Le génie végétal est reconnu comme une approche efficace pour stabiliser une berge dégradée tout en apportant une plus-value écologique à l'ouvrage. Toutefois, la contribution de ces ouvrages de stabilisation de berge à la diversité végétale riveraine ainsi que les mécanismes sous-jacents sont encore mal connus. L'objectif de cette thèse de doctorat est d'évaluer la réponse des communautés végétales à la stabilisation de berge, et de déterminer les processus structurant la végétation. La flore vasculaire riveraine a été inventoriée dans 124 sites du Québec, principalement dans les Basses terres du Saint-Laurent. La diversité végétale de berges stabilisées et naturelles a d'abord été caractérisée, pour mettre en lumière la contribution du génie végétal au maintien d’une végétation diversifiée sur les berges, par comparaison avec les berges naturelles et les enrochements. Une chronoséquence a ensuite permis de documenter la capacité du génie végétal à initier une succession de la végétation vers des stades post-pionniers. Finalement, les mécanismes écologiques structurant les communautés végétales riveraines ont été identifiés sur les berges de génie végétal et sur les berges naturelles. J'ai pu démontrer le retour d'une diversité alpha importante sur les berges de génie végétal, accompagné d'une grande richesse en d'espèces indigènes et hydrochores. En revanche, la composition des communautés sur les berges de génie végétal semblait plus homogène que celle des enrochements ou des berges naturelles, et dépendait de l'ordre de Strahler du cours d'eau (position du site dans le bassin hydrographique). Les techniques de génie végétal induisaient un changement temporel dans la composition des communautés suivant le schéma classique de succession végétale, aboutissant avec le temps à un retour d'espèces post-pionnières ligneuses, compétitrices et tolérantes au stress et à l'ombre. Les communautés de berges stabilisées avec du génie végétal semblaient principalement structurées par les mécanismes de colonisation de l'habitat riverain, liés à la dispersion des graines et aux processus agissant à l'échelle du paysage. En somme, ces travaux permettent une meilleure compréhension des effets de la stabilisation de berge sur la flore riveraine, et proposent des pistes de recherche pour améliorer les pratiques de restauration de la végétation riveraine en contexte de stabilisation de berge. / Bioengineering is an alternative approach to hard civil engineering to stabilize unstable or eroding riverbanks while promoting a high ecological value. However, the contribution to bioengineered riverbanks to riparian plant diversity and the underlying processes at play are still largely unknown. This thesis aims to assess the response of riparian plant communities to riverbank stabilization, and to determine the processes structuring the vegetation. Vascular plant species of riparian habitats have been inventoried at 124 sites in Québec, mainly in the Saint Lawrence lowlands. First, the plant diversity of stabilized and natural riverbanks was characterized to shed light on the contribution of bioengineering to the recovery of a biodiverse riparian vegetation, compared to riprapped and natural sites. Second, a chronosequence was used to investigate the potential of bioengineering techniques to initiate vegetation succession toward post-pioneer stages. Finally, ecological mechanisms shaping riparian plant communities were evaluated on bioengineered and natural riverbanks. I demonstrated that bioengineering promoted a highly diverse vegetation, associated with great richness in native and hydrochorous species. Yet, community composition of bioengineered riverbanks was more homogeneous, compared to those of riprap or natural sites, and were dependent on the stream order (localization in the watershed). Bioengineering started a temporal shift of the vegetation following the classic vegetation succession scheme, with the recovery of ligneous post-pioneer species, competitive, stress- and shade-tolerant. Plant communities of bioengineeredriverbanks was structured by mechanisms related to habitat colonization, linked to the dispersal vector and landscape-scale processes. Altogether, this thesis gives a deeper understanding of riverbank stabilization effects on riparian flora, and suggest promising future research to diagnose the restoration success of a stabilization operation involving bioengineering.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / La protection de la végétation le long des cours d’eau en milieu agricole est nécessaire en vue d’améliorer la qualité de l’eau et assurer une certaine diversité végétale. Les processus de régénération spontanée qui forment les communautés riveraines ainsi que les facteurs influençant le succès de la recolonisation ont été à ce jour peu étudiés. Des relevés de végétation et de données environnementales ont été effectués dans 124 bandes riveraines à différents stades de succession. La richesse et la diversité végétale des bandes riveraines n’ont pas augmenté en fonction de l’âge sauf pour les arbres et arbustes qui étaient plus diversifiés dans le talus des bandes plus vieilles. La succession végétale s’explique faiblement par les facteurs abiotiques, mais probablement davantage par les facteurs biotiques, notamment par l’arrivée d’une espèce arborée ou arbustive. Les résultats mettent en évidence la nécessité d’intervenir le long des rivières par des projets d’aménagement. / Protection of vegetation along streams in agricultural areas is necessary to improve water quality and support plant diversity regionally. Little is known about the spontaneous regeneration processes that shape the vegetation communities and the variables influencing the success of the re-colonisation processes, thus on the factors that could be manipulated to facilitate riparian buffer restoration. Vegetation surveys and environmental data were performed on 124 riparian buffers at different stages of plant succession. The richness and diversity of riparian vegetation did not increase as a function of age except for trees and shrubs that were more diverse in the slope of the oldest buffers. Our results suggest that biotic factors were the main driver of plant succession, rather than abiotic factors, precisely following the arrival of certain species of shrubs or trees and their subsequent influence. This research highlights the need for action along our waterways by restoration projects.

356891\u Le dynamisme des cours d’eau peut avoir des effets dévastateurs sur les infrastructures à proximité et la stabilisation des berges. L’enrochement a longtemps été utilisé comme technique d’aménagement des berges, jusqu’à une période récente où le génie végétal a été reconnu comme une technique de replacement. Toutefois, les connaissances sont limitées concernant la réponse des espèces pionnières des zones riveraines soumises à différents régimes hydriques. Dans le cadre de la présente étude, la survie et la croissance végétative des boutures de saule (Salix) sous divers régimes hydriques ont été étudiées. Les résultats indiquent un taux de survie supérieur à 88% pour l’ensemble des trois espèces, peu importe le régime hydrique. Les trois espèces testées, soit S. discolor, S. eriocephala et S. interior, ont présenté une bonne tolérance au stress hydrique, bien que S. eriocephala ait produit la plus grande biomasse aérienne et racinaire des trois espèces. La présente étude jette ainsi les premières bases pour assurer une bonne utilisation de ces espèces dans les ouvrages à partir des techniques de génie végétal. Sur la base de la présente étude, l’usage de ces espèces et plus particulièrement du S. eriocephala pourrait contribuer à la réussite des projets de génie végétal pour la stabilisation des bergesau Québec.