Les cycles biogéochimiques du carbone et des éléments biogènes (Si, N, P) ont été étudiés en lien avec la dynamique nutritionnelle du phytoplancton dans le système naturellement fertilisé des Kerguelen. Cette étude s'inscrit dans le programme KEOPS2, qui a ciblé le nord-est du plateau des Kerguelen au début de la saison productive. La comparaison avec une zone HNLC limitée en fer a confirmé certaines des précédentes observations réalisées au cours des expériences de fertilisations artificielles et naturelles : le fer stimule clairement la croissance du phytoplancton et plus particulièrement celle des diatomées. Les zones naturellement fertilisées se sont en effet caractérisées par des biomasses en chlorophylle a et en silice biogénique 3-10 fois supérieures à la zone non-fertilisée et, par de fortes vitesses de production de silice biogénique atteignant des valeurs rarement observées dans l'océan Austral. La zone HNLC s'est caractérisée quant à elle par une population nanoplanctonique principalement composée de nanoflagellés autotrophes non siliceux. Ces travaux soulignent l'importance d'étudier la composition spécifique des populations de diatomées pour comprendre leurs implications dans les cycles du C et du Si. Nos observations ont montré que les caractéristiques physiologiques des diatomées conditionnent directement l'export de matière en profondeur dans la région des Kerguelen. Cette idée a notamment été illustrée par l'étude de l'évolution saisonnière du bloom au sud-est du plateau. / Biogeochemical cycles of carbon, silicon, nitrogen and phosphorus were studied in relation to the nutritional dynamics of phytoplankton in the naturally iron-fertilized region of Kerguelen, in the Southern Ocean. This study was conducted in the framework of the KEOPS 2 program which took place in the northeastern part of the Kerguelen Plateau in early austral spring (October-November 2011). The comparison between this iron-fertilized region and an iron-limited HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) area confirmed some previous observations from artificial and natural fertilization experiments: iron availability clearly stimulates phytoplankton growth and especially diatom growth. Iron-fertilized regions were characterized by 3-10 fold higher chlorophyll a and biogenic silica biomasses than the iron-limited area, as well as higher biogenic silica production rates reaching values rarely observed in the Southern Ocean. The HNLC area was characterized by a nanoplanktonic assemblage mainly composed of non-siliceous autotrophic nanoflagellates. Our results highlight the importance of studying the specific composition of diatom assemblages to better understand their impact on the C and Si biogeochemical cycles. Our observations showed that physiological traits of diatoms directly drove matter export to depth in the Kerguelen region. This idea was illustrated through the seasonal evolution of the south-eastern bloom by combining our data with KEOPS 1 data. In this region, a shift in the diatom assemblage was observed in parallel to an evolution of the vertical flux of matter, and of uptake and particulate matter ratios Si:C:N.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants organiques, ubiquistes, potentiellement toxiques et cancérigènes. Dans les sols, la dégradation des HAP est principalement due à l'activité microbienne. Certaines études ont montré que la biodégradation des HAP pouvait être augmentée dans la rhizosphère des plantes où le nombre et l'activité microbienne sont stimulés, grâce aux exsudats racinaires. Cependant les bénéfices des plantes ne sont pas toujours observés, et les exsudats pourraient aussi modifier la biodisponibilité des HAP. Les objectifs de ce travail ont été de mieux comprendre ces interactions sol-plante-microorganismes qui conditionnent le devenir des HAP dans la rhizosphère en suivant notamment (i) les bactéries possédant les gènes codant une HAP-dioxygènase, (ii) les espèces bactériennes impliquées dans la dégradation du phénanthrène, et (iii) la disponibilité et la biodégradation des HAP dans des terres industrielles historiquement contaminées.Les expériences ont été conduites dans des dispositifs à compartiments, lesquels permettent une diffusion des exsudats racinaires dans le sol tout en retenant physiquement les racines, puis en microcosmes avec un ajout d'exsudats racinaires naturels produits à partir d'une culture hydroponique de ray-grass (Lolium perenne, L). Les expériences ont été réalisées dans un premier temps avec du sable en ajoutant du phénanthrène (PHE) et un inoculum bactérien issu d'un sol d'une ancienne cokerie puis directement avec des sols historiquement contaminés en HAP. Les nombres de copies de gènes codant pour l'ADNr 16S et pour des HAP-dioxygènases ont été quantifiés par PCR en temps