Mon étude, effectuée en République dominicaine, indique que Pinna carnea est un mollusque que l'on trouve dans les prés sous-marins et non pas dans les replats sableux adjacents. Les densités de population étaient basses (1-7/100 m2) et les structures de taille étaient biaisées envers les gros individus. Des expériences indiquent, que les larves n'ont pas de préférence de substrat lors de la fixation, qu'il y a moins de prédation chez les gros individus, et qu'il y a une mortalité réduite dans les prés sous-marins. P. carnea semble être limité aux prés sous-marins car cet habitat fournit une protection contre les prédateurs et les perturbations physiques. La croissance juvénile rapide peut être une stratégie évolutive pour réduire sa vulnérabilité aux prédateurs. La prédominance de gros individus peut représenter une accumulation d'événements de recrutement causée par le ralentissement de croissance lorsqu'ils ont atteint >150 mm de longueur.

De nombreuses populations migratrices sont actuellement en déclin. Les changements climatiques entrainent des modifications dans les habitats des espèces migratrices et la phénologie des processus naturels, lesquels se répercutent sur la migration, une période critique pour ces espèces. Comprendre comment les variables environnementales et climatiques affectent la phénologie et les patrons de migration est donc crucial. Ma thèse s'intéresse à l'impact du climat, des ressources alimentaires et de la compétition sur les migrations printanières et automnales des caribous migrateurs, Rangifer tarandus, des troupeaux Rivière-George (TRG) et Rivière-aux-Feuilles (TRF) du Nord-du-Québec et du Labrador. Le premier volet de ma thèse propose une approche objective, basée sur la détection des changements dans la structure des déplacements saisonniers, pour identifier les dates de départ et arrivée en migration. Validée à l'aide de trajets simulés, elle a été appliquée aux migrations printanières et automnales de femelles caribous. Le second volet porte sur l'impact des conditions environnementales sur la phénologie des migrations de printemps et d'automne. Il montre que la phénologie de la migration est principalement affectée par les conditions climatiques rencontrées lors de la migration, les conditions d'enneigement affectant notamment les coûts des déplacements. Au printemps, les caribous subissent des conditions défavorables lorsque la fonte des neiges est précoce. À l'automne, ils semblent ajuster leurs déplacements et migrent plus vite quand la neige débute tôt pour limiter les coûts de déplacement dans une neige profonde. Le troisième volet porte sur les patrons de migration à l'automne et montre que ceux-ci sont affectés essentiellement par une compétition intra- et inter-troupeaux pour les aires d'hivernages. Les caribous du TRG répondent à une augmentation de la compétition sur les aires les plus proches de l'aire de mise bas, liée à une taille de population élevée, en migrant préférentiellement vers les aires les plus éloignées. L'utilisation des aires hivernales par les caribous du TRF est, quant à elle, contrainte par la présence et l’abondance du TRG, cette contrainte diminuant à mesure que le TRG décline et abandonne les migrations vers les aires d'hivernages communes aux deux troupeaux. Cette thèse améliore notre compréhension de l'influence des facteurs environnementaux sur la phénologie et les patrons de migration du caribou migrateur. Ces connaissances sont très utiles pour comprendre l'impact des changements climatiques et établir les plans de conservation pour les espèces migratrices. / Several populations of migratory species are actually declining. Climate changes affect the habitat of migratory species and the phenology of natural processes, and impact the migration, a critical period for migratory species. Thus, it is crucial to understand how environmental and climatic variables affect the timing and the patterns of migration. This thesis assesses the impact of climate, food resources and competition on the spring and fall migrations of migratory caribou, Rangifer tarandus, from the Rivière-George (RGH) and Rivière-aux-Feuilles (RFH) herds, in Northern Québec and Labrador. The first part of my thesis presents an objective approach, based on the detection of changes in the structure of seasonal movements, to assess the departure and the arrival dates of the migrations. The approach was validated on simulated paths, and was then applied on the spring and fall migrations of female caribou. The second part focuses on the impact of environmental conditions on the phenology of the spring and fall migrations. It revealed that migration is mainly affected by the climatic conditions encountered during migration, snow conditions partly determining the cost of movements. In the spring, caribou suffer from adverse conditions when the snowmelt is early. In the fall, caribou adjust their movements and migrate faster when snowfall occurs early to limit the cost of moving through deep snow. The third part of my thesis focuses on fall migration patterns and revealed that migration patterns are mainly affected by intra- and inter-herds competition for the winter ranges. Caribou from RGH migrate preferentially toward the furthest winter ranges in response to increased competition, linked with a high population size, limiting the competition on the closest winter ranges. The use of the winter ranges by caribou from RFH is constrained by the abundance of RGH. This constraint decreased as RGH declined and abandoned the migrations toward the winter ranges commonly used by both herds. My thesis increases our knowledge of the environmental factors that affect the phenology and patterns of caribou migrations. This knowledge is useful to understand the impact of climate changes and establish conservation plans for migratory species.

