De longs délais temporels peuvent exister entre les perturbations survenant à un site et les réponses des espèces de la communauté occupant ce site. Ces changements écosystémiques transitoires lents en comparaison d’une vie humaine peuvent être difficiles à détecter ou à comprendre sans la prise en compte du contexte temporel par l’utilisation de données historiques. C’est souvent le cas pour les processus d’invasion de plantes ou d’animaux non-indigènes dans les communautés forestières. Bien que les perturbations anthropiques soient reconnues pour faciliter les invasions dans ce type de communauté, des temps de latence importants peuvent tout de même survenir à chaque étape du processus. On peut donc penser que les patrons d’invasion d’un site représenteraient davantage les legs écologiques des perturbations plus anciennes que ceux des perturbations plus récentes. Ce mémoire vise à évaluer si l’on gagne à tenir compte de l’âge des perturbations pour expliquer les invasions biologiques établies dans les sites environnants. Pour vérifier cela, nous avons inventorié l’abondance et la composition des communautés de plantes et de vers de terre non-indigènes dans 85 parcelles dispersées dans l’ensemble de la Réserve Naturelle Gault. Suite à une reconstitution fouillée de l’historique des perturbations anthropiques, nous avons comparé le pouvoir explicatif des perturbations initiées avant 1910 avec celui des perturbations survenues après 1910. Nous avons aussi pris en compte les variables environnementales reconnues comme importantes. Les résultats suggèrent que dans les forêts de la Réserve Naturelle Gault, la présence et l’intensité des invasions de plantes et de vers de terre non-indigènes sont en premier lieu expliquées par la proximité aux perturbations anthropiques initiées il y a plus d’un siècle. Les conclusions de ce mémoire soulignent l’importance de l’utilisation d’une approche historique pour comprendre pleinement la durée des impacts écologiques des perturbations anthropiques quant à la facilitation des processus d’invasion biologique.

Au Québec, les premiers Lumbricidae ont été introduits par les colons européens aux alentours du 16e siècle. Depuis cette première vague d’introduction, ils se propagent sur le territoire à l’aide de l’activité humaine. Cependant, nous en savons peu sur l’effet des diverses activités humaines sur l’établissement des communautés de Lumbricidae en milieu forestier protégé. De plus, leurs effets sur les cycles biogéochimiques et les plantes de sous-bois restent peu connus. Le premier objectif de notre étude était de comparer l’effet de la circulation routière et du transport d’appâts par les pêcheurs sur l’abondance et la structure des communautés de Lumbricidae en forêt. Notre deuxième objectif était de vérifier si les vers de terres exotiques pouvaient influencer la production d’oxyde nitreux, un gaz à effet de serre important. Enfin, le dernier objectif était de mesurer l’impact des vers de terre sur la richesse et la composition du sous-bois forestier. Nous avons réalisé un échantillonnage autours de 61 lacs du parc national du Mont-Tremblant, 46°26′00″N 74°21′00″W, avec différents niveaux d’activité humaine. Nos résultats montrent que la pêche, la proximité des routes et l’acidité du sol ont tous les trois un effet positif sur l’abondance des vers de terre. Cependant, la pêche augmente davantage la densité et la richesse d’espèces de vers. De plus, seule la pêche semble permettre l’introduction des vers anéciques Lumbricus terrestris. Afin d’estimer l’impact des vers de terre sur la biodiversité végétale et les propriétés du sol nous avons échantillonné 47 points autour de deux lacs envahis pour observer un gradient d’invasion. Nos tests ont montré que l’abondance de Lumbricus terrestris était corrélée positivement avec les taux de nitrification et de dénitrification dans le sol, deux processus pouvant émettre de l’oxyde nitreux vers l’atmosphère. Une augmentation de l’abondance des Lumbricus terrestris était également corrélée avec une diminution de la richesse d’espèces herbacées. Nous avons observé que les abondances combinées des vers anéciques et endogéiques influençaient la composition de la végétation de sous-bois. Leur abondance était corrélée négativement avec le recouvrement de Maïanthemum canadensis, Trientalis borealis et Dryopteris intermedia tout en étant corrélée positivement avec celui de Carex sp. Les résultats de notre étude pourront être utilisés par nos partenaires de la SÉPAQ afin d’assurer une meilleure gestion de la problématique des vers de terre exotiques. Nos résultats militent en faveur d’un moratoire sur la création de nouvelles routes et sur l’utilisation de vers vivants en tant qu’appâts dans les parcs nationaux. De manière plus générale, cette étude amène des pistes de solutions quant à la gestion de la propagation des vers de terre exotiques dans des nouveaux milieux, par exemple en donnant aux autorités nécessaires le mandat de contrôler l’accès des pêcheurs dans les secteurs non envahis.

