L'Eucalyptus, feuillu le plus planté dans le monde, est fortement exposé au froid en raison de l'absence de dormance. Les gènes DREB sont connus comme étant les principaux régulateurs de la réponse aux stress abiotiques. Un nombre élevé de gènes DREB1/CBF (C-Repeat Factor) a été identifié chez Eucalyptus grandis. Le but de l'étude est de mieux comprendre le rôle de la voie DREB chez Eucalyptus pour le contrôle de la tolérance au stress, du développement et de la formation du bois. La présente étude a permis une annotation des gènes CBF et DREB2 dans le cadre d'un projet de sequençage partiel du génome d'E. gunnii. Une analyse complète de l'expression des genes par qRT-PCR a été réalisée sur les différents organes des deux espèces d'Eucalyptus après les traitements au stress. L'existence d'une copie de CBF supplémentaire dans le génome E. gunnii par rapport à E. grandis suggère que ce groupe est encore en évolution contrairement au groupe DREB2. Un nombre élevé de transcrits CBF chez E. gunnii, tolérant au froid, et forte une vitesse d'induction ce ces facteurs chez E. grandis, à croissance rapide, suggère que les facteurs CBF sont impliqués à la fois dans la protection au stress et la limitation de croissance. Des facteurs de transcription des familles MYB, NAC, KNOX et AP2/ERF impliqués dans le contrôle de la croissance et de la formation de la paroi cellulaire ont été identifiés comme étant des gènes putatifs cibles de CBF. Ces résultats sont en accord avec le phénotype modifié de surexpresseurs CBF. Les deux approches suggèrent un rôle central de la voie de DREB dans le compromis entre la croissance et la résistance au stress chez cette espèce ligneuse. / Eucalyptus, the most widely planted hardwood in the world, is highly exposed to the cold due to the lack of dormancy. DREB (Drought Responsive Element Binding) genes are known as master regulators of abiotic stress response. A high number of the DREB1/CBF (C-Repeat Factor) genes has been annotated in Eucalyptus grandis. The aim of the study was to better understand the role of DREB pathway in Eucalyptus for the control of stress tolerance, development and wood formation. The present study provides an annotation of the CBF and DREB2 genes from a partial draft of the E. gunnii genome sequence. A comprehensive transcriptional analysis through high-throughput qRT-PCR was carried out on different organs from the two Eucalyptus species after stress treatments. An additional CBF copy in the E. gunnii genome compared to E. grandis suggests that this group is still evolving unlike the DREB2 group. The higher CBF transcript amounts in the cold tolerant E. gunnii together with higher induction rates in the fast growing E. grandis suggest that CBF factors promote both stress protection and growth limitation. In addition, transcription factors from MYB, NAC, KNOX and AP2/ERF families involved in the control of growth and cell wall formation have been identified as putative CBF target genes. These results are in agreement with the modified phenotype of CBF overexpressors. Both approaches suggest a central role of DREB pathway in the trade-off between growth and stress resistance in this woody species.

Dans les cours d'eau forestiers, la décomposition des litières végétales constitue un processus écologique fondamental. Ce processus sous l'effet des contraintes abiotiques de la zone hyporhéique (ZH) de ces cours d'eau, ainsi que la quantification de la dynamique des invertébrés et des champignons décomposeurs associés ont été étudiés, le tout inséré dans une vision intégrative à l'échelle de l'écosystème. Les résultats suggèrent de réexaminer le fonctionnement écologique de ces cours d'eau, uniquement basé sur la compréhension des relations trophiques et aux flux de carbone liés à la décomposition des litières situé à la surface du sédiment, en y intégrant la dimension verticale conceptualisée par les "hyporhéologistes". Ces résultats conduisent à repenser la dynamique et le rôle des hyphomycètes aquatiques à une échelle plus large que celle de la colonne d'eau uniquement, et mettent en évidence l'importance de la ZH qui à cet égard restait jusqu'à présent en grande partie négligée.

