Les théories de supergravité sont des extensions supersymmetriques de la relativité générale (RG) d'Einstein. Leur comportement ultraviolet (UV) est meilleur que celui de la RG car les contributions bosoniques et fermioniques se compensent dans les diagrammes en boucles. La supergravité maximale a le meilleur comportement UV, toutefois les prédictions les plus précises venant aussi bien de la théorie des champs que de la théorie des cordes indiquent que la théorie devrait elle aussi souffrir de divergences UV, à partir de 7 boucles. Cette question ouverte constitue un cadre dans lequel peut être problématisés ma thèse. En général, l'approche que j'ai suivie consiste à étudier les amplitudes de diffusion en théorie des cordes dans la limite ou la longueur de la corde devient nulle; on s'attend ainsi à retrouver les amplitudes de diffusion de supergravité. Curieusement, on sait très peu de choses sur cette limite au délà d'une boucle. Une part importante de mon travail thèse a consisté à développer des outils mathématiques basés sur la géométrie tropicale pour décrire cette limite en genre deux et au délà. Afin de tester la précision des prédiction de la théorie des cordes, dans ma thèse j'ai aussi travaillé sur le comportement UV des théories de supergravité demi-maximale. Nous avons montré un théorème de non-renormalisation qui expliqué l'absence de divgerence à 3 boucles et en prédit une à 4 boucles. Enfin je me suis intéressé aux techniques utilisées en théorie des champs pour calculer ces amplitudes à haut nombre de boucles en théorie des champs, et notament à la "double copie BCJ", dont avons proposé la première analyse à une boucle depuis la théorie des cordes. / Supergravity theories are supersymmetric extensions of General Relativity (GR). They have a better ultraviolet (UV) behavior than GR, due to cancellations between bosons and fermions in loop diagrams. Maximal supergravity is a candidate for a UV finite point-like theory of quantum gravity. Nowadays, the most advanced understanding coming from field theory and string theory indicate that the theory should not be UV finite, and that the first UV divergences should appear at the 7-loop order. This open question constitutes a background in which my PhD thesis can be problematized.In this thesis, our approach consists in using string theory scattering amplitudes and study their point-like limit, in which supergravity amplitudes are expected to be recovered. Very little is known beyond one loop on this limit and in this manuscript I describe first how a recent field of mathematics, tropical geometry, may be used in this process, and mention some applications and open issues.Another way to cross-check the predictions of string theory on the UV behavior of maximal supergravity consists in performing the same analysis in theories of reduced supersymmetry.I discuss the case of half-maximal supergravity theories, and show a non-renormalization theorem in heterotic string which explains the vanishing of the 3-loop divergence of this theory and predicts a 4-loop divergence.The last aspect of my work is focused on a string theoretic understanding on the techniques used in field theory to compute higher loop amplitudes. I describe the first analysis of the so called BCJ double copy construction at one-loop from string theory, and partly explain the origin of the BCJ prescription.

Le plâtre est un matériau de grande disponibilité et très connu pour ses qualités : il est favorable à la protection de l’environnement, assez malléable, de faible densité, aux propriétés fonctionnelles remarquables (coupe-feu, isolant thermique, régulateur de l’hygrométrie des enceintes), décoratif, ... Ce qui justifie l’intérêt accordé à ce matériau pour les constructions. Sa grande fragilité préoccupante est à l’origine des travaux de recherches dans le monde entier en vue de son renforcement. Les fibres de verre et de sisal sont les renforts les plus utilisés à ce jour. Le renforcement par des fibres végétales est de plus en plus recherché. La texture micro structurale poreuse du plâtre favorise son caractère d’isolant thermique. Les textures mises en œuvre jusqu’à présent sont limitées à des porosités comprises entre 30 et 55%. La réduction du coût de ce matériau pour une large utilisation est encore possible et souhaitée. Deux leviers sont exploités dans ce travail, notamment un allègement de la masse de plâtre pour augmenter le taux de porosité et un renforcement de la tenue mécanique par incorporation de fibres végétales produites localement. L’objectif de ce travail est d’évaluer les caractéristiques mécaniques, thermiques et hygrométriques d’un matériau constitué de plâtre pris, à grande porosité, renforcé d’une nouvelle fibre végétale : le Rhecktophyllum Camerunense (RC), une fibre des forêts humides équatoriales. La fibre de sisal, d’utilisation connue pour le renforcement du plâtre, sert de référence à des fins de comparaison. Une série d’expérimentations est menée à cet effet. Une caractérisation physico-chimique des constituants est effectuée, des essais mécaniques de traction et de flexion sont effectués sur les