Au Québec, la crise de la biodiversité est importante puisqu'une espèce de plante vasculaire indigène sur cinq se trouve en situation précaire. Bien que le problème n'en soit souvent qu'un d'extinction locale, il peut s'étendre de façon cumulative à l'échelle régionale comme c'est le cas dans la vallée du Saint-Laurent où de nombreuses espèces végétales sont à la limite septentrionale de leur aire de répartition. Les points chauds de la rareté au Québec se situent dans le sud du territoire, là où se concentre aussi la population du Québec. Étant une activité anthropique associée de façon importante au développement urbain, la construction routière a des impacts majeurs sur les milieux naturels, entre autres par le biais de la destruction d'espèces sessiles et de leur habitat dont les espèces de plantes menacées. Trois approches fondamentales ont été développées afin d'atténuer les impacts possibles d'un projet de développement routier (ou autre) sur la nature: l'évitement; l'atténuation et la compensation écologique. La mitigation d'impact de la construction routière offre peu d'options lorsque la déviation du tracé ou l'évitement sont exclus: la compensation par la conservation des espèces devient alors inévitable. Les espèces menacées peuvent être conservées par la protection d'habitats résiduels aux sites détruits qui seraient les hôtes de populations de l'espèces cibles, par la conservation ex situ ou hors-site en institutions et/ou par la relocalisation en milieu naturel. Pour sauvegarder les populations de ces espèces, la transplantation est une approche de relocalisation souvent utilisée. Cependant, cette méthode est contestée pour son efficacité étant donné le faible taux de réussite. Le succès de la relocalisation peut être amélioré considérablement en tenant compte davantage de la biologie de l'espèce. Dans cette optique, nous avons réalisé une expérience de transplantation sur le carex à feuilles larges (Carex platyphylla) en fonction de son habileté compétitrice. Cette espèce herbacée pérenne est susceptible d'être désignée vulnérable ou menacée et était présente dans une section de l'emprise de la future autoroute 50 entre Ottawa et Montréal. Nous avons évalué l'impact des manipulations sur la croissance et la survie des plants. Nous avons transplanté 192 plants dans trois sites de qualité situés dans le parc de la Gatineau. Trente-deux plants ont été laissés sur le site d'origine à titre de témoins de l'expérience. Sur les sites expérimentaux, les transplants ont été répartis également en deux placettes de 32 plants chacune. Une des deux placettes a été désherbée afin d'éliminer la compétition et l'autre n'a subi aucun traitement. Pour chacun des plants, le nombre de feuilles, le nombre de tiges florales, le nombre de ramets ont été dénombrés. Le nombre d'akènes produits a été estimé à partir des données récoltées sur une partie de la population. De plus, la survie a été évaluée à chacune des placettes. Des analyses de variance à deux critères de classification, des analyses de fréquences et des tests non-paramétriques indiquent après une saison de croissance, que la transplantation a réussi alors que la survie des plants était de 87,5 %. Cependant, le désherbage n'améliore pas le succès de la transplantation pour C. platyphylla. Nous suggérons d'autres méthodes pour améliorer le succès de transplantation de cette espèce, telles que l'application d'herbicides et l'augmentation de la luminosité. Enfin, cette étude a permis de consolider trois populations de C. platyphylla ainsi que d'augmenter les connaissances sur la conservation de C. platyphylla, une information transférable à de nombreuses espèces de Carex sp., notamment celles de la section Laxiflorae. L'effet site observé dans nos résultats indique que des recherches futures portant sur les exigences écologiques des plantes à statut précaire à l'échelle des micro-habitats devraient être bénéfiques dans la mise en oeuvre de stratégies améliorées de transplantation de cette espèce dans un contexte de mesures de mitigation. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Carex platyphylla, Route, Conservation, Plantes menacées, Transplantation, Contexte de mitigation.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Depuis quelques dizaines d’années, un intérêt croissant s’est développé pour la protection des espèces et la compréhension des mécanismes qui les conduisent à l’extinction. Actuellement, les causes d’extinction sont pour la grande majorité d’origine anthropique, mais un certain nombre de facteurs intrinsèques, propres à chaque espèce, peuvent interagir avec ces pressions anthropiques, pour aboutir au risque d’extinction. De nombreuses études ont mis en évidence l’impact des traits d’histoires de vie et des caractéristiques écologiques dans la vulnérabilité des espèces à l’extinction, mais très peu se sont penchées sur le rôle du comportement. Or, de par leur nature, tout un ensemble de comportements pourraient constituer des facteurs de vulnérabilité intrinsèques chez les espèces, que ce soit au niveau du risque