Depuis leur introduction par des Européens il y a quelques siècles, les vers de terre se sont propagés dans les sols de l'Amérique du Nord. Depuis les années 2000, plusieurs fronts d'invasion dans les milieux naturels ont soulevé des inquiétudes dans la communauté scientifique. Nous avons analysé les impacts des vers de terre sur la germination des graines et la survie des semis de 14 espèces d'arbres indigènes au Québec, et nous avons investigué les façons dont ils influencent la composition végétale du sous-bois, les variables physico-chimiques du sol et les communautés microbiennes en Estrie. Nos résultats suggèrent que les vers de terre diminuent la germination des graines et les taux de survie des plantules, en plus de provoquer des effets importants chez quelques variables physico-chimiques et groupes microbiens. Nous concluons que les vers de terre exotiques ont le potentiel d'altérer la composition des espèces et le fonctionnement des érablières du sud du Québec.

Le mercure suscite beaucoup d'attention de par les conséquences sanitaires et environnementales qu'il engendre. Son impact est particulièrement important dans la région amazonienne et en particulier en Guyane française où les teneurs en mercure sont naturellement élevées dans les sols, et s'ajoutent celles liées aux activités d'orpaillage. Si l'impact du mercure dans les milieux aquatiques a été largement étudié, peu d'études ont évalué son impact dans les milieux terrestres, où il est préférentiellement stocké. Dans ce contexte, les interactions entre les vers de terre, organismes ingénieurs des sols, et le mercure ont été étudiées dans des sols tropicaux, avec comme objectifs : i) d'évaluer l'abondance et la diversité des vers de terre in situ en lien avec le mercure, ii) d'évaluer expérimentalement la résistance au mercure d'une espèce de ver tropical présente sur le site d'étude et iii) d'évaluer l'impact en microcosmes de l'activité des vers de terre sur la mobilité et la répartition du mercure dans les sols. Ces objectifs ont été appréhendés au travers de trois volets, avec comme matériel d'étude des sols naturels (oxisols et sols hydromorphes) et des vers de terre tropicaux provenant d'un site orpaillé, situé dans les environs de Cacao, en Guyane française. Dans le premier volet, un échantillonnage standardisé des vers de terre (TSBF), a permis de proposer des espèces putatives (ou MOTUs) à partir de méthodologies de délimitation basées sur le barcode ADN. Ces MOTUs ont ensuite été identifiés morphologiquement, parmi lesquels Pontoscolex corethrurus, une espèce pantropicale considérée comme pérégrine. De plus, les caractéristiques des sols et les teneurs en mercure ont été déterminés afin de tenter d'expliquer la distribution des vers sur le site étudié. P. corethrurus se retrouve exclusivement dans l'oxisol, qui contient les concentrations les plus élevées de mercure total. Le second volet de ce travail a été consacré à l'étude de l'impact du mercure sur l'espèce tropicale P. corethrurus, à travers une approche écotoxicologique où le vers de terre a été exposé à différentes concentrations de mercure dans un oxisol dopé au laboratoire (HgCl2). Les résultats obtenus ont confirmé la résistance de cette espèce à des concentrations de mercure allant jusqu'à 20 µg g-1 de sol et ont révélé sa forte capacité bioaccumulatrice. Les résultats précédemment décrits ont ouvert la voie à un troisième volet où deux études en microcosmes se sont attachées à étudier l'impact des vers de terre sur la mobilité et la disponibilité du mercure (a) dans des conditions proches de celles rencontrées en conditions naturelles (fond géochimique), et (b) en présence d'une forte concentration pouvant être rencontrée sur les sites orpaillés (20 μg Hg g-1 de sol). Les résultats obtenus ont montré que les vers de terre agissent sur la mobilité du mercure directement par modifications physico-chimiques des sols (augmentation du pH et COD) et indirectement par stimulation des communautés bactériennes totales du sol. En conclusion, notre étude a montré que (1) P. corethrurus est une espèce résistante au mercure de par sa présence sur notre site d'étude et les résultats du test