constituants et les matériaux composites plâtre/fibres résultants, la cinétique d’adsorption d’humidité par les constituants et le matériau fibreux est suivie. Le comportement thermique des matériaux plâtre et plâtre/fibres est aussi mesuré. Les fibres utilisées, le sisal et le RC, sont à fort taux de cellulose (entre 49 et 78,8%), la fibre de RC est tubulaire avec 35,5% de porosité. Le plâtre est gâché à l’eau déminéralisée à un rapport massique E/P égal à 1 à partir de la poudre de semihydrate β. Sa microstructure cristalline est constituée de cristaux de gypse sous forme d’aiguilles enchevêtrées avec des vides intercristallins. Sur le plan du comportement mécanique, les résultats obtenus révèlent que le plâtre se montre fragile et présente un module d’élasticité en traction de 1,72 GPa, une résistance à la traction de 0,86 MPa et un allongement à la rupture de 1,16%. En flexion trois points, son module d’élasticité est de 0,64 GPa et sa contrainte à la rupture, de 0,13 MPa. La fibre de sisal est raide et fragile. Son module d’élasticité est compris entre 9 et 21 GPa, elle admet un allongement à rupture de 3 à 7%. Par contre, la fibre de RC est assez ductile avec un module d’Young moyen de 0,7 GPa et un allongement à rupture de 24,2%. L’adhésion du plâtre sur les fibres est faible : il adhère plus sur le sisal que sur le RC. Le sisal renforce mieux le plâtre par une augmentation plus sensible du module d’élasticité de 42,5%, contre 16,3% pour le RC, ce dernier lui apportant plutôt une grande ductilité élastique. Les fibres de RC apportent le maximum de renforcement en traction au plâtre lorsqu’elles sont tissées en unidirectionnel et en flexion lorsqu’elles sont uniformément réparties dans le volume suivant la direction longitudinale de la structure. (...) / The plaster is a material of high availability and very known for its qualities : it is favourable to the protection of the environment, quite malleable, of low density, its functional properties are remarkable (firewall, thermal insulation, regulator of the hygroscopy of enclosures), decorative, ... What justifies the interest attached to this material for constructions. Its great alarming brittleness is at the origin of the research tasks in the whole world for its strengthening. The glass fibers and sisal are the more used reinforcements to this day. The strengthening by plant fibers is more and more researched. The microstructure of the plaster is porous ; that promotes its heat insulation character. The textures implemented so far are limited to porosities ranging between 30 and 55%. The reduction of cost of this material for a wide use is still possible and desired. Two levers are exploited in this work, in particular a lightening of the plaster weight to increase the proportion of air voids and a reinforcement of the mechanical resistance with locally produced fibers. The objective of this work is to evaluate the mechanical, thermal and hygrometrical characteristics of a material made up of harden plaster, with high porosity, strengthened by a new plant fiber : the Rhecktophyllum Camerunense (RC), a fiber of humid equatorial forests. The sisal fiber, of known use for the strengthening of the plaster, serves as a reference for comparison purposes. A serie of experiments is conducted to this effect. A physicochemical characterization of constituents is performed. Mechanical tests of tensile and of bending are performed on the constituents and the resulting plaster/fiber composite materials. The kinetic adsorption of moisture by the constituents is followed. The thermal behaviour of plaster and plaster/fiber is also measured. The fibers used, sisal and RC are with high rates of cellulose (between 49 and 78.8% ), the fiber of RC is tubular with 35.5 % of porosity. The plaster is dissolved in demineralized water to a mass ratio W/P equals to 1 from the powder of semihydrate β. Its crystalline microstructure is composed of gypsum crystals in the form of needles tangled with the empty intercristallins. As far as the mechanical behavior is concerne, the result reveals that the plaster is weak, its Young’s modulus in tensile is 1.72 GPa, its tensile strength is 0.86 MPa and its elongation at break is 1.16 %. In three points bending test, its modulus of elasticity is 0.64 GPa and its constraint at break is 0.13 MPa. The sisal fiber is stiff and fragile. Its Young’s modulus is between 9 and 21 GPa, it admits an elongation at break of 3 to 7 %. On the other side, the fiber of RC is quite ductile : the means of Young’s module is 7 GPa and the elongation at break is 24.2 %. The adhesion of the plaster on the fiber surface is low : it adheres more on the sisal than on the RC. The sisal strengthened better the plaster with a sensitive increase of the Young’s modulus of 42.5 %, against 16.3 % for the RC. But the RC fiber gives rather high elastic ductility. The fibers of RC deliver maximum capacity in tensile to the plaster when they are woven into unidirectional. They offer high capacity in bending when they are uniformly distributed inside the volume according to the longitudinal direction of the structure. (...)