réel pour estimer la proportion de bactéries dégradantes. Les structures des communautés ont été comparées par électrophorèses (TTGE). En plus de l'analyse des 16 HAP totaux, une extraction non exhaustive des HAP a été réalisée à la cyclodextrine pour en estimer la disponibilité. L'utilisation de la méthode SIP (stable isotope probing) avec du 13C-phénanthrène a permis d'identifier les bactéries directement impliqués sa dégradation dans un sol historiquement contaminé. Les expériences en dispositifs à compartiments ont confirmé que la dissipation du phénanthrène est plus importante lorsque la distance aux racines est plus faible, et montrent que le nombre de copies de gène 16S et de gène de HAP-dioxygénase varie avec l'âge des plantes et du temps de contact des compartiments latéraux avec le tapis racinaire. Mais elles montrent aussi que la dissipation du phénanthrène n'est pas plus importante dans les pots plantés, tandis que dans les expériences en microcosmes une inhibition de la dissipation du PHE a même été observée en présence d'exsudats. La présence d'exsudats racinaires a profondément modifié la structure des communautés dégradant les HAP, et l'expérience SIP a permis d'identifier les bactéries directement impliquées dans la dégradation du 13C-phénanthrène et de montrer qu'elles étaient différentes en présence ou non d'exsudats. En présence d'exsudats, la proportion des bactéries dégradantes dans la population totale est passée de 1 % dans la terre d'origine et dans les traitements sans exsudats à plus de 10 %. Même si les exsudats racinaires ralentissent la dissipation du phénanthrène, en fournissant une source de carbone plus facilement métabolisable, ils ont augmenté la quantité de HAP extractibles à la cyclodextrine dans deux des trois sols historiquement contaminés, suggérant un effet de ceux-ci sur la biodisponibilité des HAP / Polycyclic Aromatic Hydrocarbons (PAH) are organics pollutants, ubiquitous, toxics and potentially carcinogenic. In soil, PAH degradation is mainly attributed to microbial organism. Several studies have thus reported enhanced PAH degradation in soil in the presence of plants. Rhizospheric soil increase the number et the activity of microorganisms in soil by the release of roots exudates. However, bene?cial effects of plants in the remediation are not always observed and roots exudates could be limited PAH biodegradation. The object of this study was to investigate the fate of PAHs in rhizosphere, following (i) the PAH-dioxygenase genes DNA to quantify the PAH-degrading bacteria, (ii) species implicated in phenanthrene biodegradation, and (iii) PAH availability and biodegradation from industrial soils.Different experimental devices have been designed to study detailed processes in the rhizosphere. First is a compartments devices were a nylon mesh permits diffusion of plant soluble substances towards the adjacent root free compartment as a rhizosphere. Secondly microcosms were enriched with natural roots exudates from hydroponic culture of ray-grass (Lolium perenne L.). In first time, experiments were conducted using sand and bacterial inoculum from an industrially PAH-contaminated soil and then directly with a soil historically contaminated by PAH. The Real-Time PCR quantification of 16S rRNA gene copy and of functional PAH-RHD? genes permitted to assess the proportion of a degrading bacteria. Bacterial community structure was approached from Temporal Thermal Gradient gel Electrophoresis (TTGE) fingerprinting, and bands sequencing. Nonexhaustive cyclodextrin-based extraction technique provided a estimate of the ?labile? or available pool of PAH in soil. Use of stable isotope probing (SIP) technique with [13C]phenanthrene allowed a bacterial identification of directly implicated in industrial soil.The presence of exudates modified microbial community of PAH-degrading bacteria. SIP experiment showed that 13C-labelled PHE-degrading bacteria was different depending on the exudates input. Many species having to degrade phenanthrene were able to use exudates. Presence of root exudates increased the proportion of PAH-RHD? genes compared to the bulk soil at the beginning and in microcosms without exudates (respectively 10% and 1 %). However, phenanthene dissipation in sand or soil were weaker with root exudates and aged PAH concentrations has not shifted during incubation time. Nevertheless, the root exudates increased the PAH labile fraction extract with cyclodextrin solution into two in three soils historically contaminated

