L’augmentation du couvert arbustif est observée de façon généralisée à l’échelle circumpolaire en réponse aux effets directs et indirects des changements climatiques. Celle-ci causerait d’importantes transformations des environnements biotique et abiotique, principalement en réponse à l’augmentation en hauteur des arbustes au port érigé. Nous avons caractérisé la dynamique des espèces arbustives de la toundra arctique en réponse aux changements climatiques et au broutement du caribou migrateur. Pour ce faire, nous avons établi la dynamique des espèces arbustives dominantes et évalué expérimentalement les mécanismes de réponse des arbustes en utilisant Betula glandulosa comme modèle d’étude. Nos résultats montrent que le couvert arbustif à Baie Déception est principalement dominé par B. glandulosa dont le recrutement semble augmenter depuis les années 2000. Toutefois, cette espèce reste pour l’instant relativement prostré, ne provoquant pas nécessairement les conséquences attendues sur l’environnement abiotique. Nous avons également montré expérimentalement que l’augmentation de la croissance arbustive se produirait en réponse à l’augmentation de la disponibilité en azote, un traitement appliqué pour simuler l’augmentation de l’activité des micro-organismes dans le sol en réponse au réchauffement. Nous avons aussi démontré que le broutement du caribou migrateur a un effet négatif cumulatif sur la croissance de B. glandulosa. Cette étude nous a donc permis de montrer d’une part que l’augmentation du couvert arbustif semble plutôt limitée à Baie Déception où elle pourrait être freinée par les effets combinés de conditions climatiques rigoureuses et de l’herbivorisme. D’autre part, nous avons montré que les herbivores ont un rôle non négligeable pour expliquer les changements de végétation dans les régions arctiques et subarctiques. / Generalized shrub expansion has been observed over the circumpolar Arctic in response to climate change. This phenomenon is causing major alterations to the biotic and abiotic environments, a consequence of the increased shrub growth in height. We characterised tundra shrub species dynamics in response to climate change and migratory caribou browsing. To do so, we evaluated dominant erect shrub species dynamics and tested experimentally how shrub responds to these disturbances, using Betula glandulosa as model species. Our results show that shrub cover in Deception Bay is mainly driven by B. glandulosa, a species with increasing recruitment since early 2000s. However, it seems that this species’ vertical structure remains low which might not modify the biotic and abiotic environment normally associated with shrub expansion. We also showed experimentally that increase in shrub growth is a result of enhanced soil nitrogen fertility, a proxy of increase microbiological activity in response to global warming. Moreover, we demonstrated that caribou browsing has a negative cumulative effect on B. glandulosa growth. Thus, we showed in this study that shrub expansion is rather limited in Deception Bay and might be slowed down by the combined effects of harsh climatic conditions and herbivores. Moreover, our study stressed that herbivores must be taken into account when predicting vegetation change in the tundra.

L’objectif général de cette thèse est de développer des modèles mécanistes de l’utilisation de l’espace qui sont basés sur les déplacements des animaux, afin de comprendre et d’anticiper la répartition spatiale des populations animales dans des environnements hétérogènes et dynamiques. J’utilise et je développe des méthodologies qui intègrent autant la modélisation mathématique de la dynamique spatio-temporelle des déplacements que des analyses statistiques de données simulées et empiriques de déplacement. Dans mon premier chapitre, j’effectue une série de simulations afin de clarifier combien de grappes sont nécessaires lors d’une estimation par équations d’estimation généralisées, pour correctement tenir compte de la corrélation dans les données de déplacement et obtenir des inférences robustes sur la sélection de l’habitat. Mes simulations révèlent que 30 individus indépendants, chacun étant assigné à une grappe, suffisent pour éviter la mesure biaisée de l’incertitude sur la sélection de l’habitat lors des déplacements dans un environnement hétérogène. Dans le cas où moins de 30 individus sont disponibles, il est possible d’augmenter le nombre de grappes en divisant les données des individus, cependant il faut s’assurer de la présence d’une autocorrélation temporelle et d’une faible hétérogénéité interindividuelle dans les données. Dans mon deuxième chapitre, je développe un modèle statistique de déplacement permettant d’identifier différentes phases comportementales par lesquelles passent les individus (p. ex., alimentation, déplacements entre les parcelles de ressource) et de révéler la sélection de l’habitat spécifique à chaque phase, pour l’ensemble de la population et à partir de données collectées irrégulièrement. L’analyse de données simulées et empiriques de déplacement de trois grands herbivores dont le bison des prairies (Bison bison bison), le cerf à queue noire (Odocoileus hemionus) et le zèbre des plaines (Equus quagga) démontrent la robustesse et la bonne capacité de prévision du modèle. Cet outil statistique est également flexible puisque j’évalue différents processus écologiques à partir de ces données tels que l’alimentation, la migration ou encore les réponses comportementales face à un prédateur. De plus, je montre la nécessité de tenir compte des phases comportementales pour correctement caractériser la sélection de l’habitat lors des déplacements des animaux. Le développement mathématique que