Les plantes perçoivent et enregistrent les stimuli environnementaux. Du fait de leur immobilité, elles y répondent principalement par des modifications de leur croissance et de leur morphogenèse. La modification transitoire de la concentration du calcium libre dans divers compartiments cellulaires semble avoir un rôle fondamental dans les mécanismes de perception. Les systèmes de transduction des signaux font aussi intervenir des kinases pour véhiculer l'information jusqu'au noyau cellulaire et générer une réponse spécifique. Dans ce travail nous avons étudié l'effet de stimuli abiotiques (stress mécaniques, de froid ou exposition à des micro-ondes de fréquence 0.9 et 105 GHz à une puissance non thermique) chez le lin (Linum usitatissimum L.) et Arabidopsis thaliana. Chez le lin, le modèle de la production de méristèmes épidermiques hypocotylaires nous a permis d'analyser les effets des différents stimuli en l'absence ou en présence d'inhibiteurs de canaux calciques et de chélateur du calcium. En parallèle nous avons développé l'analyse protéomique de l'hypocotyle de lin. Ainsi, nous avons établi un critère statistique permettant d'améliorer la fiabilité de détermination des changements observés sur une carte protéique obtenue par 2-DE. De plus, afin de déterminer si certains changements observés correspondent à des phosphorylations, nous avons mis au point une nouvelle technique d'analyse par spectrométrie de masse d'ions secondaires permettant de détecter directement la présence de phosphore dans un spot après une séparation électrophorétique et qui pourrait permettre la mise en évidence de phosphorylations difficiles à observer par les méthodes conventionnelles. L'analyse protéomique chez le lin a révélé que 4 protéines au moins interviennent dans la réponse rapide aux stimuli mécaniques, 7 à un choc de froid et 3 à une irradiation à 0.9 GHz. Les effets des inhibiteurs de canaux calciques et de l'EGTA portent sur 5 protéines et ceux d'une déplétion calcique (nécessaire pour induire la formation de méristèmes) sur 7. Cependant 5 parmi ces protéines sont affectées de la même façon par deux à quatre de ces stimuli et ont probablement un rôle fondamental dans le traitement des signaux abiotiques chez le lin. Parmi ces protéines une seule impliquée dans la réponse à un choc de froid a été identifiée comme étant la saccharopine déshydrogénase. L'absence de bases de données sur le lin rend difficile l'identification des protéines modifiées par les stimuli. Ainsi en utilisant le modèle Arabidopsis thaliana nous avons mis en évidence des modifications concernant quatre protéines après un choc de froid et outre ces quatre, deux autres après une irradiation de 2 h à 0.9 GHz. Parmi les protéines modifiées par ces deux stimuli, 2 ont été identifiées : l'anhydrase carbonique et la spermidine synthase. De plus l'une des protéines affectées spécifiquement par le rayonnement à 0.9 GHz est une protéine homologue aux phérophorines. Nous avons ainsi apporté des données nouvelles permettant d'avancer dans la compréhension des phases précoces du traitement des signaux abiotiques chez les plantes. En particulier nous avons montré que, de façon inattendue, les plantes perçoivent le rayonnement électromagnétique dans le domaine des GHz en utilisant probablement les voies de transduction des signaux abiotiques.

La réponse des traits à l'environnement a été étudiée essentiellement à travers la moyenne des attributs de trait des espèces et des lignées et a récemment été étendue à la variabilité intraspécifique. Cependant, les traits peuvent également répondre aux contraintes de l‟environnement par (i) une forte détermination mutuelle des traits au sein des individus ou des populations, i.e. une forte intégration phénotypique, et (ii) une faible variation des traits au sein de lignées phylogénétiques entières. Nous avons testé : (i) les effets de l'environnement abiotique et biotique sur l'intégration phénotypique chez des espèces végétales subantarctiques et les conséquences écologiques et biogéographiques d'une forte intégration phénotypique, et (ii) les effets de l‟environnement abiotique et biotique sur la variabilité phénotypique réalisée au sein des genres d'Angiospermes de l'Europe Centrale. Pour le premier aspect, nous avons constaté que l'intégration phénotypique est plus forte en conditions abiotiques stressantes. Le renforcement de l'intégration phénotypique se produit sur de petites échelles spatiales et peut limiter la flexibilité à grande échelle des stratégies de croissance et de reproduction. Nous avons également montré que la forte intégration phénotypique et environnementale peut contribuer à l'endémisme de certaines espèces subantarctiques, probablement par une spécialisation sur le long terme de ces espèces à leur habitat. Pour le second aspect, nous avons observé que la variabilité phénotypique réalisée au sein des genres de l'Europe Centrale est plus élevée dans des conditions abiotiques intermédiaires, ce qui reflète une plus grande indépendance des traits vis-à-vis de l'environnement abiotique. Nous avons également montré que le nombre d'espèces en coexistence est très conservé au sein des genres. Un niveau intermédiaire de coexistence semble coïncider avec à la fois une position intermédiaire des genres le long de gradients abiotiques et une plus grande variabilité de certains traits. Ceci suggère un rôle des interactions biotiques nombreuses, mais toujours prévisibles, pour le maintien (ou l'évolution) de niveaux élevés de variabilité des traits au sein des clades. Finalement, l'ensemble de nos résultats suggèrent que la capacité des espèces à répondre aux variations de l'environnement pourrait être fortement limitée aussi bien au niveau des phénotypes individuels qu'à l'échelle des clades entiers, notamment dans des environnements abiotiques et biotiques extrêmes.