La distribution circumpolaire de la morue arctique (Boreogadus saida) s’étend dans toutes les mers arctiques. La morue arctique occupe une place unique dans le réseau alimentaire marin arctique en assurant le transfert d’énergie entre les espèces des niveaux trophiques inférieurs et les grands prédateurs arctiques tels que les mammifères et les oiseaux marins. Afin de limiter la vulnérabilité des morues juvéniles à la prédation et/ou au cannibalisme à la fin de la courte saison de croissance en Arctique, la stratégie de reproduction de cette espèce clé vise l’atteinte d’une taille pré-hivernale maximale pour les juvéniles. Deux mécanismes adaptatifs principaux, soit la période d’éclosion et la croissance initiale, influencent la variabilité dans la survie des morues arctiques juvéniles en fonction des conditions environnementales. Dans un écosystème en mutation caractérisé par une forte variabilité saisonnière et interannuelle, les dynamiques d’éclosion et de croissance de la morue arctique ont expressément besoin d’être étudiées. Au cours de la présente étude doctorale, j’ai déterminé la date d’éclosion des morues échantillonnées d’avril à septembre 2004 dans le sud-est de la mer de Beaufort. Les résultats obtenus suggèrent l’existence de deux populations distinctes de larves de morue arctique dans la région d’étude. D’une part, une population côtière dont l’éclosion hâtive (janvier à mars) s’effectuerait à l’intérieur du refuge thermique (T ≥ -0,47) occasionné par les conditions estuariennes du lac Herlinveaux qui s’étend sous la glace côtière en hiver. D’autre part, une population du large dont l’éclosion serait retardée jusqu’au printemps (avril à juin) et coïnciderait avec la dislocation du couvert de glace marine ainsi que le déclenchement vernal de la production biologique sur le plateau Mackenzie et dans le golfe d’Amundsen. Les missions d’échantillonnage automnales de 2002 à 2006 ont permis de décrire la variabilité interannuelle dans les patrons d’éclosion des juvéniles de morue arctique. Cette variabilité repose principalement sur la proportion relative des morues survivantes d’éclosion hâtive pour chaque année échantillonnée et semble reliée aux variations des facteurs environnementaux dominants de l’habitat. En définitive, cette étude doctorale a permis de mieux documenter la stratégie de reproduction de la morue arctique dans le sud-est de la mer de Beaufort permettant de maximiser la taille des juvéniles à l’aube du premier hiver sous la glace. / Arctic cod (Boreogadus saida) is widely distributed in circumpolar Arctic seawaters and plays an important role in transferring energy from lower trophic levels to higher predators in the Arctic marine food web. To limit vulnerability of young Arctic cod to predation and/or cannibalism at the end of short Arctic summers, reproductive strategy of this key species has evolved to reach the largest pre-winter size of cod juveniles. Two adaptative mechanisms strongly influence variability in survival of juvenile Arctic cod in relation to environmental conditions: the hatching season and early growth. In a changing Arctic climate that exhibits interannual variations and strong seasonality, hatching and growth dynamics of Arctic cod urgently need to be address. In this study, we first determined the individual hatch dates of juvenile Arctic cod sampled in southeastern Beaufort Sea during fall expeditions over a five-year period (2002-2006) and from April to August in 2004. The results suggest the existence of two distinct populations of larval Arctic cod in the study area. First, an inshore population that hatches early in winter (January to March) in the thermal refuge (T ≥ -0.47) provided by the estuarine waters of Mackenzie Lake extending under landfast ice. Second, an offshore population of delayed hatching (April to June) that coincide with the ice break-up and the vernal onset of biological productivity on the Mackenzie Shelf and in the Amundsen Gulf. The interannual variability (2002-2006) documented in hatching patterns of juvenile cod results from the relative importance of early-winter hatchers surviving each year and is partly related to variations in dominant environmental factor in the habitat. Overall, this study documents the reproductive strategy of Arctic cod in southeastern Beaufort Sea that aim to maximize size of juvenile at the onset of their first winter under the ice.

