L’utilisation de nano-objets luminescents en milieu biologique est devenue très répandue, notamment en vue d’applications biomédical est elles que l’imagerie, la thérapie et le diagnostic. Jusqu’à récemment, les principaux travaux réalisés dans ce domaine concernaient les nanoparticules de silice dopées ou fonctionnalisées avec des molécules organiques, les nanoparticules d’or et les nanoparticules semi-conductrices (quantum dots, i.e., QDs). Toutefois, un certain nombre de limitations demeurent pour les applications dans le domaine du vivant, en lien notamment avec des problèmes de stabilité, de biocompatibilité et de toxicité ou encore de biodégradabilité. En parallèle,un certain nombre de molécules organiques fluorescentes non-toxiques ont été utilisées comme sondes fluorescentes en milieu biologique, mais leur brillance demeure limitée. L’idée directrice de la thèse est de concevoir et synthétiser de nouveaux chromophores organiques présentant une émission modulable (du visible au proche infrarouge) et adaptés à la préparation de nanoparticules organiques fluorescentes (FONs) combinant à la fois une brillance extrêmement élevée, une excellente stabilité colloïdale et une photostabilité adaptée à leur utilisation en imagerie in vitro et in vivo. De tels nanoobjets ultra-brillants pourraient alors représenter une alternative très intéressante aux nanoparticules actuellement les plus utilisées en imagerie de fluorescence du vivant (QDs). Le manuscrit décrit la synthèse et les propriétés de plusieurs classes de molécules fluorescentes spécifiquement conçues pour former des telles FONS par auto-assemblage dans l’eau. La préparation de ces FONs est présentée et leurs propriétés étudiées et discutées. Enfin des applications concrètes en bio-imagerie sont présentées. / Nowadays the use of bright luminescent nano-objects in biological environment is a topic that is gaining more and more importance, especially for biomedical applications such as imaging, the rapyand diagnostic. So far, numerous studies have been conducted with gold nanoparticles, silica nanoparticles (doped or functionalized with organic molecules), as well as semiconductor nanoparticles (quantum dots, i.e., QDs). However, most of these nanoparticles suffer from drawbacks (in terms of stability, biocompatibility, eco-toxicity or degradability). On the other hand, several nontoxic fluorescent molecular probes have been widely used, but most of the time their brightness remain modest in biological environments compared to QDs. Our idea is to engineer new organicchromophores with tunable emission wavelength (from visible to near infrared) for further preparation of organic fluorescent nanoparticles (so called FONs) that display giant one-photon and two-photonbrightness, as well as good colloidal and chemical stability, and suitable photostability for in vitro andin vivo imaging. As such, these FONs would represent interesting alternatives to QDs for use in bioimaging. This manuscript describes the synthesis and characterization of new classes of fluorescent molecules specifically engineered as building blocks for the fast preparation of such nanoparticles byself-aggregation in water. The FONs were fully characterized from both morphological and photophysical points of view and further used in bioimaging.

Les progrès en imagerie fonctionnelle ouvrent de nouvelles perspectives dans la délimitation des volumes cibles en radiothérapie. Il est envisagé d’adapter les doses d’irradiation sur l’activité tumorale et de réaliser une escalade de dose. Nos objectifs étaient caractériser la détectabilité en TEP, en quantifiant les incertitudes de contour du GTV, de mettre en place la géométrie appropriée, d’évaluer l’impact dosimétrique de ce nouveau protocole et de vérifier la bonne délivrance de cette irradiation. 3 fantômes originaux et 2 fantômes virtuels avec les 3 niveaux de dose recherchés ont été spécialement conçus. Le diamètre de 1cm pour le niveau 3 a pu être atteint. Une escalade de 20Gy a été possible. L’impact dosimétrique sur deux cas réels était satisfaisant. Les tolérances cliniques ont été respectées. Toute la chaîne de traitement a été évaluée et validée. Cependant de telles doses doivent être évaluées avec précaution avant d’être prescrites et des progrès sont attendus en imagerie / The progress in functional imaging opens new perspectives in the delineation of target volumes in radiotherapy. We can intend to adapt the irradiation doses on the tumor activity and to perform a dose escalation. Our objectives were (i) to characterize the TEP thresholding, by quantifying the uncertainties of the target volume contour, (ii) to set up the geometry suited, (iii) to estimate the dosimetric impact of this new protocol and (iv) to verify that dosimetry is perfectly distributed. 3 original phantoms and 2 virtual phantoms containing 3 dose levels were specially created. The diameter of 1cm for the 3rd level was able to be reached. A dose escalation of 20Gy was possible. The dosimetric impact on two real cases was suitable. The clinical tolerances were respected. So all the treatment process was estimated and validated. However such doses should be carefully estimated before being prescribed clinically and progress is also expected in imaging