Les Broméliacées sont une vaste famille de plantes à fleurs néotropicales dont certaines ont la capacité de retenir de l’eau et des détritus grâce à l’agencement de leurs feuilles qui forment un phytotelme (du grec phyto : plante et telma : mare). Elles fournissent ainsi un habitat pour de nombreux organismes aquatiques, depuis les micro-organismes jusqu’aux vertébrés. Dans cet écosystème aquatique, les détritus collectés sont le plus souvent de la litière qui constitue la base du réseau trophique dont dépend la Broméliacée pour l’acquisition des nutriments. Ces phytotelmes forment des microcosmes aquatiques naturels très nombreux et distribués dans des environnements très divers, allant du sous-bois de la forêt tropicale à des sites très exposés comme les inselbergs. De plus, certaines espèces entretiennent des relations mutualistes très poussées avec des invertébrés terrestres tels que les fourmis, alors que d’autres, qui ont évolué dans des environnements très pauvres en nutriments, ont eu recours à l’insectivorie. Si les communautés d’invertébrés de ces phytotelmes ont fait l’objet de nombreux projets de recherche en écologie, nos connaissances sur la structure des communautés de micro-organismes sont très parcellaires, et les facteurs de contrôle qui façonnent ces communautés sont le plus souvent déduits d’études réalisées dans d’autres écosystèmes aquatiques. L’objectif général de ce travail de thèse a été d’analyser l’influence de facteurs environnementaux et biologiques sur la structure et la diversité des communautés microbiennes aquatiques des phytotelmes des Broméliacées localisées dans des environnements contrastés de Guyane française. Nous avons examiné les communautés aquatiques de 8 espèces de Broméliacées à réservoirs situées sur deux sites en Guyane française, en considérant différentes variables abiotiques et biotiques, tels que les traits végétatifs des plantes, la taille de l’habitat, les groupes fonctionnels d’invertébrés, l’association mutualiste avec des fourmis, etc. Les résultats obtenus mettent en lumière l’ubiquité de différents groupes de microorganismes (virus, bactéries, champignons, algues eucaryotes et cyanobactéries, protozoaires et micro-métazoaires) dans cet écosystème et l’importance fonctionnelle d’organismes autotrophes dans ce réseau trophique considéré jusque-là comme exclusivement détritique. Ces plantes procurent ainsi une grande variété d’environnements aquatiques, depuis des écosystèmes exclusivement hétérotrophes (e.g. Guzmania lingulata) jusqu’à des écosystèmes ayant un fonctionnement autotrophe dominant, en particulier chez les plantes les plus exposées (e.g.Catopsis berteroniana). La structure du réseau trophique microbien des Broméliacées dépend en grande partie (1) de la structure de l’habitat, c’est-à-dire des traits végétatifs des plantes tels que la taille de celles-ci et le nombre de réservoirs, et (2) des conditions environnementales dans lesquelles sont situées les plantes, à savoir l’exposition à la lumière et l’approvisionnement en ressources détritiques. Pour la Broméliacée de jardins de fourmis Aechmea mertensii, l’identité de la fourmi associée conditionne la structure de l’habitat et la localisation de la plante, ce qui influence indirectement la structure du réseau trophique microbien. Les invertébrés aquatiques sont impliqués dans le contrôle des communautés microbiennes de par leur filtration sur les micro-organismes. L’analyse des patterns de distribution suggère toutefois que leurs activités d’excrétion, de fragmentation des détritus et de recyclage de la matière organique ont un effet positif sur le réseau microbien. Les communautés bactériennes de la Broméliacée insectivore Catopsis berteroniana, sont principalement modulées par le nombre de carcasses de fourmis, qui constituent l’essentiel des proies de cette plante. (...) / Bromeliads are a large family of neotropical flowering plants. The leaves of many bromeliads are tightly interlocking, forming wells that collect water and organic detritus. These phytotelmata (plant-held water) provide habitat for numerous aquatic organisms ranging from microorganisms to vertebrates. In this aquatic ecosystem, detritus (usually leaf litter) form the basis of a food web upon which depends the nutrition of the bromeliad. In tropical forests, these phytotelmata form abundant natural aquatic microcosms, distributed in a large range of tropical environments, from understory to overstory. In addition, some species of tank-bromeliads share mutualistic relationships with terrestrial invertebrates such as ants, while others have evolved in nutrient-poor environments and have become insectivorous. Although numerous ecological studies have dealt with invertebrates communities, analyses of the structure of microbial communities in tank-bromeliads remain very scarce and factors that shape these communities derived mostly from studies of others aquatic ecosystems. Here, we analyzed the impact of environmental and biological factors on the structure and the diversity of aquatic microbial communities in tank-bromeliads located in contrasted environments in French Guiana. We examined aquatic communities inhabiting tanks of 8 bromeliad species located in two sites of French Guiana, and analyzed the impact of different abiotic and biotic variables, such as vegetative traits of plants, habitat size, functional feeding groups of invertebrates, mutualistic association with ants, etc. Our results highlight the ubiquity of microbial groups (virus, bacteria, fungi, eukaryotic algae and cyanobacteria, protozoans and micrometazoans) in this ecosystem and the significance of autotrophic organisms in this detritus-based system. These plants provide a wide variety of aquatic environments ; from strict heterotrophic systems (e.g. Guzmania lingulata) to mixed systems in which the autotrophic compartment sometimes dominates (e.g. Catopsis berteroniana). The structure of the microbial food web in tank-bromeliad largely depends on (1) the habitat structure (i.e. the vegetative traits of the plants such as plant height and the number of wells), and (2) the environmental conditions of the plants (i.e. light exposure and input of detrital organic matter). For the ant-garden bromeliad Aechmea mertensii, we found that the identity of the associated ant affects both habitat structure and plant location, which in turn influence the structure of the microbial food web. Through their filtration, aquatic invertebrates are involved in the control of microbial communities. However, the analysis of the distribution patterns suggests that their activities of excretion, detrital processing and nutrient cycling positively affect the microbial food web. In the insectivorous tank-bromeliad Catopsis berteroniana, bacterial communities were mostly driven by the number of dead ants, which represent the main trapped preys in this plant. This work highlights the huge diversity of aquatic ecosystems that are created by bromeliads, and their significance for the maintenance of taxonomic and functional diversity of microorganisms in tropical forests.

