Ce travail de thèse concerne l'étude des fluctuations passées de la biodiversité (paléobiodiversité). Dans le contexte actuel, la paléontologie peut apporter des informations concernant les effets des perturbations environnementales globales sur l'évolution des êtres vivants. Cette thèse est consacrée à l’étude de mollusques marins disparus, les ammonoïdes, pour un temps géologique et une région donnés, le Dévonien d'Afrique du Nord (Algérie et Maroc). La première partie de cette thèse est consacrée à l'étude de différents assemblages d'ammonoïdes du Dévonien supérieur provenant d'Algérie, et vise à décrire la composition taxonomique et la répartition biostratigraphique des faunes observées. La deuxième partie de cette thèse est consacrée à l'étude de la paléobiodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc. Il s'agit d'une étude approfondie des fluctuations de la biodiversité visant à analyser les tendances macroévolutives des ammonoïdes au cours des premières étapes de leur évolution au Dévonien. La biodiversité des ammonoïdes dévoniens du Maroc a été analysée d'un point de vue taxonomique (richesse taxonomique) et d'un point de vue morphologique (disparité morphologique), en utilisant différents paramètres et méthodes. Cette étude a nécessité la construction d'une base de données consacrée à ces organismes, visant à acquérir des informations permettant de mesurer les variations de richesse taxonomique et de quantifier les fluctuations de disparité morphologique. Les profils de biodiversité obtenus montrent des variations significatives, dont certaines semblent associées à des perturbations environnementales connues au Dévonien (e.g., changements climatiques, anoxie). / This PhD dissertation deals with the study of past biodiversity fluctuations (paleobiodiversity). In the current context, the paleontological studies can provide important information about the impacts of global environmental changes on the evolution of living organisms. This thesis focuses on a major past marine biological component, the ammonoids (extinct ectocochleate mollusks), for a given geological time and region, the Devonian of North Africa (Algeria and Morocco). The first part of this thesis concerns the study of several assemblages of Upper Devonian ammonoids from Algeria. The purpose of this work is to describe the taxonomic composition and the biostratigraphic distribution of the observed faunas. The second part of this thesis aims to investigate the paleobiodiversity of the Devonian ammonoids from Morocco. This part constitutes a thorough study of the biodiversity fluctuations, intended to analyze the macroevolutionary trends of the ammonoid early evolution during the Devonian. The biodiversity of these Devonian ammonoids from Morocco was analyzed following both, a taxonomic approach (taxonomic richness and composition) and a morphological approach (morphological disparity), by using different parameters and methods. This study required the construction of a database dedicated to these organisms in order to acquire the information enabling to measure and quantify the taxonomic richness and the morphological disparity fluctuations. The biodiversity profiles obtained suggest some significant variations; certain trends seem to be associated to environmental changes recorded during the Devonian (e.g., climate change, anoxic events).

Les progrès récents en termes de séquençage d’ADN permettent maintenant d’accéder au matériel génétique de communautés microbiennes extraites directement d’échantillons environnementaux naturels. Ce nouveau domaine de recherche, appelé métagénomique, a de nombreuses applications en santé, en agro-alimentaire, en écologie, par exemple. Analyser de tels échantillons demande toutefois de développer de nouvelles méthodes bio-informatiques pour déterminer la composition taxonomique de la communauté étudiée. L’identification précise des organismes présents est en effet une étape essentielle à la compréhension des écosystèmes même les plus simples. Cependant, les technologies de séquençage actuelles produisent des fragments d’ADN courts et bruités, qui ne couvrent que partiellement les séquences complètes des gènes, ce qui pose un véritable défi pour l’analyse taxonomique à haute résolution. Nous avons développé MATAM, une nouvelle méthode bio-informatique dédiée à la reconstruction rapide et sans erreurs de séquences complètes de marqueurs phylogénétiques conservés, à partir de données brutes de séquençage. Cette méthode est composée d’une succession d’étapes qui réalisent la construction et l’analyse d’un graphe de chevauchement de lectures. Nous l’avons appliquée à l’assemblage de la petite sous-unité de l’ARN ribosomique sur des métagénomes simulés, synthétiques et réels. Les résultats obtenus sont de très bonne qualité et améliorent l’état de l’art. / Recent advances in DNA sequencing now allow studying the genetic material from microbial communities extracted from natural environmental samples. This new research field, called metagenomics, is leading innovation in many areas such as human health, agriculture, and ecology. To analyse such samples, new bioinformatics methods are still needed to ascertain the studied community taxonomic composition because accurate organisms identification is a necessary step to understand even the simplest ecosystems. However, current sequencing technologies are generating short and noisy DNA fragments, which only partially cover the complete genes sequences, giving rise to a major challenge for high resolution taxonomic analysis. We developped MATAM, a new bioinformatic methods dedicated to fast reconstruction of low-error complete sequences from conserved phylogenetic markers, starting from raw sequencing data. This methods is a multi-step process that builds and analyses a read overlap graph. We applied MATAM to the reconstruction of the small sub unit ribosomal ARN in simulated, synthetic and genuine metagenomes. We obtained high quality results, improving the state of the art.