Le déploiement de processus biologiques intensifiés s’accélère en traitement des eaux usées au regard des volumes importants à traiter et des avantages apportés : compacité, temps de traitement et qualité d’eaux. Cependant, cette intensification se fait souvent au détriment d’une consommation importante d’énergie qui reste le principal défi à relever. Pour cela, deux systèmes intensifs ont été analysés: un bioréacteur à membrane (BàM, 64000 eqH) et un procédé de boues activé conventionnel (BAC24000 eqH). Dans un premier temps, toutes les dépenses énergétiques de ces stations ont été quantifiées puis sectorisées, pour ensuite, définir des coûts de référence et proposer des stratégies de réduction d’énergie. L’audit énergétique pour ces deux stations confirme que l’aération est le poste le plus consommateur (Pour le BAC, la consommation totale de la station vaut 0.82 kWh/m3traité dont 44% sont dus à l’aération).Si de nombreux postes de dépenses énergétiques s’avèrent immuables, plusieurs facteurs influencent cependant ces consommations: La capacité hydraulique, la température, l’âge des boues... L’analyse des stations sur plus de trois ans de fonctionnement souligne les facteurs influençant cette consommation spécifique (kWh/m3traité) : débit entrant (saisonnalité) et concentrations en MES dans les bassins biologiques. Ainsi, une optimisation énergétique a été faite en mixant les données terrains avec des simulations sous GPS-X. Les résultats ont ainsi permis de relier les dépenses énergétiques (demande en oxygène) avec la production de boue. L’introduction d’un paramètre  permet de trouver en fonction des contraintes locales (Couts du kWh et de l’évacuation des boues) la concentration en MES dans les bassins qui minimise les coûts globaux. / Intensive biological processes are increasingly used in wastewater field due to their principles to operate on a reduced surface and produce good quality waters. However, studies show that intensification and high energy consumption go hand in hand, pointing out the value of energy benchmarking. In this work, two intensive systems have been studied: a membranebioreactor, MBR, (64000 p.e.) and a conventional active sludge, CAS, (24000 p.e.).Our objectives were to know where and why this energy is consumed, what factors influence these consumptions, and to give tools to optimize the energy efficiency. A three years energy audit was done for both stations confirming that aeration is the major energy expense (more than 44% of the total plant consumption:0.82kWh/m3). Several factors influence this energy were identified: hydraulic capacity, temperature andsludge age... High energy consumption has been noted in case of low hydraulic loading underlining the seasonal consumption. Moreover, the impact of Suspended Solid (SS) concentration on the energy consumption and on the overall treatment cost was determined at different SS concentration (ranged from 1 to 8 gSS/L) by software simulation (GPS-X) and data analysis. Simulation results showed that an increase of SS leads to an increase in oxygen demand (increased energy cost) but leads also to a decrease of sludge production (reduction of sludge disposal cost).In a full scale plant based on CAS process, the SS concentration must be carefully chosen in order to find the best compromise between the levels of treatment required, the energy demand to ensure biological activity and the sludge disposal cost while minimizing overall costs.

Dans le contexte des plans Ecophyto, il est primordial de trouver des alternatives aux traitements phytosanitaires. La lutte biologique par conservation fait partie de ces alternatives et, dans ce cadre, nous nous sommes intéressés à déterminer les rôles possibles des araignées en tant que prédateurs généralistes dans les vergers de pommiers. Pour cela, trois axes de travail ont été définis : (i) d’abord étudier les facteurs locaux (protection phytosanitaire et environnement des vergers) expliquant l’abondance et la diversité des communautés d’araignées; (ii) ensuite déterminer si les araignées sont actives en hiver dans les vergers dans le but d’estimer leur rôle sur les stades hivernants de ravageurs; (iii) et enfin étudier la faisabilité et l’efficacité d’un lâcher d’araignées contre le carpocapse des pommes. Dans le premier axe, nous avons mis en évidence des effets significatifs (abondance, diversité, composition) entre les communautés d’araignées issues des vergers en AB et celles issues des vergers PFI, par contre les effets de l’environnement proche des vergers (haies et parcelles alentour) ne semblent pas prépondérants. Dans le second axe, nous avons démontré que dans les vergers du Sud-est de la France, on trouve des araignées actives même au cœur de l’hiver, les plus abondantes furent les Philodromus sp, les Trachelas sp. et les Clubiona sp. Enfin dans le dernier axe, nous avons montré qu’il était possible de transférer et lâcher des araignées d’intérêt (C. mildei et C. leucapsis) et que l’abondance du carpocapse diminuait quand celle de C. mildei augmentait à l’échelle de l’arbre, au moins la première année après le lâcher. L’ensemble de ces résultats permet de poser les bases d’une gestion active des communautés d’araignée en vue d’augmenter leur contribution à la lutte biologique en verger. / It is now crucial to develop new control tools to replace the use of pesticides. Biological control is one of this tool and we thus studied the possible roles of spiders as generalist predators in apple orchards. Three studies were carried out: the first one to determine which local factors (protection management and characteristics of the surroundings) govern spider communities (abundance, diversity) in apple orchards; the second to determine which spiders remain active in winter to control resting stages of some pests; and the last to assess the feasibility of a transfer and release of some spider species into an orchard. We first showed that organic and IPM orchards hosted very different spider community and that, in contrast, local characteristics (hedges and percentage of orchards in the vicinity) had only minor effects. We further demonstrated that some spiders were active winter-long in apple orchards in South-east of France with high abundances for some genus like Philodromus, Trachelas and Clubiona. Lastly we showed that transferring and releasing some spider species of interest (C. mildei and C. leucapsis) is possible and greatly increased the abundance of the released species for one year in the target orchard. We moreover observed a significantly negative relationship between C. mildei and codling moth abundance at the tree scale. These results proved that spider populations can be managed to increase their role in the biological control of important pests in pomefruit orchards.