En nature, le comportement des animaux peut être perturbé par une infection parasitaire. Comme les parasites ont souvent des cycles de vie complexes, la modification comportementale d’un animal parasité est généralement considérée comme une adaptation du parasite qui faciliterait sa propagation à son hôte final. Il est cependant nécessaire d’étudier les mécanismes moléculaires sous-tendant les changements comportementaux d’un animal parasité afin de comprendre comment ces perturbations comportementales évoluent. Une approche robuste pour déterminer si les variations comportementales sont induites par une « manipulation » adaptative pour le parasite (ou si elles sont le résultat d’autres mécanismes) consiste à faire le lien entre l’établissement du parasite sur/dans son hôte et les modifications comportementales reportées chez l’hôte. Un tel lien peut être établi par les sécrétions du parasite, qui représentent une source prometteuse de « facteurs de manipulation » ayant le potentiel d’agir sur le comportement de l’hôte, même lorsque le parasite est éloigné du cerveau de l’hôte. Le système épinoche à trois épines-Schistocephalus solidus est idéal pour étudier l’interaction entre un hôte vertébré et un parasite logé dans la cavité abdominale de son hôte. L’impact de l’infection par ce cestode sur la morphologie, la physiologie et le comportement du poisson a largement été documenté dans le passé. Mais jusqu’à maintenant, nous ne disposons d’aucune information sur les mécanismes moléculaires dont disposent le ver pour interagir avec son hôte. L’objectif de ma thèse de doctorat était d’étudier l’interaction moléculaire entre un hôte vertébré, l’épinoche à trois épines, et son parasite non cérébral, Schistocephalus solidus. Dans un premier temps, pour étudier l’interaction entre un hôte et son parasite, il faut être capable de suivre le parasite tout au long de son développement au sein de l’hôte. Nous avons donc développé et validé une méthode non létale pour détecter S. solidus dans la cavité abdominale de l’épinoche, même lorsque le ou les vers sont peu développés et qu’aucun indice visuel ne permet de suspecter l’infection. La méthode est basée sur la détection par PCR en temps réel de l’ADN environnemental de S. solidus dans les fluides de la cavité iii abdominale de l’épinoche. Dans un second temps, l’étude des interactions hôteparasite requiert l’acquisition de connaissances sur le protéome du parasite (c’està- dire les protéines exprimées dans ses tissus) car la protéomique permet d’identifier à une large échelle les protéines qui pourraient être responsables des changements phénotypiques de l’hôte. Nous avons décrit le protéome de S. solidus en terme de composition et de fonction en utilisant une approche de protéomique à haut débit (LC-MS/MS). Nous avons mis en évidence que les tissus du cestode incluaient des protéines impliquées dans des voies neuronales et la perception sensorielle, ainsi que des protéines spécifiques au ver, qui sont de bons « facteurs de manipulation » candidats pour expliquer les changements de comportements de l’épinoche. Dans un troisième temps, il est nécessaire d’étudier les sécrétions de S. solidus pour obtenir de nouvelles pistes sur les mécanismes moléculaires d’interaction hôte-parasite. Nous avons décrit en terme de composition et de fonction la partie protéique du sécrétome de S. solidus (c’est-à-dire les protéines libérées par le ver dans son environnement externe) en utilisant une approche à haut débit similaire à celle utilisée pour le protéome total. Nous avons trouvé que le sécrétome de S. solidus incluait un total de 25 protéines non détectées dans le protéome et impliquées dans la signalisation cellulaire, dans des fonctions neurales et immunitaires. Ce sont donc d’excellents « facteurs de manipulation » candidats. Nous avons complété notre étude par une approche fonctionnelle en injectant des sécrétions de S. solidus à deux populations d’épinoches non parasitées. Les injections n’ont pas permis de recréer le comportement typique des épinoches parasitées chez des poissons non infectés. Nos résultats suggèrent néanmoins que les sécrétions affectent un comportement relié à la témérité. Les résultats de ma thèse montrent que S. solidus, parasite non cérébral, pourrait « manipuler » en partie le comportement de son hôte vertébré, notamment grâce aux molécules incluses dans ses tissus et ses sécrétions. Cependant, les causes des changements de comportements de l’épinoche parasitée par S. solidus sont probablement