Malgré leur empreinte géographique limitée (3% de la surface terrestre), les tourbières à sphaignes de l'hémisphère Nord renferment 1/3 du stock de carbone (C) des sols mondiaux. La forte accumulation de C n'est pas due à une forte production végétale primaire nette, mais à une faible décomposition de la matière organique (MO) intrinsèquement dépendante de communautés biologiques et de conditions environnementales et climatiques très spécifiques (engorgement, anoxie, oligotrophie, acidité, faible température) constituant ainsi des facteurs limitants de l'activité microbienne. Par cette fonction de " puits " de C, ces écosystèmes, qui sont à l'interface entre atmosphère, biosphère, hydrosphère et géosphère, jouent un rôle clé dans la régulation du cycle global du C et du climat en général. Or, les changements globaux en cours risquent d'altérer fortement cet équilibre, ce qui se traduirait alors par un déstockage massif du C. Un verrou scientifique majeur consiste donc à étudier et à prévoir les rétroactions " tourbières - climat ". Dans cette perspective, les travaux présentés visent à comprendre la dynamique du cycle biogéochimique du C dans divers types de tourbières et à en saisir la réponse aux changements environnementaux. Les résultats obtenus permettent de décrire à haute résolution les processus précoces de transformation des tissus végétaux et d'identifier des traceurs de source végétale et de synthèse microbienne. Ils ont notamment permis (i) de définir un modèle de préservation/fossilisation de la MO dans le cas d'un marécage tourbeux et (ii) de mettre en évidence des indicateurs organiques pertinents de la régénération dans le cas de tourbières exploitées et destinées à la restauration. La dynamique de la MO a également été appréhendée sous le forçage de trois facteurs clé : la température, l'humidité et le changement de végétation grâce à des investigations d'observation sur le terrain et des approches expérimentales in situ et en laboratoire. Parmi les résultats obtenus, un modèle de cinétique de décomposition de litières a été produit. Il prend en compte les trois compartiments majeurs du cycle du C dans les tourbières : le C organique particulaire de la tourbe, le C organique hydrosoluble et le CO2 produit par respiration microbienne.