L’utilisation des adhésifs dans le domaine médical prend de plus en plus de place jusqu’à leur utilisation par le grand public pour refermer certaines plaies superficielles. Les adhésifs les plus courants pour applications médicales sont formulés à partir d’hydrogel voire de silicone, prêts à l’emploi, très peu étant associés à une préparation particulière avant application comme c’est le cas dans le domaine dentaire avec l’utilisation de la photo-polymérisation. Notre travail de recherche a consisté à formuler des adhésifs photo-polymérisables permettant un collage résistant sur les tissus biologiques internes et à comprendre les mécanismes permettant d’aboutir à un collage de bonne qualité en tenant compte des contraintes fortes liées à l’application visée : (i) milieu humide dans lequel sera disposé l’adhésif, (ii) nature viscoélastique des tissus biologiques et (iii) facilité de mise en œuvre. L’ensemble des expériences a été mené sur un substrat considéré comme « modèle », le péricarde bovin, dont il a été montré que les propriétés mécaniques sont similaires à celles du péricarde humain. Ce travail a démontré que l’adhésion sur un tissu interne est dépendante de plusieurs paramètres. Pour assurer un bon collage, il est nécessaire que l’adhésif mouille le tissu biologique et pénètre suffisamment pour assurer un bon ancrage mécanique. De ce fait, des formulations adhésives à base d’acrylates de faible viscosité ont été réalisées. Nous avons montré que l’énergie d’adhésion développée diminue linéairement avec la viscosité de l’adhésif avant photo-polymérisation. Ce résultat a mené à l’hypothèse de la pénétration de l’adhésif dans le péricarde, validée par plusieurs techniques. Nous avons ainsi démontré le lien entre une adhésion forte sur un tissu biologique, la viscosité initiale de la solution adhésive et sa capacité à pénétrer le substrat. L’ensemble de ce travail a mené à la compréhension des mécanismes induits par le dépôt d’un monomère sur un substrat vivant et à des hypothèses sur la polymérisation de la couche adhésive et son interaction avec le substrat. Des expériences in-vivo sur différents organes de souris et de lapins ont permis de montrer des résultats prometteurs qui ne demandent qu’à être confirmés par une étude systématique à plus grande échelle. Enfin, une description phénoménologique est proposée au travers d’une équation simplifiée tenant compte de différents paramètres essentiels pour décrire les mécanismes en jeu. / Adhesives are more and more used by the public to seal superficial wounds. The current adhesives for medical use are formulated on the basis of hydrogels, silicon and are ready to use. Only a few of them are associated to a particular preparation before application as the dental adhesives. The main goals of this research were to formulate some photo-polymerizable adhesives which induce a permanent strong anchorage into the internal biological tissues and to understand the mechanisms leading to a good quality adhesion and respecting the high constraints of the application: (i) the wetness of the media in which the adhesive is deposited, (ii) the viscoelasticity of the biological tissues and (iii) the easiness of the set up. The whole experiments were done onto a substrate considered as a “model”, the bovine pericardium, which was demonstrated to have the same mechanical properties as the human pericardium. This study showed that the adhesion onto internal tissue depends on several parameters. To create the adhesion, the adhesive has to wet and penetrate deep enough the tissue to get a strong mechanical anchorage. Thus, some low viscous acrylate-based adhesive formulations were realized. A linear correlation was found between the viscosity of the formulation before photo-polymerization and the adhesion energy: as the viscosity increases, the adhesion energy decreases. This result led to the hypothesis of the penetration of the adhesive into the tissue, which was proven by different techniques. Finally, it was proven that a strong adhesion onto a biological tissue depends on the viscosity and its capability to penetrate the substrate. This whole work led to the understanding of the mechanisms induced by the deposit of a monomer onto a living substrate and to some hypotheses about the polymerization of the adhesive layer and its interaction with the substrate. Some in-vivo experiments onto internal organs of mice or rabbits have shown promising results which are to be confirmed by multiple other experiments. Finally, a phenomenological description is proposed through a simplified equation takin into account different essential parameters to describe the mechanisms taking part into this phenomenon.

