Thèse ou mémoire avec insertion d’articles / Les bouleaux sont une composante importante du paysage forestier de l'hémisphère nord. Les bouleaux arbustifs, contribuant actuellement au verdissement de la toundra, sont des témoins privilégiés des changements climatiques (CC) en régionssubarctiques. À ce jour, ces espèces demeurent peu étudiées sur le plan génétique et des incertitudes persistent quant à leur taxonomie et leurs liens phylogénétiques. Le développement de connaissances sur la diversité génétique des espèces végétales nordiques et leur capacité d'adaptation aux CC sera essentiel pour mettre en place des mesures de conservation. L'objectif de l'étude était d'analyser la biogéographie et la diversité génétique du bouleau glanduleux (Betula glandulosa), un arbuste de la toundra nord-américaine. Un échantillonnage, à l'échelle de son aire de répartition en Amérique du Nord, a été réalisé. Une approche multicritère, basée sur la détermination du niveau de ploïdie, la génomique (échantillonnage des régions de l'ADN nucléaire et chloroplastique) et la morphologie, a été utilisée pour distinguer les individus de B. glandulosa des autres espèces de bouleaux, en raison des difficultés liées à la validation taxonomique des échantillons. Les résultats ont révélé la présence de trois espèces distinctes et leurs hybrides parmi les échantillons. L'analyse des polymorphismes nucléotidiques (« single nucleotide polymorphisms », SNP) nucléaires et chloroplastiques a mis en évidence une longue histoire d'échanges de gènes entre les différentes espèces et groupes génétiques. L'ensemble des résultats porte à croire que B. glandulosa fait partie d'un syngaméon de bouleaux arbustifs nord-américains avec B. pumila, B. nana et B. occidentalis. À l'échelle intraspécifique, deux groupes génétiques issus probablement de deux lignées glaciaires ont été détectés chez B. glandulosa en Amérique du Nord. L'étude souligne l'importance d'une approche multicritère pour décrire la diversité génétique intraspécifique lorsque les limites taxonomiques sont floues et l'importance de prendre en compte l'impact évolutif des espèces apparentées pour préserver la diversité génétique et la capacité d'adaptation dans un contexte de CC. / Birches are an important component of the northern hemisphere forest landscape. Shrub birches, currently contributing to tundra greening, are an indicator of climate change in subarctic regions. To date, these species remain poorly studied genetically and uncertainties persist regarding their taxonomy and phylogenetic relationships. The development of knowledge on the genetic diversity of northern plant species and their ability to adapt to CC will be essential to implement conservation measures. This study aimed to analyze the biogeography and genetic diversity of dwarf birch (Betula glandulosa), a shrub of the North American tundra. Sampling was conducted throughout its North American range. A multicriteria approach, based on ploidy level assessment, genomics (sampling of nuclear and chloroplast DNA regions) and morphology, was used to distinguish individuals of B. glandulosa from other birch species, due to the difficulties associated with taxonomic validation of the samples. The results revealed the presence of three distinct species and their hybrids among the samples. Analysis of nuclear and chloroplast single nucleotide polymorphisms (SNPs) revealed a long history of gene exchange between the different species and genetic clusters. Taken together, the results suggest that B. glandulosa is part of a North American shrub birch syngameon with B. pumila, B. nana, and B. occidentalis. At the intraspecific level, two genetic clusters were detected within B. glandulosa in North America originating probably from two glacial lineages. The study highlights the importance of a multicriteria approach to describe intraspecific genetic diversity when taxonomic boundaries are blurred and to consider the evolutionary impact of related species to preserve genetic diversity and adaptive capacity in a climate change context.