multifactorielles. Ma thèse souligne l’importance de l’utilisation combinée d’analyses moléculaires à haut débit et d’approches fonctionnelles pour mieux comprendre la diversité des comportements retrouvés en nature. / In nature, animal behaviours can be disrupted after a parasitic infection. Because parasites often have complex life cycles, it was proposed that these behavioural modifications could be an adaptation of the parasite to enhance its propagation to its final host. However, it is necessary to study the molecular mechanisms underlying the behavioural changes of an infected host in order to better understand how these behavioural perturbations have evolved. A robust approach to determine if the behavioural variations are induced by an adaptive “manipulation” for the parasite (or by other mechanisms) consists in linking the establishment of the parasite on/within its host with the behavioural modifications reported in the host. Such a link can be established by the parasitic secretions, which appear to be a promising source of “manipulation factors” that have the potential to interfere with the host behaviour, even if the parasite does not have a direct access to the host brain. The threespine stickleback- Schistocephalus solidus system is ideal to study the interaction between a vertebrate host and a parasite that is located inside the abdominal cavity of its host. The effects of the infection by the cestode on the morphology, the physiology and the behaviour of the fish have been extensively described in the past. But up to now, we don’t have any information about the molecular mechanisms that could be used by the worm to interact with its host. The objective of my PhD thesis was to study the molecular interaction between a vertebrate host, the threespine stickleback, and its non-cerebral parasite, Schistocephalus solidus. First, studying host–parasite interaction requires tracking the parasite during its development in the host. We developed and validated a nonlethal method to detect S. solidus inside the abdominal cavity of the stickleback, even when the worm(s) is/are small and that no visual clues allow to suspect the infection. The method is based on the detection with a real-time PCR method of the environmental DNA of S. solidus in the fluids of the abdominal cavity of the stickleback. Second, studying host-parasite interaction requires to obtain knowledge about the parasitic proteome (i.e. all the proteins that are expressed in its tissues). Proteomics allow to identify at a large scale all the proteins that could be involved in the phenotypic changes of the host. We described the proteome of S. solidus in terms of composition and function using high throughput proteomics (LC-MS/MS). We demonstrated that the tissues of the cestode included proteins involved in neural pathways and sensory perception, and proteins highly specific to the worm, which are interesting candidate “manipulation factors” to explain the behavioural changes of the stickleback. Third, it is necessary to study the secretions of S. solidus to gain new clues about the molecular mechanisms of host-parasite interaction. We described the protein part of the secretome of S. solidus (i.e. all the proteins that are released by the worm in its external environment) in terms of composition and function using a high throughput method similar to the one used to describe the total proteome. We found that the secretome of S. solidus included a total of 25 proteins that were not detected in the proteome and that were involved in cell-cell signaling, neural and immune functions, thus representing promising candidate “manipulation factors”. We completed our study with a functional approach by injecting secretions of S. solidus in two distinct populations of non-infected sticklebacks. We were not able to re-create the behaviours of infected fish with the injections in non-infected fish. Yet, our results suggest that the secretions affect a behaviour related to boldness. The results of my PhD thesis demonstrate that S. solidus, which is a non-cerebral parasite, could “manipulate” in part the behaviour of its vertebrate host, especially with the molecules included in its tissues and secretions. However, several mechanisms may be responsible for the behavioural changes in the stickleback infected by S. solidus. My PhD thesis emphasizes the importance to use in combination high throughput molecular methods and functional approaches to better understand the diversity of behaviours in nature.