Résumé Le genre Bertiera appartient à la tribu monogénérique des Bertiereae. Les espèces de ce genre sont constituées d’arbrisseaux, d’arbustes, quelques fois de lianes, rarement de plantes herbacées. Dans cette étude, les caractères morphologiques sont détaillés, une attention est portée sur la morphologie des pollens et de l’exotesta, caractères taxonomiques importants dans la systématique des Rubiaceae. Le genre Bertiera est morphologiquement assez polymorphe au niveau du type biologique, de la forme et la taille des stipules, de la forme et la base du limbe, de l’architecture des inflorescences, de la forme du calice, la forme et la couleur du fruit à maturité. Malgré ce grand polymorphisme, la combinaison des caractères des stipules, des feuilles, des inflorescences et des fruits permet de reconnaître les individus appartenant à ce genre. L’étude sur la phylogénie du genre Bertiera est faite sur base du gène rbcL et des régions intergéniques psbA-trnH et trnC-ycf6. La position du genre Bertiera comme soeur de tous les autres genres de la tribu des Coffeeae est confirmé, il est maintenu au sein de la tribu monogénérique des Bertiereae. La monophylie du genre est fortement supportée par les données combinées. La monophylie des sous-genres est également fortement supportée. La faible résolution des arbres phylogéniques ne permet pas de déterminer les relations entre les espèces au sein des sous-genres. psbA-trnH et trnC-ycf6, bien qu’assez polymorphes, s’avèrent ne pas être de bons marqueurs pour la phylogénie des Bertiera. L’analyse de la distribution du genre Bertiera en Afrique montre qu’il est distribué principalement dans toute la Région Guinéo-Congolaise. Le Domaine Bas-Guinéen constitue le principal centre de diversité de ce genre en Afrique. Le Domaine Haut-Guinéen et le Domaine Congolais associé à la zone de Transition Guinéo-Congolaise/Zambézienne et la Mosaïque Régionale du Lac Victoria constituent des centres de diversités secondaires. L’endémisme des espèces est marqué dans les îles, et dans la zone de Transition Régionale Guinéo-Congolaise/Zambézienne. D’après l’analyse parcimonieuse de l’endémicité et du taux d’endémisme élevé (25 %), le Domaine Bas-Guinéen constitue le principal centre d’endémisme et probablement le centre de diversification de ce genre en Afrique. L’étude de l’écologie et de la phénologie des espèces du genre Bertiera montre que de manière générale, les espèces sont sympatriques et occupent les habitats variés. La période de floraison est liée au type biologique et à l’amplitude écologique. Les espèces à port arbuste de sous-bois ne fleurissent qu’une seule fois et à une période bien définie de l’année alors que les espèces à port arbuste à large amplitude écologique et les espèces à port arbrisseau fleurissent plusieurs fois au cours de l’année. Il n’existe pas de décalage de période de floraison et/ou de fructification entre les espèces. Des analyses morphométriques ont été réalisées en vue de préciser la délimitation taxonomique au sein du complexe d’espèces formé par B. annobonensis, B. batesi, B. laxa, B. pedicellata et B. thollonii. Il en ressort que B. annobonensis doit être considéré comme un synonyme de B. pedicellata et que B. thollonii devient une variété de B. batesii. La révision taxonomique des espèces du genre Bertiera est faite pour l’Afrique. Cette révision est exécutée suivant les méthodes de taxonomie classique. Deux sous-genres sont reconnus au sein du genre Bertiera. Au total 42 espèces sont acceptées. B. conferta, B. nimbae (non encore formellement publiés par leur auteurs) et B. lejolyana sont nouvelles pour la science. Une clé d’identification des espèces est donnée pour chaque sous-genre. Le traitement taxonomique complet de chaque espèce est donné (synonymie, description, habitat, distribution et carte de distribution, et enfin spécimens examinés). Abstract The genus Bertiera belongs to the monogeneric tribe Bertiereae. Species of this genus are shrubs, treelets, sometimes lianas, rarely herbaceous plants. In this study, morphological characters of the genus are reviewed, particularly those related to pollen and the seed-coat (exotesta), significant taxonomic characters in the systematics of the Rubiaceae. The genus Bertiera is morphologically rather polymorphic with regard to habit, form and size of the stipules, form and base on the limb, architecture of the inflorescences, shape and colour of the fruit in maturity. However, in spite of this great polymorphism, the combination of characters of stipules, leaves, inflorescences and fruits allows to recognize individuals to belong to this genus. The study of the phylogeny of the genus Bertiera is made on the basis of the gene rbcL and intergenic-spacer psbA-trnH et trnC-ycf6. The position of the genus as sister of all the other genera of the tribe of Coffeeae is confirmed, and it’s maintained within the monogeneric tribe Bertiereae. The monophyly of the genus is strongly supported by combined data. The monophyly of the two the subgenera is also strongly supported. The weak resolution of the phylogenic