Le changement de paradigme qui a actuellement lieu en foresterie constitue une formidable opportunité pour l'introduction de nouvelles idées et concepts pour la compréhension et l'aménagement forestier. Notamment, le développement de l'aménagement écosystémique, qui implique la compréhension des systèmes et l'adaptabilité de l'aménagement, entraîne un ensemble de nouveaux questionnements et le développement d'un ensemble d'outils permettant de quantifier leurs différents impacts. Les indicateurs des effets de l'exploitation sur les systèmes forestiers sont généralement basés sur la diversité spécifique et la structure de la population d'arbres. Ces métriques, tout en étant de bons indicateurs de la sévérité des perturbations, sont toutefois insuffisantes pour rendre compte de leur impact sur la structure et le fonctionnement du système dans son ensemble. D'autre part, les travaux touchant à la compréhension des systèmes complexes se développent de plus en plus en écologie. Ces systèmes sont décrits comme des systèmes adaptatifs, caractérisés par des dynamiques non-linéaires, émergeants des interactions entre de multiples agents. Ces systèmes, et l'imprédictibilité de leur dynamique, ont motivé le développement d'une approche intégrative permettant de représenter leurs propriétés et patrons émergents. L'introduction des théories et méthodes issues de la complexité en écologie forestière permettrait d'approcher les systèmes de manière plus intégrative et notamment d'exploiter mieux l'information contenue dans les patrons spatiaux. Le travail de thèse présenté ici a pour objectif général de contribuer à l'introduction de ces méthodes dérivées de l'étude des systèmes complexes. Pour cela, nous avons exploré deux approches bien distinctes mais complémentaires des systèmes complexes. Tout d'abords, nous proposons d'exploiter la théorie des réseaux en écologie de manière à intégrer une compréhension des forêts au travers des interactions qui les structurent (chapitre 1). Cette approche pourrait de surcroît être utilisable pour l'aménagement forestier puisqu'elle permet d'identifier les éléments et processus les plus important pour l'ensemble du système et donc de développer des méthodes adaptées à leur conservation. D'autre part, l'étude de ce type de réseau d'interactions se base sur la compréhension des déterminants des patrons de distributions des structures forestières. Cette approche se situe directement dans la lignée des méthodes en écologie du paysage, tout en intégrant encore plus les nouveaux outils de mesure de patrons (photographie numérique, LIDAR, satellite) et donc l'étude des patrons formés par les systèmes forestiers mais détachés de l’inventaire des individus. D'autre part, mais toujours dans l'objectif de développer l'exploitation de l'information contenue dans les patrons spatiaux, nous avons mis en pratique une méthode de mesure directe de la complexité des patrons dans les photographies numériques (chapitres 2 et 3). Cette méthode permet de quantifier la complexité des patrons émergents des communautés forestières, sans avoir besoin d'en inventorier tous les individus. Nous avons particulièrement vérifié si le lien entre complexité et hétérogénéité structurelle ou diversité spécifique qui est communément fait dans la littérature est réellement valide, et donc si l'inventaire de l'hétérogénéité et de la diversité des structures pouvait réellement servir d'indicateur de complexité (chapitre 2). Nos conclusions indiquent que l'hétérogénéité et la complexité sont en fait négativement reliées. En réalité, les systèmes les plus hétérogènes tendent à former des patrons réguliers puisque la végétation remplie tout l'espace disponible. Nous avons également noté grâce à ce travail que la mesure directe des patrons dans les photographies numériques intègre également les patrons formés par lumière. Cet aspect de notre mesure de complexité nous parait extrêmement intéressant dans le cadre du développement de méthodes pour le suivi de l'aménagement écosystémique. Justement, notre cadre de travail au sein du projet TRIADE nous a également permis de tester notre méthode dans un contexte opérationnel de coupes écosystémiques (chapitre 3). Différentes intensités de coupes partielles sont ainsi comparées à des forêts secondaires et matures pour vérifier si ces méthodes de coupe sont propres à maintenir ou promouvoir la complexité des systèmes perturbés. D'après nos résultats, il apparaît que les coupes partielles sont finalement plus complexes que les forêts fermées. En fait, la relation entre l'ouverture de la canopée (utilisée comme indicateur de perturbation) et la complexité des patrons démontre que «l'hypothèse des perturbations intermédiaires» (Intermediate Disturbance Hypothesis) serait applicable pour la prédiction des patrons de complexité : les systèmes les moins perturbés et les systèmes les plus perturbés sont plus réguliers que ceux soumis à des perturbations modérées. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Complexité, Patrons spatiaux, Réseaux, Forêt boréale mixte, Mean Information Gain, Aménagement écosystémique, Structure, Diversité, Hétérogénéité.

