L'approche par traits fonctionnels pour étudier les communautés végétales est de plus en plus populaire en comparaison avec l'approche taxonomique. Il devient alors important de vérifier les suppositions de base de cette approche par traits. Le but de cette étude était d'évaluer la justesse d'une de ces suppositions, soit que la variabilité entre les espèces est relativement plus importante que la variabilité à l'intérieur des espèces. En effet, pour faire le lien entre des traits qui sont mesurés au niveau des individus et des communautés végétales, nous devons utiliser les traits agrégés, qui sont une moyenne d'un trait pondérée en fonction des espèces présentes dans la communauté. Pour tester la supposition de base des traits agrégés dans un cas de borne critique inférieure de celle-ci, nous avons choisi un cadre d'étude avec de faibles gradients environnementaux, peu d'espèces d'arbres et plusieurs traits fonctionnels. Notre étude a été faite chez des jeunes arbres en forêt mature, pour réduire au maximum la variabilité interspécifique. Si la variabilité interspécifique est encore relativement la plus grande, alors la supposition de base des traits agrégés sera renforcée. Pour ce faire, nous avons vérifié l'importance relative des variabilités temporelle, environnementale, interspécifique, intraspécifique et intra-individuelle par décomposition de la variance, pour 15 traits fonctionnels. Pour la majorité des traits, la variabilité interspécifique occupe une place relativement plus importante que les autres niveaux de variabilité. Cependant, pour certains traits, les variabilités intraspécifique et environnementale ne sont pas totalement négligeables. Ainsi, dans les cas où les traits utilisés sont peu plastiques au niveau environnemental, où il y a beaucoup d'espèces, et de forts gradients environnementaux, l'utilisation des traits agrégés au niveau des communautés est raisonnable, car la variabilité interspécifique sera probablement assez grande. Par contre, dans les cas où les traits sont très plastiques, où il y a peu d'espèces, il vaut peut-être mieux calculer des traits agrégés pour chaque site, ne sachant si les variabilités intraspécifique et environnementale sont vraiment négligeables.

L’objectif principal de ce travail fut d’analyser la variabilité spatiale de plusieurs composantes du bilan de C du sol en forêt tropicale humide. L’étude menée en Guyane française a été essentiellement réalisée dans la forêt naturelle du site-atelier Guyaflux et dans une plantation d’essences locales à proximité. Deux approches ont permis de répondre à cet objectif. La première visait à évaluer les effets des facteurs environnementaux (i.e. type de sol, humidité du sol ou structure forestière) sur la variabilité spatiale et interspécifique de plusieurs composantes. Parmi ces composantes les estimations de biomasse racinaire, production des racines fines (Ø < 2 mm) et respiration du sol (Rsol) ont mis en évidence une forte variabilité spatiale intra-parcelle. Au sein d’une même parcelle, une relation empirique significative a été observée entre les données de surface terrière du peuplement et les mesures de Rsol. Conjointement, une étude comparative de la phénologie de croissance et de la décomposition des racines fines a permis d’évaluer les variations entre cinq et huit espèces ligneuses, respectivement. La deuxième approche consistait à hiérarchiser les facteurs responsables de la variabilité spatiale de Rsol : une composante intégrative des processus impliqués dans le fonctionnement du sol. Rsol se décompose en une composante hétérotrophe (Rh) et autotrophe (Ra). Dans ce cadre deux modèles semi-mécanistes ont été paramétrés et testés grâce aux mesures de Rsol réalisées en continu sur le même site. Le modèle de bilan de C du sol CENTURY a simulé Rh, la respiration des micro-organismes décomposeurs de la matière organique. Le module McCree a simulé Ra, la respiration des racines vivantes et a été associé à CENTURY pour simuler Rsol totale. Une analyse de sensibilité réalisée sur ces prédictions de flux a montré que la qualité chimique (e.g. teneur en lignine) des litières ainsi que l’humidité du sol affectent la variabilité spatiale des flux de CO2 provenant du sol. L’utilisation de modèles mécanistes est ressortie très prometteuse dans ce travail de thèse, elle complète efficacement les analyses des expérimentations in situ en ajoutant une dimension particulière à chaque facteur d’influence des processus biologiques extrêmement complexes en forêt tropicale. / The aim of this study was to define the spatial variability of the C balance components of the soil in a tropical rain forest. This work was conducted in French Guiana in the Guyaflux experimental forest and in a close plantation of monospecific plots. Two approaches were used in this investigation. The first one aimed to analyze the effects of the environmental factors (i.e. soil texture, soil moisture or forest structure) on the spatial and interspecific variability in several components in situ. Among these components, the root biomass, the fine roots (Ø < 2 mm) production and the soil respiration (Rsol) measurements underlined a large spatial variability within plot. At this scale, there was a significant empirical relationship between the tree basal area and soil respiration. Interspecific variations in fine root elongation and decomposition rate have been jointly estimated for five and eight tropical tree species, respectively. The second approach classified the factors according to the magnitude of their effects on spatial variability of Rsol. Rsol is derived from both heterotrophic respiration by microorganisms (Rh) that decompose ground surface organic matter and autotrophic respiration by roots (Ra). Datasets from two years experiments of Rsol were used to evaluate the performance of semi-mechanistic model on the Guyaflux site. A soil organic matter model, CENTURY, simulating Rh component was coupled with the McCree model, which simulates the Ra of Rsol. The results of a parametric sensitivity analysis on the different predictions proved that the litter quality (e.g. lignin content) and the soil moisture were the two main factors responsible for the spatial variation of the CO2 flux on the soil. In this study, we showed that the use of simulation models linked to experimental field results is a promising approach to understand the impact of the biotic and abiotic factors on the processes deeply complex in tropical forest.

