L'expansion des surfaces urbaines a de fortes conséquences sur la composition des communautés de plantes et de pollinisateurs. Néanmoins, les effets de l'urbanisation sur l’interdépendance entre ces deux communautés et leurs conséquences évolutives restent peu étudiés. Premièrement, nous avons cherché à identifier le long d'un gradient d'urbanisation les facteurs affectant les communautés de plantes et de pollinisateurs. Deuxièmement, nous avons testé l'existence de divergences évolutives intra-spécifiques pour les caractéristiques reproductives de plantes d'origine urbaine et rurale. Dans ce but, nous avons combiné l'analyse de données issues de programmes de sciences participatives en région de l'Ile-de-France et nous avons également mis en place une expérience de transplantation réciproque impliquant quatre espèces végétales fréquentes dans cette région. Nos résultats révèlent que la morphologie florale est le facteur le plus souvent impliqué dans l'observation des familles d'insectes sur les fleurs le long du gradient. Les familles d'insectes ayant une affinité positive aux surfaces imperméables préfèrent les corolles tubulaires, tandis que les familles ayant une affinité négative préfèrent les corolles évasées. L'urbanisation modifie la composition des communautés végétales, en sélectionnant notamment des espèces autogames et non-entomophiles. Nos résultats indiquent une perte fonctionnelle de pollinisateurs en milieu urbain. Une analyse détaillée de l’espèce Cymbalaria muralis suggère que les plantes auraient un plus grand bénéfice reproductif à allouer plus de ressources à la production de fleurs sur les sites de plantation urbain. En conséquence, les plantes d'origine urbaine ont tendance à produire plus de fleurs que celles d’origine rurale, au détriment de la production d'ovules par fleur et de la coloration des corolles. Cette divergence évolutive pourrait s'expliquer par des changements dans le comportement des pollinisateurs induits par une fragmentation accrue de l'habitat dans les zones urbaines. Cette thèse révèle que les changements induits par l'urbanisation dans l'abondance, le comportement ou les affinités florales fonctionnelles des pollinisateurs peuvent servir d'agents de sélection sur les espèces végétales spontanées. / The expansion of urban areas is known to impact the composition of plant and pollinator communities. However, the effects of urbanization on the interdependency between both communities, and the subsequent evolutionary consequences, are still poorly studied. First, we tried to identify along an urbanization gradient which factors shape plant and pollinator communities. Second, we tested the existence of intra-specific evolutionary divergences of plant reproductive characteristics between populations from urban and rural origins. For these purposes, we combined the analysis of data collected in the Ile-de-France region originating from citizen science projects, and we set up a reciprocal transplantation experiment involving four plant species commonly found in this region. We found that floral morphology was the most frequently implicated factor in the observation of insect families along the gradient. Insect families with positive affinity to impervious areas prefer tubular corollas, while families with negative affinity prefer non-tubular (open) corollas. Urbanization modifies the composition of plant communities, by selecting in particular autogamous and non-entomophilous species. Altogether, our results point towards a functional loss of pollinators along with urbanization. A detailed analysis of the species Cymbalaria muralis suggests a greater reproductive benefit in allocating more resources to flower production in urban plantation sites. As a consequence, plants from urban origin tend to produce more flowers compared to plants from rural origin, at the expense of ovule production per flower and flower coloration. This evolutionary divergence could be explained by shifts in pollinator behaviour induced by higher habitat fragmentation in urban areas. This thesis reveals that shifts in the abundance, in the behaviour or in the functional floral affinities of pollinators, induced by urbanization, could act as selection agents on spontaneous plant species.