Les régions alpines sont particulièrement sensibles aux changements climatiques en cours. Ainsi, l’ouest des Alpes s’est réchauffé deux fois plus vite que l’hémisphère Nord au cours du XXème siècle. Les rythmes saisonniers des arbres, comme beaucoup d’autres organismes, sont fortement modifiés par le réchauffement climatique. La phénologie et les variations temporelles fines du climat apparaissent comme des composantes incontournables à prendre en compte pour prédire la répartition des espèces. L’objectif principal de ce travail de thèse a été de comprendre la réponse de la phénologie des espèces arborées au réchauffement climatique dans les Alpes et de développer des outils pour évaluer cette réponse dans le futur. Pour atteindre cet objectif nous avons utilisé des données phénologiques (débourrement, floraison, senescence foliaire,) pour le noisetier, le frêne, le bouleau, le mélèze et l’épicéa, issues du programme de sciences participatives Phénoclim.Nos résultats montrent que le réchauffement de l’hiver retarde la levée de la dormance des bourgeons et par conséquent les dates de débourrement et de floraison le long du gradient d’altitude. Cet effet est plus important à basse altitude. La robustesse des projections des modèles de répartition basés sur les processus dépend fortement de la robustesse des modèles phénologiques qu’ils utilisent. En comparant des modèles phénologiques présentant différents niveaux de complexité nous avons montré que les modèles basés sur les processus étaient les plus robustes particulièrement lorsque l’estimation de leurs paramètres reposait sur une estimation directe à l'aide de mesures expérimentales. Les modèles prévoient une réduction des écarts entre les dates de débourrement le long du gradient d'altitude pour toutes les espèces d'ici la fin du 21e siècle. Ceci est dû d’une part à un avancement des dates de débourrement à haute altitude et d’autre part à un retard des dates de débourrement à basse altitude. Nous avons également testé de nouvelles hypothèses sur le déterminisme environnemental de la croissance cellulaire dans les bourgeons, mais aucune des hypothèses testées n’a significativement amélioré les performances des modèles. Nous avons ensuite intégré les modèles phénologiques les plus performants que nous ayons obtenus au modèle d’aire de répartition basé sur les processus PHENOFIT. Nous avons réalisé pour la première fois avec ce modèle des simulations à haute résolution spatiale. Les projections du modèle montrent que les espèces arborées devraient se déplacer vers le haut du gradient d’altitude. Cependant, des phénomènes d’extinction locale pourraient avoir lieu dans les fonds des vallées liés à des dates de floraison trop tardives qui diminuerait le succès reproducteur des individus. Selon les espèces, la limite altitudinale supérieure serait contrôlée par le risque d'exposition au gel tardif des fleurs ou par la longueur de la saison de croissance qui détermine le temps disponible pour la maturation des fruits.L’ensemble de ces résultats nous a permis d’apporter des éléments de réponse sur la dynamique future des écosystèmes forestiers altitudes face au réchauffement climatique. Ils nous ont également permis de montrer que les données du programme Phénoclim étaient de qualité suffisante pour être utilisées dans des travaux de recherche scientifique. / Mountainous regions are particularly exposed to the ongoing climate change. Indeed, in the Western Alps the temperature increased twice faster than in the northern hemisphere during the 20th century. Trees’ annual cycle, as in many other organisms, is largely affected by climate change. Phenology and the fine temporal variations of climate appear key to predict species distribution. The main objective of this PhD thesis work was to understand the response of tree phenology to climate change in the Alps and to develop tools to evaluate this response in future conditions. It has been carried out using the phenological observations (budburst, flowering, leaf senescence) of five tree species (hazel, ash, birch, larch and spruce) of the citizen science program Phenoclim.Our results show that warmer winters slow down bud dormancy break, and consequently the budburst and flowering dates along the elevation gradient. This effect is stronger at low elevation. The robustness of process-based species distribution models depends strongly on the robustness of their process-based phenology sub-model. By comparing different phenology models differing in their level of complexity and we showed that process-based models were the most robust especially when their parameter estimates relied on forward estimation using experimental data. Models project a reduction in the phenological cline along the elevation gradient by the end of the 21th century. This is due, on one hand, to an advancement of the budburst dates at high elevation and on the other hand, to a delay of the budburst dates at low elevation. We also tested several hypotheses on the environmental determinism of bud cell growth. However, none of the hypotheses improved significantly the models’ performance. We then implemented the best phenology models we obtained in the process-based species distribution model PHENOFIT. We carried out for the first time simulations at high spatial resolution. Projections showed that species are expected to move up along the elevation gradient in response to climate change. However, local extinction events may occur in the bottom of the valleys due to late flowering dates that would decrease the reproductive success. Depending on the species, the upper altitudinal limit would be controlled by the risk of flowers’ exposure to late spring frost or to the length of growing season, which determine fruit maturation success.All of these results, allowed us to provide some answers on the future dynamics of high altitude ecosystems in the face of global climate change. They also allowed us to show that the Phenoclim data were of sufficient quality to be used to address important scientific questions.