écotoxicologique mené au laboratoire, ce qui confirme l'idée d'un modèle tropical pour ce type d'étude ; (2) la bioaccumulation du mercure mesurée chez les vers de terre est importante et pourrait ainsi être responsable de l'entrée du mercure dans la chaîne terrestre trophique ; et (3) les vers de terre jouent un rôle dans la mobilité du mercure, modifiant sa partition dans les sols et diminuant les conséquences environnementales liées à sa biodisponibilité / Mercury is of major concern because of health and environmental problems that they cause. This toxic pollutant is particularly prevalent in tropical Amazonian regions and in French Guiana where soils are naturally rich in mercury and past and present gold mining activities occurred. While many studies have shown the impact of mercury in aquatic environments, to our knowledge only a few have focused on terrestrial ecosystems, where mercury is predominantly found. This doctoral research examined the interactions between earthworms, which are soil engineers, and mercury in a tropical soil from French Guiana. The objectives of the research were to: i) evaluate in situ earthworm diversity and distribution in soils related to mercury concentrations, ii) evaluate experimentally the impact of mercury on a tropical earthworm species present in our study site, and iii) evaluate the impact of earthworms on mercury mobility and availability in different soils. In order to achieve these objectives, three studies were conducted using natural tropical soils (oxisols and hydromorphic soils) and tropical earthworms sampled in a small catchment basin located near Cacao, in French Guiana. In the first part, earthworms were collected in the field using the standard TSBF method, and species delimitation was done based on DNA barcoding. Putative species were then morphologically identified, among them Pontoscolex corethrurus, a pantropical and peregrine species. Furthermore, soil characteristics and mercury concentrations were determined, and a first attempt was made to explain earthworm distribution in the field. P. corethrurus was found only in the oxisol, which contained highest mercury concentrations in the field. In the second part, an ecotoxicological study was done using a natural tropical soil in order to assess the impact of mercury on the identified tropical species: P. corethrurus. The results showed that P. corethrurus can resist up to high mercury concentrations ; it was not affected until 20 µg Hg g-1 soil and showed high capacity of Hg bioaccumulation. These results were used for the third part of the thesis. In the last part, two studies were conducted in controlled conditions in order to assess the impact of earthworms on mercury mobility and availability in soils. For these studies, conditions near natural conditions and also a high mercury concentration were applied to the soil (20 μg Hg g-1 soil). Results showed the impact of earthworm on mercury mobility and availability through different mechanisms: directly, through soil modifications (increase of soil pH and DOC), and indirectly, through stimulation of the soil microbial population. Furthermore, results confirmed the high capacity of earthworms for mercury bioaccumulation. In conclusion, we showed that (1) P. corethrurus is resistant to mercury, due to its presence in our field contaminated site and the results of the toxicity test done in the laboratory, thus confirming the use of a tropical species for these studies ; (2) mercury bioaccumulation measured in earthworms is important and thus could be responsible for its entry and biomagnification in the terrestrial food chain ; and (3) earthworms affect mercury mobility modifying its fractioning in soils and decreasing its availability