Dans le nord du golfe du Saint-Laurent, l'oursin vert, Strongylocentrotus droebachiensis, est l'herbivore dominant en zone infralittorale rocheuse. Son impact sur la structure et la dynamique des communautés de macrophytes est toutefois peu connu. Le but de mon étude était de caractériser la dynamique de répartition des macrophytes de la zone infralittorale rocheuse de l’archipel de Mingan, puis d’examiner les mécanismes de défense permettant à certains macrophytes dominants de résister au broutage de l’oursin. Des observations et expériences sur huit sites sur des périodes couvrant jusqu’à deux ans ont indiqué que la position de la limite inférieure des ceintures de laminaires variait grandement dans le temps et entre les sites et était principalement contrôlée par le broutage de l’oursin. L'abrasion par les glaces et la formation de barrières algales limitant le déplacement des oursins ont vraisemblablement affecté cette variation. En zone dénudée, une grande stabilité temporelle caractérisait la distribution et l’abondance de la phaéophycée pérenne Agarum cribrosum. L’agrégation d’A. cribrosum en plaques résilientes à de faibles perturbations favorisait le recrutement algal, dont la rhodophycée Ptilota serrata. L’évitement du broutage de l’oursin par les juvéniles d’A. cribrosum reposait sur leur association avec la phaéophycée annuelle Desmarestia viridis. Pour les juvéniles évoluant sous un couvert de D. viridis, le coût d’une perte de croissance était nettement compensé par le bénéfice d’une réduction du broutage. Des expériences en laboratoire ont établi que la répulsion de l’oursin par D. viridis était principalement due au mouvement de balayage de l’algue, résultat de l’effet combiné de sa délicate morphologie et de l’action des vagues puis, dans une faible mesure, de sa composition chimique. Les attaques de l’oursin sur D. viridis augmentaient avec la densité de l’oursin mais diminuaient avec l’augmentation du mouvement de l’eau. / In the northern Gulf of St. Lawrence, the green sea urchin, Strongylocentrotus droebachiensis, is the dominant herbivore in the rocky subtidal zone. Its impact on the structure and dynamics of algal communities is, however, poorly known. The objective of my study was to characterize the dynamics in the distribution and abundance of macrophytes in the rocky subtidal zone in the Mingan Islands, and to examine the mechanisms of defense that allow dominant macrophytes to resist urchin grazing. Observations and experiments at eight sites over periods of up to two years indicated that the position of the lower limit of the kelp beds varied markedly through time and among sites and was largely controlled by urchin grazing. Ice souring and the formation of algal barriers that reduced urchin displacement likely affected this variation. In the barrens zone, there was a high temporal stability in the distribution and abundance of the perennial phaeophyte Agarum cribrosum. The aggregation of A. cribrosum into patches resilient to small disturbances enhanced algal recruitment, notably that of the rhodophyte Ptilota serrata. The avoidance of urchin grazing by juveniles of A. cribrosum was related to their association with the annual phaeophyte Desmarestia viridis. For juveniles, the cost of a reduced growth under a D. viridis canopy was clearly outweighed by the benefit of reduced urchin grazing. Laboratory experiments established that the repulsion of urchins by D. viridis was primarily due to the sweeping motion of the alga resulting from the interaction between its delicately-branched morphology and wave action and, to a lesser extent, by its chemical make-up. Urchin attacks on D. viridis increased with urchin density, but decreased with increased water motion.

La plupart des êtres vivants habitent des environnements dont les facteurs biotiques et abiotiques varient selon une échelle spatiale ou temporelle. Cette hétérogénéité environnementale joue un rôle important sur les processus adaptatifs des organismes. Dans ce contexte, les microorganismes sont des modèles avantageux pour tester les théories évolutives et sont également des sujets d’intérêt en écologie. L’objectif principal de cette thèse est d’apporter un éclairage sur l’adaptation des microorganismes aux environnements complexes, expérimentaux et naturels. D’abord, nous avons rassemblé dans une revue de littérature les connaissances acquises concernant les mécanismes moléculaires adaptatifs des microorganismes aux variations environnementales. Les stratégies adaptatives sont associées à la prédictibilité des variations environnementales et comprennent notamment la mémoire, l’anticipation cellulaire, la stratégie de minimisation des risques et le sauvetage évolutif. Ce chapitre a mis en avant l’opportunité d’appliquer des techniques d’ingénierie moléculaire et des expériences en conditions contrôlées pour étudier l’adaptation des microorganismes à leur environnement naturel et l’effet des interactions biotiques sur leur fitness. Ainsi, pour répondre à cet objectif, nous avons optimisé la mesure de la fitness en expérience de compétition chez l’espèce de levure bourgeonnante non domestiquée Saccharomyces paradoxus en marquant plus de 500 souches regroupant les principales lignées Nord-Américaines SpB, SpC et SpC*, par des code-barres moléculaires uniques. L’insertion n’ayant pas eu d’impact sur la croissance des souches, nous avons démontré que cette collection est fonctionnelle pour la méthode de Bar-seq et permet de détecter la fitness des souche individuelles ainsi que la fitness moyenne des lignées dans différentes conditions expérimentales. Par la suite, afin d’étudier l’adaptation locale chez S. paradoxus et l’effet des facteurs biotiques sur la fitness des lignées SpB, SpC et SpC*, nous avons réalisé une expérience de compétition avec les souches à code-barre de la collection dans un sol naturel.. Notre étude montre un effet de la communauté microbienne sur la différence de fitness relative