d’extinction, ou au niveau des principales pressions anthropiques qui existent actuellement. Le but de cette thèse est de déterminer l’impact des caractéristiques du système social et de l’intensité de la sélection sexuelle dans la vulnérabilité des espèces de Primates i) aux principales pressions anthropiques (i.e. chasse, exploitation forestière et agriculture), à un niveau local, en portant une attention spécial au rôle d’infanticide dans la vulnérabilité à la chasse et ii) au risque d’extinction tel que décrit par l’UICN, au niveau global. Ce dernier point nous a amenés à analyser plus spécifiquement l’impact de l’hétérogénéité de l’empreinte humaine dans le risque d’extinction. Toutes nos études reposent sur une approche d’analyses comparatives. Nos différents travaux ont permis de mettre en évidence des effets du comportement à aux différentes échelles spatiales et pour les deux niveaux de vulnérabilité, mais avec des différences dans la nature des variables comportementales impliquées. Nous avons identifié des effets de la taille moyenne des groupes et du système socio-reproducteur dans la vulnérabilité à l’exploitation forestière, mais pas pour les autres menaces testées. De plus, ces effets ont été retrouvés au niveau du risque d’extinction, mais dans des sens différents. Ainsi, les mécanismes impliqués dans la vulnérabilité des espèces diffèrent selon le type de vulnérabilité étudié, faisant intervenir différents effets Allee. / Improving species protection and better understanding the mechanisms leading to population decline and ultime extinction has become a major research area over the last decades. Nowadays, the causes of extinction are mostly anthropogenic, but some intrinsic factors, specific to each species, can interact with these anthropogenic pressures to determine the extinction risk. Many studies have highlighted the impact of life history traits and ecological characteristics on species vulnerability to extinction, but very few have investigated the role of behaviour. Because of the mechanisms they imply, several behaviours could constitute intrinsic factors of vulnerability among species, at the level of extinction risk, or concerning the main anthropogenic pressures threatening species. The aim of this thesis is to determine the impact of the social system and sexual selection on primate vulnerability i) to the main anthropogenic threats (i.e. hunting, logging and agriculture) and, particularly, the role of infanticide on their vulnerability to hunting, and ii) to the extinction risk as described by the IUCN conservation status. This point has lead us to examine also the impact of human footprint heterogeneity on extinction risk. All our studies are based on a comparative analysis approach. Our different works highlighted several impacts of behavioural variables at the two spatial scales and for the two levels of vulnerability, but with differences in the nature of the behavioural variables. We identified significant effects of the average group size and the socio-reproductive system in species vulnerability to logging, but not in species vulnerability to the other threats. Moreover, these effects have also been found at the level of the extinction risk, but in different ways. Thus, the mechanisms implicated in the vulnerability are different according to the type of vulnerability, and rely on several Allee effects.

Depuis maintenant 15 ans, le domaine de la détection d'exoplanètes s'est largement développé. L'utilisation de méthodes de détection, indirectes d'abord, a permis de découvrir pas moins de 420 nouveaux "mondes", parfois surprenants. Forts de cela, les scientifiques cherchent maintenant à caractériser ces exoplanètes. Ainsi des projets spatiaux, se basant sur la méthode de l'interférométrie annulante, ont pour but de réaliser des spectres de planètes géantes et telluriques. Compte tenu de la complexité de ces missions, la nécessité de tester, d'abord en laboratoire, certains aspects technologiques comme le principe de l'interférométrie annulante, est rapidement apparue. En 2006, le CNES a décidé de mener une étude R&D de la charge utile d'un interféromètre annulant a deux télescopes (typiquement l'instrument PEGASE). Ainsi, le banc de test PERSEE (Pegase Experiment for Research and Stabilization of Extreme Extinction) est né. Ce banc est le premier banc de test couplant un interféromètre annulant avec un système permettant d'introduire des perturbations calibrées typiques du vol en formation et de les corriger grâce a des boucles actives. Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la conception, de l'étude et du développement d'un des sous-systèmes du banc : le module de recombinaison interférométrique. Ce module est dérivé du concept de l'interféromètre de "Mach-Zehnder Modifié" proposé par Serabyn et al. (2001). Il a la particularité de combiner à la fois les faisceaux scientifiques permettant de faire de l'interférométrie annulante et les faisceaux du système de métrologie, ceci afin de minimiser les chemins différentiels entre les deux voies.