La dégradation de la forêt est un changement de sa structure et de la composition floristique et faunistique, ce qui conduit à une perte de biodiversité, de production de biens et de services et à un accroissement de la vulnérabilité aux aléas climatiques et aux incendies. Elle concerne de vastes espaces en zone tropicale particulièrement dans les régions de fronts pionniers plus ou moins consolidés où la forêt primaire est soumise à l’extraction de bois, aux incendies et à la fragmentation. Pour évaluer son ampleur et son intensité, il est nécessaire de recourir à la télédétection. Mais les méthodologies disponibles restent encore insuffisantes.L’enjeu scientifique est de développer des méthodes adaptées à de grandes surfaces afin d’analyser l’effet de différentes perturbations sur les trajectoires suivies par le couvert forestier. Il s’agit également de distinguer différentes intensités de dégradation suite à l’accumulation de perturbations. C’est un préalable indispensable pour définir et mettre en œuvre des plans de gestion adaptés. Le premier axe de ce travail a pour objectif de cartographier annuellement l’ampleur des perturbations, d’identifier les principaux types de perturbations et de caractériser la trajectoire de restauration de l’activité photosynthétique. Il est réalisé à partir de séries temporelles d’images Landsat traitées au moyen du progiciel CLASlite. L’agrégation des couvertures annuelles résultant des traitements avec CLASlite a également permis de constituer un indicateur de dégradation résultant du cumul de processus de perturbations sur plusieurs années. / The forest degradation is a change of the structure and the composition of flora and fauna, which leads to a loss of biodiversity, of production of goods and services and an increased vulnerability to weather hazards and fires. This process concerns large areas in the tropics, particularly in agricultural frontier where primary forest is subject to timber extraction, fire and fragmentation. Remote sensing is used to assess the magnitude and the extent of forest degradation. However, the methodologies available are still insufficient. The scientific challenge is to develop methods adapted to large areas to analyze the effect of different disturbances on the trajectories followed by the forest cover. It is also to identify different intensities of degradation following disturbances events. This is a prerequisite for defining and implementing appropriate management plans. The first axis of this work aims to map annually the extent of the disturbances, to identify the main types of disturbances and to characterize the restoration trajectory of the photosynthetic activity. This work is based on time series of Landsat images processed using CLASlite software. The aggregation of the annual coverages resulting from treatments with CLASlite also made it possible to constitute an indicator of degradation resulting from the accumulation of disturbance processes over several years. The second axis aims to evaluate the evolution of the forest sensitivity to drought as a function of its degradation and to build a degradation indicator. The approach uses MODIS images and TRMM precipitation data. This work is implemented in the municipality of Paragominas (state of Pará, Brazil).