Lorsque des espèces à différents niveaux trophiques répondent aux changements climatiques à des rythmes différents, il peut en résulter une désynchronisation entre la phénologie des consommateurs et celle de leurs ressources. Les oiseaux migrateurs qui se reproduisent dans l’Arctique pourraient être parmi les espèces les plus touchées par une telle désynchronisation. Cette étude examine l’impact du réchauffement climatique sur les interactions entre la grande oie des neiges (Chen caerulesens atlantica) et les plantes dont elle s’alimente sur l’Île Bylot, Nunavut. À l’aide de petites serres, nous avons examiné l’impact d’un réchauffement sur la biomasse et la concentration en azote (un indice de qualité nutritive) des plantes utilisées par les oies. Nos résultats montrent qu’un réchauffement annuel mène à une augmentation de la biomasse végétale, mais que cette hausse est accompagnée d’un déclin plus rapide de la qualité nutritive des plantes. En effet, la concentration en azote des plantes des parcelles réchauffées était jusqu’à 14% plus faible que celle des parcelles témoins, et ce pendant la période de croissance des jeunes oies. Nous avons également montré qu’un indice satellitaire, le Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) peut être utilisé comme proxy afin de déterminer la date du pic de concentration en azote des plantes. En utilisant le NDVI, nous avons donc pu estimer la date de pic d’azote des années pour lesquelles nous n’avions pas de données empiriques sur la végétation. Finalement, nous avons analysé des données à long-terme sur le climat, la phénologie des plantes et la reproduction des oies afin d’examiner l’impact potentiel de la désynchronisation trophique sur la croissance des jeunes. Selon nos résultats, les oies ajustent seulement partiellement leur reproduction en fonction des changements annuels dans la disponibilité de nourriture de haute qualité. En conséquence, la masse et la taille structurelle des jeunes oies à l’envol étaient réduites lorsque la reproduction des oies était moins bien synchronisée avec le pic de qualité nutritive des plantes. Nos résultats supportent l’hypothèse que la désynchronisation trophique peut avoir des effets négatifs sur l’aptitude phénotypique des herbivores arctiques, et que ces effets pourraient s’accentuer avec l’augmentation prévue des températures à l’échelle globale. / When species at different trophic levels respond to climate change at different rates, this may lead to a trophic mismatch between the phenology of consumers and that of their resources. As polar regions are warming more rapidly than the rest of the planet, migratory birds breeding in the Arctic are expected to be among the species most affected by trophic mismatch in the wake of rapid climate change. This study examines the impact of climate warming on the interactions between an arctic herbivore, the greater snow goose (Chen caerulescens atlantica), and its food plants on Bylot Island, Nunavut, Canada. Using small greenhouses, we examined the impact of increased temperatures on plant biomass and a proxy of nutritive quality, nitrogen concentration, of graminoid plants used by geese during the brood-rearing period. This experiment showed that annual warming significantly increased biomass of graminoids but also led to an acceleration of the seasonal decline in plant nutritive quality and resulted in a decrease in the nitrogen concentration of plants by up to 14% during the period of gosling growth. We also showed that satellite-derived Normalized Difference Vegetation Index (NDVI) can be used as a proxy to determine date of peak nitrogen concentration in some tundra plants, and can thus be a reliable measure of the early changes in the timing of the availability of high quality food for herbivores. Using NDVI, we were then able to estimate the date of peak nitrogen in years when we had no empirical data on plant phenology. Finally, we analysed long-term data on climate, plant phenology and the reproduction of geese in order to examine the potential impact of mismatched reproduction on the growth of young. We found that geese are only partially able to adjust their breeding phenology to compensate for annual changes in the timing of high quality food plants, and that gosling body mass and structural size at fledging was reduced when trophic mismatch was high. Our results support the hypothesis that trophic mismatch can negatively affect the fitness of arctic herbivores, and that it is likely to be exacerbated by rising global temperatures.

Dans l'océan Arctique, les conditions de croissance des micro-algues sont particulièrement variables et souvent contraignantes. De par sa position et sa taille modeste, cet océan est fortement influencé par les fleuves affluents et les eaux de l'Atlantique et du Pacifique. La lente propagation de ces eaux fait en sorte que, durant le premier été, le phytoplancton épuise les nutriments dans la couche de surface; le renouvellement des nutriments est ensuite limité par la très forte stratification verticale causée par l’accumulation d’eau douce. Ces conditions mènent le phytoplancton à trouver un compromis entre la limitation en lumière (en profondeur) et en nutriment (en surface), ce qui conduit à la formation d'un maximum de chlorophylle subsuperficiel (SCM). L'objectif premier de cette thèse était d’examiner, pour la première fois, la structure verticale, l’écologie et la productivité des SCM en fonction des conditions du milieu dans différents secteurs côtiers de l'Arctique canadien. Il appert que les SCM sont des structures omniprésentes et persistantes dans les eaux libres de glace. La plupart des SCM étaient associés à