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Le lac de Tonlé Sap (TSL), Cambodge, est un écosystème lac-rivière de forêt alluviale au régime d'écoulement alternatif. Le lac est un déversoir lors de l'inondation saisonnière du Mékong et sert de réservoir en période de basses eaux. La superficie du lac pendant la saison sèche (février à mai), est d'environ 2 700 km2 pour une profondeur d'environ 1 mètre. Cette superficie est pratiquement multipliée par six quand arrive la saison des pluies, pour atteindre près de 16 000 km2 et une profondeur de 9 mètres, noyant rizières et forêts. C'est le plus grand lac d'eau douce d'Asie du Sud-Est. C'est aussi l'une des zones de pêche d'eau douce les plus importantes et productives du monde avec près de 75% du volume annuel de pêche en eau douce du Cambodge, ce qui permet la survie de près de 2,5 millions de personnes. Les changements saisonniers du cycle hydrologique ont une influence sur la structuration des communautés de poissons à l'échelle temporelle et spatiale, mais aussi sur les comportements trophiques des principales espèces qui n'exploitent alors pas les mêmes habitats. Toutefois, le bassin versant du Mékong est en changement constant avec un développement important des infrastructures en lien avec l'eau : production d'hydro-électricité, besoins important en irrigation, maitrise des inondations, eau potable, ... Les changements climatiques accélèrent les modifications du cycle hydrologique annuel. Il est alors supposé que ces modifications ont des effets forts sur les habitats et les proies disponibles et finalement sur la biodiversité, notamment de l'ichtyofaune et sur l'abondance des poissons disponibles pour les pêcheries.Dans un premier temps, nous avons caractérisé les variations spatio-temporelles de la composition taxonomique des poissons et mis en lumière quels sont les déterminants de ces variations. À cette fin, nous avons estimé la diversité bêta comme la variance totale de la matrice site par communauté d'espèce et l'avons divisée en contribution locale à la diversité bêta (LCBD) et contribution des espèces à la diversité bêta (SCBD). Nous avons ensuite effectué plusieurs régressions linéaires pour déterminer si la richesse taxonomique, l'abondance des espèces et le niveau de l'eau expliquaient la variation temporelle de la contribution du site et de l'espèce à la diversité bêta. Nos résultats indiquent une forte variation temporelle de la diversité bêta due aux contributions différentielles des sites et des espèces à la variation spatiale de la composition taxonomique des poissons. Nous avons également constaté que la direction, la forme et l'effet relatif de la richesse spécifique, de l'abondance et du niveau de l'eau sur la variation temporelle des valeurs LCBD et SCBD varient grandement selon les sites. Ces résultats suggèrent ainsi une variation spatiale des processus conduisant à une variation temporelle de la composition de la communauté. Dans l'ensemble, nos résultats suggèrent que la composition taxonomique des poissons n'est pas distribuée de manière homogène dans l'espace et dans le temps et risque d'être affectée à l'avenir si la dynamique saisonnière d'écoulement du système est altérée par les activités humaines et/ou les changements climatiques. Dans un second temps, nous avons cherché à étudier le modèle d'évolution temporel des principales espèces en terme d'occurrence et d'abondance à travers le cycle saisonnier hydrologique. / The Tonle Sap Lake (TSL), Cambodia, is a flood-pulse system. It is the largest natural lake in South- East Asia and constitutes one of the largest fisheries over the world, supporting the livelihood 2.5 million peoples. Seasonal change in annual hydrological cycle appears to have influence on fish community structure, both spatial and temporal variation, particularly on feeding behavior of TSL's fishes. Nonetheless, the Mekong River Basin is changing rapidly due to accelerating water infrastructure development (hydropower, irrigation, flood control, and water supply) and climate change, bringing considerable modifications to the annual flood-pulse of the TSL. Such modifications are expected to have strong impacts on fish biodiversity, abundance, reduced habitat and food availability within the lake. To invest how TSL's fish community structure responds to the seasonal change, how they shift their diet across hydrological cycles and feeding competing for food resource: First, we aim to characterize the spatio-temporal variations of fish taxonomic composition and to highlights the underlying determinants of these variations. For this purpose, we estimated beta diversity as the total variance of the site-by-species community matrix and partitioned it into Local Contribution to Beta Diversity (LCBD) and Species Contribution to Beta Diversity (SCBD). We then performed multiple linear regressions to determine whether species richness, species abundances and water level explained the temporal variation in the contribution of site and species to beta diversity. Our results indicate strong temporal variation of beta diversity due to differential