trees does not make it possible to determine the relations between the species within the subgenera. psbA-trnH et trnC-ycf6, although enough polymorphic, are no good markers for the phylogeny of Bertiera. The study of the distribution of the genus Bertiera in Africa shows that it’s distributed mainly in the Guineo-Congolian Region. The Lower-Guinea Domain constitutes the principal centre of diversity of this genus in Africa. The Upper-Guinea Domain and the Congolain Domain associated with the Guineo-Congolian/Zambezian Regional Transition zone and the Regional Mosaic of the Lake Victoria constitutes secondary centres of diversity. Endemism of the species is more appreciable in the islands, and in the Guineo-Congolian/Zambezian Regional Transition zone. According to the parsimonious analysis of the endemicity and the higher rate of endemism of species (25 %), the Lower-Guinea Domain constitutes the centre of endemism and probably the centre of diversification of this genus in Africa. The study of the ecology and the phenology of the species of the genus Bertiera shows that species are sympatric and occupy a variety of habitats. The flowering time is related to the habit and the ecological variation of the species. Species having treelet habit and living under wood flowers only once and at one well defined period of the year whereas species having treelet habit with broad ecological variation and the species having shrub habit flower several times during the year. There is not time difference of flowering and/or fructification period between species. Morphometrics analyses are carried out in order to specify the taxonomic delimitation within the complex of species formed by B. annobonensis, B. batesii B. lax B. pedicellata and B. thollonii. The results reveal that B. annobonensis must be regarded as a synonym of B. pedicellata and that B. thollonii becomes a variety of B. batesii. The taxonomic revision of the species of the genus Bertiera is carried out for Africa. This revision is executed according to the traditional methods of taxonomy. Two subgenera are recognized within this genus Bertiera. At all, 42 species are accepted. B conferta, B nimbae (not yet formally published by their authors) and B lejolyana are new for science. A key to identification of the species is given for each subgenus. The complete taxonomic treatment of each species is given (synonymy, description, habitat, distribution and distribution map, and finally the list of specimens observed).

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Travail réalisé en cotutelle avec l'université du Littoral côte d'opale, France / Afin de réduire l’usage des fertilisants chimiques et leurs empreintes environnementales, la production de bioinoculants à base de bactéries rhizosphériques solubilisatrices de Phosphore (PSB) est une biotechnologie prometteuse. Lorsque celle-ci est associée à l’apport de phosphate de roche (RP), elle pourrait constituer une alternative écoresponsable d’amélioration de la fertilité des sols rhizosphériques, notamment à travers l’augmentation du phosphore (P) biodisponible. Pour répondre à cet enjeu environnemental majeur, il est indispensable d’étudier la biodiversité microbienne des sols en interaction avec le RP. Ainsi, ce travail de thèse a pour objectif de caractériser, d’un point de vue taxonomique, les communautés bactériennes et fongiques associées aux compartiments racinaires et rhizosphériques de plantes natives d’environnements singuliers, peu explorés, que sont d’anciens sites miniers riches en RP. Le séquençage Illumina MiSeq d’amplicons de gènes ribosomiques des différents groupes microbiens et l’assignation taxonomique des séquences regroupées en ASV, nous ont permis de mettre en évidence des valeurs de richesse et de diversité microbiennes comparables malgré la différence des teneurs en RP et en P des sols étudiés. De même, une grande similarité entre les profils des communautés a été identifiée à haut niveau taxonomique, avec une prévalence marquée des phyla Actinobacteriota et Ascomycota, et de l’ordre Glomerales pour les communautés de champignons mycorhiziens arbusculaires (CMA). À un niveau taxonomique plus bas, un core microbien de 26 ASV mycorhiziennes, persistantes à travers le gradient de RP et de P, a également été mis en évidence. Toutefois, l’analyse statistique des données environnementales nous a permis d’identifier des ASV indicatrices des habitats enrichis versus non enrichis en RP, pour chaque communauté microbienne étudiée. La synthèse de ces résultats originaux montre une influence mineure des teneurs en RP et en P sur le profil des communautés microbiennes des sites étudiés et questionne la signification écologique de la prévalence de certains taxa en lien avec l’histoire minière du site, sa restauration écologique et sa résilience, ainsi que les stratégies de vie et les attributs fonctionnels des taxa dominants. Par ailleurs, une collection de PSB a été réalisée à partir d’isolats racinaires issus des sites miniers étudiés, ou à partir d’isolats issus de spores et d’hyphes