L’étude des conséquences du réchauffement climatique sur les écosystèmes aquatiques est devenue un enjeu majeur pour la recherche. Nous avons mesuré l’impact de la température des eaux douces et du changement de végétation riparienne associé au climat sur six populations de Gammarus pulex (Amphipode) vivant au nord ou au sud de la vallée du Rhône (France). Ce crustacé, largement répandu dans les eaux douces européennes, est considéré comme une espèce clé pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, car, en dégradant la litière de feuilles provenant de la ripisylve, il favorise son utilisation par d’autres invertébrés. Nos résultats sur l’effet de la température sur les réserves énergétiques, la consommation d’oxygène et la survie, suggèrent que la fenêtre thermique optimale est décalée de 2-3°C entre les gammares du nord et ceux du sud. L’investissement reproducteur varie saisonnièrement, avec des stratégies différentes selon l’origine des femelles. La provenance des feuilles (méditerranéenne/continentale) influence moins leur conditionnement et la vitesse de décomposition que leur dureté initiale. Une hausse de température accélère le conditionnement et la digestion des feuilles mais influence peu leur dégradation. Nos résultats montrent que des adaptations en bordure d’aire de distribution peuvent modifier la réponse des organismes aquatiques face aux changements climatiques. De plus, un changement de la nature des litières lié au réchauffement pourrait modifier la disponibilitédes ressources trophiques au cours des saisons et ainsi le fonctionnement des écosystèmes. / The study of global warming consequences on aquatic ecosystems has become amajor issue in current scientific research. We measured the impact of water temperature and the climate-related change in riparian vegetation on six populations of Gammarus pulex (Amphipoda) living in the North and in the South of the Rhône River valley (France). This crustacean, widely distributed in European freshwaters, is considered as a key species for the freshwater ecosystems functioning as it degrades the leaf litter from the riparian area, thus favouring its subsequent use by other invertebrates. Our results of temperature effect onenergy stores, oxygen consumption, and survival suggest that the optimal thermal window shifts from 2-3°C between northern and southern gammarids. Females’ investment into reproduction changes through seasons, with different strategies according to their geographical origins. Concerning the functional point of view, the leaf litter origin(Mediterranean/continental) less influences the conditioning of leaves and the decomposition rate than their initial toughness. An increase in water temperature accelerates the conditioning and the enzymatic digestion of leaves (in gammarids guts) but slightly influences their degradation by this crustacean. Our results show that adaptations at the limit of the species geographical distribution area can change the response to climate change in aquatic organisms. Moreover, a change in the type of the leaf litter could modify the availability of trophic resource through seasons and hence the ecosystem functioning.

La température est le paramètre abiotique qui influence de façon majoritaire les traits d’histoire de vie des espèces ectothermes. Pour appréhender les relations entre physiologie, environnement et histoire évolutive et leur influence respective sur la délimitation des aires de distribution des espèces, ce travail exploite les caractéristiques thermiques du milieu souterrain. Les résultats réfutent l’hypothèse de sténothermie des deux organismes hypogés étudiés Niphargus rhenorhodanensis et Proasellus valdensis et prouvent que l’histoire évolutive, la dispersion ou la compétition sont des paramètres importants dans l’établissement des aires de distribution des espèces souterraines. En outre, ce travail caractérise pour la première fois chez des organismes souterrains, un gène codant pour des protéines de choc thermique et montre l’importante sensibilité cellulaire de N. rhenorhodanensis face à une augmentation de température / Temperature is the abiotic factor that most influences the life-history traits of ectothermic organisms. In order to study the relationships between physiology, environment and evolutionary history and their respective role in the determination of species distribution areas, this work takes advantage of the thermal caracteristics of subterranean aquatic biotopes. Our results refuted stenothermy in both studied hypogean organisms Niphargus rhenorhodanensis and Proasellus valdensis and they showed that evolutionary history, dispersal and competition are important factors that determine the distribution of subterranean species. Moreover, this work characterized for the first time in subterranean organisms a gene encoding heat shock proteins and demonstrated the high cellular sensitivity of N. rhenorhodanensis to increased water temperature