Depuis plusieurs années, la recherche dans le domaine des bioénergies s'oriente de plus en plus vers l'utilisation des microorganismes (bactéries, levures, moisissures et microalgues) pour la production de biocarburants. Face au contexte actuel de développement durable, l'utilisation des microorganismes oléagineux photoautotrophes (cyanobactéries et microalgues) semble potentiellement plus intéressante d'un point de vue économique (énergie solaire) et environnemental (assimilation de CO2) malgré des productions plus faibles que celles des microorganismes oléagineux hétérotrophes (levures et moisissures). L'objectif général de ces travaux de thèse a donc été d'étudier l'accumulation de lipides neutres et d'hydrocarbures chez Botryococcus braunii race A (chlorophycée unicellulaire d'eau douce), sélectionnée pour son potentiel de production après une étude bibliographique et d'évaluer les mécanismes naturels d'exsudation de ces métabolites. Afin de fiabiliser la quantification et l'identification des composés lipidiques produits par la microalgue, des méthodes d'analyse qualitative et quantitative par HPLC ont été mises au point. Les résultats analytiques ont permis de montrer que les méthodes d'extraction et quantification décrites dans la littérature conduisaient à surévaluer la teneur en hydrocarbures synthétisés par la souche B. braunii Utex 572. Les études menées lors de ce travail de thèse ont également permis de déterminer l'impact des principaux facteurs abiotiques (milieu de culture, pH, CO2, intensité lumineuse, salinité) sur la production de biomasse, lipides neutres et hydrocarbures par B. braunii et d'en définir les conditions optimales. L'étude de la flore bactérienne naturellement présente dans les cultures de B. braunii en conditions non axéniques et de sa dynamique a montré que celle-ci n'avait pas ou peu d'impact sur la production de biomasse et de lipides neutres chez B. braunii dans les conditions de l'étude. L'application d'un stress oxydatif à une culture de B. braunii en phase stationnaire n'a pas engendré le phénomène de « milking » recherché mais a eu un impact positif sur l'accumulation de lipides intracellulaires et sur la synthèse de triglycérides. / Biofuels produced from vegetable oils or microbial cultures, are an alternative to fossil fuels that can reduce the human impact on the environment. For several years, research in the field of bioenergy is moving increasingly toward the use of microorganisms (bacteria, yeasts, fungi and microalgae) for the production of biofuels. In the current context of sustainable development, the use of photoautotrophic oleaginous microorganisms (cyanobacteria and microalgae) seems potentially more interesting economically (solar energy) and environmentally (CO2 assimilation) despite lower production rates than those of heterotrophic oleaginous microorganisms (yeasts and moulds). The overall objective of this thesis has been to study the accumulation of neutral lipids and hydrocarbons in the A-race Botryococcus braunii (unicellular green alga of freshwater), selected on its potential production after literature review, and to evaluate the mechanisms of natural exudation of these metabolites. To reliable quantification and identification of lipid compounds produced by microalgae, methods of qualitative and quantitative analysis by HPLC were developed. The analytical results have shown that the extraction and quantification methods described in the literature led to overestimate the amount of hydrocarbons synthesized by the strain B. braunii Utex 572. The studies in this thesis have also identified the impact of key abiotic factors (culture medium pH, CO2, light intensity, salinity) on biomass production, neutral lipids and hydrocarbons by B. braunii and to define the optimal conditions of production. The study of the bacterial flora naturally present in cultures of B. braunii under non axenic conditions and its dynamics showed that it had little or no impact on the production of biomass and neutral lipids in B. braunii in the conditions of the study. The application of oxidative stress to a culture of B. braunii at the stationary phase did not cause the sought phenomenon of "milking" but had a positive impact on the accumulation of intracellular lipid and triglyceride synthesis.