Les méthodes traditionnelles de gestion des renouées asiatiques (Fallopia spp.), plantes invasives parmi les plus menaçantes au monde, ont des résultats mitigés et coûteux. Certains gestionnaires s'orientent donc vers des solutions alternatives comme le génie végétal. Ordinairement utilisé contre l'érosion des berges de cours d'eau, il permet également d'installer un couvert végétal rapidement et durablement. Un des enjeux pour le contrôle des renouées asiatiques est donc d'optimiser ces méthodes afin de reconstituer des communautés végétales capables de les réguler. Ce travail de thèse tente de répondre à cet enjeu en apportant une meilleure compréhension du rôle des interactions biotiques dans la régulation des renouées asiatiques.Dans ce projet, nous nous sommes intéressés aux populations déjà installées de renouées asiatiques et donc aux facteurs qui interviennent en tant que régulateur de leur performance. Les renouées asiatiques étant plus rares en forêts structurées et étant connues comme des espèces pionnières dans leur aire d'origine, l'hypothèse est que la compétition, en particulier pour la lumière, joue un rôle central dans la régulation de leur performance. L'objectif du travail de thèse a été de vérifier cette hypothèse, en évaluant le rôle de la lumière dans la performance des renouées asiatiques (chapitre 1), en étudiant le rôle des interactions biotiques de type compétition (chapitre 2) et en évaluant l'effet inhibiteur de la renouée du Japon sur des boutures de Salicaceae en fonction de la lumière disponible (chapitre 3). Le premier chapitre met en évidence, par des mesures in situ, l'importance de la quantité de lumière sur la production de biomasse aérienne des renouées asiatiques, comparativement à d'autres facteurs liés aux perturbations ou aux conditions édaphiques (partie 1). Une expérimentation en conditions semi-contrôlées dans laquelle des renouées asiatiques ont été cultivées et soumises à un gradient de lumière complète ces résultats (partie 2). Elle met en évidence leur plasticité phénotypique ainsi que l'existence de différents seuils de lumière pour la production de biomasse, l'allocation des ressources ou leurs effets compétitifs.Le deuxième chapitre s'intéresse plus spécifiquement aux interactions compétitives et en particulier à la compétition pour la lumière. La première partie démontre, par l'évaluation in situ de la performance des renouées asiatiques le long de gradients environnementaux, le rôle prépondérant de la structure fonctionnelle de la communauté végétale. La deuxième partie s'appuie sur une expérimentation en microcosme et montre les effets compétitifs respectifs du saule des vanniers (espèce prometteuse pour le contrôle des renouées asiatiques) et de la renouée du Japon. Enfin, le dernier chapitre de la thèse s'intéresse plus spécifiquement aux effets allélopathiques de la renouée du Japon sur des boutures de différentes espèces de Salicaceae. Une première analyse met en évidence des effets phytotoxiques différentiels entre les espèces de Salicaceae (partie 1). La deuxième analyse répète cette expérimentation mais dans des conditions de lumières limitées, mettant ainsi en évidence les compromis de ressources chez la renouée du Japon qui privilégie l'acquisition de la lumière au détriment de la production de composés inhibiteurs.Cette thèse, située à l'interface de l'écologie des invasions, de l'écologie des communautés et de l'écologie fonctionnelle, est centrée sur un complexe d'espèces hautement invasives, les renouées asiatiques. Elle propose des éclairages sur leur écologie permettant une meilleure compréhension de ses capacités invasives dans la perspective d'améliorer leur gestion. / Traditional methods for the management of Asian knotweeds (Fallopia spp.), among the worst invasive plants worldwide, are fastidious and expensive. Managers try to develop alternative technics such as bioengineering. Habitually used for riverbank protection against erosion, bioengineering also promotes the rapid recovery of plant communities. One issue for the control of Asian knotweeds is to improve such methods in order to restore competitive plant communities able to regulate the invasive populations. In this context, this work aims at better understanding the role of biotic interactions in the regulation of Asian knotweed populations. In this PhD project, we focused on Asian knotweed populations already established, trying to highlight factors that control their performance. Asian knotweeds are rare in mature and structured forests and are known as pioneer species in their native range. Our hypothesis is that competition and particularly competition for light, has a central role in the control of their performance. The objective of this work was to test this hypothesis through i) the evaluation of the role of light in the performance of Asian knotweeds (chapter 1), ii) the study of the role of competitive interactions (chapter 2) and iii) the investigation on the inhibitory effect of Asian knotweed on Salicaceae cuttings in different light conditions (chapter 3). The first chapter highlights, through field measurements, the importance of light quantity filtered by plant canopy relatively to other factors like disturbance and soil resources on aerial biomass production (part 1). Another experiment in semi-controlled conditions, where Asian knotweeds were grown under a light gradient, shows their phenotypic plasticity and puts forward different light thresholds considering biomass production, resource allocation or capacity to filter light.The second chapter focuses more specifically on biotic interactions like competition for light. The first part demonstrates, through the field evaluation of knotweed performance along environmental gradients, the major role of the functional structure of plant community. The second part studies more precisely the respective competitive effects between Salix viminalis (a good candidate for the control of Asian knotweeds) and Asian knotweed. Finally, the last chapter deals with allelopathic effect of Asian knotweed on cuttings of different Salicaceae species. A first analysis shows differential inhibitory effects between Salicaceae species (part 1). A second analysis repeats the first one in different light conditions and highlights resource trade-offs in Asian knotweed which favors light acquisition to secondary compound production. This PhD thesis, at the crossing point of invasion ecology, community ecology and functional ecology, is focused on the highly invasive Asian knotweeds. This work proposes new insights on their ecology allowing a better understanding of their invasive capacities in order to improve their management.