la nitracline, suggérant que la disponibilité en nitrate exerce une influence dominante sur leur positionnement vertical. Une étude expérimentale des relations entre la lumière, la disponibilité en azote et la productivité primaire a montré que les algues du SCM présentent de fortes compétences photosynthétiques et assimilent activement le carbone, le nitrate et d’autres sources d’azote. Bien que leur productivité à court terme soit contrainte par la faible luminosité et les basses températures, les algues du SCM contribuent largement à la production primaire journalière nouvelle, représentant une source majeure de matière organique pour l’écosystème. Comme il est difficile de mesurer la production annuelle du SCM, les résultats expérimentaux ont été jumelés à un modèle écosystémique numérique initialisé et forcé avec les conditions physico-chimiques du golfe d’Amundsen. Les simulations indiquent que la couche verticale englobant le SCM effectuerait l’essentiel de la synthèse de matière organique dans cet environnement. Vu l’impact présumé du SCM sur le réseau alimentaire, les flux verticaux de carbone et la justesse des estimations satellitaires de productivité, la meilleure compréhension de la dynamique des SCM résultant de cette thèse permet de jeter un regard nouveau sur l’écologie de l’océan Arctique dans un contexte de changements climatiques rapides. / In the Arctic Ocean, the growth conditions of micro-algae are highly variable and often restrictive. By virtue of its location and small size, this ocean is strongly influenced by water inputs from large rivers and the adjacent Atlantic and Pacific oceans. The slow propagation of these waters ensures that the phytoplankton exhausts nutrients in surface waters during the first summer. Afterwards, upward nutrient renewal is curtailed by the strong vertical stratification imparted by the accumulation of freshwater. These conditions force the phytoplankton to find a compromise between light limitation at depth and nutrient limitation at the surface, resulting in the formation of subsurface chlorophyll maximums (SCM). The central objective of this thesis was to provide the first comprehensive analysis of the vertical structure, ecology and productivity of SCM with respect to environmental conditions across different sectors of the coastal Canadian Arctic. Results revealed the widespread occurrence of long-lived SCM in ice-free waters. Most of these SCM were closely associated with the nitracline, implying that their vertical positioning was primarily influenced by nitrate availability in the lower euphotic zone. Experimental assessments of nitrogen nutrition and photosynthetic rates showed that SCM phytoplankton possessed high photosynthetic competency and were actively assimilating carbon, nitrate and other nitrogen sources. Although low irradiance and temperature constrained short-term productivity in the lower euphotic zone, SCM contributed strongly to daily new production and thus represented a major source of organic matter in the ecosystem. Since the overall contribution of SCM to annual productivity is very difficult to measure directly, experimental results were combined with a numerical ecosystem model initialized with and forced by the physico-chemical conditions of Amundsen Gulf. The simulations indicate that SCM layers potentially contribute most of the annual new and total primary production in the southeast Beaufort Sea. Since these layers presumably exert a strong impact on the food web, vertical carbon flux and the accuracy of remote-sensing estimates of productivity, the new knowledge of SCM dynamics generated in this thesis provides crucial insights into the ecology of the Arctic Ocean in a context of rapid environmental changes.

La possibilité d’estimer l’impact du changement climatique en cours sur le comportement hydrologique des hydro-systèmes est une nécessité pour anticiper les adaptations inévitables et nécessaires que doivent envisager nos sociétés. Dans ce contexte, ce projet doctoral présente une étude sur l'évaluation de la sensibilité des projections hydrologiques futures à : (i) La non-robustesse de l’identification des paramètres des modèles hydrologiques, (ii) l’utilisation de plusieurs jeux de paramètres équifinaux et (iii) l’utilisation de différentes structures de modèles hydrologiques. Pour quantifier l’impact de la première source d’incertitude sur les sorties des modèles, quatre sous-périodes climatiquement contrastées sont tout d’abord identifiées au sein des chroniques observées. Les modèles sont calés sur chacune de ces quatre périodes et les sorties engendrées sont analysées en calage et en validation en suivant les quatre configurations du Different Splitsample Tests (Klemeš, 1986; Wilby, 2005; Seiller et al. (2012); Refsgaard et al. (2014)). Afin d’étudier la seconde source d’incertitude liée à la structure du modèle, l’équifinalité des jeux de paramètres est ensuite prise en compte en considérant pour chaque type de calage les sorties associées à des jeux de paramètres équifinaux. Enfin, pour évaluer la troisième source d'incertitude, cinq modèles hydrologiques de différents niveaux de complexité sont appliqués (GR4J, MORDOR, HSAMI, SWAT et HYDROTEL) sur le bassin versant québécois de la rivière Au Saumon. Les trois sources d'incertitude sont évaluées à la fois dans conditions climatiques observées passées et dans les conditions climatiques futures. Les résultats montrent que, en tenant compte de la méthode d'évaluation suivie dans ce doctorat, l'utilisation de différents niveaux de complexité des modèles hydrologiques est la principale source de variabilité dans les projections de débits dans des conditions