Il s’agit de l’étude des successions écologiques du phytoplancton dans la lagune de Ghar El Melh au niveau de 5 stations pendant (i) un suivi bimensuel allant du janvier 2011 à janvier 2012 et (ii) un suivi saisonnier à partir du novembre 2012 à mars 2013. L’étude écologique a été consacrée au microphytoplancton en relation avec les facteurs abiotiques (température, salinité et nutriments) et biotiques (microalgues épiphytes, kystes des dinoflagellés, ultraplancton et ciliés). L’analyse hydrologique du milieu a montré une variation principalement saisonnière de la plupart des paramètres avec des valeurs élevées de la température et de la salinité en été et des concentrations exceptionnelles des nutriments en automne et en hiver. Le phytoplancton de la lagune de Ghar El Melh a été principalement dominé par les dinoflagellés et les diatomées avec une manifestation alarmante des espèces nuisibles atteignant plus que 70 % du peuplement. Ces proliférations ont été remarquées durant toute l’année avec une manifestation plus marquante dans les régions internes de la lagune ce qui est principalement tributaire à la température de l’eau, l’azote total, le nitrogène et l’orthophosphate. Une importante contribution des espèces épiphytes au phytoplancton a été signalée notamment celle du dinoflagellé toxique Prorocentrum lima. L’inventaire spécifique du phytoplancton dominé par l’espèce Prorocentrum micans (> 28 %) et d’autres espèces ne produisant pas de kyste a été en concordance avec les faibles valeurs enregistrées pour les kystes de dinoflagellés dans le sédiment où le maximum enregistré a été de l’ordre de 229 kystes g-1. Une part importante de l’ultraplancton a été représentée par le nanophytoplancton et les hétérotrophes procaryotes, dépassant largement les concentrations microphytoplanctoniques, ce qui est un indice de l’eutrophisation du milieu. Des corrélations hautement significatives ont été trouvées entre le microphytoplancton et les organismes microzooplanctoniques évoquant un probable rôle de ces derniers dans le contrôle des proliférations microalguales nuisibles. / We explored the distribution of the microphytoplankton community in relation to both abiotic (temperature, salinity and nutrients) and biotic factors (epiphytes microalgae, dinoflagellate cysts, ultraplankton and ciliates) in Ghar al Melh Lagoon at 5 stations during (i) a biweekly sampling from January 2011 to January 2012 and (ii) a seasonal sampling from november 2012 to march 2013. The results pointed out a seasonal variation of all parameters with high water temperature and salinity in summer and exceptional concentrations of nutrients in autumn and winter. Microphytoplankton was mainly dominated by dinoflagellates and diatoms with sequences of harmful species proliferation attaining more than 70 % of total phytoplankton. These sporadic proliferations occurred throughout the year with exacerbation in the inner parts of the lagoon mainly related to temperature and total nitrogen, nitrogen and orthophosphate. An important contribution of epiphytic species to phytoplankton abundance was recorded with especially the presence of the toxic dinoflagellate Prorocentrum lima. Microphytoplankton was dominated by Prorocentrum micans (> 28 %) and other non-cyst former species consistent with the low dinoflagellate cysts found at sediment surface (maximum = 229 cysts g-1 DS). Urtraplankton was chiefly represented by nanophytoplankton and heterotrophic prokaryotes, with low microphytoplanktonic abundance. This indicates that the lagoon is undergoing eutrophication. Significant correlations were reported between phytoplankton and microzooplankton suggesting a potential role of the former in controlling harmful microalgae proliferations.

Les causes évolutives de certaines formes de vie en groupe sont bien identifiées mais pas celles des agrégations de diapause des arthropodes (rassemblements monospécifiques d'adultes dans des sites à localisation constante). Dans cette thèse, j'ai testé si, selon l'hypothèse du lek caché, les arthropodes se rassemblent pour trouver leurs partenaires sexuels chez la coccinelle Hippodamia undecimnotata. J'ai montré que les coccinelles se rassemblent dans des endroits avec un repère proéminent et où le risque de pesticides est faible, puis que les conditions abiotiques dans les sites sont défavorables à la survie des coccinelles. Ensuite, j'ai mis en évidence l'occurrence de nombreux accouplements dans les sites d'agrégation. Enfin, j'ai montré que ces accouplements sont peu coûteux en énergie pour les femelles, qui conservent de l'énergie pour les comportements post-agrégation. Cette thèse atteste que les agrégations de diapause font partie du système de reproduction des arthropodes. / The evolutionary significance of some kinds of group living are well-known, some others such as the diapause aggregations remain poorly known although widespread. In this thesis, I tested if the arthropods form diapause aggregations to find their mates according to the hidden lek hypothesis with the ladybird Hippodamia undecimnotata. By using a Species Distribution Model, I showed that ladybirds aggregate in places with a prominent object and where the risk of being sprayed by pesticides is low. Then, I highlighted that abiotic conditions are unfavourable to ladybirds' survival. In a third part, I found that mating is widespread activity in the aggregation sites. Finally, I showed that energetic costs linked to mating are low, and thus allow the ladybirds to disperse and display post aggregations behaviour. This thesis shows that the diapause aggregations are part of the mating system of the arthropods and that sexual selection can be a driver of the evolution of diapause aggregations.