Branching processes are stochastic processes describing the evolution of populations of individuals which reproduce and die independently of each other according to specific probability laws. We consider a particular class of branching processes, called Markovian binary trees, where the lifetime and birth epochs of individuals are controlled by a Markovian arrival process. Our objective is to develop numerical methods to answer several questions about Markovian binary trees. The issue of the extinction probability is the main question addressed in the thesis. We first assume independence between individuals. In this case, the extinction probability is the minimal nonnegative solution of a matrix fixed point equation which can generally not be solved analytically. In order to solve this equation, we develop a linear algorithm based on functional iterations, and a quadratic algorithm, based on Newton's method, and we give their probabilistic interpretation in terms of the tree. Next, we look at some transient features for a Markovian binary tree: the distribution of the population size at any given time, of the time until extinction and of the total progeny. These distributions are obtained using the Kolmogorov and the renewal approaches. We illustrate the results mentioned above through an example where the Markovian binary tree serves as a model for female families in different countries, for which we use real data provided by the World Health Organization website. Finally, we analyze the case where Markovian binary trees evolve under the external influence of a random environment or a catastrophe process. In this case, individuals do not behave independently of each other anymore, and the extinction probability may no longer be expressed as the solution of a fixed point equation, which makes the analysis more complicated. We approach the extinction probability, through the study of the population size distribution, by purely numerical methods of resolution of partial differential equations, and also by probabilistic methods imposing constraints on the external process or on the maximal population size. / Les processus de branchements sont des processus stochastiques décrivant l'évolution de populations d'individus qui se reproduisent et meurent indépendamment les uns des autres, suivant des lois de probabilités spécifiques. Nous considérons une classe particulière de processus de branchement, appelés arbres binaires Markoviens, dans lesquels la vie d'un individu et ses instants de reproduction sont contrôlés par un MAP. Notre objectif est de développer des méthodes numériques pour répondre à plusieurs questions à propos des arbres binaires Markoviens. La question de la probabilité d'extinction d'un arbre binaire Markovien est la principale abordée dans la thèse. Nous faisons tout d'abord l'hypothèse d'indépendance entre individus. Dans ce cas, la probabilité d'extinction s'exprime comme la solution minimale non négative d'une équation de point fixe matricielle, qui ne peut être résolue analytiquement. Afin de résoudre cette équation, nous développons un algorithme linéaire, basé sur l'itération fonctionnelle, ainsi que des algorithmes quadratiques, basés sur la méthode de Newton, et nous donnons leur interprétation probabiliste en termes de l'arbre que l'on étudie. Nous nous intéressons ensuite à certaines caractéristiques transitoires d'un arbre binaire Markovien: la distribution de la taille de la population à un instant donné, celle du temps jusqu'à l'extinction du processus et celle de la descendance totale. Ces distributions sont obtenues en utilisant l'approche de Kolmogorov ainsi que l'approche de renouvellement. Nous illustrons les résultats mentionnés plus haut au travers d'un exemple où l'arbre binaire Markovien sert de modèle pour des populations féminines dans différents pays, et pour lesquelles nous utilisons des données réelles fournies par la World Health Organization. Enfin, nous analysons le cas où les arbres binaires Markoviens évoluent sous une influence extérieure aléatoire, comme un environnement Markovien aléatoire ou un processus de catastrophes. Dans ce cas, les individus ne se comportent plus indépendamment les uns des autres, et la probabilité d'extinction ne peut plus s'exprimer comme la solution d'une équation de point fixe, ce qui rend l'analyse plus compliquée. Nous approchons la probabilité d'extinction au travers de l'étude de la distribution de la taille de la population, à la fois par des méthodes purement numériques de résolution d'équations aux dérivées partielles, ainsi que par des méthodes probabilistes en imposant des contraintes sur le processus extérieur ou sur la taille maximale de la population.