Afin de quantifier les risques d’invasion chez le goujon Asiatique Pseudorasbora parva, un petit cyprinidae d’eau douce, j’ai tout d’abord testé une approche corrélative de modélisation de la niche climatique dans laquelle j’ai intégré un proxy relatif à la probabilité d’introduction. Cette approche s’appuie sur des assomptions relatives à l’adaptation des organismes aux conditions environnementales locales ou régionales. J’ai ensuite comparé la niche climatique mesurée de deux lignées génétiques majeures à la fois dans les aires natives et envahies. Puis dans un second temps, par une approche expérimentale j’ai comparé la réponse aux variations de température, des traits d’histoire de vie de populations vivant dans des zones climatiques contrastées. Finalement, je me suis intéressé à la dispersion des goujons Asiatiques afin de mieux comprendre si les populations situées sur les fronts d’invasions avaient des capacités de colonisation plus importante. J’ai donc quantifié et comparé le long d’un gradient d’invasion, le potentiel de dispersion des individus ainsi que des traits pouvant y être liés (activité et morphologie). L’étude des risques d’invasions a montré que de nombreuses zones – au delà des zones déjà envahies - étaient climatiquement favorables au goujon Asiatique. C’était le cas en particulier pour certaines zones comme l’Australie, l’Amérique du Sud et du Nord, indiquant que l’invasion de cette espèce pourrait encore s’étendre. Après avoir pris en compte les probabilités d’introduction, cette étude a montré que l’Amérique du Nord était la zone la plus à risques. Par contre, la niche climatique entre les différentes lignées dans les zones géographiques envahies est très similaire, ce qui laisse à penser qu’il n’y a pas de patrons d’adaptation locale chez cette espèce. Pour autant, la niche climatique observée dans la zone envahie est très différente de celle observée dans la zone native, ce qui suggère un shift climatique important au cours de l’invasion. Les réponses thermiques des traits d’histoire de vie du goujon Asiatique testés expérimentalement n’ont pas varié significativement entre les populations originaires de conditions climatiques continentales et maritime-tempérées. Par exemple, l’effort reproductif global des femelles n’a pas varié entre les températures testées (15-25°C) mais la stratégie temporelle de reproduction a beaucoup varié. L’effort reproductif était plus cours et plus intense à forte température, alors qu’il était plus étalé et avec des pics reproductifs moins forts à faible température. Pour ailleurs, il semble qu’il existe un gradient morphologique fort entre les populations situées à différentes distances du front d’invasion ce qui suggère une forte plasticité morphologique mais qui ne serait pas liée à la capacité de dispersion de ces populations. En effet, cette dernière ne variant pas significativement le long du gradient d’invasion. La capacité de dispersion serait principalement liée à la taille du corps de goujon Asiatique, les individus les plus grands ayant une probabilité plus élevée de disperser.Bien que les prédictions générales du modèle de niche puissent être affectées par de potentielles adaptations à l’échelle de la population ou de la lignée évolutive, les résultats suggèrent qu’une certaine incertitude liée à ces prédictions persiste puisque la distribution native ne prédisait que très mal la distribution actuelle dans les zones envahies. Par ailleurs, mes travaux expérimentaux à plus fine échelle suggèrent que cette espèce est extrêmement adaptable et tolère une large gamme environnementale, ce qui pourrait expliquer son caractère invasif. Les connaissances produites au cours de cette thèse constituent donc des ressources extrêmement pertinentes pour développer des stratégies de gestion visant à contrôler les invasions futures du goujon Asiatique. / In this thesis I set out to quantify the risk of invasion from the invasive freshwater fish, Pseudorasbora parva, at a global extent, using traditional correlative ecological niche modelling approaches with the integration of surrogate data representing introduction likelihood (Chapter I). These correlative approaches rely upon key assumptions relating to the presence or absence of local or regional adaptations, and so I subsequently tested for evidence of such adaptations in genetic lineages and in individual populations. This was achieved through analyzing climatic niche differentiation of key genetic lineages in the native and invasive ranges (Chapter II) and by conducting lab experiments comparing thermal responses of important life history traits in populations from contrasting climates (Chapter III). The initial risk assessment did not account for a key factor in invasions; namely, natural dispersal. Natural dispersal has been observed to be subject to selection in vanguard populations of invasive species, and adaptation of dispersal traits can infer additional invasive vigor, allowing the species to spread across the landscape quicker. For this reason, I quantified dispersal, activity and morphological differences, often associated with differential dispersal ability, in populations along a distance-gradient from an invasion front, in order to identify if P. parva is capable of such adaptations.The initial risk mapping study showed that large areas, beyond the current distribution of the species, are climatically suitable. These areas are mainly in North and South America, Australia and New Zealand, and constitute significant scope for spread and impact of this species. When introduction likelihood was included, N. America appears most at risk. I found no evidence to suggest that native genetic lineages represented