La production animale augmente continuellement à l'échelle mondiale depuis quelques décennies, dans les pays développés d'abord et maintenant dans les pays en développement. Des systèmes industriels ont donc été développés pour améliorer la productivité des élevages, pour augmenter rapidement la production animale et pour fournir la nourriture consommée par les villes. Ils sont efficaces en termes de biosécurité et d'efficacité de conversion des aliments du bétail mais ils ont des incidences sur l'environnement telles que les émissions d'odeur, les émissions d'ammoniac ou de gaz à effet de serre, ou la pollution de l'eau. La durabilité de ces systèmes dépend de leur capacité à limiter leurs impacts sur la raréfaction des ressources naturelles et à limiter leurs fuites de sorte que l'environnement naturel et la biodiversité puissent être préservés près des élevages. Des systèmes de traitement onéreux ne pouvant pas être employés pour des raisons économiques, l'ingénierie écologique fournit les concepts qui peuvent aider à trouver des solutions plus efficientes économiquement et écologiquement. Notre travail a commencé avec la mise en route d'un système associant un bâtiment d'élevage de porcs, une séparation de phase liquide/solide de l'effluent du bâtiment, un lombrifiltre et un ensemble de zones humides artificielles. Destiné à augmenter l'efficacité de recyclage de l'eau et à produire des biomasses utilisables pour la nutrition animale, la fertilisation, la production d'énergie, etc., ce système combine donc la dilution élevée des effluents, permettant la diminution des émissions, à la réutilisation de l'eau et des nutriments. L'eau utilisée pour l'évacuation fréquente des déjections est ainsi recyclée. Les nutriments sont réutilisés sur l'exploitation agricole ou exportés. L'emprise au sol du système est environ 50 fois inférieure à celle requise pour l'épandage des effluents. L'objectif fondamental de la thèse était d'améliorer la compréhension du système pour en préciser les avantages et les limites. L'objectif finalisé était d'étudier si les connaissances produites permettaient d'améliorer la conception et la gestion du système. Des méthodes spécifiques ont été développées pour étudier, sous l'angle des processus et sous l'angle systémique, un dispositif dont les dimensions ne permettaient pas une reproduction dans un laboratoire. Elles ont été appliquées aux émissions gazeuses du lombrifiltre et à l'efficacité de traitement des zones humides artificielles. Nos résultats permettent de définir une " quantité optimale " d'effluent qui maximise la population de vers de terre (preferendum). Au-dessus de ce seuil, les vers de terre meurent en raison de conditions anoxiques. Quand la population de vers de terre est maximale, les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont limitées en regard du flux d'intrant. Par conséquent, l'abondance de vers de terre peut être employée comme bioindicateur de faibles émissions dans les systèmes de transformation d'effluent. L'effet des lombriciens sur les émissions gazeuses est surtout indirect, par leur influence sur la structure de la couche organique, sa porosité, les transferts de matière et sa population microbienne. La " quantité optimale " transférée entre deux niveaux successifs peut être définie pour la production de végétation des zones humides artificielles. Par rapport à un système ouvert, le recyclage de l'eau induit un changement de la stoechiométrie des nutriments, en raison d'efficacités de traitement différentes de ces nutriments : par exemple, le taux de réduction du potassium est inférieur à celui de l'azote ; cette différence induit une augmentation de concentration en potassium dans l'eau par rapport à l'azote. La concentration en potassium se stabilise lorsque la rétention par tous les compartiments correspond à une diminution de masse équivalente au flux de potassium excrété par les animaux. Cela montre que la stoechiométrie des nutriments devrait changer dans les milieux agricoles et probablement dans les productions où l'efficacité du recyclage est augmentée. L'estimation du bilan de matière du système, montre que les émissions d'ammoniac et de gaz à effet de serre sont réduites par rapport aux flux d'azote, et que les produits organiques (lombricomposts et boues des lagunes) contribuent majoritairement à l'abattement des nutriments. Des recommandations pour la conception et la gestion des systèmes qui améliorent le recyclage des effluents sont proposées à partir de ces connaissances. Nos résultats ont été et pourront être mobilisés pour des buts socio-économiques.