contributions of sites and species to the spatial variation of fish taxonomic composition. We further found that the direction, the shape and the relative effect of species richness, abundances and water level on temporal variation in LCBD and SCBD values greatly varied among sites, thus suggesting spatial variation in the processes leading to temporal variation in community composition. Overall, our results suggest that fish taxonomic composition is not homogeneously distributed over space and time and is likely to be impacted in the future if the flood-pulse dynamic of the system is altered by human activities. Second, we aim to investigate the temporal pattern of the most occurrence and abundance species and how their co-occurrence pattern across hydrological cycles. We found that occurrence and abundance patterns were temporally varied at all water level seasons. Strong temporal variation in species occurrence was occurred with visiting species such as Labiobarbus leptocheilus and Poropuntius deauratus while water level starts to fill into the TSL. We further observed that the abundance of 17 species was strongly varied while other 22 species (mainly TSL's residential species) were stable within the year. Positive species co-occurrence pattern was generally higher than negative species co-occurrence at all water level seasons. Highest positive co-occurrence patterns were found during the period of decrease and low water level seasons while fishes are migrating from flooded areas, competing for resource and habitats during low water season. Study on temporal distribution and species co-occurrence of fish and how community responds to the seasonal change in hydrological cycles provides critical information for fisheries management and conservation in the Tonle Sap Lake (TSL) as well as maintaining fish biodiversity in the Mekong system. Third, the implications of seasonality on food web structure have been notoriously understudied in empirical ecology, particularly in TSL's system. The current study, we focus on seasonal changes in one key attribute of a food web, vertical trophic position of consumers.

Ubiquitaires et très anciens, les communautés des tapis microbiens font preuve de capacités métaboliques et adaptatives très importantes. Situés en zone côtières, ces écosystèmes peuvent être soumis à des contaminations pétrolières. Dans ce contexte, cette étude vise d’une part à décrire la structure et le fonctionnement de tapis microbiens et d’autre part à comprendre l’impact d’une contamination pétrolière sur ces écosystèmes. Cette étude porte sur deux tapis microbiens de l’étang de Berre aux paramètres physico-Chimiques proches mais présentant des contaminations pétrolières contrastées. Le fonctionnement du système étant tributaire d’autres facteurs tels que la lumière et les saisons, les variations saisonnières et nycthémérales ont été prises en compte dans cette étude. Un accent particulier a également été porté sur le cycle du soufre de par son importance en milieu marin. Les résultats de cette étude mettent en évidence des structures de communautés différentes entre les deux tapis au niveau global, la séparation spatiale prévalant sur la séparation saisonnière. La fraction active de la communauté du site contaminé présente une évolution linéaire tandis que celle du site témoins suit pour sa part les variations saisonnières. Au niveau du site contaminé une augmentation de l’expression des gènes impliqués dans la dégradation des hydrocarbures couplée à une biodégradation des hydrocarbures suggère que le tapis contaminé est adapté à la contamination pétrolière. Malgré les différences de structures et d’activités de dégradation, des profils métaboliques très semblables sont cependant observables entre les deux tapis, avec des fonctions similaires laissant supposer une redondance fonctionnelle. Des variations saisonnières et nycthémérales ont également été observées avec notamment des Desulfobulbaceae plus abondantes au printemps et plus actives en journée. Des études culturales ont été réalisées en parallèle. Elles permettront d’appréhender de manière complémentaire la dynamique des communautés des sulfato-Réducteurs au sein du tapis et de mieux comprendre les variations mises en évidence dans cette étude. / Ubiquist and very ancient, the microbial mats communities demonstrate very important metabolic and adaptive capacities. Located in the coastal area, these ecosystems may be subject to oil contamination. In this context, the aim of this study is on one hand to describe the structure and functioning of microbial mats and on the other to understand the impact of oil contamination on these ecosystems. This study focused on two microbial mats from the Berre lagoon with close physical chemical parameters but with contrasted hydrocarbon