Les stratégies de conservation de la nature évoluent de la protection stricte d'espaces isolés et dépourvus d'activités humaines, à l'intégration des enjeux de biodiversité dans le développement territorial. Ce changement de perspective, des aires protégées à la territorialisation de l'environnement, suppose de gérer la complexité et d'appréhender la nature collectivement et met l'accent sur les relations entre science, politique et société. Cette thèse, fondée sur une approche pluridisciplinaire, a eu pour objectif l'élaboration de recommandations pour répondre aux enjeux d'une conservation intégrée de la biodiversité. S'inscrivant dans le contexte de l'avènement des stratégies de réseau écologique en France, notre recherche porte à la fois sur les méthodes spatiales et sur les dispositifs socio-techniques en charge de planifier la conservation intégrée de la biodiversité. Chacune de ces parties a mené à des résultats et conclusions qui leur sont propres et a contribué à une réflexion plus globale sur le rôle de l'expertise technique pour répondre à ces nouveaux enjeux. Nous montrons comment une approche trop technique, centrée notamment sur la spatialisation du réseau écologique, tend non seulement à limiter le partage au sein du collectif et donc l'adhésion des acteurs mais aussi à fournir une vision réductrice et partielle des enjeux de conservation. A l'inverse, un positionnement de l'expertise en accompagnement du dialogue territorial favorise l'apprentissage social et aboutit à un cadre d'action publique qui intègre davantage les incertitudes et la complexité du vivant. Le processus participatif doit donc permettre d'opérer un glissement de l'expertise technique comme fondement de l'action publique à l'expertise collective qui assure l'intégration des savoirs et savoirs-faire de tous. Ainsi l'enjeu n'est pas celui du compromis entre science, technique et débat social mais plutôt celui de la gestion de leur interaction et de leur complémentarité. / Nature conservation strategies evolve from the strict protection of isolated and devoid of human activity spaces, to the integration of biodiversity issues in territory development. This change in perspective requires the development of a collective management of complexity and a collective conception of nature and highlights the developing relationship between science, policy and society.Based on a multidisciplinary approach, the objective of this thesis was the elaboration of recommendations for integrated conservation. In the context of the advent of ecological network strategies in France, our research concerns both the spatial methods and the socio-technical process which are in charge of the conservation planning. The analysis of these two issues has produced results pertinent to each theme and more general reflection concerning the role of technical expertise in the development of such new issues. We show how an overly technical approach, which notably aims to spatially identify the network, tends to limit the collective sharing of major issues and thus the adherence of the stakeholders to conservation goals, and also provide a reductive and partial vision of conservation issues. In contrast, a position of expertise which accompanies the dialogue on territory favors social learning and leads to a framework for public action which more fully integrates both the uncertainty and complexity of the natural world. The participative process could thus allow tfor a transition from technical to collective expertise as the foundation of public action, which ensures the inclusion of general knowledge and know-how. In this way, the issue is not of a compromise between science, technique and social debate, but of the way that they can complement each other through interaction and how this interaction may be conducted.