climatiques futures. Ceci est suivi par le manque de robustesse de l'identification des paramètres. Les projections hydrologiques générées par un ensemble de jeux de paramètres équifinaux sont proches de celles associées au jeu de paramètres optimal. Par conséquent, plus d'efforts devraient être investis dans l'amélioration de la robustesse des modèles pour les études d'impact sur le changement climatique, notamment en développant les structures des modèles plus appropriés et en proposant des procédures de calage qui augmentent leur robustesse. Ces travaux permettent d’apporter une réponse détaillée sur notre capacité à réaliser un diagnostic des impacts des changements climatiques sur les ressources hydriques du bassin Au Saumon et de proposer une démarche méthodologique originale d’analyse pouvant être directement appliquée ou adaptée à d’autres contextes hydro-climatiques. / The possibility to estimate the impact of climate change on the hydrological behavior of hydrosystems, the hydrological risks, and the associated resources is a necessity in order to anticipate the inevitable and necessary adaptations that must consider our societies. In this context, the doctoral project presents a study on the evaluation of the uncertainty of hydrological projections for the future climate when considering: (i) The non-robustness of hydrological model parameter identification, (ii) the use of several ensembles of equifinal parameter sets over a given calibration period and (iii) the use of different model structures for the hydrological model. To quantify the impact of the first source of uncertainty on the model outputs, four climatically contrasted sub-periods are first identified within the observed time series. The models are calibrated on each of these four periods, then generated outputs are analyzed on calibration and validation data. The calibration and validation tests were performed according to the configurations of four Different Split-sample Tests (Klemeš, 1986; Wilby, 2005; Seiller et al., 2012; Refsgaard et al., 2014). In order to study the second source of uncertainty related to the model structure, the equifinality of the parameter sets is taken into account by considering an ensemble of equifinal parameter sets for each sub-period calibration. Finally, to assess the third source of uncertainty, five hydrological models of different levels of complexity are applied (GR4J, MORDOR, HSAMI, SWAT, and HYDROTEL) on the watershed of the Au Saumon River (Québec, Canada).The three sources of uncertainty are assessed in the past observed period and in future climate conditions. Results show that, given the evaluation approach followed in this Ph.D. research, the use of different levels of complexity of hydrological models is the major source of variability in streamflow projections in future climate conditions for the five models tested. This is followed by the lack of robustness of parameter identification. The hydrological projections generated by an ensemble of equifinal parameter sets are close to those associated with the optimal set. Therefore, it seems that greater effort should be invested in improving the robustness of models for climate change impact studies, especially by developing more suitable model structures and proposing calibration procedures that increase their robustness. This work serves to provide a detailed response on our ability to make a diagnosis of the impacts of climate change on water resources of the Au Saumon watershed and proposes a novel methodological approach that can be directly applied or adapted to other hydro-climatic contexts.

Tableau d’honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2013-2014. / Les espèces herbacées de sous-bois sont peu étudiées dans le contexte des changements climatiques. L’expérience B4WARMED, une simulation de réchauffement climatique en forêt de l’University of Minnesota, offrait l’opportunité d’étudier la réponse du Maianthemum canadense et de l’Eurybia macrophylla en interaction avec les autres composantes de leur écosystème. Les effets sur leur croissance, leur reproduction, leur phénologie et leurs taux de photosynthèse et de respiration ont été évalués, ainsi que les effets sur la disponibilité de la lumière, de l’eau et des nutriments. En général, ces deux espèces ont été modestement affectées par les traitements réchauffement. Leur émergence hâtive au printemps augmente leur effort reproducteur alors que la diminution du contenu en eau du sol semble avoir des effets négatifs à long terme. Le futur de ces espèces sous un scénario de réchauffement dépend donc, entre autres, de la réponse phénologique des strates supérieures et des changements au niveau des régimes de précipitations. / The understory herbaceous species are little studied in the context of climate change. The B4WARMED experiment, a forest warming facility of the University of Minnesota, provided the opportunity to study the response of Maianthemum canadense and Eurybia macrophylla in interaction with other components of their ecosystem. Effects on their growth, reproduction, phenology, photosynthesis and respiration rates were evaluated, along with the effects on the availability of light, water and nutrients. Overall, these two species were modestly affected by the experimental global warming treatments. However, their emergence in early spring promoted their reproductive output while reduced water content of the soil seemed to have negative effects in the longer term. The future of these species under a warming scenario depends, among other things, on the response of the upper strata in terms of phenology and on the changes in precipitation patterns.