De nombreuses populations voient leurs conditions de vie modifiées par les changements globaux. Au-delà de leurs conséquences écologiques, les changements globaux peuvent également modifier les régimes de sélection des populations. Le déclin récent des pollinisateurs pourrait altérer fortement le succès reproducteur de nombreuses populations de plantes à fleurs. Cependant, ses conséquences évolutives n'ont pas été étudiées jusqu'ici. Cette thèse traite de la possibilité d'adaptation des stratégies de reproduction des plantes face aux changements globaux et plus spécifiquement face au déclin des pollinisateurs. Cette question a été abordée en deux temps. Premièrement, l'analyse de l'abondante littérature théorique et empirique sur les systèmes de reproduction des plantes et dans un moindre mesure la construction d'un modèle d'évolution des traits floraux d'attraction ont permis de clarifier des scénarios d'évolution à court terme. Deuxièmement, une approche empirique originale a été menée, consistant à comparer directement les traits de populations ancestrales et descendantes de trois espèces annuelles, à partir de la culture en jardin commun de graines anciennes et récentes en provenance de régions où des indices de déclin des pollinisateurs existent. Cette approche permet de mettre clairement en évidence l'évolution génétique. Les données existantes indiquent que le déclin des pollinisateurs peut accentuer la limitation pollinique et par conséquent augmenter la sélection sur les traits floraux. Par ailleurs, la variation génétique substantielle dans les populations suggère que l'évolution rapide des populations de plantes est possible. L'analyse de la littérature et notre étude théorique suggèrent que l'accroissement de la capacité d'autofécondation autonome ou l'accroissement de l'attraction des pollinisateurs sont deux scénarios d'évolution possibles. Deux types de réponses évolutives ressortent de nos travaux expérimentaux. D'abord, une avancée du calendrier de floraison a été retrouvée chez les trois espèces étudiées. Ce résultat souligne le rôle de l'évolution génétique, et pas seulement de la plasticité phénotypique, dans les avancées de phénologies de printemps que l'on retrouve chez de très nombreux organismes. Ensuite, contrairement aux traits de phénologie, les traits floraux ont évolué dans des directions opposées selon les espèces. Ainsi, des traits floraux a priori plus attractifs ont évolué chez une des espèces tandis que pour une autre, des traits floraux a priori moins attractifs ont évolué, mais s'accompagnent d'une meilleure capacité d'autofécondation autonome. Cette étude confirme que les traits de reproduction des plantes peuvent évoluer en quelques décennies seulement. La possibilité du sauvetage évolutif des populations, par l'évolution rapide des traits et des stratégies de reproduction des plantes, est une perspective de recherche qui découle de ces résultats. / Global change alters life conditions of numerous populations. Beyond ecological consequences, global change can also modify selection regimes in populations. While the recent pollinator decline may specifically affect the reproductive success of flowering plants, its evolutionary consequences have not been studied yet. This thesis deals with the possibility of adaptation of plant reproductive strategies under global change and more specifically under pollinator decline. This question was addressed in two steps. First, the analysis of the extensive literature on plant mating systems, and, to a lesser extent, the construction of a model for the evolution of attractive floral traits, allowed us to clarify evolutionary scenarios at short-time scales. Second, we conducted an original empirical approach, consisting in the direct comparison of ancestral and descendant populations by re-growing old and recent seeds under identical conditions. This approach allowed us to test whether genetic evolution of reproductive traits occurred in the context of pollinator decline for three annual plant species. Data from the literature indicates that pollinator decline likely increases pollen limitation and thus selection on floral traits. Moreover, the substantial genetic variation within populations suggests that rapid evolution is possible. Increased autonomous selfing or increased pollinator attraction are two possible routes of plant adaptation to pollinator decline emerging from the analysis of the literature and from our theoretical study. Our empirical work brings out two types of evolutionary trends. Firstly, earlier flowering phenology was found in all three studied species. This result shows that genetic evolution, not only phenotypic plasticity; certainly contribute to the spring phenological advancements reported for numerous species. Secondly, unlike phenological traits, floral traits evolved in opposite directions depending on the species. Showy floral traits evolved in a species while joint evolution of autonomous selfing with a reduction of floral attractiveness seemed to evolve in another species. This study shows that plant reproductive traits can evolve in a few decades. Whether or not rapid evolution of plant reproductive traits can act as an evolutionary rescue for threatened populations is a research question that arises from these results.