mycorhiziens piégés au contact d’apports en RP déposés dans la rhizosphère de plantes d’intérêt agronomique. Ces PSB racinaires ou hyphosphériques, testés par ailleurs pour plusieurs traits additionnels promoteurs de la croissance des plantes, ont été assignés à trois phyla : Proteobacteria, Firmicutes et, dans une moindre mesure, Actinobacteria ; Bacillus et Pseudomonas étaient les genres prédominants. Enfin, à partir de ces isolats, deux consortia bactériens avec différent traits promoteurs de la croissance des plantes (PGP), ont été constitués et testés seuls ou en combinaison avec l’apport de RP et/ou l’ajout d’un inoculum mycorhizien à base de Rhizophagus irregularis, sur la croissance de la tomate, espèce d’intérêt agronomique. Une augmentation du taux de germination, un accroissement de la hauteur des jeunes plantules et des modifications au niveau du système racinaire des plants adultes, en particulier des variations de la densité du tissu racinaire, ont été observés en réponse à l’inoculation simple par les consortia ou à leur interaction double ou tripartite avec le RP et/ou le CMA. Le profil taxonomique du microbiote natif avant et après apport des inoculants et du RP a été caractérisé. En conclusion, l’ensemble de nos travaux s’appuyant sur l’analyse des données environnementales, combinées aux données de laboratoire sur l’inoculation de plantes par des isolats bactériens, notamment d’origine minière, soulignent l’intérêt mais aussi la complexité de l’élaboration d’inoculants microbiens promoteurs de la croissance des plantes, solubilisateurs de P. / In order to reduce the use of chemical fertilizers and their environmental footprint, the production of bioinoculants based on phosphorus solubilizing rhizospheric bacteria (PSB) is a promising biotechnology. When combined with rock phosphate (RP), it could be an eco-responsible alternative to improve rhizospheric soil fertility, especially by increasing bioavailable phosphorus (P). To address this major environmental issue, studying soil microbial biodiversity and its interactions with RP is required. Thus, the objective of this thesis is to characterize, from a taxonomic point of view, the bacterial and fungal communities associated with the root and rhizospheric compartments of native plants in singular, little explored environments, located in former mining sites rich in RP. Illumina MiSeq sequencing of ribosomal gene amplicons of the different microbial groups, then taxonomic assignment of the sequences grouped in ASV, allowed us to highlight comparable microbial richness and diversity indexes of soils despite their differences in RP and P contents. As well, a high degree of similarity between the community profiles was identified at a high taxonomic level, with a marked prevalence of the phyla Actinobacteriota and Ascomycota, and of the order Glomerales for the arbuscular mycorrhizal fungi (AMF) community. At a lower taxonomic level, a microbial core of 26 mycorrhizal ASV, persistent across the RP and P gradient, was also documented. However, statistical analysis of the environmental data allowed us to identify indicator ASV for PR-enriched versus non-rich habitats for each microbial community studied. All together, these original results contributed to rule on a minor influence of RP and P levels on the microbial community’s profiles across the studied sites, and raised the questions of the ecological significance of the prevalence of certain taxa regarding the site’s mining history, its ecological restoration, as well as the life strategies and functional attributes of the dominant taxa. In addition, a collection of PSB was made from mine site root isolates, or from isolates associated with spores and mycorrhizal hyphae trapped in contact with PR inputs deposited in the rhizosphere of agronomic plants. These root or hyphospheric PSB, tested elsewhere for several additional plant growth-promoting traits, were assigned to three phyla: Proteobacteria, Firmicutes, and, to a lesser extent, Actinobacteria; Bacillus and Pseudomonas were the predominant genera. Finally, from these isolates, two bacterial consortia with different plant growth promoting (PGP) traits were constituted and tested, alone or in combination with RP inputs and/or a mycorrhizal inoculum based on Rhizophagus irregularis, on the growth of tomato, a species with an agronomic interest. An increase in germination rate or height of young seedlings, and changes in the root system of adult plants, particularly changes in root tissue density, were observed in response to single inoculation by the consortia or to their dual or tripartite interaction with RP and/or AMF. The taxonomic profile of the native microbiota before and after inoculants and RP input was characterized. In conclusion, our work based on the analysis of environmental data, combined with laboratory data from plant inoculation experiments by bacterial isolates, especially of mining origin, underlines the interest but also the complexity of the development of microbial inoculants promoting plant growth, solubilizers of P.