Dans l’océan, les bancs de proies représentent une source d’alimentation ponctuelle. Pour pallier à cela, les oiseaux marins profitent de l’information sociale provenant de conspécifiques, hétérospecifiques, ou bateaux de pêche. Dans cette thèse, nous cherchons à évaluer l’influence de différentes sources d’information sur les stratégies de recherche alimentaire des oiseaux marins en milieu pélagique tropical.Les oiseaux détectent des prédateurs ou des bateaux à des distances dépassant dix kilomètres. Nous étudions donc leur distribution à sub-méso-échelle, ceci grâce à des images d’un radar à bord d’un thonier senneur.Les images radar offrent une visualisation, dans les 30 km autour du navire, de la distribution instantanée de la communauté d’oiseaux en vol et de leurs déplacements. Nous mettons au jour des motifs d’agrégation temporaires, d’une dizaine de kilomètres de diamètre, au sein de la distribution des oiseaux. Les distances entre groupes d’oiseaux sont compatibles avec l’échange d’information au sein de ces agrégations.Une étude plus fine révèle des vols coordonnés de groupes d’oiseaux distants de plusieurs centaines de mètres («râteaux»), suggérant un haut degré de coopération lors de la recherche de proies. Nous questionnons ensuite le degré de perturbation du senneur dans la recherche alimentaire des oiseaux. Les résultats indiquent que les oiseaux marins discriminent les différentes activités du navire.Ce travail constitue, à notre connaissance, la première utilisation des radars embarqués pour l’étude de l’écologie des oiseaux en haute mer, et ouvre nombre de perspectives pour comprendre la dynamique des interactions entre prédateurs marins supérieurs. / In the ocean, prey is patchily distributed. To overcome this challenge, pelagic seabirds benefit from social information from conspecifics, heterospecifics, or fishing boats.As part of this dissertation, we aim at evaluating the influence of different information sources in seabird foraging strategies in the tropical pelagic environment.Seabirds can detect visible predators or boats at distances of over ten kilometres. We thus study the distribution of seabirds at sub-meso-scale, analysing images recorded from a radar on board a tuna purse-seiner. Radar images provide a visualisation of the instantaneous distribution of the in-flight seabird community as well as seabird movements within thirty kilometres of the seiner. We detect over-aggregatedand temporary patterns, spanning about ten kilometers, within flying seabirds’ distribution. Distancesbetween seabird groups are compatible with information exchanges within these aggregations. A finer scale study reveals coordinated flights of seabird groups distant of hundreds of meters from each others (« rakes »), and suggesting a high level of coordination during foraging. We then investigate the potential disturbance induced by the seiner in the seabirds’ foraging network.First results indicate that seabirds can discriminate the different seiner’s activities.To our knowledge, this work is the first contribution of on board radars use for the study of seabird ecology in the high seas, and opens interesting perspectives, such as the understanding of interactions’ dynamics within the marine top-predators guild.

Le massif forestier guyanais présente à la fois une grande originalité en termes de biodiversité, un bon état de conservation, une forte contribution au stock de carbone amazonien et une dynamique socio-économique très rapide. Les connaissances sur la diversité des écosystèmes forestiers de Guyane française restent cependant insuffisantes pour asseoir une gestion optimale des différents services écosystémiques à l’échelle du territoire. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse, visent prioritairement à étudier la diversité des écosystèmes forestiers de Guyane, les facteurs déterminant leur variabilité et les conséquences de cette variabilité en termes de services écosystémiques et de gestion.La première partie de la thèse met en évidence les différentes échelles de structuration spatiale de la diversité forestière et les patrons de composition qui en résultent à l’échelle régionale. Elle s’appuie sur une récente campagne d’inventaires forestiers (2006-2013) couvrant l’ensemble du département et rassemblant 3 132 placettes de 0.2ha implantées selon un plan d’échantillonnage emboîté et pluristratifié. Les résultats obtenus vérifient l’hypothèse d’une forte influence de la géomorphologie, à l’échelle des paysages, sur la bêta et l’alpha-diversité des forêts guyanaises en termes d’espèces dominantes (métrique de Simpson). Cette première étape a nécessité plusieurs développements méthodologiques préalables notamment l’évaluation de l’incertitude taxonomique des inventaires forestiers et sa propagation dans les analyses de diversité, ainsi que l’élaboration de modèles cartographiques permettant de caractériser précisément l’environnement géomorphologique à diverses échelles d’études.La deuxième partie de la thèse vise à expliquer l’influence exercée par les paysages géomorphologiques sur la végétation forestière à travers l’étude des relations entre géomorphologie et sols. Elle s’appuie sur l’analyse de près de 450 sondages pédologiques couplés à la campagne d’inventaire forestier. Les résultats obtenus démontrent une forte dépendance de la nature et des propriétés des sols vis-à-vis des paysages géomorphologiques et du dénivelé régional. Ils suggèrent l’existence d’un effet de filtre édaphique sous-jacent au déterminisme géomorphologique sur la diversité forestière. Une part importante de l’influence géomorphologique reste cependant indépendante du filtre édaphique et est interprétée comme un effet conjugué