Des pollutions des sols (péri)urbains et urbaines fortement peuplées en métaux et metalloïdes persistants (éco)toxiques sont couramment observées à l’échelle globale. Certains éléments (Se, Cu…) ont des rôles biologiques et par contre d’autres (Pb, Cd…) ont uniquement un impact (éco)toxique qui peut être influencé par leur spéciation et compartimentation qui modifient leurs transferts et biodisponibilité. Dans une optique de gestion des sols et d’alimentation durables, des questions scientifiques pluridisciplinaires sont à creuser concernant : (i) les mécanismes en jeu dans la biodisponibilité et l’impact sur les organismes vivants des éléments inorganiques en lien avec leur spéciation ; (ii) la co-gestion des risques environnement-santé induits par des installations industrielles classées : ICPE en France (ex. usine de recyclage de batteries) avec les riverains qui cultivent des potagers ou les employés. Dans ce contexte, ont été étudiés : (i) le transfert des métaux entre phase solide et solution du sol sous l’influence des vers de terre sur un site ICPE; (ii) le transfert et la bioaccessibilité du Se en conditions contrôlées pour 2 formes chimiques; (iii) le risque sanitaire pour les riverains d’un site ICPE qui jardinent, et les facteurs influant les plombémies des professionnels (étude statistique des données). Une review bibliographique de la qualité du manioc en lien avec les pratiques culturales et culinaires et les caractéristiques de l’environnement a finalement été réalisée pour compléter la démarche « Sciences et Société » de la thèse. L’analyse des différents isotopes du plomb dans les sols aux alentours de l’usine de recyclage a permis de conclure que 84 à 100% du plomb des sols de surface est d’origine anthropique. Un comportement d’évitement des zones les plus polluées en plomb a été observé pour l’espèce de vers de terre A. caliginosa. Le transfert racinaire, la translocation du sélénium vers le maïs et sa bioaccessibilité dans le grain sont plus élevés dans le cas du séléniate (facteur de translocation de 1.1, et bioaccessibilité humaine de 89,3%) par rapport au sélénite (0.13, et bioaccessibilité de 82,7%). L’étude de la qualité des cultures des jardins proches de l’usine (à Bazoches), en relation avec la qualité du sol (faible contamination, pH basique et teneur élevée en matières organiques qui réduisent les transferts) et de l’atmosphère a mis en évidence un transfert atmosphère-plante qui dépend du métal (le Cd est le plus biodisponible) et du végétal. Les concentrations en Pb et Cd suivent respectivement les séquences : [laitue>poireau>céleri>carotte] et [laitue>céleri>carotte>poireau]. Pour réduire l’exposition des populations, un lavage soigneux des productions avant la consommation est préconisé.

Le mercure suscite beaucoup d'attention de par les conséquences sanitaires et environnementales qu'il engendre. Son impact est particulièrement important dans la région amazonienne et en particulier en Guyane française où les teneurs en mercure sont naturellement élevées dans les sols, et s'ajoutent celles liées aux activités d'orpaillage. Si l'impact du mercure dans les milieux aquatiques a été largement étudié, peu d'études ont évalué son impact dans les milieux terrestres, où il est préférentiellement stocké. Dans ce contexte, les interactions entre les vers de terre, organismes ingénieurs des sols, et le mercure ont été étudiées dans des sols tropicaux, avec comme objectifs : i) d'évaluer l'abondance et la diversité des vers de terre in situ en lien avec le mercure, ii) d'évaluer expérimentalement la résistance au mercure d'une espèce de ver tropical présente sur le site d'étude et iii) d'évaluer l'impact en microcosmes de l'activité des vers de terre sur la mobilité et la répartition du mercure dans les sols. Ces objectifs ont été appréhendés au travers de trois volets, avec comme matériel d'étude des sols naturels (oxisols et sols hydromorphes) et des vers de terre tropicaux provenant d'un site orpaillé, situé dans les environs de Cacao, en Guyane française. Dans le premier volet, un échantillonnage standardisé des vers de terre (TSBF), a permis de proposer des espèces putatives (ou MOTUs) à partir de méthodologies de délimitation basées sur le barcode ADN. Ces MOTUs ont ensuite été identifiés morphologiquement, parmi lesquels Pontoscolex corethrurus, une espèce pantropicale considérée comme pérégrine. De plus, les caractéristiques des sols et les teneurs en mercure ont été déterminés afin de tenter d'expliquer la distribution des vers sur le site étudié. P. corethrurus