entre les lignées ainsi qu’une potentielle adaptation locale chez SpC dont les souches locales ont une meilleure fitness que les souches distantes du site d’échantillonnage du sol. Ainsi, ces travaux de doctorat démontrent l’importance de réaliser des expériences dans des microcosmes naturels afin d’appréhender les facteurs influençant potentiellement l’histoire évolutive des microorganismes, comme les interactions biotiques et l’adaptation locale chez S. paradoxus. / Most organisms inhabit environments whose biotic and abiotic factors vary on a spatial or temporal scale. This environmental heterogeneity plays an important role in the evolutionary and adaptive processes. In this context, microorganisms are relevant models for testing evolutionary theories and are also subjects of interest in ecology. The main objective of this thesis is to shed light on the adaptation of microorganisms to complex, experimental and natural environments. As a first step, we gathered in a literature review the knowledge gained about the adaptive molecular mechanisms of microorganisms to environmental variations. The adaptive mechanisms are closely associated with the predictability of environmental changes and comprise memory, cellular anticipation, bethedging and evolutionary rescue. This chapter highlighted the opportunity to apply molecular engineering techniques and experiments under controlled conditions to study the adaptation of microorganisms to their natural environment and the effect of biotic interactions on their fitness. Thus, to meet this objective, we have optimized the measure of fitness in competitive experience in a non-domesticated yeast species, Saccharomyces paradoxus, by tagging with unique molecular barcodes more than 500 strains within the North American lineages SpB, SpC and SpC*. This collection has been shown to be functional for the Bar-seq method and allows to measure the fitness of individual strain as well as the average fitness of the lineages in different experimental conditions. Finally, in order to study the local adaptation in S. paradoxus and the effect of biotic interactions on the fitness of the SpB, SpC and SpC* lineages, we performed a competition experiment with the barcoded strains in a natural soil. We quantified the relative fitness of S. paradoxus strains and lineages and assessed the effect of the microbial community using control soil whose community was partially eliminated. To test the local adaptation of strains, the effect of their localization and their substrate on their fitness was analyzed. Our study shows i) a potential local adaptation in SpC whose local strains have a better fitness than the distant strains and ii) an effect of the microbial community on the relative fitness variation between the lineages. Thus, this thesis demonstrates the importance of performing experiments in natural microcosms in order to understand the which factors potentially influence the evolutionary history of microorganisms, such as biotic interactions and local adaptation in S. paradoxus.

L’objectif principal de ce mémoire était d’évaluer et d’interpréter les changements interannuels dans la production primaire nette du phytoplancton et des diatomées en particulier, à partir d’un suivi temporel de la distribution verticale et de l’inventaire des nutriments dans le sud-est de la mer de Beaufort (2003-2011) et le nord de la baie de Baffin (1997-1999; 2005-2011). En mer de Beaufort, une augmentation de la consommation de nitrate était cohérente avec l’approfondissement de la nitracline par le phytoplancton du maximum sub-superficiel de chlorophylle. Pour la baie de Baffin, les résultats suggèrent une baisse de la productivité associée à une augmentation de la stratification et un mélange réduit. L’analyse des rapports de consommation pour les différents nutriments ainsi que ceux de la composition élémentaire de la matière organique particulaire indique que ces changements sont causés principalement par les diatomées en réponse aux récentes perturbations environnementales subies par l’océan Arctique.

L’accroissement des densités en grands mammifères herbivores affecte la dynamique des forêts en réduisant la croissance et la survie des espèces consommées, ce qui se traduit par des pertes économiques et de biodiversité à l’international. Un programme de surveillance efficace de ces impacts nécessite une compréhension de l’effet de ces herbivores sur la croissance des plantes et de l’impact de la croissance différentielle imposé par leurs comportements sur la composition et la structure des forêts. Cependant, seulement quelques indicateurs écologiques permettent de mesurer efficacement cet effet sur la régénération forestière, notamment les suivis basés sur la morphologie des arbres. Pourtant, l’architecture végétale peut simplifier la morphologie des arbres broutés en utilisant leur réponse architecturale aux traumatismes (réitération) et servir d’outil de mesure pour quantifier précisément l’évènement de broutement et son effet sur la croissance en hauteur des arbres. Ce projet de maîtrise quantifie le retard en hauteur imposé aux sapins baumiers juvéniles (0.5–5 m) par l’orignal dans les aires de confinement hivernal (ravage) et propose une typologie morphologique, simple d’utilisation, qui permet de suivre l’effet du broutement sur la régénération des sapinières. Basée sur une analyse dendro architecturale, cette étude détaille les relations entre l’historique de broutement, la croissance en hauteur, la stratégie de réitération et la morphologie de sapins baumiers collectés dans la Seigneurie de Beaupré (Qc, CA). Les résultats de cette étude associent une diminution de la hauteur du tronc à une accumulation du broutement apical sur le tronc, puis associent ce retard d’élongation du tronc à plusieurs attributs morphologiques. Ces résultats me permettent de proposer un phytomètre mesurant l’effet du broutement sur la dynamique des forêts boréales, particulièrement