de deux autres mécanismes sur deux échelles de temps distinctes : le contrôle du turn-over forestier par la dynamique géomorphologique au cours du quaternaire récent et l’intégration des effets biogéographiques sous l’influence des changements globaux plus anciens.La troisième partie de la thèse s’intéresse aux conséquences de la diversité biotique et abiotique décrite sur la gestion forestière et sur la variabilité des services écosystémiques rendus par la forêt, notamment en termes de stockage du carbone dans la biomasse et dans les sols. La quantité de carbone stockée, très variable à l’échelle locale, se révèle significativement influencée par la diversité écosystémique à l’échelle régionale. Ce service de régulation est mis en relation avec la richesse spécifique locale (service de support) et la quantité de bois exploitable (service d’approvisionnement). Des relations complexes de corrélation et de compromis sont mises en évidence entre ces différents services. Elles illustrent la variabilité des réponses des services écosystémiques à la diversité des écosystèmes forestières.La mise en perspective de ces différents volets permet de proposer une typologie précise des habitats forestiers de Guyane et de fournir des pistes de prise en compte de cette diversité écosystémique pour l’aménagement du territoire et la gestion forestière. / French Guiana forest presents a high originality in terms of biodiversity, a good state of preservation, a strong contribution to the overall Amazonian carbon stocks and a very fast socio-economic dynamic. However, our knowledge about forest ecosystems diversity remains insufficient to ensure an optimal management of the various ecosystems and of the services they may provide across the territory. This thesis aims to answer this central issue by studying the diversity of forest ecosystems at the scale of the entire forested area of French Guiana. Specifically we targeted highlighting the factors that determine ecosystems variability and evaluating the consequences of this variability in terms of ecosystem services and management.Firstly, we bring out complex patterns of diversity at different scales including strong floristic variation at the regional scale, using a recent forest inventories campaign (2006-2013) that has been conducted according to a stratified sampling design which includes 3,132 0.2ha-plots covering the whole territory. Our results verify the hypothesis of a strong control of forest beta and alpha diversity by geomorphology, especially at the landscape scale and for dominant species (Simpson metric). This first step required several preliminary methodological developments including an assessment of the taxonomic uncertainty in forest inventories, and spatial models to accurately characterize the geomorphological context at various scales.Secondly, we aimed at interpreting the influence of geomorphological landscapes on the composition of forest vegetation by exploring the relationship between geomorphology and soils. Using about 450 soil sampling locations coupled with the forest inventory plots, we demonstrated that nature and properties of soils are dependent on geomorphological landscapes and locally distributed along regional elevation gradients. A significant soil filtering effect was found underlying the geomorphological influence on forest composition and diversity. However, a major part of this influence proved to be independent of soil filtering and is interpreted as a combination of two mechanisms at two different time-scales: (i) the control of forest turn-over by the geomorphological dynamics during the Late Quaternary and (ii) the integration of biogeographic effects under the influence of tectonic evolution and ancient climate changes.Last of all, we addressed the consequences of the analysed biotic and abiotic variations, which combine into habitats diversity on forest management and on the variability of ecosystem services provided by forests, particularly for carbon storage in biomass and soils. The amount of carbon stored is highly variable at local scale but proves to be significantly influenced by habitats diversity at the landscape level. This regulation service is related with the local species richness (pertaining to the category of support services) and the amount of usable wood (pertaining to the category of supply services). Complex relationships, including correlations and compromises, are evidenced between these different services. This illustrates the variability of the responses of ecosystem services to the habitats diversity.Finally our work allowed us to provide a new typology of natural habitats present in French Guiana forest and to propose suggestions in order to improve land uses and multifunctional forest management in French Guiana.

Parmi les îles de l’Indianocéanie, La Réunion présente une topographie complexe soumise à un climat tropical fortement variable. Sa localisation dans le sud-ouest de l’océan Indien lui octroie un potentiel solaire important. Concomitamment, son isolement géographique dirige le territoire vers l’autonomie énergétique, par la meilleure intégration des énergies renouvelables dans son mix énergétique. Le verrou de l’exploitation du gisement solaire local réside dans la forte intermittence de cette ressource qui est grandement tributaire de la couverture nuageuse. Ainsi, il est de première nécessité d’approfondir les connaissances du potentiel solaire local, autant en ce qui concerne sa variabilité temporelle que sa répartition spatiale. Les travaux de recherches ici menés s’axent autour de cet approfondissement nécessaire du gisement solaire local. La mesure in situ du rayonnement solaire global n’est pas