Parmi les problèmes les plus fréquemment soulevés en biogéographie, figure celui de l’intégration des interactions écologiques dans les modèles de distribution d’espèces. Bien que la littérature scientifique apporte un ensemble de preuves soulignant le rôle prépondérant des interactions dans la structuration des communautés locales, on trouve relativement peu d’études révélant les empreintes laissées par les interactions dans les données de distribution d’espèces. Proposer une explication simple et claire à ce problème demeure un défi important que la biogéographie doit mener. Le problème majeur que pose l’absence de réponse claire sur le rôle des interactions aux larges échelles spatiales est que la plupart des scénarios de changements de biodiversité partent de l’hypothèse que les interactions sont négligeables. Si cette hypothèse est régulièrement rejetée, alors il faut réviser ces scénarios et soutenir le développement de méthodologies incluant les relations entre les espèces. Je commence cette thèse par un travail théorique sur le sujet car les théories classiques en biogéographie relèguent souvent au second plan les interactions écologiques. Au premier chapitre, je traite de l'intégration des interactions écologiques dans un modèle théorique de distribution d'espèces issue d'une des théories les plus importantes en biogéographie: la théorie de la biogéographie des îles. Ce travail montre comment les effets conjoints des facteurs biotiques et abiotiques changent les attendus de la théorie classique. En m'appuyant sur ce premier chapitre, je montre au second chapitre comment les interactions peuvent se répercuter dans les données de co-occurrence d’espèces. Ces données indiquent la présence ou l’absence de plusieurs espèces sur un même ensemble de sites dispersés sur de larges étendues spatiales. À l’aide d’un modèle probabiliste, j'obtiens des résultats théoriques liant les données de co-occurrence et l’information contenue dans les réseaux écologiques.Je démontre clairement que les interactions affectent les données de co-occurrence. Je montre également que plus le nombre d’interactions séparant deux espèces est grand, moins leur interactions indirect est détectable. De même si une espèce entretient de nombreuses interactions, il sera difficile de trouver une quelconque trace des interactions dans les données de co-occurrence pour cette espèce. Au troisième chapitre, je présente l’analyse de cinq jeux de données de co-occurrence pour lesquels la description des interactions était disponible. Avec ces donnés, j'ai été capable de confirmer les hypothèses du second chapitre en montrant que les espèces qui interagissent co-occurrent différemment de celles n’interagissant pas. Mes résultats indiquent aussi que l’abondance d'interactions est un frein à leur détection dans les données de co-occurrence. Cependant, en intégrant la similarité des facteurs abiotiques pour les différents sites, je montre que les signaux de co-occurrence s’affaiblissent pour parfois disparaitre. Mes résultats suggèrent donc qu’en utilisant des facteurs abiotiques pour inférer les probabilités de co-occurrence,une partie du lien entre les espèces est capturée, mais cette part est entachée d’une grande incertitude. Ceci vient questionner la qualité des prédictions données par les modèles classiques de distribution d'espèces actuellement utilisés. Les résultats de ma recherche apportent des éléments théoriques nouveaux sur le rôle des interactions écologiques dans le tracé des aires de répartition des espèces en plus de proposer une méthode originale pour étudier les données de co-occurrence d’espèces : les regarder à la lumière des réseaux écologiques. Avant de conclure ma thèse, je propose au chapitre 4 une démarche prometteuse pour aller encore améliorer l’intégration des interactions en biogéographie : les introduire par le biais des contraintes énergétiques, ce qui offre une base solide pour une théorie métabolique de la biogéographie. / One of the most pressing challenges currently in the field of biogeography is the successful integration of ecological interactions in species distribution models. Although the scientific literature points out the evidence of the controlling role interactions play on local community structure, relatively few studies have demonstrated its importance over large geographical gradients. Developing a concise, clear explanation for this issue remains a significant challenge that biogeographers need to answer. The main issue associated to the lack of a clear answer concerning the role of interactions at broad spatial scales is that most of scenarios of biodiversity changes assume that interactions can be ignored. When tested, if this hypothesis is proven false, then a re-consideration of species distribution models and their development must be undertaken to include relationships among species. I begin this thesis with a theoretical investigation on this topic, where classical theories have typically ignored ecological interactions. In the first chapter of the thesis I present the integration of interaction networks into a theoretical model of species distribution coming from one of the most important theory