dans les régions abondantes en ongulés et en sapins baumiers. Afin de faciliter l’établissement d’une gestion durable des forêts, les programmes nationaux et régionaux d’inventaires écoforestiers devraient intégrer une diversité d’indicateurs écologiques permettant d’inclure largement les interactions herbivores–forêt. / The increase in density of large herbivorous mammals influence s forest dynamic s by altering the growth and survival of consumed species which led to substantial biodiversity and economic loss worldwide. A lack of knowledge about the effect of those herbivores on plant growth or the impact of differential growth imposed by herbivore behaviours on forest composition and structure limits the establishment of an effective survey program of the plant – herbivore systems. Only few ecological indicators, based on morphological monitoring, could efficiently measure those effects on the forest renewal, but they are time - consuming and imprecise. Tree architecture could simplify the browsed morphology of juvenile trees by using the prime architectural response of plant to physical trauma (reiteration) and serve as a tool to quantify precisely the browsing events and its effect on vertical growth of trees. This master project aims to quantify the stall in growth of juvenile balsam firs (0.5 – 5 m high) caused by moose in winter yards, and to produce a morphologically based, field - ready typology to monitor the effects of browsing on the regeneration of pure balsam fir stands. Using dendroarchitecture analyses, this study analyzed the relation between reconstructed browsing history, vertical growth, the reiteration strategy, and morphological at tributes using balsam firs collected in the Seigneurie de Beaupré ( Qc, CA ). The results indicated a negative relationship between height and the level of the cumulated apical browsing pressure on the trunk, and associate this stall in vertical growth to morphological attributes. I propose then a phytometer measuring the effects of browsing on the boreal forest dynamic where ungulates and balsam firs are abundant. The implementation of multiple ecological indicators within national and regional ecoforest survey programs would result in the formal inclusion of the herbivore – forest interactions, thereby facilitating the integrated and sustainable management of ungulates and forests.

Une augmentation considérable de l’abondance des grands herbivores a des répercussions majeures sur la composition, la structure et le fonctionnement des écosystèmes forestiers ce qui peut entraîner des échecs de régénération chez de nombreuses espèces d'arbres. Cependant, la réduction de l’abondance des herbivores ne garantit pas le rétablissement d'espèces sensibles au broutement. Dans un tel contexte, la plantation d’arbres peut être utilisée afin de restaurer le couvert forestier. Le succès des plantations avec des espèces d’origines vulnérables au broutement est potentiellement contraint à la fois par le broutement résiduel et la compétition pour les ressources par la régénération naturelle d’autres espèces. Notre objectif principal était d'évaluer les relations directes et indirectes entre le broutement par le cerf de Virginie (Odocoileus virginianus; Zimm.) et les changements dans la compétition sur la performance du sapin baumier en plantation dans un contexte de réduction de la densité des grands herbivores. À l'aide d'une expérience contrôlée, nous avons démontré que le cerf de Virginie induit simultanément un effet direct négatif par le broutement des flèches apicales et un effet indirect positif sur les plants en diminuant la compétition pour la lumière induite par les espèces compagnes. Les effets directs négatifs, cependant, l'emportent sur les avantages d'une disponibilité accrue en lumière. Contrairement à nos prédictions, la préparation de terrain et le dégagement mécanique n’ont pas eu d’effets positifs sur la performance et la survie des plants et n’ont pas diminué de manière significative la compétition pour les ressources à moyen terme. Nous proposons de poursuivre les recherches afin de cibler une densité de cerfs qui maximise les effets positifs du broutement tout en minimisant les effets négatifs et que, dans ce contexte, la prescription pour la préparation du terrain et le dégagement mécanique devrait reposer sur d'autres considérations que la promotion de la croissance des plants. / High abundance of large herbivores has major impacts on the composition, structure and functioning of forest ecosystems, which can result in regeneration failures of many tree species. Reduction of the large herbivore, however, does not warrant successful recovery of species sensitive to browsing. In such contexts, planting in combination with silvicultural treatments can be used to restore forest cover over large areas. Our main objective was to evaluate the direct and indirect relationships between white-tailed deer browsing, changes in biotic and abiotic factors induced by site preparation and mechanical release at the tree level on survival and performance of planted balsam fir under reduced deer density. Using a controlled experiment, we demonstrated that white-tailed deer induces both a direct negative effect by browsing on apical shoots of fir, and a positive indirect effect on planted seedlings by decreasing competition for light from palatable species. The magnitude of direct negative effects, however, outweighs the benefits of increased light availability. Contrary to predictions, site preparation as well as mechanical release did not have a positive effect on seedling performance and survival and did not significantly reduce competition for resources. We propose to continue research to find a target deer density that maximizes positive effects of browsing and minimize its negative effects. In this context, prescription for site preparation and mechanical release should be based on considerations other than promoting seedlings growth.