Cette thèse explore l'impact des changements climatiques sur la productivité des formations végétales du Nunavik (Québec, Canada). À travers trois chapitres, elle examine la réponse des communautés végétales aux changements climatiques. L'objectif principal du premier chapitre est d'évaluer l'évolution temporelle de la productivité des écosystèmes terrestres. Les données NDVI de 1992 à 2020 révèlent une augmentation de la productivité primaire à l'échelle du Nunavik, particulièrement dans les zones à dominance arbustive de part et d'autre de la limite latitudinale des arbres. Les températures estivales, les précipitations automnales et hivernales, ainsi que les dépôts de surface sont identifiés comme les principaux déterminants de cette variation. Le deuxième chapitre se concentre sur l'influence de la biomasse et du couvert des différents groupes fonctionnels d'espèces végétales retrouvées sur les valeurs récentes de NDVI (2016 à 2020) le long d'un gradient latitudinal allant de la toundra forestière à la toundra à arbustes prostrés. Le pouvoir explicatif de ces variables biotiques, combiné aux variables édaphiques et topographiques a aussi été comparé à celui des variables climatiques. Les modèles démontrent que la biomasse des arbustes érigés, des herbacées, des plantes non vasculaires, la profondeur du pergélisol et les dépôts de surface expliquent une portion significative de la variabilité spatiale du NDVI. Toutefois, leur pouvoir explicatif n'est pas aussi grand que celui des variables climatiques (température automnale et précipitations hivernales). Le troisième chapitre explore la réponse de deux espèces dominantes, *Betula glandulosa* Michx. et *Picea mariana* (Mill.) B.S.P., à l'augmentation des températures en évaluant leur croissance radiale le long du gradient latitudinal. Les résultats indiquent une augmentation de la croissance radiale depuis le début des années 1990 ainsi que des différences dans la sensibilité climatique le long du gradient latitudinal et entre les espèces. Les températures estivales et hivernales sont identifiées comme les principaux moteurs de leur croissance radiale. L'utilisation combinée d'imagerie satellitaire, de mesures de traits fonctionnels et de données dendrochronologiques a permis de caractériser l'évolution de la productivité primaire des écosystèmes terrestres du Nunavik. / This thesis explores climate change's impact on the productivity of plant formations in Nunavik (Quebec, Canada). Across three chapters, it examines the response of plant communities to climate change. The main objective of the first chapter is to assess the temporal evolution of the productivity of terrestrial ecosystems. NDVI data from 1992 to 2020 reveal increased primary productivity at the Nunavik scale, particularly in shrubdominated areas on either side of the latitudinal tree line. Summer temperatures fall, and winter precipitation and surface deposits are identified as the main determinants of this variation. The second chapter focuses on the influence of biomass and cover of different functional groups of plant species on recent NDVI values (2016 to 2020) along a latitudinal gradient from forested tundra to prostrate shrub tundra. The explanatory power of these biotic variables, combined with edaphic and topographic variables, has also been compared to that of climatic variables. The models demonstrate that the biomass of erect shrubs, herbaceous plants, non-vascular plants, permafrost depth, and surface deposits explain a significant portion of the spatial variability of NDVI. However, their explanatory power could be better than climatic variables (fall temperature and winter precipitation). The third chapter explores the response of two dominant species, *Betula glandulosa* Michx. and *Picea mariana* (Mill.) B.S.P., to rising temperatures by assessing their radial growth along the latitudinal gradient. The results indicate increased radial growth since the early 1990s and increased climate sensitivity along the latitudinal gradient and between species. Summer and winter temperatures are identified as the m their radial growth. The combined use of satellite imagery, functional trait measurements, and dendrochronological data has allowed for the characterization of the evolution of primary productivity in Nunavik's terrestrial ecosystems.

