreover, recent studies show that indirect effects of predation such as stress could be as important as direct effects in generating cycles. This thesis aims to identify direct and indirect effects of predation that affect the cyclic brown lemming populations of Bylot Island, Nunavut, which is characterized by 3-4 yr cycles. To do this, we first compared the plausibility of the food limitation hypothesis vs. the predation limitation hypothesis by determining the seasonal timing of lemming cycles. We then we built a 9-ha fence in 2012-2013 covered by an anti-avian predator net in which we trapped lemmings from 2013 to 2015. A second control trapping grid was used for comparisons. These two grids were active since 2008, allowing us to have a pre-experimental control for demographic parameters (direct effects). In 2014 and 2015, we collected lemming feces in the two trapping grids to quantify stress hormone metabolites. A validation of the measurement of fecal glucocorticoid metabolites (i.e. stress hormones) was conducted to measure stress non-invasively. The results are clear: (1) the decline of lemmings occurs in late summer when predators are at their peak abundance and not in late winter, thereby supporting the predator-limitation hypothesis. Our results also suggest (2) that lemmings within the fence had higher survival than outside, thus promoting a higher growth of the population. Then, (3) even though lemmings had lower stress levels without predation, stress had no impact on their reproduction. In light of the results of this thesis and according to two other studies during which predator abundance was also reduced experimentally in the Arctic tundra, I conclude that predation is the dominant trophic force that regulates the abundance of lemmings. This study also shows that the stress induced by predation is insufficient to affect the dynamics of lemmings in summer, when predation is maximum. It is possible that this lack of an effect is an adaptive response by lemmings to maintain high reproductive rate despite high predation, and thus maximize their fitness.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles / Prédire l'abondance d'une espèce en un lieu donné représente encore aujourd'hui un défi de taille vu la diversité de facteurs à considérer et ce, à différentes échelles spatiotemporelles. En générant beaucoup de variabilité, autant dans leur abondance que dans les facteurs la régulant, les populations cycliques présentent des systèmes de choix pour étudier la dynamique des populations. Ce mémoire s'intéresse aux interactions prédateurs-proies, en examinant l'influence qu'a un prédateur spécialiste résident, l'hermine (Mustela richardsonii), sur les cycles de populations des lemmings du Haut-Arctique canadien (Lemmus trimucronatus & Dicrostonyx groenlandicus). Au chapitre 1, nous avons reconstitué les niveaux d'abondance de ce prédateur sur près de 30 ans grâce aux témoignages fournis par d'anciens observateurs. Selon nos résultats, les données issues des témoignages sont comparables à celles récoltées systématiquement. Au chapitre 2, en utilisant la série-temporelle d'abondance d'hermine issue du chapitre précédent, nous avons testé l'hypothèse du prédateur spécialistes (HPS) qui suppose un rôle prépondérant de ces prédateurs dans la génération des cycles de micromammifères. Comme prévu par l'HPS, nos résultats montrent que l'abondance d'hermine à l'an t est autant déterminée par les abondances passées (t-1) que présentes (t) de proies. De plus, des analyses saisonnières circonscrivent l'impact négatif de l'hermine sur les lemmings surtout à l'hiver, ce qui indique un rôle potentiel dans les déclins et le maintien à faible abondance des lemmings sur plus d'un an. Nos simulations soulignent aussi l'importance de l'hermine dans la création de phases de faible abondance. En somme, nos résultats montrent que l'hermine est nécessaire, bien qu'insuffisante, pour générer les cycles de 3 à 5 ans observés dans le Haut-Arctique. Ces travaux empiriques délimitent les conditions dans lesquelles les petits mustélidés pourraient influencer les cycles de populations et proposent des mécanismes permettant cette influence. / Predicting the abundance of a species at a given location still represents a sizable challenge given the multiple factors present at different spatiotemporal scales. By generating a lot of variability in their abundance as well as in the factors regulating it, cyclic populations become prime study systems to study population dynamics. This thesis focuses on the role of predator-prey interactions by investigating the influence that a specialist resident predator, the ermine (Mustela richardsoni), has on the population cycles of Canadian High-Arctic lemmings (Lemmus trimucronatus & Dicrostonyx groenlandicus). In the first chapter, we reconstructed the abundance of this predator over nearly 30 years thanks to the testimonials of past observers. Our results show that testimonial-based and systematically collected data are comparable. In chapter 2, using the abundance time-serie of ermine from the previous chapter, we tested the specialist predator hypothesis (SPH) which suppose a predominant role of these predators in generating small mammal cycles. As suggested by the SPH, our result showed that ermine abundance at year t was determined as much by past (t-1) and current (t) prey densities. Moreover, seasonal analysis suggests the negative impact of ermines on lemmings is mostly limited to winter, indicating a potential role in the decline and the maintenance of lemmings to low abundances for more than a year. Our simulations also indicate the importance of ermines in the generation of pluriannual low abundance phases. In sum, our results suggests that ermines are necessary yet insufficient to create the 3- to 5-year cycles observed in the High-Arctic. This empirical work delimits the conditions in which small mustelids may influence population cycles and suggests mechanisms permitting such influence.