contamination levels. The functioning of the system is dependent on other factors such as light and seasons, diurnal and seasonal variations were taken into account in this study. Special emphasis was placed on the sulfur cycle due to its importance in the marine environments. The results of this study highlighted different communities’ structures at the global level between both mats, the spatial variation prevailed on seasonal variation. The active part of the community from the contaminated site shows a linear trend while that one of the uncontaminated site follows the seasonal variations. The contaminated site shows genes involved in hydrocarbon degradation more expressed coupled to a hydrocarbon biodegradation suggesting that the contaminated mat is adapted to the petroleum contamination. Despite these differences in the structure and the degradation capacities, very similar metabolic profiles are observed between the two mats with similar functions, suggesting functional redundancy. Seasonal and diurnal variation was also observed, the Desulfobulbaceae were particularly more abundant in spring and more active during the day. A complementary cultural approach will allow to better understanding the dynamics of sulfate-Reducers communities in the mat and comprehending these variations.

Le lac Tonle Sap (TSL) est l'un des plus grands lacs du monde et est connu comme un hot-spot de la biodiversité en Asie du Sud-Est. En raison de la grande diversité ainsi que de la productivité élevée de poissons, le lac contribue à un apport important en protéines pour la population cambodgienne. Cette étude vise principalement à étudier (1) la dynamique spatiale et temporelle de la composition des communautés de poissons, (2) les effets des facteurs environnementaux sur la distribution des espèces et (3) l'effet de l'abolition des lots de pêche sur la biomasse, les communautés de poissions et le structure des poissons. En utilisant des méthodes statistiques multivariées sur les données de poissons et de variables environnementales, je suis en mesure de mettre en évidence les principales conclusions suivantes: * Les communautés de poissons du TSL étaient composées de deux assemblages de poissons: l'assemblage du nord, principalement caractérisé par des poissons noirs, et l'assemblage du sud, principalement lié aux poissons blancs, gris et estuariens. Les assemblages de poissons de la période 1994-1995 étaient représentés par l'abondance de tous les groupes fonctionnels, c'est-à-dire les poissons noirs, blancs et gris, et pour la période de 1996 à 1999, les assemblages étaient liés aux poissons blancs et gris. * Les distributions des abondances espèces de poissons n'étaient pas homogènes dans le TSL. De plus, les aires de distributions des espèces étaient différentes et étaient régies par des combinaisons distinctes de caractéristiques de l'habitat et de facteurs climatiques. * H. lobatus et H. siamensis peuvent coexister ensemble, mais la synchronisation et la migration de H. lobatus conduisent toujours à celles de H. siamensis. Ces résultats suggèrent que la population de H. lobatus est plus sensible aux variations d'impulsion de flux que celles de H. siamensis. Ceci indique que les variations des impulsions d'écoulement sont les principaux déterminants responsables de la dynamique temporelle de chaque espèce.[...] / Tonle Sap Lake (TSL) is one of the world's largest lakes and is a biodiversity hotspot in Southeast Asia. It supports high fish productivity which sustains protein supply for millions of people in the region. This study aims to investigate (1) spatial and temporal dynamics of fish community composition, (2) the effects of environmental factors on fish distribution and (3) effects of fishing lot abolishment on fish biomass, community and structure in TSL. By using multivariate statistical methods on fish and environmental data, the thesis highlights that: * There were two fish assemblages in TSL: the northern assemblage, mostly characterised by black fishes, and the southern assemblage, mainly linked to white, grey and estuarine fishes. Fish assemblages from earlier years (1994 and 1995) were represented by the abundances of all functional groups, i.e. black, white and grey fishes, and from 1996 to 1999, the assemblages were linked only to white and grey fishes. * Fish species distributions were not homogeneous within TSL. In addition, species distribution areas were different and were governed by distinct combinations of the local habitat characteristics and regional climatic factors. * H. lobatus and H. siamensis can co-occur together, but synchronisation and migration of H. lobatus always lead those of H. siamensis. These results suggest that the population of H. lobatus is more responsive to flow pulse variations than those of H. siamensis.[...]