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdorales, 2014-2015 / Des travaux récents ont démontré l’importance de la reproduction sexuée chez plusieurs espèces « clonales » des milieux arctiques et subarctiques. Sur un système dunaire du Nunavik, une population d’une telle espèce, la camarine noire (Empetrum hermaphroditum), connaît une expansion importante par voie sexuée. Nous avons décrit la dynamique récente de cette population, évalué la performance des individus le long du gradient topographique et exploré les relations climat-croissance. Le recrutement abondant, le faible taux de mortalité et la croissance rapide entre 2007 et 2012 contribuent à maintenir la population en expansion. Cependant, dans les zones densément peuplées, la compétition semble limiter la croissance et la reproduction. Les températures estivales ont un effet positif sur la croissance, suggérant que le réchauffement du Québec subarctique depuis les années 1990 a favorisé l’expansion. La poursuite de la colonisation du système dunaire par la camarine pourrait réduire la diversité végétale et retarder la succession. / Recent research has demonstrated the importance of sexual reproduction for many “clonal” arctic and subarctic species such as crowberry (Empetrum hermaphroditum). Our study focused on a population that is undergoing rapid expansion through sexual reproduction on a subarctic sand dune system in Northern Québec. We described the recent dynamics of this population, evaluated individual performance across the topographic gradient and investigated climate-growth relationships. Between 2007 and 2012, the population experienced extensive recruitment, low mortality and rapid growth, contributing to its expansion. However, competition in the most heavily colonized areas of the dune system seemed to limit growth and reproduction. Positive climate-growth relationships suggest that recent warming in the study area promoted the rapid expansion observed since the mid-1990s. Further colonization of the dune system could lead to decreased diversity and delayed succession.

Les lichens constituent une composante importante de la biodiversité en milieu arctique et subarctique et y jouent plusieurs rôles écologiques. En raison de leur métabolisme poïkilohydrique et de leur croissance lente, les lichens apparaissent toutefois comme étant vulnérables dans le présent contexte de changement climatique. Afin de mieux comprendre les conséquences des changements climatiques sur les lichens, nous avons identifié les patrons et déterminants de l’abondance et de la diversité des lichens le long d’un gradient latitudinal au Nunavik et évalué l’impact du couvert arbustif sur les communautés lichéniques. Nos résultats révèlent que les types de formation végétale, qui influencent les interactions compétitives entre les espèces, et la latitude, qui agit comme indicateur du climat régional, sont les principaux déterminants de l’abondance, de la diversité et de la composition des communautés lichéniques à l’échelle du gradient. À l’échelle locale, le couvert arbustif et graminoïde réduit l’abondance et la diversité, ce qui témoigne de la faible compétitivité des lichens. La comparaison des communautés lichéniques en milieu ouvert et sous arbuste révèle un déclin du couvert lichénique de plus de 50% sous la canopée. De plus, les arbustes engendrent une réduction de la diversité lichénique qui augmente avec le temps, et modifient la composition des communautés en excluant les espèces nécessitant les conditions environnementales spécifiques aux milieux ouverts. En combinant deux approches distinctes, nous avons démontré l’importance de l’impact de la végétation vasculaire sur les lichens. Nos résultats laissent présager une restructuration majeure des communautés lichéniques, alors que les changements climatiques favorisent un déplacement des zones de végétation vers le nord ainsi qu’une expansion croissante des arbustes. En permettant une meilleure compréhension des facteurs environnementaux influençant les lichens, ce projet s’inscrit dans un effort visant à comprendre la dynamique des écosystèmes nordiques, en vue de mieux prédire les changements de végétation futurs. / Lichens are a key component of arctic and subarctic ecosystems, as they constitute an important part of biodiversity and are involved in many ecological processes. However, lichens appear vulnerable in the present context of climate change because of their poikilohydric metabolism and their slow growth rate. In order to understand the implications of climate change on lichens, we identified patterns and determinants of lichen abundance and diversity along a latitudinal gradient in Nunavik and evaluated the impact of shrubs on lichen communities. Our results reveal that vegetation types, which influence competitive interactions, and latitude, which is used as a proxy of regional climate, are the main factors involved in driving lichen abundance, diversity and community composition at the gradient scale. At the local scale, shrub and graminoid cover induces a lower lichen cover and diversity, highlighting the low competitive abilities of lichens. When comparing lichen communities in open area and under shrubs, we observe a decline of lichen cover of more than 50% under shrub canopy. Shrubs also induce a decline of lichen diversity that seems to intensify with time, and modify community composition by excluding species that require the open environment conditions. By combining two distinct methods, we highlighted the predominance of vascular plants in profiling lichen communities. As climate change is promoting further shrub expansion and a northward shift of vegetation zones, a major restructuration of lichen communities is likely to be observed in the next decades. By identifying environmental drivers of lichen communities at different spatial scales, this project takes part in a global effort towards a better understanding of northern ecosystems dynamics that aims to improve our ability to predict future changes in vegetation.