Ecosystèmes et sociétés humaines interagissent de façon bidirectionnelle, notamment via la perte de biodiversité et de services écosystémiques. Au sein de cette boucle de rétroaction, les interactions d'échelles (spatiales et temporelles) mènent à des découplages qui peuvent réduire le bien-être humain et la durabilité des systèmes socio-écologiques (SSEs). Par une approche de modélisation, cette thèse explore les conséquences de long terme de telles interactions d'échelle. Nous montrons que le découplage temporel dû aux dettes d'extinction peut mener à des effondrements. De plus, ces découplages temporels réduisent la capacité d'adaptation du système, rendant plus probables des transitions soudaines vers des trajectoires non durables. Cependant, la conservation des habitats naturels et l'internalisation économique des conséquences de la perte de biodiversité permettent d'éviter ou de réduire ces crises. Cette étude met en évidence le rôle des rétroactions et des interactions d'échelles dans les SSEs, et insiste sur l'importance d'une vision de long terme pour la durabilité des sociétés humaines. / Human-nature interactions form a feedback loop that is driven by the loss of biodiversity-dependent ecosystem services. These interactions occur over many spatial and temporal scales, and mismatches between the scales of human dynamics and ecological processes can contribute to a decrease in human well-being and sustainability. This thesis investigates theoretically the long-term consequences of biodiversity feedbacks on the sustainability of social-ecological systems (SESs). Temporal mismatches resulting from extinction debts can generate unsustainable human population cycles, especially in the most technology-intensive SESs. Moreover, temporal mismatches postpone desirable behavioral changes and reduce resilience, thus increasing the probability of abrupt regime shifts towards unsustainable trajectories. However, natural habitat conservation, e.g. through land set aside or the economic internalization of biodiversity feedbacks, can help prevent or mitigate such crises. This thesis thus emphasizes the role of feedbacks and scales in human-nature interactions, and highlights the importance of foresight for the sustainability of human societies.

La thèse traite de la synthèse et de la caractérisation d'absorbeurs UV inorganiques de deuxième génération. L'analyse de leurs propriétés optiques est effectuée au moyen de la spectroscopie de pertes d'énergie (EELS) et de calculs de la fonction diélectrique par DFT. Cette démarche est appliquée à l'étude de borates de cérium III, d'oxydes de cérium IV, d'oxiphosphates, silicates et oxisilicates de titane et des solutions solides A3PMo(12-x)WxO40 (A = Na, K, Rb). L'étude des borates montre que l'intensité de la transition Ce4f-5d est d'un ordre de grandeur inférieure à celle d'un transfert de charge anion-cation, la rendant inefficace pour l'application absorbeur UV. Pour les autres composés, l'étude qualitative et quantitative du transfert de charge oxygène-métal (ou lanthanide) permet de mettre en exergue le rôle primordial de la coordinence des éléments impliqués dans le processus d'absorption, et de la covalence de la liaison oxygène-métal (ou lanthanide), sur la position du seuil d'absorption, l'intensité de la transition et, par conséquent, l'indice de réfraction. Par ailleurs, K3PMo12O40, matériau contenant des entités discrètes de type ion de Keggin, présente des propriétés optiques (coefficients Lab) tout à fait comparable à celles des pigments jaunes commerciaux. L'utilisation des solutions solides molybdène-tungstène, permet de faire varier le seuil d'absorption entre 2,5 et 3,2 eV, et de réduire la réductibilité du composé.

Cette thèse est consacrée à l'étude de films minces ouverts de cristaux liquides colonnaires sur un substrat solide. Ces matériaux, capables de s'auto-organiser en de larges domaines orientés, sont généralement obtenus à partir de molécules discotiques dérivées de colorants aromatiques. Ces différentes caractéristiques, associées à une bonne mobilité de charges, permettent d'envisager l'utilisation des cristaux liquides colonnaires en film mince dans des dispositifs photovoltaïques. Afin de bénéficier de leurs bonnes propriétés optoélectroniques, les cristaux liquides colonnaires doivent être déposés en film mouillant, d'épaisseur inférieure à 100 nm, et leur orientation contrôlée. Ainsi, pour des applications photovoltaïques, un alignement homéotrope (colonnes normales au substrat) est requis. Inversement, l'orientation planaire uniaxe (colonnes parallèles au substrat), est quant à elle requise pour une utilisation de ces composés dans les polariseurs ou dans les transistors organiques à effet de champ. Dans ce travail, différentes méthodes permettant de contrôler l'alignement de films minces ouverts de cristaux liquides colonnaires ont été développées, permettant d'obtenir aussi bien un ancrage homéotrope par traitement thermique spécifique, qu'un ancrage planaire uniaxe par dépôt préalable d'une couche de téflon. Le contrôle de l'orientation a ainsi permis d'une part de produire un film mince (e " 50 nm) mouillant en ancrage homéotrope ouvrant la voie vers des cellules solaires organiques efficaces, et d'autre part de déterminer l'ensemble des propriétés optiques (indices complexes anisotropes) de ces matériaux cristallins liquides colonnaires. La dynamique du démouillage et l'état d'équilibre d'un film mince ouvert de cristal liquide colonnaire ont également été étudiés. Les résultats expérimentaux révèlent la formation de gouttelettes anisotropes et la présence d'un film nanométrique lors du démouillage de ce film mince. Cristal liquide colonnaire, molécule discotique, ancrage homéotrope/planaire, traitements de surface, démouillage, indices optiques anisotropes (indice de réfraction, coefficient d'extinction).