Dans le contexte actuel de crise de biodiversité, il est primordial de comprendre où et comment se distribuent les êtres vivants. En utilisant les données de biodiversité gérées par le GBIF (> 640 millions d'occurrences) et couvrant 24 classes taxonomiques, j'ai étudié un patron de biodiversité remarquable, le gradient latitudinal de diversité (LDG). Cet objectif m'a d'abord amené à produire des outils informatiques afin de manipuler ces données de biodiversité (Big Data), puis à évaluer la qualité des données. J’ai alors mis en évidence deux phénomènes importants. Premièrement, un fort biais taxonomique existe dans les données d'occurrences de biodiversité. Certains taxons sont plus étudiés que d'autres, créant un déficit de connaissance pour certains groupes et se révélant problématique pour notre compréhension globale de la biodiversité. Ce biais semble s'expliquer en partie par l'impact des préférences sociétales. Deuxièmement, un changement radical dans la production de ces données: de plus en plus de données primaires de biodiversité sont de simples observations et non plus des spécimens récoltés et mis en collection. Les dangers et avantages liés à ce changement de pratique sont discutés, le rôle de spécimens vouchers est rappelé et la nécessité d'acquérir des données supplémentaires est soulignée. Enfin, fort de cette analyse critique des données primaires de biodiversité, six hypothèses pouvant expliquer le LDG sont testées sur un jeu de données nettoyées couvrant huit classes taxonomiques. Ce test permet de réfuter une hypothèse de contrainte géométrique récente mais jamais testée pour finalement révéler que l'hypothèse de productivité est la mieux soutenue. / In the current context of biodiversity crisis, it is essential to understand where and how life is distributed. Using biodiversity data managed by the GBIF (>640 million occurrences) covering 24 taxonomic classes, I investigated one of the best-known biodiversity patterns: the latitudinal diversity gradient (LDG), which is characterized by an increase in specific richness as we approach the equator. This objective first led me to produce informatics tools for handling large amount of data (Big data paradigm), before evaluating the quality of primary biodiversity data. Two important outcomes resulted from this evaluation. First, I highlight that a strong taxonomic bias exists in biodiversity occurrences. This bias implies that some taxa are more studied than others, creating a knowledge gap detrimental to our understanding of biodiversity as a whole. This bias is strongly impacted by societal preferences rather than research activity. Second, a radical change in biodiversity data gathering practices is happening: primary biodiversity data are now mostly observation-based and not specimen-based. Assets and liabilities of this shift are discussed, while the role of voucher specimens is reiterated and, for observations, the need for ancillary data is underlined. Finally, six hypotheses proposed to explain the LDG are tested on a cleaned dataset encompassing eight taxonomic classes. A recent, but never tested, version of the geometric constraint hypothesis is refuted, while the productivity hypothesis is strongly supported.

La forêt atlantique brésilienne est un des points sensibles de biodiversité avec une richesse spécifique et des risques d’extinction élevés. Cette forêt est située le long de la côte atlantique brésilienne, s’étendant jusqu’au Paraguay vers le Sud et à l’Argentine dans l’intérieur des terres. Du fait des gradients longitudinal et altitudinal, de la géologie complexe et de la diversité des sols, cette forêt comprend une diversité exceptionnelle de paysages et d’écosystèmes qui ont permis à cette riche biodiversité de se développer. Cependant, cette dernière encourt des risques extrêmes d’extinction du fait des densités et des tailles de populations humaines locales les plus élevées en Amérique du Sud. La forêt atlantique est ainsi aujourd’hui réduite à moins de 5% de sa surface originelle, répartie dans des fragments épars. En dépit de cette richesse spécifique reconnue, beaucoup reste à comprendre au sujet de plusieurs composantes de la biodiversité et de leur origine. Parmi les groupes encore mal connus figurent en particulier les insectes. Dans le but de combler cette lacune, j’ai étudié dans cette thèse un genre de blatte endémique de la forêt atlantique, Monastria Saussure, 1864 (Blattodea, Blaberinae). Je me suis focalisé sur sa taxonomie, sa phylogéographie et sur la contribution des données de collections d’histoire naturelle à la modélisation de l’aire de distribution. L’étude de la taxonomie a consisté à entreprendre la révision du genre avec la re-description des espèces espèces déjà connues et la description de nouvelles espèces. Les descriptions des espèces connues étaient fort anciennes et la description (et redescription) a donc inclus la définition de nouveaux caractères, ainsi qu’une étude des genitalia. Des problèmes nomenclaturaux anciens ont été également résolus, une clé d’identification des espèces ainsi qu’une clé d’identification des larves des genres de Blaberinae endémiques de la forêt atlantique ont été construites. La deuxième étude concernait l’analyse de la diversification et de la distribution du genre Monastria dans la forêt atlantique brésilienne. Cette analyse a indiqué l’importance des impacts différentiels des changements de température durant le dernier maximum glaciaire entre les parties Nord et Sud de la forêt atlantique, ceci résultant dans le patron de distribution présent. La troisième étude est une évaluation de l’intérêt des données disponibles dans les collections d’histoire naturelle concernant Monastria pour inférer son aire de répartition en se basant sur des modèles de niches écologiques (ENM), et en utilisant les données issues de l’échantillonnage de terrain