Lorsque des espèces à différents niveaux trophiques répondent aux changements climatiques à des rythmes différents, il peut en résulter une désynchronisation entre la phénologie des consommateurs et celle de leurs ressources. Les oiseaux migrateurs qui se reproduisent dans l’Arctique pourraient être parmi les espèces les plus touchées par une telle désynchronisation. Cette étude examine l’impact du réchauffement climatique sur les interactions entre la grande oie des neiges (Chen caerulesens atlantica) et les plantes dont elle s’alimente sur l’Île Bylot, Nunavut. À l’aide de petites serres, nous avons examiné l’impact d’un réchauffement sur la biomasse et la concentration en azote (un indice de qualité nutritive) des plantes utilisées par les oies. Nos résultats montrent qu’un réchauffement annuel mène à une augmentation de la biomasse végétale, mais que cette hausse est accompagnée d’un déclin plus rapide de la qualité nutritive des plantes. En effet, la concentration en azote des plantes des parcelles réchauffées était jusqu’à 14% plus faible que celle des parcelles témoins, et ce pendant la période de croissance des jeunes oies. Nous avons également montré qu’un indice satellitaire, le Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) peut être utilisé comme proxy afin de déterminer la date du pic de concentration en azote des plantes. En utilisant le NDVI, nous avons donc pu estimer la date de pic d’azote des années pour lesquelles nous n’avions pas de données empiriques sur la végétation. Finalement, nous avons analysé des données à long-terme sur le climat, la phénologie des plantes et la reproduction des oies afin d’examiner l’impact potentiel de la désynchronisation trophique sur la croissance des jeunes. Selon nos résultats, les oies ajustent seulement partiellement leur reproduction en fonction des changements annuels dans la disponibilité de nourriture de haute qualité. En conséquence, la masse et la taille structurelle des jeunes oies à l’envol étaient réduites lorsque la reproduction des oies était moins bien synchronisée avec le pic de qualité nutritive des plantes. Nos résultats supportent l’hypothèse que la désynchronisation trophique peut avoir des effets négatifs sur l’aptitude phénotypique des herbivores arctiques, et que ces effets pourraient s’accentuer avec l’augmentation prévue des températures à l’échelle globale. / When species at different trophic levels respond to climate change at different rates, this may lead to a trophic mismatch between the phenology of consumers and that of their resources. As polar regions are warming more rapidly than the rest of the planet, migratory birds breeding in the Arctic are expected to be among the species most affected by trophic mismatch in the wake of rapid climate change. This study examines the impact of climate warming on the interactions between an arctic herbivore, the greater snow goose (Chen caerulescens atlantica), and its food plants on Bylot Island, Nunavut, Canada. Using small greenhouses, we examined the impact of increased temperatures on plant biomass and a proxy of nutritive quality, nitrogen concentration, of graminoid plants used by geese during the brood-rearing period. This experiment showed that annual warming significantly increased biomass of graminoids but also led to an acceleration of the seasonal decline in plant nutritive quality and resulted in a decrease in the nitrogen concentration of plants by up to 14% during the period of gosling growth. We also showed that satellite-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) can be used as a proxy to determine date of peak nitrogen concentration in some tundra plants, and can thus be a reliable measure of the early changes in the timing of the availability of high quality food for herbivores. Using NDVI, we were then able to estimate the date of peak nitrogen in years when we had no empirical data on plant phenology. Finally, we analysed long-term data on climate, plant phenology and the reproduction of geese in order to examine the potential impact of mismatched reproduction on the growth of young. We found that geese are only partially able to adjust their breeding phenology to compensate for annual changes in the timing of high quality food plants, and that gosling body mass and structural size at fledging was reduced when trophic mismatch was high. Our results support the hypothesis that trophic mismatch can negatively affect the fitness of arctic herbivores, and that it is likely to be exacerbated by rising global temperatures.