local adaptations to their respective native climates - there was little or no differentiation of the lineages’ climatic niches in the invasive range. It was also apparent, from the niche comparisons, that the climatic niche in the invaded range constituted a significant shift, compared to the native range. The thermal responses of P. parva life history traits did not differ significantly between populations from a strongly seasonal continental climate and a mild temperate maritime climate. The overall reproductive output of females did not vary according to breeding season temperature, however, temporal reproductive strategy showed a strong response, with lower temperatures inducing a protracted breeding season and higher temperatures inducing rapid and intense reproductive output. The dispersal and morphology-related study identified a strong gradient of morphological change, corresponding with distance from invasion front. This demonstrates a high degree of plasticity in P. parva’s morphology in an invasion context, however this was not linked to either dispersal or activity levels, neither of which was significantly linked to distance from invasion front. Dispersal was best explained by body size, with larger fish more likely to disperse further.Whilst I found no evidence to suggest that the model predictions (Chapter I) were hampered by differentiation at either lineage or population levels, the findings of Chapter II do highlight the uncertainties surrounding the degree of conservatism in such predictions, mainly owing to the fact that past, native, distribution did not accurately predict the current invaded distribution. The results of Chapters II-IV show broad tolerances and great plasticity in P. parva, which likely underpin this species success as a pan-continental invader. The knowledge produced in this thesis provides a useful new resource for the development of management strategies for P. parva and could be usefully enhanced by the additional of analogous studies on native populations, which could help elucidate the source of the observed plasticity.

Le passage entre les étages géologiques du Pliensbachien et du Toarcien au Jurassique inférieur est suivi au Toarcien inférieur par un évènement anoxique d’importance planétaire (TOAE pour Toarcian Oceanic Anoxic Event). Dans les archives de l’histoire de la terre, ce moment correspond en bien des endroits à un temps de fossilisation massive de matière organique donnant ici où là des roches mères d’intérêt pétrolier. Si, en termes de fluctuation du niveau eustatique, ces évènements sont souvent situés dans une zone d’inondation maximale de 2ème ordre, ils sont aussi interprétés comme une perturbation globale du cycle du carbone avec acidification des océans, liée à la mise en place des provinces ignées du Karroo-Ferrar en Afrique du Sud et en Amérique du Sud, contrées jointives à ce moment-là. Il s’agit d’une période de réchauffement global faisant suite à une période particulièrement froide au Pliensbachien. Cette perturbation écologique globale a certainement affecté la biosphère dans une mesure qui reste aujourd’hui très mal connue. Nous connaissons des études par exemple sur des ammonites ou des bivalves dont la définition stratigraphique permet rarement de distinguer l’impact du passage de la limite entre les deux étages du passage au Toarcien inférieur de la TOAE et la seule étude disponible sur les coraux est une étude purement bibliographique (Lathuilière et Marchal 2009) qui laisse supposer une extinction significative sur la même période. Les coraux sont très généralement des marqueurs particulièrement précieux des perturbations écologiques majeures comme on peut le voir pour les cinq grandes extinctions et même pour la sixième extinction en cours. Cette extinction au Pliensbachien-Toarcien pour l’instant considérée de second ordre mérite donc d’être analysée de ce point de vue. Dans le cadre de cette thèse, des collectes de coraux ont été effectuées sur le terrain au Maroc et en Italie dans un contexte sédimentologique défini de part et d’autre de la limite Pliensbachien - Toarcien. Les prélèvements ont été réalisés de façon à pouvoir évaluer la diversité ainsi que, dans la mesure du possible, la variabilité intraspécifique. Le traitement statistique des données a été réalisé dans le souci d’assurer une bonne connaissance de la variabilité pour fournir une taxinomie fiable dans l’optique de comparer des populations comparables en termes d’analyse de la diversité, des extinctions et des apparitions de taxons. Au total, 107 espèces ont été décrites (dont au moins 19 nouvelles espèces) réparties parmi 60 genres (dont 5 nouveaux) dans au moins 22 familles (dont 1 nouvelle). Cette étude nous révèle pour les eaux froides et chargées en matière organique du Pliensbachien des assemblages de coraux présentant une grande part d’affinité avec les faunes du Trias (en termes de genres et familles). Ils partagent une partie de leurs niches écologiques sur les plateformes internes de l’ouest téthysien avec des bivalves constructeurs de récifs connaissant alors un succès évolutif fulgurant : les lithiotidés. Les données récoltées témoignent de conditions ayant contraint les coraux à s’adapter et à se diversifier pour se maintenir lors de cette période peu propice, au profit des formes solitaires et phacéloïdes et au détriment des formes de plus hauts niveaux d’intégration. Au Toarcien inférieur, le réchauffement global des eaux couplé à la disparition quasi-totale des concurrents des coraux a permis une explosion de diversité déterminante pour l’avenir de ce groupe avec la mise en place de faunes d’assemblages très similaires à celles du Jurassique moyen et