se retrouve exclusivement dans l'oxisol, qui contient les concentrations les plus élevées de mercure total. Le second volet de ce travail a été consacré à l'étude de l'impact du mercure sur l'espèce tropicale P. corethrurus, à travers une approche écotoxicologique où le vers de terre a été exposé à différentes concentrations de mercure dans un oxisol dopé au laboratoire (HgCl2). Les résultats obtenus ont confirmé la résistance de cette espèce à des concentrations de mercure allant jusqu'à 20 µg g-1 de sol et ont révélé sa forte capacité bioaccumulatrice. Les résultats précédemment décrits ont ouvert la voie à un troisième volet où deux études en microcosmes se sont attachées à étudier l'impact des vers de terre sur la mobilité et la disponibilité du mercure (a) dans des conditions proches de celles rencontrées en conditions naturelles (fond géochimique), et (b) en présence d'une forte concentration pouvant être rencontrée sur les sites orpaillés (20 μg Hg g-1 de sol). Les résultats obtenus ont montré que les vers de terre agissent sur la mobilité du mercure directement par modifications physico-chimiques des sols (augmentation du pH et COD) et indirectement par stimulation des communautés bactériennes totales du sol. En conclusion, notre étude a montré que (1) P. corethrurus est une espèce résistante au mercure de par sa présence sur notre site d'étude et les résultats du test écotoxicologique mené au laboratoire, ce qui confirme l'idée d'un modèle tropical pour ce type d'étude ; (2) la bioaccumulation du mercure mesurée chez les vers de terre est importante et pourrait ainsi être responsable de l'entrée du mercure dans la chaîne terrestre trophique ; et (3) les vers de terre jouent un rôle dans la mobilité du mercure, modifiant sa partition dans les sols et diminuant les conséquences environnementales liées à sa biodisponibilité

Les lombriciens représentent une composante majeure de la macrofaune du sol et sont souvent présentés comme bioindicateurs de la biodiversité et de la qualité du sol. Par ailleurs, ils sont des ingénieurs de l'écosystème car ils modifient directement ou indirectement la disponibilité des ressources pour d'autres organismes tels que les plantes et les microorganismes. Ils ont un rôle important dans les agrosystèmes car ils participent aux processus qui influencent les composantes physique, chimique et biologique du sol.<br />L'enjeu majeur de ce travail est de comprendre et de modéliser l'évolution des populations de lombriciens dans un champ cultivé et d'étudier l'impact de certains systèmes de culture sur les communautés lombriciennes. L'outil que nous avons mis en place, WORMDYN est un modèle stochastique de dynamique des populations basé sur un modèle matriciel et structuré en classes de stades de développement (cocons, juvéniles, sub-adultes et adultes). Il prédit l'évolution des populations du ver L. terrestris dans des parcelles labourées et dans des parcelles travaillées superficiellement. Les paramètres de ce modèle, estimés en partie grâce à des données issues de la littérature, dépendent de la température et de l'humidité du sol qui sont les facteurs clés influençant la dynamique à court terme de cette espèce de vers de terre.<br /> Ce travail de thèse comporte une première partie méthodologique. L'étude de la dynamique des populations lombriciennes a nécessité un nombre important de prélèvements en champ cultivé. Or, diverses méthodes sont classiquement utilisées pour l'échantillonnage des lombriciens. Nous avons donc cherché à déterminer la méthode de prélèvement la plus adéquate, c'est-à-dire alliant efficacité et sécurité du manipulateur. Une première partie est donc consacrée à l'étude et à la comparaison de trois produits chimiques utilisés pour le prélèvement des lombriciens.<br />Dans un deuxième temps, la thèse présente la structure du modèle WORMDYN. La capacité du modèle à représenter la réalité est testée en confrontant les sorties aux mesures faites en parcelles expérimentales. Une analyse de sensibilité désigne les paramètres influençant fortement les sorties du modèle et met ainsi en évidence des pistes d'amélioration possibles.<br />Enfin, dans le but de discuter des impacts de systèmes de culture sur les communautés lombriciennes, nous avons récolté des données sur un essai de longue durée comprenant trois systèmes : biologique, conventionnel et un système sous couvert végétal permanent. Par ailleurs, les résultats nous permettent d'étudier le comportement de WORMDYN dans d'autres situations et de dégager des pistes d'amélioration du modèle.