Le concept de « réseau écologique » souligne l'importance de la connectivité écologique entre différents espaces naturels. Produit des évolutions historiques des pratiques de conservation et des nouvelles découvertes scientifiques, ce concept propose une nouvelle manière d'appréhender la protection de la nature. De nombreuses initiatives de « réseaux écologiques » ont ainsi lieu à travers le monde, notamment dans les Alpes. Elles témoignent de cette nouvelle conception de la protection de la nature, qui dépasse la simple conservation d'espèces pour s'orienter vers la préservation de systèmes écologiques. L'application de ce concept est étudiée dans trois régions alpines en Allemagne, Suisse et France. Sur ces territoires, de nombreuses initiatives différentes viennent se superposer, engendrant des questionnements quant à la coordination et la coopération entre ces divers échelles, acteurs, actions et les objectifs qui en découlent. En plus de ses impacts purement écologiques, la démarche de réalisation de réseaux écologiques semble également offrir un potentiel particulier allant au-delà des objectifs liés à la protection de la nature. Ce sont également ces autres effets fortuits qui sont au cœur de la recherche : le potentiel mobilisateur de l'outil offrant des possibilités particulières de gouvernance territoriale, les liens existants et potentiels avec l'aménagement du territoire, et les nouvelles logiques d'acteurs. Le concept de réseaux écologiques est venu bouleverser les pratiques de protection de la nature entrainant des modifications de la perception de la nature par la société et transformant ainsi également la relation entre la société et la nature. / The concept of “ecological networks” emphasises the importance of ecological connectivity between different natural areas. As a result of the historical evolutions of nature conservation practices and new scientific evidence this concept provides a new approach to nature protection. Numerous initiatives of “ecological networks” exist worldwide and also in the Alps. They are evidence of this new conception of nature protection going beyond the conservation of single species aiming the protection of functioning ecosystems. The implementation of this concept is analysed in three alpine regions in Germany, Switzerland and France. In these regions various different initiatives are overlapping one another generating interrogations concerning the coordination and cooperation between the different scales, actors, actions and related aims. In addition to the pure ecological impacts the creation of ecological networks seems to offer a particular potential going beyond the general objectives related to nature protection. These additional casual effects are in the centre of this research: the potential of the tool to mobilise various categories of different actors, the particular possibilities of regional governance, the prospective and existing links with spatial planning. The concept of ecological networks has completely changed nature protection practice inducing modifications of the perception of nature by society and therefore of the relation between society and nature.

Le changement d’approche de la conservation de la nature est à l’oeuvre, et se manifeste aujourd'hui à travers des politiques fondées sur le concept scientifique de réseau écologique. Celui-ci est considéré comme l’expression du « troisième temps de la conservation », en ce qu’il vient compléter les approches antérieures de la nature, centrées prioritairement sur la création d’aires protégées. Le réseau écologique doit permettre de répondre plus efficacement aux enjeux de maintien de la biodiversité : il met l’accent sur le besoin d’établir des corridors entre les habitats naturels, afin de favoriser la mobilité et le brassage des populations animales et végétales. En France, la trame verte et bleue (TVB) est un nouvel objet politique publique qui concrétise cette approche dynamique de la conservation. La thèse porte sur le processus de territorialisation de la TVB, à travers une méthode par études de cas. L’objectif central de ce travail est d’examiner les effets de la TVB sur la mise en oeuvre de l’action publique, en considérant celle-ci comme un vecteur potentiel de changement des politiques de protection de la nature et/ou des politiques d’aménagement. Ces politiques sont respectivement étudiées aux échelles régionale et locale. / The change of approach in the conservation of nature is at work, embodied today by policies based on the scientific concept of ecological network. This concept is the expression of the "third step of conservation", complementing previous approaches, mainly focused on creating protected areas. The ecological network should provide better responses to the challenges of maintaining biodiversity: it emphasizes the need to set up bridges between natural environments, to stimulate mobility and mixing of plant and animal populations. In France, the green and blue infrastructure (TVB) is a new public policy entity, which materializes this dynamic approach to conservation. The thesis covers the process of territorialization of TVB, using a case study based methodology. The core of this work is to assess the effects of TVB on public policies, considering it a potential game changer in nature conservation policies and/or land-planning policies. These policies are studied at both regional and local scales.