j’ai effectué dans mon troisième chapitre permet de coupler les déplacements des individus au sein d’un réseau de parcelles de ressources et le temps de résidence dans les parcelles afin de prévoir, de façon mécaniste, la répartition spatiale d’une population dans un environnement hétérogène. De plus, j’illustre une méthodologie pour identifier et prévoir le réseau théorique le plus représentatif de l’espèce étudiée. Je démontre à partir de l’application du modèle aux données de bisons des prairies, que la topologie du réseau théorique est cruciale pour correctement anticiper l’utilisation de l’espace d’une population, ainsi que pour implémenter des plans de gestion ou de conservation les plus réalistes possibles. Dans mon chapitre 4, je teste empiriquement la robustesse d’un réseau de parcelles de ressources lorsque celui-ci est perturbé par une fragmentation anthropique du paysage. Les résultats révèlent que les caribous des bois (Rangifer tarandus caribou) reconnectent certaines parcelles favorisant ainsi la robustesse du réseau. Cependant, les prévisions de la répartition spatiale des individus obtenues en utilisant le modèle mécaniste développé dans le chapitre 3 démontrent que, malgré la reconnexion, l’utilisation des parcelles de ressources par les caribous change suite à la perturbation. De plus, ce changement est plus soutenu lorsque ce sont les parcelles les plus connectées (c.-à-d., les pôles) qui sont fragmentées. Ma thèse apporte une contribution méthodologique pour mieux tenir compte de la corrélation dans les données de déplacement et intégrer les phases comportementales lors de l’analyse de la sélection de l’habitat dans des paysages hétérogènes. Mon travail permet aussi de faire le lien entre la théorie des réseaux et l’utilisation de l’espace pour prévoir d’une façon mécaniste la répartition spatiale des populations animales dans des environnements hétérogènes et dynamiques. Mon doctorat donne également lieu à une évaluation du contexte dans lequel la théorie des réseaux peut s’appliquer à l’écologie spatiale. Finalement, ma thèse vient améliorer notre compréhension mécaniste des déplacements de quatre espèces de grands herbivores. / In my thesis, I develop mechanistic models of space use based on animal movement, to understand and to predict population distribution in heterogeneous and dynamic landscapes. Used and developed methodologies couple mathematical modelling of the spatio-temporal dynamics of animal movement together with statistical analysis of simulated and empirical movement datasets. In my first chapter, I proceed in a series of simulations to clarify how many clusters are needed when using generalized estimating equations to correctly account for the correlation in movement data and to obtain robust inference on habitat selection. My simulations reveal that 30 independent individuals, each assigned to a cluster, are sufficient to avoid biased evaluation of the uncertainty on habitat selection along movement in heterogeneous environments. When less than 30 individuals are available, destructive sampling can be used but solely when temporal correlation is present and inter-individual heterogeneity is low in the data. In my second chapter, I develop a statistical movement model that allows to identify successive behavioral phases (e.g., foraging phase, inter-patch movement) together with behavior-specific habitat selection parameters, over the whole population and using temporally irregular data. Analysis of simulated and empirical movement data from three large herbivores including plains bison (Bison bison bison), mule deer (Odocoileus hemionus) and plains zebra (Equus quagga) show the robustness and the high predictive capacity of the model. This statistical tool is also flexible since I assess multiple ecological processes from those datasets such as foraging behavior, migratory behavior or prey-predator interactions. In addition, I show how accounting for behavioral phases in habitat selection analysis is crucial to correctly characterize habitat selection along animal movement. In my third chapter, I develop a mathematical framework to couple movement of individuals among a network of resource patches with residency time in patches to mechanistically predict space use in heterogeneous landscapes. In addition, I illustrate a methodology to identify and predict the most representative theoretical network for the target species. I show from model application on data of plains bison that the theoretical network topology is crucial to correctly infer population space use and implement realistic management and conservation planning. In my chapter 4, I empirically assess the robustness of a network of resource patches following landscape fragmentation from anthropogenic source. The analysis shows that woodland caribou (Rangifer tarandus caribou) reconnect some patches, thus causing robustness in their spatial networks. However, predictions on space use from the mechanistic model developed in chapter 3 reveal that, despite the rewiring, patch use change following the fragmentation. Moreover, this change is stronger when the most connected patches (i.e., the hubs) are impacted. My thesis provides a methodological contribution to better account for correlation in movement data and integrate behavioral phases in habitat selection analysis in heterogeneous landscapes. Besides, my work links network theory and space use to mechanistically predict population distribution in heterogeneous and dynamic environments. My research also assesses the context in which network theory can be applied to spatial ecology. Finally, my thesis improves our mechanistic understanding of animal movement in four species of large herbivores.