L’environnement a un effet considérable sur les végétaux par différents facteurs abiotiques (climat, sol, urbanisation) ou biotiques (pollinisateurs, herbivores). Les fortes pressions de sélection exercées par ces facteurs sur certains traits phénotypiques aboutissent souvent à des adaptations chez les plantes. Les pollinisateurs exercent une pression de sélection sur les traits floraux qui résultent en des adaptations convergentes que l’on appelle syndromes de pollinisation. L’étude de ses syndromes, mais aussi de la performance de pollinisation de chaque visiteur, permet de mieux comprendre l’intensité de cette pression de sélection ainsi que l’évolution florale. Dans cette thèse, nous nous sommes appuyés sur l’utilisation de deux modèles d’études végétaux : la famille des Gesneriaceae des Antilles et l’Impatiente du Cap. Ces deux modèles, de par leurs stratégies de pollinisation et leurs variations florales, sont appropriés pour étudier l’adaptation florale aux pollinisateurs. Nous avons ainsi pu tester 1) si la forme florale est expliquée par la forme du bec des colibris pollinisateurs chez les Gesneriaceae antillaises ; 2) si l’espèce Rhytidophyllum bicolor Urb. est généraliste en pollinisation et si ses différents types fonctionnels de pollinisateurs ont une performance de pollinisation similaire ; 3) si l’urbanisation affecte la forme florale de l’espèce Impatiens capensis Meerb., à travers des changements dans les communautés de pollinisateurs. Pour tester ces hypothèses, des approches de morphométries géométriques ont été utilisées (hypothèses 1 et 3), ainsi que des observations de pollinisation in situ et la mesure du taux de visite (hypothèses 2 et 3). La mesure de performance de pollinisation a été réalisé via le comptage des grains de pollen déposés sur le stigmate après chaque visite, et à la mesure du taux de visite. Enfin, des tests statistiques (ANOVA, régressions linéaires) et analyses multivariées (analyses de redondance, analyse en composantes principales) ont été réalisées sur les données obtenues pour chaque étude. Les résultats de la première étude montrent une corrélation positive entre la longueur de la corolle de fleurs spécialistes aux colibris et la longueur du bec des pollinisateurs. Bien que moins significatifs, les résultats des comparaisons de formes globales, obtenues par application de morphométrie géométrique, indiquent que cette approche est prometteuse pour ce genre d’analyse. Nous avons démontré que la forme florale des fleurs généralistes est impactée par les colibris pollinisateurs, bien que d’une manière différente des spécialistes. 4 Pour l’hypothèse 2, la prédiction de stratégie de pollinisation de l’espèce Rhytidophyllum bicolor a été validée, puisque cette plante est pollinisée par des colibris, chauves-souris et abeilles. Cependant, face au déclin des populations de colibris après le passage de l’ouragan Matthew sur Haïti, seules les performances de pollinisation des abeilles et des chauves-souris ont pu être mesurées. Les résultats montrent que les chauves-souris sont des pollinisateurs efficaces et conséquents, bien que la performance des abeilles ne soit pas négligeable. Il a ainsi pu être mis de l’avant que la stratégie de pollinisation généraliste semble être un avantage pour les plantes présentes dans les zones sujettes aux fluctuations de populations de pollinisateurs, comme cela peut souvent être le cas sur les îles à la suite du passage d’un ouragan. La troisième étude montre que l’urbanisation n’a pas d’effet direct sur la forme florale de l’Impatiente du Cap, mais qu’elle a des effets indirects significatifs via les changements causés sur les communautés de pollinisateurs. Sur les six sites échantillonnées les pollinisateurs principaux, Bombus sp. Latreille et Apis mellifera Linnaeus, sont les mêmes. Cependant les taux de diversité obtenus montrent une variation entre les sites, due à la présence de certaines espèces de pollinisateurs occasionnels dans certains sites et pas dans d’autres. Ces taux ne sont pas plus faibles dans les sites les plus urbains. Les résultats indiquent que certaines formes florales sont associées à des espèces de pollinisateurs particulières. Les différentes espèces de pollinisateurs ayant une pression de sélection différente sur les traits floraux, l’urbanisation a ainsi un impact indirect sur la forme florale chez l’espèce étudiée. À travers trois études différentes, cette thèse a mis en avant l’impact que l’environnement peut avoir sur les traits floraux, de manière indirecte, via les pollinisateurs. Alors que la deuxième et troisième étude ont