"Il y a politique de l'espace parce que l'espace est politique", écrit Henri Lefebvre (2000, p. 59). Dans ce travail, nous souhaitons justement nous pencher sur cette relation et voir en quoi les enjeux de sécurité sont façonnés par des dynamiques spatiales, afin de mettre en évidence d'éventuelles logiques arctiques en matière de sécurité. Les enjeux de sécurité régionaux génèrent beaucoup de fantasmes, tant médiatiques que politiques. Avec cette recherche, nous espérons aussi participer à la déconstruction de certains de ces discours en apportant un nouvel éclairage géographique. Notre démarche s'appuie donc sur des outils provenant d'abord de la géographie et de la géopolitique, afin d'analyser l'espace arctique selon trois principales dimensions mises en avant notamment par Jacques Lévy : la métrique, l'échelle et la substance. En examinant ainsi l'espace, notre objectif est de répondre à la question suivante : comment les différentes représentations de l'espace arctique dessinent une région à plusieurs échelles et modèlent une sécurité régionale polymorphe ? En d'autres termes, dans quelle mesure les dynamiques spatiales de la sécurité dans la région traduisent-elles une organisation régionale et une spécificité qui permettrait de parler de "sécurité arctique" ? Après une analyse approfondie de la littérature et un examen détaillé des concepts et outils théoriques mobilisés dans cette thèse, le propos se divise en trois grandes parties, chacune centrée sur une dimension de l'espace. Dans la première, nous nous intéressons donc à la métrique et disséquons les enjeux politiques derrière la construction de l'échelle arctique. Appuyés sur les stratégies arctiques publiées par tous les acteurs impliqués dans la région, nous avons regardé comment l'Arctique était défini dans chacune d'elle et montré les enjeux politiques sous-tendus par cette région à géométrie variable. Dans la seconde, nous nous penchons sur la substance et auscultons l'articulation de la sécurité régionale. Nous utilisons notamment l'analyse thématique par le biais d'un codage systématique de tous les documents de politique arctique publiés, afin de voir comment la sécurité est envisagée. Après avoir mis en évidence cinq principaux thèmes qui structurent la sécurité régionale -- les changements climatiques, les enjeux autochtones, les questions de développement économique, les questions de gouvernance et bien sûr les enjeux de sécurité traditionnelle -- nous regardons comment chacun se décline, dans le temps et dans l'espace. Nous étayons notre analyse par un examen de l'articulation de ces grands thèmes et de leurs déclinaisons entre eux, afin de souligner les logiques régionales. La dernière partie nous permet, enfin, d'établir le lien entre nos parties, en analysant les échelles de la sécurité. Car si l'on entend beaucoup parler de sécurité arctique, on ne se questionne que peu sur la dimension arctique de cette sécurité, toute l'analyse se centrant sur le sens que revêt la sécurité dans cette région. Nous mettons en avant que les deux éléments doivent être considérés de pair et que si l'on veut comprendre la sécurité arctique, il faut d'abord cerner ce que l'on entend par Arctique. Toujours appuyés sur les stratégies arctiques, nous interrogeons donc ces échelles, et précisons comment elles s'articulent. Car si nous insistons sur le fait qu'il existe finalement peu d'enjeux qui soient régionaux en soi, la région demeure intégrée dans des logiques à plus petite et plus grande échelle. C'est alors cette articulation scalaire qu'il importe de mettre en avant, afin de pouvoir répondre à notre question et mettre en lumière la dimension arctique de la sécurité. / "There are politics of space because space is political," writes Henri Lefebvre (2000, p. 59). In this work, we examine this relationship and outline how security issues are shaped by spatial dynamics, in order to highlight a possible regional logic. Arctic security issues generate a lot of media and political misrepresentations. With this research, we also hope to participate in the deconstruction of some of these narratives by providing a new geographical perspective. Our approach is therefore primarily based on geography and geopolitics, analyzing the Arctic according to the three main dimensions of space, as put forward by Jacques Lévy: metrics, scale and substance. By focusing on space, we aim at answering the following question: how the different representations of the Arctic draw a region with variable geometry and model a multifaceted regional security? In other words, to what extent do the spatial dynamics of security in the region reflect a regional organization and specificity that would allow us to speak of "Arctic security"? After an in-depth analysis of the literature and a detailed examination of the concepts and theoretical tools used in this research, the thesis is divided into three main parts, each centred on one dimension of space. In the first section, we focus on metrics and dissect the political issues behind the construction of the Arctic scale. Based on the Arctic strategies published by all actors involved in the region, we surveyed how the Arctic was defined in each of them