Depuis environ 40 ans, l’intensification des pratiques agricoles a grandement transformé le paysage agricole et ce tant, dans les Amériques qu’en Europe. Quoique, plusieurs espèces animales soient affectées négativement par ces changements, certaines espèces en bénéficient. C’est le cas de la Grande Oie des neiges (Chen caerulescens atlantica) qui a vu sa population croître de façon importante et ce, au point de devenir problématique. De fait, la Grande Oie des neiges cause des dommages importants aux cultures du Québec (1 646 229 ± 800 000 par an entre 2009 et 2015) et aux écosystèmes qu’elle utilise lorsqu’elle fait halte dans la vallée du Saint-Laurent, Québec, Canada. Bien que plusieurs actions aient été tentées pour contrôler sa population le problème persiste. La quête alimentaire des animaux est entre autres modulée par les comportements anti-prédateurs, tels que le temps passé en vigilance et une utilisation différentielle des habitats. Ces comportements sont à leur tour affectés par le risque de prédation et la vie en groupe. En effet, le risque de prédation perçu par un individu dépend entre autres (1) de la taille du groupe auquel il appartient ; (2) de la densité et de l’activité des proies et des prédateurs dans l’environnement ; (3) de son niveau de connaissance de l’environnement ; et (4) des caractéristiques du paysage qu’il occupe. Il s’ensuit que le risque de prédation varie dans l’espace et dans le temps. La représentation cartographique de ce risque à un moment donné consiste en un paysage de la peur, où chaque location ou chaque élément d’un paysage se voit associé un risque de prédation. On s’attend donc à ce que la quête alimentaire des individus, tant dans leur utilisation des habitats que dans leur budget d’activité, soit affectée par la structure du paysage de la peur. Par conséquent, on peut se demander si le paysage de la peur peut être utilisé comme outil de gestion d’une espèce, notamment pour la Grande Oie des neiges. Mon objectif est de quantifier comment la perception du risque de prédation par la Grande Oie des neiges varie en fonction de différents éléments des paysages agricoles visités par les oies, mais aussi de quantifier cette variation selon différentes contraintes énergétiques et temporelles durant leurs haltes migratoires. Ceci afin de voir si le paysage de la peur pourrait être utiliser comme outil de gestion. À ce titre, je vise à mesurer l’effet du type de cultures, de la nature de l’élément paysager, de la distance de celui-ci et du niveau de compétition intraspécifique au sein des sites d’alimentation et ce, durant les deux migrations, sur l’utilisation des habitats et le budget d’activité des oies. Je pose que les oies prendront plus de risques si les contraintes temporelles sont fortes, de même que si elles se nourrissent dans une parcelle alimentaire de haute qualité et si elles subissent une plus forte de compétition. Pour ce faire, j’ai parcouru les Basses-Terres-du-Saint-Laurent de Salaberry-de-Valleyfield jusqu’à l’Islet lors des printemps 2014 et 2015 et de l’automne 2014. J’ai ainsi repéré et observé 141 groupes d’oies exploitant des terres agricoles pour lesquels j’ai noté la position des individus dans les champs et mesuré leur taux de vigilance, de même que noté divers facteurs qui pourraient affecter ces deux comportements, dont le type de cultures exploitées et le fait d’être ou non au sein d’une zone où la chasse est permise. Au printemps, le taux de vigilance des oies était, plus élevé dans les cultures de maïs, plus bas si la densité locale d’oies augmentait et plus bas dans les sanctuaires (i.e., en absence de chasse). Alors qu’à l’automne, le taux de vigilance était, plus élevé à proximité d’une route ou d’un fossé et plus élevé en bordure du groupe. Au printemps, la distance aux éléments du paysage potentiellement dangereux était, plus grande face à une bordure de forêt et plus faible face à la route. La distance était plus petite dans les cultures de maïs, plus élevée dans le foin et plus faible dans les sanctuaires. À l’automne, les effets des différents éléments étaient semblables à ceux du printemps. La distance était plus grande si la taille du groupe augmentait et plus petite dans les sanctuaires. De plus, les oies semblaient montrer un évitement des bordures forestières alors que les autres éléments du paysage étudiés ne semblent pas être sélectionnés ou évités. Les oies subissent des contraintes différentes au printemps et à l’automne. Ces contraintes semblent moduler la prise en compte du risque de prédation entre les saisons. En effet, les oies semblent privilégier l’alimentation au