montré la pression exercée par les pollinisateurs sur les traits floraux dans différents cas de perturbations de l’habitat, la première étude a permis de mieux comprendre l’adaptation remarquable des fleurs à leurs pollinisateurs, même pour des espèces généralistes en pollinisation. / The environment has a considerable effect on plants through various abiotic (climate, soil, urbanization) or biotic (pollinators, herbivores) factors. The strong selection pressures exerted by these factors on phenotypic traits often results in adaptations. Pollinators exert selection pressure on floral traits that result in converging adaptations called pollination syndromes. The study of syndromes, as well as the pollination performance of each floral visitor, allows us to better understand the intensity of a/biotic selection pressure and floral evolution. In this thesis, we relied on two plant models: the Gesneriaceae family in the Antilles, and the common Jewelweed, Impatiens capensis Meerb. Due to their pollination strategies and their floral variation, both of these models are suitable for studying floral adaptation to biotic factors, specifically, their pollinators. We were thus able to test the following hypotheses: 1) whether the floral form is explained by the beak shape of pollinating hummingbirds in West Indies Gesnericeae; 2) whether the Gesnericeae Rhytidophyllum bicolor Urb. has a generalist strategy for pollination and whether their different functional types of pollinators have similar pollination performances; 3) whether urbanization affects the floral form of the common Jewelweed, through changes in pollinator communities. To test these hypotheses, geometric morphometric approaches were used (hypotheses 1 and 3), as well as in situ pollination observations, and estimation of the visitation rate (hypotheses 2 and 3). Pollination performance was measured by counting pollen grains deposited on the stigma after each visit, and by measuring the visitation rate. Finally, statistical tests (ANOVA, linear regressions) and multivariate analyses (redundancy analysis, principal component analysis) were carried out on the data obtained to test each hypothesis. The first results show a positive correlation between the length of the corolla of flowers specialized for hummingbirds and the beak length of pollinators. Although less significant, our results of the comparisons of global shapes, obtained by applying geometric morphometry, indicate that this approach is promising for this kind of analysis. We show that the floral form of generalist flowers is impacted by pollinating hummingbirds, albeit in a different way from specialists. For the second hypothesis, our prediction that R. bicolor has a generalist pollination strategy was validated, since this plant is pollinated by hummingbirds, bats and bees. However, faced with the decline in hummingbird populations after Hurricane Matthew hit Haiti in 2016, only the pollination performance of bees and bats could be measured. Our results show that bats are efficient and consistent pollinators of R. bicolor, although the performance of bees is not negligible. Thus, it has been possible to put forward that the generalist pollination strategy seems to be an advantage for plants present in areas subject to fluctuations in their pollinator populations, as can often be the case on hurricane-prone islands. The third study shows that urbanization does not have a direct effect on the flower form of common Jewelweed, but that urbanization does have significant indirect effects through changes caused on pollinator communities. At the six sites sampled, the main pollinators, Bombus sp. Latreille and Apis mellifera Linnaeus, are the same. However, diversity rates show variation between sites, due to the presence of certain species of occasional pollinators in some sites and not in others. These rates are not lower in the most urban sites. Our results indicate that certain floral forms are associated with particular pollinator species. Since different pollinator species have different selection pressures on floral traits, urbanization has an indirect impact on the floral form in the species studied. Through three different studies, this thesis highlighted the impact that the environment can have on floral traits, indirectly, via pollinators. While the second and third studies showed the pressure exerted by pollinators on floral traits in different cases of habitat disturbance, the first study helped to better highlight the remarkable adaptation of flowers to their pollinators, even for generalist species in pollination.