ciblé sur Monastria pour valider les résultats. Nous montrons ici que le lot de données des collections est biaisé dans l’espace environmental. Le sur-échantillonnage dans une classe de climat conduit à construire des modèles d’aires favorables plus restreints que ceux de la distribution réelle de Monastria. Ces biais augmentent donc la spécificité des modèles et réduisent leur sensibilité. Pour résoudre ce problème, nous avons conçu deux sortes d’analyse de raréfaction et montré que la suppression aléatoire de points dans la classe climatique la plus biaisée augmente de manière très efficace la sensibilité du modèle de niche climatique. / The Brazilian Atlantic forest is one of the biodiversity hotspots with the richest species diversity and threat. It is located along the Brazilian Atlantic coast going south til Paraguay and Argentina in the interior of the continent. Due to its longitudinal and altitudinal gradients, complex geology and diversity of soils it harbors an enormous diversity of landscapes and ecosystems that gave rise to its rich biodiversity. However, this biodiversity is extremely threatened because this region is the one with the highest population size and density in south America. So, the Atlantic forest is now limited to less than 5% of its original surface and distributed in scattered fragments. Despite the recognized species richness, much remains to be known about several components of this biodiversity and their origin. Among the groups still poorly known are the insects. In order to contribute to bridge this gap, in this thesis I studied one genus of cockroach endemic from the Atlantic forest, Monastria Saussure, 1864 (Blaberidae, Blaberinae). I focused on the taxonomy, phylogeography and on the contribution of the data existing in natural history collections to model the distribution range. The study of the taxonomy consisted in the revision of the genus with the re-description of already known species and description of new ones. Since the known species were described very early, the description (and re-description) comprised the definition of new characters, and consideration paid to genitalia. In addition to that, old nomenclatural problems were solved, a key to species’ identification was provided, a key to the identification of nymphs of the genera of Blaberinae endemic to the Atlantic forest were provided. The second study was aimed to understand the diversification and distribution of the genus Monastria in the Brazilian Atlantic Forest. This analysis indicates the importance of differential impacts of shifts in temperature between the Southern and Northeastern part of the Atlantic forest in the Last Glacial Maximum for explaining the present pattern of distribution. The third study is an evaluation of the data concerning Monastria available in Natural History Collections for estimating its distribution range based on Ecological Niche Models (ENM), and using the data from the field work designed to assess the presence of Monastria to validate the results. Here we showed that the dataset is biased in the environmental space. This oversampling in a climate class leads to models with suitable areas much smaller than that of the real distribution of Monastria. These biases increase model’s specificity and reduced sensitivity. To overcome this problem, we designed two forms of rarefaction and showed deleting points at random in the most biased climate class is very powerful to increase the sensitivity of the ENM.

Les changements globaux, du fait de l’empreinte humaine, sont associés à de nombreux déclins de populations et de disparitions d'espèces, et ce, notamment au sein des systèmes insulaires. L'importante biodiversité abritée par de tels écosystèmes est particulièrement vulnérable aux pressions anthropiques en raison de diverses caractéristiques (p. ex. syndrome d’insularité, faible redondance fonctionnelle, isolement géographique des îles). En dépit de cette vulnérabilité accrue, peu d’études se sont jusqu'à lors intéressées à ces systèmes comme modèle d’étude pour évaluer les patrons de menaces sur les différentes facettes de la diversité (taxonomique, fonctionnelle, et phylogénétique). Pourtant, un tel travail permettrait d’améliorer notre compréhension des menaces qui pèsent au sein des îles. Dans ce sens, l’objectif de cette thèse est de décrire les patrons de diversité endémique insulaire dans le contexte actuel des changements globaux et dans un contexte futur de changements climatiques, en explorant les différentes facettes de la diversité. Une finalité de ce travail est de mettre en évidence des priorités éventuelles de conservation pour ces écosystèmes particulièrement vulnérables. Nous avons abordé l'ensemble de ce travail de thèse à une grande échelle à l’aide de deux bases données recensant les îles mondiales et les espèces qui y sont endémiques. Dans une première partie, nous avons caractérisé les menaces pesant sur les écosystèmes insulaires à l'échelle globale, et prospecté également leurs distributions au sein de différents groupes taxonomiques et régions insulaires. Dans une deuxième partie, nous avons analysé l'incidence des menaces sur la biodiversité endémique insulaire et en particulier sur la composante fonctionnelle. Dans une troisième partie, nous avons identifié les régions insulaires à forte représentativité de la biodiversité endémique menacée au travers de différentes facettes et prospecté leurs niveaux de protection via les aires protégées et les menaces les affectant. Dans une dernière partie, nous avons étudié la vulnérabilité future des îles et de la biodiversité endémique face au changement climatique à l’échéance 2050. À la lumière de nos résultats (identification de menaces majeures dont l'importance varie suivant les groupes taxonomiques, les régions insulaires et également les dimensions de biodiversité considérées), nous