Depuis leur introduction par des Europ??ens il y a quelques si??cles, les vers de terre se sont propag??s dans les sols de l'Am??rique du Nord. Depuis les ann??es 2000, plusieurs fronts d'invasion dans les milieux naturels ont soulev?? des inqui??tudes dans la communaut?? scientifique. Nous avons analys?? les impacts des vers de terre sur la germination des graines et la survie des semis de 14 esp??ces d'arbres indig??nes au Qu??bec, et nous avons investigu?? les fa??ons dont ils influencent la composition v??g??tale du sous-bois, les variables physico-chimiques du sol et les communaut??s microbiennes en Estrie. Nos r??sultats sugg??rent que les vers de terre diminuent la germination des graines et les taux de survie des plantules, en plus de provoquer des effets importants chez quelques variables physico-chimiques et groupes microbiens. Nous concluons que les vers de terre exotiques ont le potentiel d'alt??rer la composition des esp??ces et le fonctionnement des ??rabli??res du sud du Qu??bec.

Les plantes prélèvent des ressources dans leur environnement. Elles sont également exposées à de nombreux signaux, dont des molécules qui modifient profondément leur comportement et leur morphologie. La prédiction des flux de nutriments du sol vers la plante requiert une intégration de la régulation des flux par les signaux qui déterminent la cinétique des adaptations des plantes. Au cours de cette thèse, différentes approches expérimentales et analytiques (split-root, marquage isotopique, analyse racinaire) ont permis d’étudier le couplage signaux-flux dans les interactions entre plantes, microorganismes et vers de terre. Nous avons démontré dans un premier temps, que les vers de terre ont un effet systémique sur la croissance et le développement des plantes (Hordeum Vulgare L. et Oryza sativa L.) et que cet effet est dépendant de l’abondance des vers. Un travail méthodologique d’optimisation du dispositif split-root (séparation des racines d’une même plante entre deux compartiments) nous a permis d’améliorer la survie des plantes (Brachypodium distachyon L.) et leur émission de racines. Ce dispositif a été utilisé pour déterminer l’importance de la présence de turricules et de leur localisation spatiale sur le prélèvement d’azote par la plante. L’absence d’effet observé au cours de cette expérimentation nous a conduits à aborder les mécanismes pouvant survenir en présence de vers selon leur dimension temporelle. Nous avons ainsi démontré qu’une proportion importante de turricules entraîne une adaptation du système racinaire seulement lorsque la plante y est exposée pendant une durée suffisante. Ces résultats sont la première démonstration que la cinétique des différents mécanismes ayant lieu dans les turricules est déterminante pour expliquer l’effet positif des turricules sur la croissance des plantes / Plants take up resources in their environment. They are also exposed to many signals, including molecules that profoundly alter their behavior or morphology. The prediction of the flow of nutrients from the soil to the plant requires an integration of flux regulation by signals which determine the kinetics of plant adaptations. During this thesis, different experimental and analytical approaches (split-root, isotopic labeling, root analysis) allowed us to study the coupling between signals and flows in the interactions between plants, microorganisms and earthworms. We first demonstrated that earthworms have a systemic effect on the growth and development of plants (Hordeum Vulgare L. and Oryza sativa L.) and that this effect is dependent on the abundance of earthworms. A methodological study aiming at optimizing the split-root device (the sharing of roots of a single plant into two compartments) helped us to improve plant (Brachypodium distachyon L.) survival and their emission of roots. This experimental set up was used to determine the importance of the presence of casts and their spatial localization on the N uptake by the plant. The lack of effect observed during this experiment lead us to address the mechanisms that may occur in the presence of worms according to their temporal dynamics. We then demonstrated that an important proportion of casts was responsible for root system adaptation only when the plant was exposed to casts for a sufficient period of time. These results are the first demonstration that the kinetics of the different mechanisms occurring in casts is crucial to explain the positive effect of casts on plants growth