in biogeography: the theory of island biogeography. This work shows how together the biotic and abiotic factors can affect the expectations derived from the classical theory. Building upon the findings in the first chapter, in the second chapter, I show how interactions can affect co-occurrence (between species) data. Such data contains the presence or absence of several species for a similar set of sites dispersed along large latitudinal gradients. Using a probabilistic model, I obtain theoretical results linking co-occurrence data and the information included in ecological networks. I clearly demonstrate that interactions shape co-occurrence data. Furthermore, I show that the higher the number of links between two species, the more difficult it is to detect their indirect interaction. Similarly, if a species experiences many interactions, it is then challenging to detect any sign of interactions in co-occurrence data for this species.In the third chapter of the thesis, I assess five sets of co-occurrence data, which had descriptions of their interactions available. Using this data, I was able to confirm my hypotheses put forth in my second chapter, by showing that species co-occur differently from non-interacting one. These results also point out that the abundance of interaction must preclude their detection in co-occurrence data. However, when accounting for abiotic similarities among sites, signals of interactions are weakened. Therefore, my results suggest that using abiotic factors to infer co-occurrence probabilities capture a part of the link between species and further pinpoint the uncertainty associated to this part. As a result of these findings, the predictive power of classical species distribution models used to date is brought into question. My research findings bring new theoretical elements to the forefront when considering the influence of ecological interactions and how they shape species geographical distributions, while also introducing an original methodology for studying species co-occurrence: examining them in the light of ecological networks. Before concluding, my fourth and final chapter, I propose a promising new avenue to further investigate integrating species interactions in biogeography. Here, I introduce interactions in terms of energetic constraints, which will provide a sound basis for a metabolic theory of biogeography.

Cette thèse porte sur les réactions abiotiques catalysées par un acide dans les systèmes biologiques. Elles sont définis comme des systèmes réactionnels composés d'un substrat xénobiotique - un acétal cyclique dans ce travail - stable dans des conditions biologiques et clivable à un pH bas et d'un catalyseur acide hétérogène correspondant biocompatible. Le défi de cette approche est de maintenir le catalyseur actif dans un milieu biologique tamponné et toujours capable d'hydrolyser le substrat xénobiotique d'acétal et de maintenir le pH tamponné du système vivant dans son état d'origine. Dans la première partie de ce travail, nous nous concentrons sur le réglage précis des acétals cycliques. Nous identifions 4 structures acétales et montrons que les changements structurels conduisent à une réactivité différente dans différentes gammes de pH, chacune correspondant à des applications possibles in vivo, notamment des lieurs stables pour les conjugués anticorps-médicaments et des lieurs clivables dans des conditions physiologiques pour la bioconjugaison.La deuxième partie est axée sur le catalyseur biocompatible. Ici, nous identifions deux catalyseurs biocompatibles solides, ayant différents degrés d'hydrophobie et de propriétés d’adsorption : le copolymère Nafion NR-50 et le copolymère PEG-AASA. Nous démontrons qu’avec un traitement approprié, ils peuvent maintenir un pH interne inférieur à 4, hydrolyser le substrat et ne pas affecter le biofluide hautement tamponné utilisé comme solvant. / This thesis object is acid-catalysed abiotic reactions in biological systems. They are defined as reaction systems composed by a xenobiotic substrate – a cyclic acetal in this work - stable in biological conditions and cleavable at low pH and a corresponding biocompatible heterogeneous acid catalyst. The challenge of this approach is to keep the catalyst active in a buffered biological media and still capable of hydrolysing the xenobiotic acetal substrate and to maintain the buffered pH of the living system in its original state. In the first part of this work we focus on the fine-tuning of cyclic acetals. We identify 4 acetal structures and we show that structural changes lead to a different reactivity in different pH ranges, each corresponding to possible applications in vivo, including stable linkers for antibody drug conjugates and linkers cleavable in physiological conditions for bioconjugation.The second part is focused on the biocompatible catalyst. Herein we identify two solid biocompatible catalysts, with different degree of hydrophobicity and adsorbance properties: Nafion NR-50 and PEG-AASA co-polymer. We demonstrate that, upon proper treatment, they can maintain an inner pH < 4, hydrolyse the substrate and do not affect the highly buffered biofluid used as solvent.