Les savanes tropicales sont très importantes pour la production agricole et de nombreux services écosystémiques. En Colombie, ces savanes ont été traditionnellement gérées par l'élevage extensif et l'agriculture à faible intrants. La conversion actuelle de ces systèmes naturels en agriculture intensive peut avoir des effets dévastateurs sur la biodiversité du sol et au-dessus du sol. La macrofaune du sol représente une part importante de la biodiversité des agroécosystèmes et certains groupes ont reçu une attention considérable en tant qu'ingénieurs des écosystèmes. L'objectif général de la thèse est d'évaluer et d'analyser les impacts des paysages agricoles sur les communautés d'ingénieurs des sols et les services écosystémiques fournis par le sol dans les Llanos colombiens. Trois questions principales ont été abordées: (1) Quel est l'impact de la gestion agricole sur les communautés de fourmis et est-il possible d'identifier des espèces de fourmis qui pourraient servir d'indicateurs des services écosystémiques basés sur le sol? (2) Quel est l'impact de l’usage des sols sur les communautés de fourmis et de termites et cet impact est-il lié aux modifications des propriétés physiques et chimiques des sols? (3) Les traits écologiques et morphologiques des fourmis répondent-ils aux usages du sol et aux propriétés du sol?Les résultats de cette thèse confirment que les communautés de fourmis sont très sensibles aux changements d'usage de sols et constituent de bons indicateurs précoces des services écosystémiques basés sur les sols. Plus précisément, les cultures annuelles se sont révélées le plus préjudiciables aux communautés de fourmis et de termites, et cela est probablement dû à l'application d'intrants chimiques, ainsi qu'au travail du sol et aux pesticides. Tous les usages du sol (savanes, plantation de caoutchouc ou palmiers à huile, pâturages améliorés et cultures annuelles) ont une faune particulière, mais certaines espèces ont des besoins particuliers en termes d’habitat pour leurs nids, leur nourriture, ou des refuges. Certaines espèces sont plus généralistes et particulièrement adaptées aux environnements perturbés. En ce sens, la présence de toutes les utilisations du sol dans un paysage contribue dans une certaine mesure à la diversité totale. On a constaté que les usages des sols avec une couverture arborée permettent le maintien d’espèces rares, discrètes et souvent avec exigences de habitat particulaires. / Tropical savannas are highly important for agricultural production and many other ecosystems services. In Colombia, these savannas have been traditionally managed through extensive livestock production and low-input agriculture. The current conversion of these natural systems to intensified agriculture can have devastating impacts on belowground and aboveground biodiversity. Soil macrofauna represents an important part of agroecosystem biodiversity and some groups have received considerable attention as ecosystem engineers. The general goal of the thesis is to evaluate and analyze the impacts of agricultural landscapes on soil engineer communities and soil ecosystem services in the Colombian Llanos. Three main questions were addressed: (1) What is the impact of agricultural management on ant communities and is it possible to identify ant species that could be used as indicators of soil-based ecosystem services? (2) What is the impact of land uses on ant and termite communities and is this impact associated with modifications of soil physical and chemical properties? (3) Do the ecological and morphological traits of ants respond to land uses and soil properties?The results of this thesis confirm that ant communities are highly sensitive to land use changes and constitute good early indicators of soil-based ecosystem services. More accurately, annual crops have shown to be detrimental to ant and termites communities and this is probably due to the application of chemical inputs, as well as to tillage and pesticides. All land uses (Savannas, rubber or oil palm plantations, improved pastures and annual crops) have a particular soil fauna, but some species have particular habitat requirements for nest sites, food, refugees, etc. Some species are more generalist and are particularly adapted to disturbed environment. The presence of all land uses within a landscape contributes to a certain extent to the total diversity. It was found that sites with a tree cover protect rare, sometimes inconspicuous and perhaps fragile species.