L'" espace ouvert " est un terme utilisé dans le domaine de l'aménagement pour qualifier l'ensemble des espaces " non bâtis " offrant des paysages à caractère rural et naturel dans les vastes aires urbanisées de la ville contemporaine. L'usage de ce terme, pourtant délaissé en Amérique du nord, tend à s'affirmer en Europe. Cette affirmation relève à la fois de la difficulté à identifier la grande diversité des espaces non bâtis, mais également de l'inadaptation des termes fréquemment utilisés pour les caractériser. En effet, les concepts de paysage, campagne, nature continuent d'affirmer l'existence d'espaces ou de mondes du savoir distincts de ceux de l'urbain. La multiplication des oxymores (ville-nature, ville-campagne, ville-paysage) traduit la réticence à accepter la réalité d'une urbanisation généralisée dans le rapport que les sociétés entretiennent avec tous les espaces, quelle que soit leur forme. Le présent volume interroge les raisons qui imposent de trouver un terme alternatif pour qualifier ces espaces et le processus qui participe à l'émergence de ce terme. Nous considérons que trois domaines nourrissent ce processus : la ville et la pensée urbanistique, la relation société/ville-nature, l'action publique territorialisée. L'espace ouvert existe par et pour la ville/urbain. Il naît des formes qu'induisent les relations ville-campagne et du regard que porte la ville, et ceux qui la font, sur les espaces non bâtis (partie 1). L'évolution du rapport de la société à la nature dans un monde qui trouve ses limites impose de repenser la relation de la nature et de la ville qui, longtemps opposées, doivent désormais s'associer. La planification stratégique spatialisée participe à cette nouvelle relation et à la mise en visibilité de l'espace ouvert (partie 2). Cette visibilité se concrétise dans l'action publique territorialisée qui révèle l'espace ouvert comme bien commun et participe à sa territorialisation par le biais de projets territoriaux suscitant un renouvellement des pratiques de l'aménagement urbain (partie 3). Face à la grande diversité des situations et des processus liés aux espaces non bâtis proches, voire éloignés de la ville, l'espace ouvert est un mot-valise utile car assez flou pour intégrer cette diversité sans chercher à la qualifier de prime abord. Il constitue ainsi un outil très utile pour comprendre la manière qu'ont les acteurs territorialisés de concevoir et de s'approprier ces espaces. Il permet d'observer les dynamiques à l'œuvre dans les périphéries urbaines et les formes d'urbanité émergente dans lesquelles semble s'affirmer la place des espaces non bâtis et les pratiques de " nature ". C'est l'hypothèse que défend ce travail.

L'écologie urbaine, qui a émergé depuis une trentaine d'années, s'intéresse notamment à l'étude de la biodiversité et du fonctionnement des écosystèmes en ville. Ce travail de thèse porte plus particulièrement sur l'analyse de l'écosystème "corridor fluvial", et son rôle dans la dynamique des communautés végétales en fonction d'un gradient d'urbanisation. Les corridors fluviaux assurent en effet une connexion structurelle entre la ville et la campagne, et leur conservation en milieu urbain implique d'en comprendre précisément la fonctionnalité écologique. L'objectif de ce travail est donc de mettre en évidence l'effet du gradient d'urbanisation sur la composition et la structure des communautés végétales le long d'un cour d'eau et de vérifier si l'existence en ville de corridors fluviaux contribue efficacement à la dispersion et à la rapidité de colonisation des milieux adjacents. Deux cours d'eau, la Bruche et l'hydrosystème Rhin Tortu - Ziegelwasser, ont été étudiés dans leur partie aval la plus urbaine au sein de l'Eurométropole de Strasbourg. [...] / Urban ecology, which has emerged over the last thirty years, focused in particular on studying thebiodiversity and on functioning of ecosystems in cities. This work explores urban riparian corridors and their rolein the dynamic of plant communities based on a gradient of urbanization. Indeed, riparian corridors provide astructural connection between the city and the countryside, and their conservation involves preciselyunderstanding their ecological functionality. The objectives of this work are to highlight the effect of the urbanization gradient on the composition and structure of plant communities along a river to determine whether the existence of urban riparian corridors effectivelycontributes to the colonization of adjacent areas. Two rivers, the Bruche and the Rhin Tortu - Ziegelwasser, arestudied in their most urban downstream part in the metropolitan area of Strasbourg, eastern France. [...]