supérieur (en terme de genres, familles et morphologies coloniales). Il s’agit d’un évènement d’extinction biphasé dont la première phase se produit au passage entre Pliensbachien et Toarcien, la seconde phase correspondant au passage du TOAE. L’évènement pris dans son ensemble amène à l’extinction de près de 97% des espèces de coraux présentes au Pliensbachien / The transition from the Pliensbachian to the Toarcian geological stages in Lower Jurassic is followed by a global oceanic anoxic event during the lower Toarcian (TOAE for Toarcian Oceanic Anoxic Event). This moment corresponds to a massive fossilization time for organic matter in the worldwide geological record that produced here and there source rocks of petroleum interest. Concerning the eustatic fluctuations, these events are associated to a second-order maximal flooding zone. They are also interpreted as the remains of a global carbon-cycle perturbation case associated with oceanic acidification and correlated with the setup of Karoo-Ferrar igneous provinces in the southern Pangea territories corresponding to present-day Southern Africa and Southern America. It corresponds to a period of global warming that directly follow a global cooling at the Pliensbachian. This worldwide ecological perturbation probably disturbed the biosphere in a degree that is still poorly quantified. For example, studies about ammonites and bivalvs are known but the stratigraphic definition generally do not allow to distinguish the Pliensbachian-Toarcian boundary itself to the TOAE effect on these fauna. One single available study about corals is purely bibliographic (Lathuiliere and Marchal 2009) and suggests a significant extinction event for this group at the same period. Corals are generally precious indicators for major ecological disruptions as it is testified in the case of the big-five major crisis and the current sixth one. The Pliensbachian-Toarcian extinction has been considered up-to-now as a second-order crisis event and require to be studied as such. In the context of this thesis, fossilized corals have been collected in the field in Morocco and Italy in a well-defined sedimentological context before and after the Pliensbachian-Toarcian boundary. Sampling has been in view to quantify the diversity and as far as possible, the intraspecific variability. The statistical treatment of the data has been realized in view to provide a satisfying quantification of the variability in order to supply a strong taxonomy and be able to compare comparable populations in analyses of diversity, extinctions and apparitions of taxons. In total, 107 species have been describes (including at least 19 new species) as part of 60 genera (including 5 new ones) among 22 families (including a new one). According to this study, the cold and highly concentrated in organic matter oceanic waters of the Pliensbachian contained corals faunas with an important affinity with Triassic faunas (in terms of genera and families). They shared the ecological niches of the western tethysian inner platforms with the lithiotids, a group of aberrants reefal bivalvs that demonstrated a stupendous evolutive success during the same period. Collected data attest of conditions that constrained corals to adapt and diversify in view to maintain during these unfavourable times, for the benefit of the solitary and phaceloid form but at the expense of the highly integrated forms. During the Lower Toarcian, global warming of oceanic waters associated with the almost total disparition of the competitors premised an explosion of diversity that is determinant for the future of the corals, with the apparition of faunal assemblages very similar to the typical Middle and Upper Jurassic ones (in terms of genera, families and colonial morphologies). It is a two-folded extinction event with a first phase during the Pliensbachian –Toarcian transition and a second phase at the onset of the TOAE. In the end, this pulsed event led to the extinction of approximately 97% of the Pliensbachian coral species

L'objet de cette thèse est de réaliser une revue critique des principaux modèles Darwiniens de l'évolution culturelle, de montrer dans quelle mesure et de quelle façon l'évolution culturelle est analogue à l'évolution biologique et de proposer des instruments conceptuels et formels pour étudier l'évolution culturelle dans cette perspective. Trois ensembles théoriques distincts sont étudiés. La mémétique repose sur l'idée qu'il existe dans le domaine culturel un mécanisme psychologique équivalent à la réplication en biologie. Nous montrons que l'imitation n'est pas assez fidèle pour jouer pleinement ce rôle et donc que le modèle mémétique ne peut pas servir de base à une théorie générale des phénomènes culturels. La théorie de la coévolution gène-culture part de l'idée que la sélection est un facteur dominant de l'évolution et soutient qu'il existe plusieurs mécanismes psychologiques et forces propres au domaine culturel. Nous montrons que l'importance de la sélection est à relativiser et dépend d'autres forces. Dans une partie dédiée à l'étude de l'épidémiologie culturelle, nous défendons l'idée selon laquelle les mécanismes psychologiques tendent à être modulaires et à maximiser la pertinence. Ces deux propriétés font que les mécanismes psychologiques construisent les éléments culturels qu'ils transmettent. Le phénomène d'attraction, conséquence à l'échelle de la population de ces transformations successives, permet d'expliquer la stabilité et l'évolution des éléments culturels. Attraction et sélection sont les deux sources de la stabilité des éléments culturels. L'évolution culturelle est donc à penser dans un cadre Darwinien populationnel.