and showed the political stakes underlying this region with variable geometry. In a second step, we consider the substance and examine the articulation of regional security. In particular, we use thematic analysis through systematic coding of all released Arctic policy documents to see how security is depicted. After highlighting five main themes that structure regional security--climate change, indigenous issues, economic development, governance, and, of course, traditional security--we detail how each one plays out over time and space. We support our analysis by examining the articulation of these main themes and their interrelationships, in order to highlight a regional logic. The last part allows us, finally, to establish links between our parts, by analyzing the scales of security. Although we hear a lot about Arctic security, there is little discussion of the Arctic dimension of this security, as analyses usually focus on the meaning of security in the region. We argue that the two elements must be considered together and that if we want to understand Arctic security, we must first identify what we mean by "the Arctic." Still based on Arctic strategies, we thus question these scales and specify how they are articulated. If we insist on the fact that there are few issues that are actually regional themselves, the region remains integrated into smaller and larger scale logics. It is then this scalar articulation that is important to put forward, in order to be able to answer our question and underscore the Arctic dimension of arctic security.

Les changements climatiques bouleversent toute la planète. Leurs impacts écologiques et socio-économiques sont une menace pour tous les pays, surtout ceux en voie de développement. Depuis 1990, la communauté internationale a pris conscience de ce phénomène et les pays développés sont pointés du doigt pour en être des responsables. Par conséquent, ils doivent fournir des efforts financiers et technologiques pour aider les pays les moins avancés à s’adapter. Aujourd’hui, les changements climatiques représentent un enjeu des relations internationales et sont abordés dans presque toutes les réunions internationales. Cependant, la gouvernance climatique mondiale peine à se mettre en place malgré les efforts accomplis par la communauté internationale. Les conférences sont le théâtre de rapports de force entre les États où prévalent les intérêts nationaux, souvent contradictoires. Les impacts des changements climatiques étant localisés, le Tchad apparaît comme un pays vulnérable, aux conséquences graves : avancée du désert, sécheresse, inondations, perte de biodiversité, appauvrissement des sols et diminution des ressources en eau, qui entrainent la baisse de la production agricole, l’insécurité alimentaire, les maladies, les conflits et les déplacements des populations. Bien que le Tchad soit mobilisé pour lutter contre les changements climatiques, il manque des capacités nécessaires pour relever ce défi. Cette thèse considère la zone sahélienne comme une des plus pertinentes pour l’analyse précise de ces impacts et pour la proposition de stratégies mieux adaptées pour lutter contre les changements climatiques. Il s’agit de mesures d’atténuation et d’adaptation qui consistent à mettre en œuvre des politiques nationales plus innovantes et plus ciblées, à créer de nouvelles infrastructures dans les secteurs des transports, des télé-communications, de l’énergie, et à impliquer l’ensemble des acteurs concernés. / Climate changes are upseting the whole planet. Their écologic and socio-economic impacts are a real threat for all countries, principally the developping ones. Since 1990, the international community has becoming aware of this and the developped countries are clearly showned as being mainly responsible. Consequently, they have to financially and technologically strive in order to help the less advanced countries to adapt. Nowadays, the climate changes represent a big stake in the inter-national relationships, they are debated in almost all international meetings. However, the world climatic governing is difficult to establish by the international community. The conferences are dominated by the frequent oppositions of the States’ national interests. As the impacts of climate changes are specifically localised, Chad appears as a vulnerable country suffering dramatic conse-quences: progression of desert, dryness, flood, loss of biodiversity, empoverishment of soils and diminishing water ressources which imply the decreasing ot the agricultural production, food unse-curity, deseases, conflicts and deportation of population. Although Chad is mobilised to struggle against climatic changes, it lacks the necessary capacity to confront this challenge. This thesis con-siders the sahelian zone as one of the most relevant to precisely analyse these impacts and for pro-posal of efficient strategies adapted to act against climate changes. It is about measures of mitiga-tion and adaptation which consist in operating more innovative and more targeted national politics, in creating new infrastructures in the sectors of transport, telecommunications, energy and in in-volving all the concerned actors.