détriment de la prise de risques au printemps, une décision probablement liée à la reproduction dont le succès dépend d’une arrivée relativement hâtive sur les aires de nidification arctiques et donc, des réserves énergétiques accumulées sur les haltes migratoires. En opposition, les oies semblent prendre davantage conscience du risque de prédation dans leur quête alimentaire à l’automne, ce qui pourrait être lié au fait qu’elles sont accompagnées de leurs jeunes et à une contrainte énergétique et temporelle plus faible qu’au printemps. En bref, les oies semblent subir les effets de la peur reliée à la chasse. Mes résultats semblent indiquer que le paysage de la peur pourrait être utilisé dans les stratégies de gestion. Par exemple, en instaurant des haies brise-vent dans les secteurs où le risque de dommages agricoles est élevé, le risque de prédation perçu par les oies y serait plus élevé et pourrait ainsi diminuer l’utilisation de ces secteurs.

Les réponses des organismes exposés à des perturbations environnementales sont couramment utilisées comme biomarqueurs pour l'évaluation de la qualité des milieux. Ces réponses sont modulées par de nombreux facteurs et apportent des informations différentes selon leur précocité, leur pertinence, leur spécificité ou leur complexité. Dans ce contexte, nous avons étudié une batterie de réponses comportementales de diverses espèces de crustacés d'eau douce d'intérêt écotoxicologique. Nous nous sommes intéressés aux effets d'un stress biotique (i.e. risque de prédation) et/ou d'un stress abiotique (i.e. contamination métallique) sur des comportements à haute pertinence écologique, avec la prise en compte de certains facteurs confondants (i.e. le sexe et la taille des individus). En laboratoire, nous avons étudié les effets : (i) d'une contamination des sédiments sur l'évitement au substrat du décapode A. Astacus, de l'isopode A. Aquaticus et des amphipodes G. Pulex, G.roeseli et D. Villosus, (ii) d'un risque de prédation sur les stratégies d'anti-prédation de G. Pulex, G. Roeseli et D. Villosus, (iii) d'un risque de prédation et d'une contamination de l'eau au cadmium sur les stratégies d'anti-prédation, les dommages cellulaires et les réserves énergétiques de g. Roeseli et d. Villosus, et (iv) d'une contamination de l'eau au cadmium sur l'appariement sexuel de d. Villosus. Nous avons mis en évidence des variabilités inter-espèces fortes, peu de différences inter-sexes et un impact significatif du cadmium sur les réponses testées. Cette étude montre la précocité et la cohérence des comportements et souligne leur importance / Organisms responses to various environmental disturbances are commonly used as biomarkers in the assessment of environmental quality. However, these responses are modulated by many factors and provide different information depending on their precocity, their relevance, specificity and complexity. In this context, we chose to study a set of behavioural responses in various species of freshwater crustaceans of ecotoxicological interest. To achieve this goal, we investigated the effects of biotic (i.e. predation risk) and/or abiotic stress (i.e. metal contamination) on behaviours of high ecological relevance, including some confounding factors (i.e. gender and individual length). In laboratory experiments, we studied the effects of: (i) a sediment contamination on the substrate avoidance in the decapod Astacus Astacus, the isopod Asellus Aquaticus and the amphipods gammarus pulex, gammarus roeseli and dikerogammarus villosus, (ii) a high predation risk on antipredator strategies in G. Pulex, G. Roeseli and D. Villosus, (iii) a high predation risk and a contamination of water by cadmium on antipredator strategies, cell damages and energy reserves in G. Roeseli and D. Villosus, and (iv) a contamination of water by cadmium on the precopulatory behaviour in D. Villosus. We have highlighted a strong interspecies variability and small differences depending on gender. The impact of cadmium was significant on the tested responses. Overall, this study emphasizes the importance of behaviours, which can be considered as early warning signals and as relevant tools with high ecological relevance, in the assessment of stress effects and environmental quality