équitablement répartie sur le département et ne permet donc pas d’établir une cartographie aussi équilibrée que celle offerte par les résolutions de l’imagerie satellitaire. Dans le cadre des travaux de recherches, nous exploitons le produit satellitaire SARAH-E (Solar surfAce RAdiation Heliosat – East) prodigué par le SAF Climat (CM SAF) d’Eumetsat. Les résolutions spatiales et temporelles de SARAH-E permettent d’étudier l’irradiance à la surface de La Réunion sur un total de 89 pixels et de 16 ans de données horaires (0,05°×0.05°, 1999-2015, excluant 2006). Grâce à ces données, nous articulons l’approfondissement de la connaissance du gisement solaire autour de deux méthodologies complémentaires. Dans une première étude, une cartographie du potentiel solaire moyen est établie en combinant ses deux composantes orbitales, soit : les cycles diurne et saisonnier. La complémentarité de cette considération nous permet d’extraire des zones cohérentes tant au niveau spatial que temporel, à l’image de la dynamique atmosphérique locale. En seconde partie, il sera ensuite question de quantifier et qualifier les perturbations possibles pouvant moduler le potentiel solaire moyen dans la journée. Cinq journées-types sont retenues et caractérisées selon leurs structures spatiales et temporalité associée. Par la suite, nous proposons un premier lien entre les perturbations solaires locales et certains processus atmosphériques de plus large échelle. Ainsi, nous estimons des modulations relatives selon l’oscillation de Madden-Julian, les talwegs tropicaux-tempérés et les cyclones. Finalement, nous décomposons la ressource solaire réunionnaise en (1) un potentiel moyen cyclique, selon une combinaison de la variabilité saisonnière à l’évolution diurne, et (2) des perturbations journalières types, présentant des liens avec les dynamiques atmosphériques à plus large échelle. / In the South-West Indian Ocean, La Réunion Island is located in a strong solar potential. However, its complex topography and tropical climate are obstacles to the best exploitation of renewable energies. Thus, the knowledge of the local solar potential has to be deepen, both on its temporal and spatial variabilities. The research here focuses on this deepening of the local solar deposit. Thus, the use of SARAH-E satellite product (Solar surfAce RAdiation Heliosat - East) allows us to study the irradiance of Reunion Island on 89 pixels and 16 years of hourly data. In a first study, the mean solar potential is mapped by combining its two orbital components: the diurnal and seasonal cycles. Their complementarity permits the extraction of coherent zones with the local atmospheric dynamic. In the second part, the daily perturbations modulating the mean solar potential are detailed in five typical days with specific spatial structures and temporality. We then propose a first link between local solar perturbations and the larger-scale atmospheric processes, namely the Madden-Julian oscillation, the Tropical-Temperate Troughs and Tropical Cyclones. Finally, La Réunion island solar resource is decomposed into (1) an mean cyclic potential, combining seasonal and diurnal evolutions, and (2) typical daily perturbations, with links to larger-scale atmospheric dynamics.

Les mécanismes à l’origine du maintien de la forte diversité locale des arbres des forêts tropicales humides constituent encore une énigme pour les scientifiques. Cette thèse a pour but d’étudier et de comprendre certains facteurs biotiques et abiotiques qui influencent l’assemblage des communautés des forêts tropicales humides d’Amazonie. A l’aide d’une approche empirique conduite dans les forêts tropicales de Guyane française et du Loreto au Pérou, de nombreuses expériences de terrain ont été mises en place dans le but d’apporter des éléments de réponse sur les mécanismes impliqués dans le maintien de la diversité des communautés d’arbres et d’insectes des forêts amazoniennes. Dans un premier temps, cette thèse permet de souligner l’importance des pressions biotiques exercées sur les communautés d’arbres. En effet, les communautés d’insectes peuvent influencer la composition des communautés d’arbres le long d’un gradient environnemental conduisant à des compromis entre la défense et la croissance. Ces compromis ou tradeoff permettent de maintenir la coexistence des espèces de forêts tropicales humides en favorisant la spécialisation des arbres à leur habitat (Chapitre 1, Annexe 3). Cependant, de nombreux facteurs peuvent engendrer des variations dans les compromis d’allocation exhibés par les plantes, ce qui peut compliquer la validité de ces résultats. Dans ce sens, nous avons souligné l’influence du rôle de la cascade trophique et l’existence chez certaines espèces d’arbres de stratégies d’évitement des insectes (Chapitre 2). Dans un second temps, nous avons montré que les filtres environnementaux et les distances géographiques favorisent un fort turnover de la composition des arthropodes des forêts tropicales (chapitre 3, Annexe 2). Les résultats de cette étude ont des implications fondamentales sur les mécanismes qui expliquent la structuration des communautés d’insectes herbivores. Nous avons souligné l’importance de l’interaction des communautés des insectes herbivores et de leurs plantes associées. De plus, des prédictions sont présentées sur le degré de spécialisation des insectes à leur plante-hôte (Annexe 3), notamment sur les implications possibles dans les compromis d’allocation chez les plantes. Finalement, des perspectives de recherche sont proposées en vue de poursuivre ces travaux de recherche, et notamment des extensions de mes expériences vers d’autres régions tropicales et tempérées et l’intégration de la