L’objectif de cette recherche est d’évaluer l’impact de la mine d’or de Meadowbank sur la relation entre la communauté inuit de Qamani’tuaq, au Nunavut, et son territoire. Ce dernier est défini comme un espace socialement et historiquement construit et dont le sens émerge de l’expérience quotidienne et de la mémoire collective. Mon étude démontre une multitude d’impacts socioéconomiques, positifs comme négatifs, découlant notamment des nouveaux emplois et des répercussions sur le caribou. La construction d’une route privée et l’imposition d’une régulation quant à son utilisation impliquent par ailleurs une contradiction entre deux formes de territorialité. Cependant, le rapport au territoire, propre aux Inuit, demeure manifeste. Une majorité d’Inuit démontre en effet la capacité à tirer avantage du nouveau contexte dans le but de supporter leurs activités sur le territoire. Aussi, les expériences particulières des travailleurs au camp minier témoignent du lien étroit entre le lieu, la communauté et son histoire. / The goal of this research is to evaluate the effects of the Meadowbank goldmine on the relationship occurring between the Inuit community of Qamani’tuaq, in Nunavut, and its territory. Territory is the social and historical construction of a space which derives meaning through the everyday experience and the collective memory. The results show the existence of various socioeconomic impacts, both positive and negative, resulting among others from new jobs and from impact on caribou. The construction of a private road and the imposition of rules of usage present a contradiction between two kinds of territoriality. However, the specific Inuit way of being connected to the land continues to be expressed. Most Inuit show their ability to take advantage of the new situation in order to maintain their activities on the land. Also, the specific experiments of workers at the mining camp testify the close link between place, community and history.

À la fin des années 1970, les Naskapi du Québec ont signé la Convention du Nord-Est québécois (C.N.E.Q.) avec le gouvernement du Québec. Entre autres choses, cette Convention a comme mandat d'offrir des compensations et des bénéfices à tout Naskapi qui n'a pas les ressources, tant matérielles que financières, pour pratiquer des activités d'exploitation de la faune. Afin de répondre à cet objectif, les Naskapi ont mis sur pied le Programme d'aide pour la chasse, la pêche et le piégeage (Hunter Support Programme -H.S.P.). Celui-ci, destiné à fournir un revenu, des prestations et autres mesures d'incitation aux Naskapi qui désirent s'adonner aux activités d'exploitation de la faune comme mode de vie, existe depuis 1978. Parmi les activités d'exploitation de la faune que les Naskapi désirent continuer de pratiquer, il est important de mentionner que la chasse au caribou occupe une place de choix pour eux, et ce pour différentes raisons. Principalement, cette activité hautement significative pour les Naskapi fut à la base de leur mode de vie ainsi que de leur univers pendant plusieurs centaines d'années, voire plusieurs milliers d'années. Quoi qu'il en soit, et depuis la mise sur pied de ce programme, personne ne s'est questionné à savoir quels sont les impacts de ce programme sur la mémoire collective et l'identité des Naskapi. Ayant opté pour une recherche qualitative lors de ma recherche chez les Naskapi de Kawawachikamach, laquelle a duré deux mois, soit du 20 avril au 21 juin 2008, des séances d'entrevues avec douze Naskapi m'ont permis d'identifier différents aspects que les Naskapi souhaitent conserver, protéger et transmettre aux générations futures en lien avec la chasse au caribou. En m'intéressant plus particulièrement au programme d'aide pour la chasse, la pêche et le piégeage, j'ai ainsi tenté de comprendre comment et en quoi celui-ci participe à la sauvegarde de la mémoire collective et de l'identité des Naskapi de Kawawachikamach. De cette manière, j'ai constaté que certaines pratiques en lien avec la chasse au caribou existent toujours chez cette nation autochtone et que le programme en question joue incontestablement un rôle positif dans cette entreprise. Du nombre de ces pratiques, il est possible de mentionner que, non seulement le Comité du programme organise à chaque année des chasses au caribou, ce qui permet ainsi le partage de viande au sein de la communauté, l'utilisation de certaines parties du caribou, l'organisation de festins et l'intégration des jeunes naskapi à la chasse au caribou, mais que ce programme permet avant tout aux Naskapi qui ne peuvent pas assurer les coûts tant monétaire que matériel de la chasse au caribou de continuer d'exercer cette activité hautement significative pour eux.