Prédire les réponses de la biodiversité aux changements climatiques anthropiques est devenu un champ de recherche avec des enjeux scientifiques et sociétaux majeurs. Mon travail de thèse a consisté à évaluer les impacts du réchauffement climatique sur un parasitoïde de drosophiles, Leptopilina boulardi, à une petite échelle géographique, le sud-est de la France. L'objectif était non seulement d'examiner l'évolution de la distribution du parasitoïde en réponse à une hausse des températures qu'il fallait préciser à cette échelle géographique, mais aussi d'appréhender les adaptations mises en place dans la zone de progression de l'espèce. Dans un premier temps, l'analyse de données d'échantillonnages et de données météorologiques m'ont permis de mettre en évidence une rapide expansion de l'aire de répartition du parasitoïde vers le nord, à un taux moyen de 90km/décennie, simultanément à une augmentation moyenne de la température de 1,57°C ces 30 dernières années, dans l'aire d'étude. Après avoir identifié les principaux facteurs environnementaux, structurant la répartition spatiale de L. boulardi, j'ai modélisé sa distribution potentielle dans le sud-est de la France, sous conditions climatiques actuelles et pour 2050, pour deux scénarios d'émission de CO2. En 2050, la distribution géographique de L. boulardi devrait considérablement s'étendre vers le nord sous l'effet des changements climatiques. Ensuite, en mesurant plusieurs traits d'histoire de vie selon 4 régimes thermiques fluctuants, j'ai montré que les populations de L. boulardi situées en limite d'aire de répartition sont génétiquement différenciées de celles situées dans l'aire centrale de répartition. Le fait que les populations marginales aient une valeur sélective plus importante à faible température suggère une adaptation locale des parasitoïdes dans la zone de progression de l'aire de répartition. La dernière partie de ce travail de thèse a pour objectif de mieux comprendre le processus de colonisation de L. boulardi. Pour cela, j'ai entrepris le développement de marqueurs RAD-sequencing sur 15 populations de cette espèce, distribuées le long d'un cline de latitude dans le sud-est de la France. Les nombreuses données issues du séquençage Illumina me permettront de connaître la structuration génétique de ces populations. L'ensemble de ces résultats obtenus au cours de ma thèse révèlent la force avec laquelle les changements climatiques peuvent impacter les espèces, principalement celles de haut niveau trophique, en provoquant des changements très rapide de distribution et des modifications génotypiques et phénotypiques permettant une meilleure adaptation locale / Predicting biodiversity responses to anthropogenic climate change has become a field of research with major scientific and societal issues. The main goal of my thesis was to evaluate the impacts of global warming on a Drosophila parasitoid, Leptopilina boulardi, at a small geographical scale, the South-East of France. The aim was not only to examine the change in the distribution of the parasitoid in response to rising temperatures, but also to understand the adaptations associated with this change. First, the analysis of insect sampling and meteorological data allowed me to demonstrate a rapid expansion of the parasitoid range to the north with an average rate of 90km/decade as well as a simultaneous temperature increase of 1.57°C on average over the past 30 years in the studied area. Following the identification of the main environmental factors structuring the spatial distribution of L. boulardi, I fitted a model predicting its potential distribution in the south-east of France, under the current climate and in 2050, for two CO2 emission scenarios. In 2050, the geographical distribution of L. boulardi should significantly extend northward as a result of climate change. Then, by measuring several life history traits under four fluctuating temperature regimes, I have shown that populations of L. boulardi located on the border of the range are genetically differentiated from those in the central range. The fact that marginal populations have a greater fitness at low temperature suggests local adaptation of parasitoids in the area of progression of range. The last part of this thesis aimed to better understand the process of colonization of L. boulardi. For this, I undertook the development of RAD-sequencing markers to genotype 15 populations of this species distributed along a cline of latitude in the southeast of France. Numerous data from Illumina sequencing will allow me to characterize the genetic structure of the populations. All the results obtained in my thesis highlight the force with which climate change may impact species, in particular those of high trophic level, causing rapid changes in distribution along with genotypic and phenotypic changes underlying local adaptation