La prédation – pillages, prises de captifs et prélèvements tributaires – est un aspect important de la pratique guerrière dans les sociétés du haut Moyen Âge. Elle met en circulation de grandes quantités de richesses qui viennent alimenter les trésors des rois et des potentes. Cette étude vise à en dégager le rôle dans le fonctionnement et la reproduction des pouvoirs, dans le monde franc du VIe au Xe siècle.Les enjeux sont nombreux. L'appropriation de biens par la guerre est déterminante dans la capacité des grands à mobiliser des combattants, qui bénéficient d'une part de ces richesses. En outre, elle leur permet d'accumuler des biens de prestige essentiels dans la praxis aristocratique : objets précieux, armes, chevaux… Ces biens alimentent les échanges matériels entre les élites. Ils peuvent être distribués aux fidèles ou donnés à d'autres princes. La prédation est également facteur de gloire. Le butin fait parfois l'objet de pratiques ostentatoires illustrant la victoire des chefs de guerre.Si elle est facteur de cohésion, la prédation est aussi au centre de concurrences. La royauté franque impose une domination tributaire aux gentes voisines, ce qui apparaît aussi bien comme un moyen de stabiliser l'espace frontalier que d'institutionnaliser à son profit exclusif l'appropriation prédatrice. Les grands en charge des espaces frontaliers tendent au contraire à multiplier les confrontations guerrières afin d'en retirer les bénéfices. Parallèlement, l'expansion franque se traduit par une forte compétition entre les acteurs pour le contrôle des ressources foncières. Cette étude montre ainsi comment la question de la prédation éclaire sous un angle nouveau le rapport entre élites et richesse dans le monde franc. / Predation – looting, taking of captives, pressing of tributes – is an important aspect of early medieval warrior activity. Large amounts of wealth circulate and supply kings' and potentes' treasures. This study aims at exposing the role of related practices in the context of the establishment and functioning of power in sixth to tenth century Frankish society.There is a lot at stake. Appropriation of material goods by war allows the magnates to mobilize warriors, who often receive a share of wealth. What is more, these practices enable the accumulation of prestige goods, that are essential in aristocratic praxis : alongside precious objects, they include weapons, horses… These goods are central to material exchanges within the elite. They can be distributed to the fideles or given to other princes. Predation also represents glory. War leaders willingly exhibit booty to illustrate a recent victory.Being a means to cohesion, predatory practices also are at the center of competition. Frankish kings impose tributary domination to neighboring gentes, which appears at the same time as a means to stabilizing the border area, and as a way to institutionalize to its own account predatory profits. Instead, magnates in charge of border areas tend to seek warlike confrontations in order to reap the benefits. At the same time, the Frankish expansion results in a strong competition between magnates to control land resources. This study thus exposes to what extense these practices shed new light on the link between the elite and wealth in the Frankish world.

Le débat sur l'existence de précurseurs du langage dans la communication vocale animale est toujours ouvert. Depuis 10 ans, les recherches sur les cercopithèques se multiplient car leur système social et leur habitat visuellement clos en font de bons modèles pour une telle comparaison. Nous avons conduit la première série d'observations éthologiques à long terme sur 2 groupes de mone de Campbell (Cercopithecus c. campbelli) sauvages afin d'en décrire l'organisation sociale et le répertoire vocal. La prédation est apparue comme un facteur déterminant. Nous avons donc réalisé des expériences sur 7 groupes simulant la présence de différents prédateurs (leurre visuel et acoustique). La taille du prédateur, sa technique de chasse et la modalité de détection influencent la réponse comportementale des femelles et du mâle du harem. De plus, les femelles ont 5 cris d'alarme et les mâles combinent différents cris forts en séquences. Six séquences, contextuellement déterminées, ont été identifiées variant dans la composition, l'ordre et le rythme de succession des cris. Il en ressort un répertoire adapté à une communication référentielle avec un encodage potentiel de messages sur la nature et l'imminence du danger, le type de prédateur et l'activité de l'émetteur. La différence avec une population captive suggère un déterminisme vocal non-totalement génétique. Nos résultats montrent des capacités proto-syntaxiques originales (affixation, combinaison sémantique). Si nous démontrons dans l'avenir que ces messages sont décodés par les congénères, nous contribuerons à diminuer le traditionnel fossé phylogénétique associé aux capacités vocales limitées des singes les opposant à l'homme.