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Les diatomées sont des micro-algues unicellulaires, qui jouent un rôle primordial dans l’eco-système marin. En effet, elles sont responsables de 20% de l’activité photosynthétique sur Terre, et sont à la base de la chaîne alimentaire marine, toujours plus menacée par le changement climatique. Les diatomées établissent diverses interactions microbiennes avec des organismes issus de l’ensemble de l’arbre du vivant, à travers des méchanismes complexes tels que la symbiose, le parasitisme ou la compétition. L’objectif de ma thèse a été de comprendre comment ces interactions structurent la communauté du plancton, à grande échelle spatiale. Pour ce faire, j’ai développé de nouvelles approches basées sur le jeu de données inédit de Tara Océans, une expédition mondiale qui a exploré la diversité et les fonctions des microbes marins, en récoltant plus de 40.000 échantillons à travers 210 sites autour du monde. Grâce à l’analyse de réseaux de co-occurrence microbiens, je montre d’une part que les diatomées agissent comme des « ségrégateurs répulsifs » à l’échelle globale, en particulier envers les organismes potentiellement dangeureux tels que les prédateurs et les parasites, et d’autre part que la co-occurrence des espèces ne s’explique qu’en minorité par les facteurs environnementaux. Grâce à la richesse des données Tara Océans, j’ai par ailleurs permis la charactérisation d’une interaction biotique impliquant une diatomée et un cilié hétérotrophe à l’échelle de l’eco-système, illustrant de surcroît le succès des approches dirigées par les données. Dans l’ensemble, ma thèse contribue à notre compréhension des interactions biotiques impliquant les diatomées, de l’échelle globale à la cellule unique. / Diatoms are unicellular photosynthetic microeukaryotes that play a critical role in the functioning of marine ecosystems. They are responsible for 20% of global photosynthesis on Earth and lie at the base of marine food webs, ever more threatened by climate change.Diatoms establish microbial interactions with numerous organisms across the whole tree of life, through complex mechanisms including symbiosis, parasitism and competition. The goal of my thesis was to understand how those biotic interactions structure the planktonic community at large spatial scales, by using new approaches based on the unprecedented Tara Oceans dataset, a unique and worldwide circumnavigation that collected over 40.000 samples across 210 sites to explore the diversity and functions of marine microbes. Through the analysis of microbial association networks, I show that diatoms act as repulsive segregators in the ocean, in particular towards potentially harmful organisms such as predators as well as parasites, and that species co-occurrence is driven by environmental factors in a minority of cases. By leveraging the singularity of the Tara Oceans data, I provide a comprehensive characterization of a prevalent biotic interaction between a diatom and heterotrophic ciliates at large spatial scale, illustrating the success of data-driven research. Overall, my thesis contributes to our understanding of diatom biotic interactions, from the global patterns to the single cell.