Les sols représentent environ 63% des émissions de N2O et à eux seuls les sols tropicaux représentent 23% de ce budget soit une contribution bien plus élevé que les sols tempérés. Ces sols sont connus pour abriter une grande biodiversité d'invertébrés dominés par quatre types i.e. termites, vers de terre, fourmis et larves de scarabaeid. Ces groupes macrofaunal sont considérés comme des ingénieurs des sols via notamment leurs actions de régulation de la disponibilité des ressources chimiques, tels que l'azote minéral pour les micro-organismes. Cette régulation est due à leurs capacités de digestion spécifiques de la matière organique ainsi que la création et/ou la modification des habitats des sols. Cette étude est basée sur l'hypothèse suivante (i) l'environnement digestif et les structures biogéniques de ces ingénieurs du sol sont considérées comme des « hot spot » d' émissions de N2O (ii) les taux d'émission de N2O varient en fonction de leurs régimes alimentaires, cette macrofaune ingérant des substrats avec différents C:N (iii) le taux d'émission de N2O de chaque invertébré est corrélé à la densité des communautés bactériennes digestives impliquées dans l'émission de N2O (bactéries nitrifiantes et dénitrifiantes) et à leur teneur en azote minéral dans leur tube digestif. Pour évaluer ces différentes hypothèses, des mesures des taux d'émission de N2O ont été effectuées in vitro en aérobiose pour la macrofaune (30 espèces différentes en provenance d'Afrique, d'Amérique du Sud et d'Europe) et leurs matériels biogéniques associées (nids, turricules). L'abondance des gènes fonctionnelles des bactéries nitrifiantes (AOA et AOB) et dénitrifiantes (nirK, nirS, nosZ) ont été quantifiés par PCR quantitative. Les termites humivores et champignonnistes ainsi que les larves de scarabaeid émettent des quantités significatives de N2O alors que les fourmis n'en émettent pas. Quand aux termites xylophages et litièrivore, ils absorbent le N2O. Les structures biogéniques des vers de terre (turricules) et des fourmis (nid) émettent des quantités importantes de N2O ce qui n'est pas le cas des nids de termites. La faune du sol et leurs structures biogéniques associées, sont donc, dans la majorité des cas étudiés, un lieu d'émission de N2O, confirmant ainsi notre première hypothèse. Ce travail a également démontré qu'il y a avait une étroite corrélation entre régime alimentaire et intensité de l'émission de N2O au sein de chaque type de macrofaune étudié. En revanche, l'abondance des gènes des communautés digestive nitrifiantes et dénitrifiantes et le contenu en N minéral au sein du tube digestif ne semblent pas être des proxies pertinents des émissions de N2O. A partir de ces mesures, des calculs ont été effectuées pour déterminer l'importance de ces émissions à l'échelle des écosystèmes tropicaux étudiés (forêt et savane). Ces calculs suggèrent que la macrofaune du sol dans ces écosystèmes pourrait contribuer entre 0,1 à 11,7% et 0,1 à 8,8% du budget total des émissions de N2O, respectivement. Les résultats de ces travaux devraient contribuer à une meilleure prise en compte de la composante biotique dans la modélisation des émissions de gaz à effet de serre provenant des sols en milieu tropical. / Soils account for about 63% of N2O emissions. Tropical soils are estimated to emit 23% of global N2O emission budget which is much higher than temperate soil N2O emissions. These soils also harbor a huge biodiversity of invertebrates dominated by four types of macrofauna i.e. termites, earthworms, ants and scarabaeid grubs. These macrofaunal groups are considered as soil engineers because they regulate the availability of chemical resources, like mineral nitrogen, for the microorganisms via their specific digestion capabilities and/or by creating and modifying soil habitats. This study is based on the following hypothesis (i) the gut environment or biogenic structures of these soil engineers are considered as hotspots of N2O emission (ii) the N2O emission rates will vary according to their feeding behavior as these macrofauna thrive on diverse substrates with different C:N ratio (iii) the rate of N2O emission in each soil fauna will also depend on the gut density of the bacterial communities involved in the N2O emission (nitrifiers and denitrifiers) and on the mineral nitrogen content within the gut. To assess these different hypotheses in-vitro short-term N2O emission rates were assessed for either live macrofauna (30 species collected from Africa, South America and Europe) or their biogenic materials or both under aerobic incubations. Genes abundance of nitrifiers (AOA and AOB) and denitrifiers (nirK, nirS, nosZ) were quantified by real time quantitative PCR. Soil-feeders and fungus-growing termites and scarabaeid grubs emitted in-vivo N2O while ants did not. Surprisingly, wood- and grass-feeding termites revealed an uptake of N2O. Biogenic structures of earthworms and ants emitted substantial amount of N2O while those of termites did not. The emission difference between macrofauna or their biogenic materials and their control materials was significant for most of the macrofaunal groups studied confirming our first hypothesis. We also confirmed that the feeding behavior (total N content and C:N ratio of food material) is the main factor explaining the observed N2O emission pattern of each macrofaunal group investigated whereas genes abundances, particularly of denitrifiers and gut N mineral content did not appear to be relevant proxies of the N2O emissions rates. A back-on-the-envelope data upscaling suggests that soil macrofauna could contribute from 0.1–11.7% and 0.1–8.8% of the total soil N2O emissions, respectively, for the tropical rainforest and dry savanna ecosystems. This work should contribute to a better estimation of the soil biotic compartment in the different models of greenhouse gas emissions from tropical soils.