avons discuté de l’implication des changements globaux pour la biodiversité endémique insulaire dans un contexte de conservation. Cette thèse révèle l’importance d’intégrer de multiples menaces (et leurs associations) et dimensions de diversité pour les approches de changements globaux et de conservation. / Global changes, because of human activities, are associated with numerous population declines and species extinctions, which are especially pronounced in island systems. The important biodiversity of such ecosystems is particularly vulnerable to anthropogenic pressures because of several characteristics (e.g. island syndrome, low functional redundancy, island geographical isolation). Despite this increased vulnerability, few studies have so far looked at these systems as a study model for assessing patterns of threats to the different facets of diversity (taxonomic, functional, and phylogenetic). However, such work would improve our understanding of islands threats. In this sense, the aim of this PhD thesis is to describe patterns of insular endemic diversity in the current context of global changes and in a future climate change context, by exploring different facets of diversity. The purpose of this work is to highlight potential conservation priorities for these particularly vulnerable ecosystems. We have addressed all of this thesis work on a large scale using two databases of worldwide islands and endemic species. In a first part, we characterized threats to island ecosystems at a global scale and also explored their distributions within different taxonomic groups and island regions. In a second part, we analyzed the impact of threats on the functional component of island endemic biodiversity. In a third part, we have identified priority areas for insular endemic biodiversity representativeness and conservation across different dimensions of biodiversity and explored their levels of protection through protected areas and threats affecting them. In a last part, we studied the future vulnerability of islands and endemic biodiversity to climate change by 2050 based on endemic mammals. In the light of our results (identification of major threats whose importance varies according to the taxonomic groups, the island regions and also the dimensions of biodiversity considered), we discussed the implications of global changes for island endemic biodiversity in a conservation context. This PhD thesis reveals the importance of integrating multiple threats and diversity dimensions for global changes and conservation approaches.

Les milieux aquatiques en zone urbaine sont reconnus comme des îlots de biodiversité qui offrent de nombreux services écologiques. Dans cette étude, nous avons utilisé les macroinvertébrés comme bioindicateurs de la qualité écologique des étangs, petits lacs et marais de l’Île de Montréal. Les macroinvertébrés ont été récoltés durant l’été 2011 dans la zone littorale de 20 sites variant par leur urbanisation et leurs caractéristiques limnologiques. Nous avons évalué la variation dans la richesse en taxa, les indices de diversité et plusieurs métriques basées sur la composition taxonomique ou les traits fonctionnels. Nous avons déterminé la réponse des métriques aux changements dans l’urbanisation, l’aménagement et les conditions des plans d’eau. Notre étude montre que les étangs, marécages et petits lacs constituent des réserves importantes de biodiversité en zone urbaine. Les marécages naturels et les étangs et lacs permaments avaient une meilleure qualité écologique et supportaient des communautés de macroinvertébrés plus diverses et abondantes que les petits étangs temporaires aménagés. Le couvert de végétation aquatique, l’enrichissement en nutriments et en matière organique ainsi que la biomasse des algues expliquaient le plus de variation dans les macroinvertébrés. Les aménagements, la densité urbaine et la permanence de l’eau avaient aussi une bonne influence. Les métriques univariées avaient moins de potentiel que les métriques multivariées. Nous avons discuté les implications de notre étude pour le suivi environnemental de la biodiversité et la qualité écologique des milieux aquatiques en zone urbaine. / Aquatic ecosystems in urban landscapes are now recognized as good islets of biodiversity and valuable environments providing ecological services. However, more knowledge is needed to assess their ecological quality. Benthic macroinvertebrates are widely used as bioindicators, but rarely for urban ecosystems. In this study, we used macroinvertebrates to evaluate the ecological quality of urban ponds and lakes in the island of Montreal. We collected macroinvertebrates during summer 2011 in the littoral zone of 20 waterbodies varying in urban and limnological characteristics. We evaluated spatio-temporal variation in several diversity and biotic indices and multiple metrics based on taxonomic composition and functional traits. We investigated if macroinvertebrate metrics responded to variation in urban land-use, pond management and limnological conditions. Our study showed that small waterbodies, as ponds, lakes and marshes are important resources for sustaining aquatic biodiversity in urban landscapes. Natural wetlands and artifical permanent ponds had higher ecological quality and supported more diverse and abundant macroinvertebrates than artificial managed temporary ponds in municipal parks. Vegetation cover, nutrient and organic contents, and algal biomass were the most important factors explaining spatial variation in macroinvertebrate metrics. Pond management, urban density, and water permanence were also influencial factors. Univariate metrics had less potential than multivariable metrics to assess the responses of macroinvertebrates to environmental features. We discussed the implications of our study for management and quality assessment of urban ponds.