L'interaction de processus génétiques et démographiques peut générer des vortex d'extinction. Chez les Hyménoptères, les mâles sont haploïdes et les femelles diploïdes. Chez les espèces avec sl-CSD (single-locus complementary sex determination), les haploïdes, se développent en mâles et les diploïdes hétérozygotes au gène du CSD, en femelles. Les diploïdes homozygotes sont des mâles non viables ou stériles. Des études théoriques suggèrent que la production de mâles diploïdes peut entraîner les petites populations d'Hyménoptères dans un vortex d'extinction. Le premier objectif est d'encourager le dialogue entre génétique et démographie en proposant une définition des effets Allee élémentaires générés par des processus génétiques, dont nous avons identifié des exemples dans la littérature. Le deuxième objectif est de rechercher l'existence d'un effet Allee génétique dans des populations de Venturia canescens, un Hyménoptère parasitoïde avec sl-CSD. Des marqueurs microsatellites ont été élaborés et utilisés pour montrer une relation négative entre diversité génétique et proportion de mâles diploïdes dans des populations isolées ou goulotées. Les mâles diploïdes s'accouplent mais sont stériles. La dépression de consanguinité affectant les femelles est faible. Nous avons créé et suivi des populations expérimentales de V. canescens avec différents niveaux de diversité génétique. Un effet Allee génétique dû à la production de mâles diploïdes a été détecté mais il n'influençait ni le taux d'accroissement ni la probabilité d'extinction des populations. Les extinctions observées semblent surtout due à la stochasticité démographique.

Le parc national d'Oka héberge une grande richesse floristique et une grande diversité d'habitats dans le sud du Québec, à proximité du Saint-Laurent. Il s'agit également d'une aire protégée qui accueille de nombreux visiteurs chaque année. C'est ici que se situe toute la problématique, car les espèces menacées et vulnérables du parc sont sujettes à une pression anthropique durant l'été. De plus, peu d'études ou de travaux sont menés afin d'évaluer et de protéger cette biodiversité végétale unique. Pour répondre à ce problème, un projet d'instauration de suivi de plantes menacées ou vulnérables a été proposé. Les étapes préliminaires comme le choix des taxons à suivre et la validation terrain, ont été réalisées en 2010 par les collaborateurs de ce projet. Les plantes sélectionnées étaient Podophyllum peltatum, Toenidia integerrima, Desmodium nudiflorum, Lysimachia hybrida et Agastache nepetoides. Ce mémoire s'est intégré dans ce projet et a pour objectifs d'établir des protocoles de suivi à long terme des populations de ces espèces et de recueillir les données initiales qui serviront de données de référence. Pour ce faire, les plantes sélectionnées ont été étudiées afin de réaliser un protocole spécifique pour chacune d'elles. Le protocole mis en place à l'été 2011 a permis de récolter les premières données. Une seule colonie de Podophyllum peltatum a été retrouvée au parc d'Oka avec un effectif de 100 tiges aériennes. Cette population montrait une faible capacité d'expansion. Pour Toenidia integerrima, deux colonies se situaient autour des oratoires 1 et 3. Des interventions mécaniques ouvrant la canopée et diminuant la compétition interspécifique devraient permettre à ces colonies de se maintenir. Desmodium nudiflorum possédait une population abondante et étendue dans ce parc et montrait un fort potentiel d'expansion. Une corrélation inverse avec le sol nu a été mis en évidence pour la population de Lysimachia hybrida qui est dense, abondante mais peu étendue. Cette espèce est peu connue et une de ses caractéristiques de produire des racines aux nœuds de la tige a été observée. Pour Agastache nepetoides, la comparaison de trois colonies a mis en évidence différentes structures de taille et différentes abondances. Des interventions augmentant la luminosité et diminuant la compétition interspécifique devraient permettre la sauvegarde de ces colonies. Les premiers résultats obtenus seront complétés les années qui suivent afin de caractériser et de pérenniser ces populations sur le long terme et d'enrichir nos connaissances sur ces espèces. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Podophyllum peltatum, Toenidia integerrima, Desmodium nudiflorum, Lysimachia hybrida, Agastache nepetoides, suivi.