phylogénie pour comprendre des mécanismes de coévolution entre communautés d’arbres et insectes. Nous proposons également une intégration des résultats de cette thèse dans les stratégies locales et régionales de conservation des forêts tropicales du bassin amazonien. / The mechanisms underlying the maintenance of local diversity of trees in tropical rainforests remain under debate. This dissertation aims to study and understand some biotic and abiotic factors that may influence both tree and insect community assembly in lowland tropical forests of Amazonia. I used an empirical approach to study communities of trees and insects in tropical forests of French Guiana and Peru, to address the extent to which insect herbivores contribute to the turnover of tree species across strong environmental gradients. In Chapter 1, I studied how herbivorous insect communities can influence the composition of tree communities along an environmental gradient by reinforcing tradeoffs between defense and growth that promote habitat specialization (Chapter 1, Appendix 3). The complicated variation in the patterns of growth and defense from this study led me to pursue further observations of an alternative plant defense strategy of time-avoidance of herbivores, which I examined in detail in Chapter 2. I found evidence for coordinated leaf production in some tree species that was consistent with the satiation of herbivores, suggesting that multiple interactions between plants and their herbivores may be responsible for patterns of habitat specialization in trees. In the second part of the dissertation, I examined insect herbivore communities in detail to test for turnover in species composition across geographic and environmental gradients. In Chapter 3, I present evidence for substantial beta-diversity in arthropod communities throughout lowland Amazonian forests. In the discussion I propose research perspectives to complete this research, including the extension of observations to compare tropical and temperate regions and the integration of molecular phylogenetics information to study coevolution of plant lineages and their insect herbivores. I conclude with suggestions for the integration of the results of this thesis in local and regional strategies for the preservation and conservation of tropical forests in the Amazon basin.

L'analyse idempotente étudie les espaces linéaires de dimension infinie dans lesquels l'opération maximum se substitue à l'addition habituelle. Nous démontrons un ensemble de résultats dans ce cadre, en soulignant l'intérêt des outils d'approximation fournis par la théorie des domaines et des treillis continus. Deux champs d'étude sont considérés : l'intégration et la convexité. En intégration idempotente, les propriétés des mesures maxitives à valeurs dans un domaine, telles que la régularité au sens topologique, sont revues et complétées ; nous élaborons une réciproque au théorème de Radon-Nikodym idempotent ; avec la généralisation Z de la théorie des domaines nous dépassons différents travaux liés aux représentations de type Riesz des formes linéaires continues sur un module idempotent. En convexité tropicale, nous obtenons un théorème de type Krein-Milman dans différentes structures algébriques ordonnées, dont les semitreillis et les modules idempotents topologiques localement convexes ; pour cette dernière structure nous prouvons un théorème de représentation intégrale de type Choquet : tout élément d'un compact convexe K peut être représenté par une mesure de possibilité supportée par les points extrêmes de K. Des réflexions sont finalement abordées sur l'unification de l'analyse classique et de l'analyse idempotente. La principale piste envisagée vient de la notion de semigroupe inverse, qui généralise de façon satisfaisante à la fois les groupes et les semitreillis. Dans cette perspective nous examinons les propriétés "miroir" entre semigroupes inverses et semitreillis, dont la continuité fait partie. Nous élargissons ce point de vue en conclusion.

L'évaluation de la durabilité écologique et économique d'une exploitation forestière dans le contexte amazonien est l'objectif de ce travail. Deux sites ont été utilisés : 1)le site de Paracou en Guyane française sur lequel la dynamique forestière est suivie depuis 1984; 2) une forêt privée située au Pará, Brésil, offrant des données sur l'impact de l'exploitation et ses coûts et recettes. Premièrement, ce travail a consisté à améliorer le simulateur de la dynamique forestière Selva. 11 modèles spécifiques aux processus de mortalité et de recrutement ont été élaborés. Les processus de mortalité sur pied et par chablis utilisent respectivement des variables biologiques de l'arbre et des variables descriptives du peuplement. Des variables décrivant la structure et la composition floristique du peuplement ont permis de modéliser le recrutement de 30 espèces, surtout des pionnières/héliophiles. L'incorporation de ces modèles a permis d'intégrer 92 stratégies de vie dans le simulateur. La forêt virtuelle générée montre une structure et une diversité spécifique proches d'une forêt primaire. Dans le cadre de la législation brésilienne préconisant des cycles de 25-35ans, la simulation montre qu'il est possible d'exploiter 4 tiges/ha/cycle en maintenant une surface terrière 20% inférieure à l'originale. Si l'exploitation forestière engendre des bénéfices variant entre 147 et 239 US$/ha/an, la déforestation produit des bénéfices légèrement supérieurs (295 US$/ha/an). Un schéma de compensation financière de changement d'un système émetteur de carbone (déforestation) pour un autre (exploitation forestière) représenterait un coût d'abattement de la tonne du carbone supérieur à US$ 10