Les plantations d'Eucalyptus, au Congo (région de Pointe-Noire) comme au Maroc (forêt de la Maâmora), soulèvent des controverses quant à leurs effets sur des sols sableux pauvres en matière organique. Dans un enjeu de développement durable de tels écosystèmes anthropiques, les recherches sur le sujet se sont multipliées. Toutefois, les connaissances relatives au fonctionnement biologique des sols sous ces plantations méritent encore d'être approfondies. Principaux acteurs de ce fonctionnement biologique, les organismes vivant dans ces sols et leurs activités ne sont que trop peu décrites, et nécessitent en ce sens de se trouver au cœur des études sur le sujet. Notre travail de thèse s'inscrit dans ces problématiques. Ainsi, nous évaluons les conséquences du reboisement sur les communautés de la macrofaune et des microorganismes de ces sols, et également l'activité des enzymes clés liées aux principaux cycles biogéochimiques (C, N et P).Cette recherche présente la particularité de la prise en compte simultanée de deux facteurs peu souvent évoqués, que sont, l'« âge des plantations » et la « profondeur du sol ». Nous avons abordé ces questions par une étude multi-échelle.Ainsi, nous avons étudié les macroinvertébrés quant à leur diversité taxonomique et à leur composition verticale, selon une approche combinée (TSPF + carré anglais). Par la suite, les premières caractérisations de structure et de diversité des communautés microbiennes ont été réalisées. Ceci, par mesure de densité et par déterminations morphotypiques (cultures in vitro) et génétiques (DGGE), au niveau des communautés totales. Par mesure du potentiel métabolique pour ce qui est des communautés fonctionnelles (plaques Biolog). Enfin, l'activité biologique des sols a été évaluée en mesurant l'activité de huit enzymes et l'activité microbienne globale (hydrolyse FDA).Ainsi, par comparaison à la forêt naturelle adjacente, cette étude nous a permis de mettre en évidence que l'introduction d'eucalyptus sur savane (Congo) ou sur chêne-liège dégradé (Maroc), modifie la structure et la diversité des communautés de la macrofaune et des microorganismes du sol ainsi que le profil des activités enzymatiques. Aussi bien en fonction de l'âge des plantations que de la profondeur du sol, ceci est valable. C'est le fonctionnement biologique qui se trouve donc impacté.Les proportions et les conséquences de cet impact restent toutefois particulières à chaque cas. Il faut cependant noter exception pour les activités enzymatiques liées au cycle de l'azote, qui apparaissent influencées de façon comparable dans les deux cas à l'étude. Ces activités diminuent significativement avec l'âge du peuplement, confirmant le statut déficitaire en azote de ce type de plantation. / Eucalyptus plantations in Congo (Pointe-Noire region) and in Morocco (Mamora forest) raised certain controversies regarding their effects on the sandy poor soils. In such anthropogenic ecosystems, researches on the subject have multiplied in order to ensure their sustainable management. However, knowledge on the biological functioning of soils in these plantations still needs to be explored. Main actors of this biological functioning are soil organisms and their activities which have been described very little, and need to be more studied. Our thesis encompasses this problematic. Therefore, we evaluated the impact of reforestation on the communities of macrofauna and microorganisms of soil, and the activity of different key enzymes, as well, related to main biogeochemical cycles (C, N and P). This research presents, particularly, a simultaneous consideration of two factors rarely mentioned before: the "age of the plantations" and "soil depth". We addressed these issues by a multi-scale study. We studied macroinvertebrates by their taxonomic diversity and vertically composition by a combined approach (TSPF + English square). Subsequently, the characterization of structure and diversity of microbial communities was done by density measurements, morphotype-specific (in-vitro culture) and the genetic determinations (DGGE) and by measuring the metabolic potential in terms of functional communities (Biolog plates). Finally, soil biological activity was evaluated by determining the activity of eight different enzymes and the total microbial activity (FDA hydrolysis).Therefore, as compared to the adjacent natural forest soils, this study allowed us to demonstrate that the introduction of eucalyptus plantations, in savanna (Congo) or in degraded cork oak ecosystem (Morocco), alters the structure and diversity of macrofauna communities, soil microorganisms and the enzymatic activity profiles. Consequently, the biological functioning of the soils is impacted both in terms of the age of plantations and soil depth. However, the proportions and the consequences of this impact were very specific in each case, with the exception of enzymatic activities related to the nitrogen cycle, which influenced comparatively in both studies. These activities decreased significantly along with the stand age of eucalyptus plantations, confirming the deficient status of nitrogen in such plantations.