Chez les diatomées du genre Pseudo-nitzschia, certaines espèces produisent une neurotoxine, l’acide domoïque responsable chez l’homme d’intoxications amnésiantes suite à la consommation de mollusques contaminés. En Baie de Seine, la variabilité interannuelle de ces efflorescences toxiques, qui provoquent certaines années des fermetures de zones de pêche à la coquille Saint-Jacques, est liée à des changements de diversité spécifique au sein des communautés de Pseudo-nitzschia. Cette thèse avait pour objectif de caractériser la diversité écophysiologique au sein du genre Pseudo-nitzschia afin de mieux comprendre les facteurs qui influencent les différences de toxicité et de phénologies des efflorescences des principales espèces de Pseudo-nitzschia de Baie de Seine. Différents paramètres physiologiques, tels que la croissance, la production d’acide domoïque, les quotas élémentaires, les paramètres photosynthétiques, ainsi que les paramètres de cinétiques d’absorption du nitrate, du silicate et du phosphate, ont été étudiés chez quatre espèces : P. australis, P. pungens, P. fraudulenta et P. delicatissima. De plus, la variabilité intraspécifique a été évalué en étudiant de nombreuses souches par espèce et en estimant l’influence des variations de la taille cellulaire liées au cycle de vie de Pseudo-nitzschia sur les paramètres physiologiques. Les résultats montrent une importante diversité intraspécifique de la physiologie des quatre espèces, en partie liée à la taille cellulaire et parfois au cycle de vie. La connaissance de cette diversité intraspécifique a permis de caractériser différents traits physiologiques pour chaque espèce. Les résultats apportent des éléments de compréhension sur les conditions physiologiques favorables à la production d’acide domoïque et le rôle des éléments nutritifs dans le déterminisme des efflorescences des espèces de Pseudo-nitzschia. / In the diatom Pseudo-nitzschia, some species produce a neurotoxin called domoic acid responsible for amnesic shellfish poisoning in humans following the consumption of contaminated molluscs. In the Bay of Seine (English Channel), the variability of bloom toxicity is linked to differences in the Pseudo-nitzschia species diversity. The aim of this thesis was to characterize the ecophysiological diversity within the genus Pseudo-nitzschia in order to better understand the physiological parameters influencing differences in toxicity and bloom phenology among the main Pseudo-nitzschia species of the Bay of Seine. Growth, domoic acid production, elemental intracellular quotas, photosynthetic parameters and kinetic parameters for nitrate, phosphate, and silicic acid uptake were studied in four Pseudo-nitzschia species: P. australis, P. pungens, P. fraudulenta et P. delicatissima. The intraspecific variability was characterized with a multi-strain approach and also considering the effect of cell size on the studied physiological parameters. The results highlight the importance of the intraspecific variability in the physiology of the four species, in part due to cell size reduction linked to Pseudo-nitzschia life cycle. Delineate the intraspecific diversity allowed to characterize different physiological traits for each species. This work brings new information on the physiological conditions favorable to domoic acid production and on the role of nutrients in controlling Pseudo-nitzschia species diversity during blooms.

Le principal objectif de ce travail était de déterminer l’efficience d’utilisation de l’eau (WUE) de diverses espèces d’acacias d’origine Australienne et Sahélienne par la discrimination isotopique au niveau de la feuille (Δ13Cf) et par différentes techniques de mesure. Les acacias ont montré une forte variabilité interspécifique de Δ13Cf. Cette variabilité a été confirmée par les mesures directes d’échanges gazeux au niveau des feuilles (efficience intrinsèque d’utilisation de l’eau, Wi) et par des mesures effectuées au niveau de la plante entière (efficience de transpiration, TE). Une forte variabilité interspécifique des traits foliaires(densité stomatique DS, proportion d’azote dans les feuilles %N, surface massique SLA, assimilation nette du CO2 à la saturation Asat, conductance stomatique en vapeur d’eau à la saturation gssat) et de la croissance (ratio biomasse racinaire sur biomasse aérienne R/S) a également été constatée entre les espèces. WUE était pratiquement contrôlée par gssat.L’hypothèse selon laquelle les espèces se développant dans les zones arides présenteraient une WUE plus élevée n’a pas été vérifiée. Au contraire, les espèces des zones semi-humides ont présenté une WUE plus élevée que celles de zones semi-arides et arides. / The main objective of this work was to compare water use efficiency (WUE) among various Australian and Sahelian acacia species using isotope discrimination at leaf level (Δ13Cf) and various methods of measurement. Acacia species exhibited a large inter-specific variability of Δ13Cf. This variability was confirmed by direct leaf gas exchange measurements (intrinsic water use efficiency, Wi) and by measurement at the whole plant level (transpiration efficiency, TE). A large interspecific variability of leaf traits (stomatal density DS, leaf nitrogen concentration %N, specific leaf area SLA, net CO2 assimilation of the saturation Asat, stomatal conductance for water vapor of the saturation gssat) and growth characteristics (root shoot biomass ratio R/S) has also been reported. WUE was controlled for gssat. The hypothesis that the species from arid areas exhibit higher WUE was not confirmed. In contrast, the species from semi-wet area exhibited a higher WUE than those from semi-arid and arid zones