L'écologie urbaine est un nouveau champ de recherche qui cherche à comprendre les structures et les patrons des communautés et des écosystèmes situés dans des paysages urbains. Les petits plans d’eau sont connus comme des écosystèmes aquatiques qui peuvent contenir une biodiversité considérable pour plusieurs groupes taxonomiques (oiseaux, amphibiens, macroinvertébrés), ce qui en fait des écosystèmes intéressants pour les études de conservation. Cependant, la biodiversité du zooplancton, un élément central des réseaux trophiques aquatiques, n’est pas entièrement connue pour les plans d’eaux urbains et devrait être mieux décrite et comprise. Cette étude a évalué les patrons de biodiversité des communautés zooplanctoniques dans des plans d’eau urbains sur l’Ile de Montréal et leurs sources de variation. Des suggestions pour l’évaluation et la conservation de la biodiversité sont aussi discutées. La biodiversité zooplanctonique des plans d’eaux urbains s’est avérée être assez élevée, avec les cladocères et les rotifères montrant les contributions à la diversité gamma et bêta les plus élevées. Sur l’ensemble des plans d’eau, il y avait une corrélation négative entre les contributions à la bêta diversité des cladocères et des rotifères. Au niveau de chaque plan d'eau, la zone littorale colonisée par des macrophytes s'est avérée être un habitat important pour la biodiversité zooplactonique, contribuant considérablement à la richesse en taxons, souvent avec une différente composition en espèces. Les communautés zooplanctoniques répondaient aux facteurs ascendants et descendants, mais aussi aux pratiques d’entretien, car le fait de vider les plans d’eau en hiver affecte la composition des communautés zooplanctoniques. Les communautés de cladocères dans ces plans d’eau possédaient des quantités variables de diversité phylogénétique, ce qui permet de les classer afin de prioriser les sites à préserver par rapport à la diversité phylogénétique. Le choix des sites à préserver afin de maximiser la diversité phylogénétique devrait être correctement établi, afin d’eviter de faire des choix sous-optimaux. Cependant, pour des taxons tels que les cladocères, pour lesquels les relations phylogénétiques demeurent difficiles à établir, placer une confiance absolue dans un seul arbre est une procédure dangereuse. L’incorporation de l’incertitude phylogénétique a démontré que, lorsqu’elle est prise en compte, plusieurs différences potentielles entre la diversité phylogenétique ne sont plus supportées. Les patrons de composition des communautés différaient entre les plans d’eau, les mois et les zones d’échantillonnage. Etant donné les intéractions sont significatives entres ces facters; ceci indique que tous ces facteurs devraient êtres considérés. L’urbanisation ne semblait pas sélectionner pour un type unique de composition des groupes alimentaires, étant donné que les communautés pouvaient changer entres des assemblages de types alimentaires différents. Les variables environnementales, surtout la couverture du plan d’eau en macrophytes, étaient des facteurs importants pour la biodiversité zooplanctonique, affectant la richesse spécifique de divers groupes taxonomiques et alimentaires. Ces variables affectaient aussi la composition des communautés, mais dans une moindre mesure, étant des variables explicatives modestes, ce qui indiquerait le besoin de considérer d’autres processus. / Urban ecology is an emerging research field that seeks to understand the structures and patterns of communities and ecosystems located in urban landscapes. Small waterbodies are known as aquatic ecosystems that can harbour notable biodiversity for various taxonomic groups (birds, amphibians, macroinvertebrates), making them interesting ecosystems for conservation studies. However, the biodiversity of zooplankton, a central element of aquatic trophic networks, is still not entirely known for urban waterbodies and should be better described and understood. This study examined the biodiversity patterns of zooplanktonic communities in urban waterbodies on the Island of Montreal and their sources of variation. Suggestions for biodiversity assessment and for biodiversity preservation are also discussed. Zooplankton biodiversity urban waterbodies proved to be quite high, with cladoceran and rotifer taxa showing the highest contributions to gamma and beta diversity. Across waterbodies, there was a negative correlation between the contributions to cladoceran and rotifer beta diversity. Within waterbodies, the littoral zone showing macrophytes proved to be an important habitat for zooplankton biodiversity, considerably contributing species richness, often with a different species composition. Zooplankton communities responded to bottom-up and top-down forces, but also management practices, as waterbody emptying in winter affected zooplankton community composition. Cladoceran communities in these waterbodies showed varying amounts of phylogenetic diversity, which allowed them to be ranked in order to prioritize sites to preserve with regards to phylogenetic diversity. Selection of sites to preserve in order to maximize phylogenetic diversity should be properly guided, in order to avoid making suboptimal choices. However, for taxa such as Cladocera, for which phylogenetic relationships remain difficult to establish, placing absolute confidence in a single tree is a dangerous procedure. Incorporation of phylogenetic uncertainty showed that, when it is taken into account, then several potential differences in phylogenetic diversity were not supported anymore. Community composition patterns differed between waterbodies, months and sampling zones. Due to the presence of significant interactions between these factors, this indicates that all these factors should be considered. Urbanization did not seem to select for a single type of feeding group composition, as communities in waterbodies could shift between assemblages with different feeding types. Environmental variables, especially waterbody macrophyte coverage, were important factors for zooplankton biodiversity, positively affected species richness of various taxonomic groups and feeding groups. These variables also affected community composition, but to a lesser extent, being modest predictor variables, indicating the need to consider other processes.

Nous proposons deux nouvelles approches pour les systèmes de recommandation et les réseaux. Dans la première partie, nous donnons d’abord un aperçu sur les systèmes de recommandation avant de nous concentrer sur les approches de rang faible pour la complétion de matrice. En nous appuyant sur une approche probabiliste, nous proposons de nouvelles fonctions de pénalité sur les valeurs singulières de la matrice de rang faible. En exploitant une représentation de modèle de mélange de cette pénalité, nous montrons qu’un ensemble de variables latentes convenablement choisi permet de développer un algorithme espérance-maximisation afin d’obtenir un maximum a posteriori de la matrice de rang faible complétée. L’algorithme résultant est un algorithme à seuillage doux itératif qui adapte de manière itérative les coefficients de réduction associés aux valeurs singulières. L’algorithme est simple à mettre en œuvre et peut s’adapter à de grandes matrices. Nous fournissons des comparaisons numériques entre notre approche et de récentes alternatives montrant l’intérêt de l’approche proposée pour la complétion de matrice à rang faible. Dans la deuxième partie, nous présentons d’abord quelques prérequis sur l’approche bayésienne non paramétrique et en particulier sur les mesures complètement aléatoires et leur extension multivariée, les mesures complètement aléatoires composées. Nous proposons ensuite un nouveau modèle statistique pour les réseaux creux qui se structurent en communautés avec chevauchement. Le modèle est basé sur la représentation du graphe comme un processus ponctuel échangeable, et généralise naturellement des modèles probabilistes existants à structure en blocs avec chevauchement au régime creux. Notre construction s’appuie sur des vecteurs de mesures complètement aléatoires, et possède des paramètres interprétables, chaque nœud étant associé un vecteur représentant son niveau d’affiliation à certaines communautés latentes. Nous développons des méthodes pour simuler cette classe de graphes aléatoires, ainsi que pour effectuer l’inférence a posteriori. Nous montrons que l’approche proposée peut récupérer une structure interprétable à partir de deux réseaux du monde réel et peut gérer des graphes avec des milliers de nœuds et des dizaines de milliers de connections. / We propose two novel approaches for recommender systems and networks. In the first part, we first give an overview of recommender systems and concentrate on the low-rank approaches for matrix completion. Building on a probabilistic approach, we propose novel penalty functions on the singular values of the low-rank matrix. By exploiting a mixture model representation of this penalty, we show that a suitably chosen set of latent variables enables to derive an expectation-maximization algorithm to obtain a maximum a posteriori estimate of the completed low-rank matrix. The resulting algorithm is an iterative soft-thresholded algorithm which iteratively adapts the shrinkage coefficients associated to the singular values. The algorithm is simple to implement and can scale to large matrices. We provide numerical comparisons between our approach and recent alternatives showing the interest of the proposed approach for low-rank matrix completion. In the second part, we first introduce some background on Bayesian nonparametrics and in particular on completely random measures (CRMs) and their multivariate extension, the compound CRMs. We then propose a novel statistical model for sparse networks with overlapping community structure. The model is based on representing the graph as an exchangeable point process, and naturally generalizes existing probabilistic models with overlapping block-structure to the sparse regime. Our construction builds on vectors of CRMs, and has interpretable parameters, each node being assigned a vector representing its level of affiliation to some latent communities. We develop methods for simulating this class of random graphs, as well as to perform posterior inference. We show that the proposed approach can recover interpretable structure from two real-world networks and can handle graphs with thousands of nodes and tens of thousands of edges.