De nombreux écosystèmes forestiers subissent les effets de l'acidification d'origine anthropique, à travers ses effets délétères sur la biodiversité et le fonctionnement de ces écosystèmes. Pour contrer ces effets, des amendements calco-magnésiens peuvent être utilisés pour améliorer les caractéristiques physico-chimiques des sols et des cours d'eau afin de restaurer l'état sanitaire des forêts et le fonctionnement des cours d'eau. En particulier, il a été démontré que les amendements, pouvaient permettre la reprise de la décomposition des litières, qui est un processus clé dans le fonctionnement des cours d'eau forestiers. Dans ce contexte, le premier objectif de cette étude était d'étudier si les amendements calco-magnésiens, à travers leurs effets sur les caractéristiques des sols, pouvaient induire des changements au sein des communautés microbiennes des sols. Le deuxième objectif était d'identifier quels facteurs pouvaient être responsables, à l'échelle microbienne, du ralentissement de la décomposition des litières dans les cours d'eau acidifiés. Les résultats ont montré que des amendements raisonnés et à grande échelle pouvaient avoir un effet durable sur les communautés bactériennes des sols. Les principaux changements taxonomiques ont notamment révélé que le ratio entre Proteobacteria et Acidobacteria était supérieur dans les sols amendés par rapport à leurs témoins, confirmant que ce ratio pouvait être un indicateur de l'amélioration de la qualité des sols. Les résultats obtenus dans la seconde partie de ce travail ont révélé que la diversité d'espèces sporulantes d'hyphomycètes aquatiques était fortement altérée dans les cours d'eau acidifiés, alors que la diversité fongique, analysée par méthodes moléculaires n'était pas affectée. Ces dernières ont révélé une plus faible proportion d'hyphomycètes aquatiques et une plus importante proportion de champignons d'origine terrestre sur les feuilles exposées dans un cours d'eau impacté. L'analyse des activités microbiennes a permis de mettre en évidence que l'aluminium était un facteur pouvant entrainer la diminution de la décomposition des feuilles, ce métal induisant notamment une limitation en phosphore pour les micro-organismes décomposeurs. Ces effets pourraient en retour avoir des répercussions sur les niveaux trophiques supérieurs et sur tout le fonctionnement de l'écosystème / Many terrestrial and freshwater forested ecosystems are affected by anthropogenic acidification, which can led to deleterious effects on biodiversity and ecosystem functioning. To counteract acidification, liming can be used to improve soil and water physicochemical characteristics in order to restore tree health and headwater stream functioning. In particular, liming has been shown to enhance leaf litter breakdown, which is a key ecosystem process in headwater streams. In this context, the aims of this study were, first to investigate if liming, through its effects on soil chemical characteristics, could induce changes on soil microbial communities, and second to identify what factors could be responsible, at the microbial level, of reduced leaf litter breakdown in acidified headwater streams. Results showed that moderate large-scale liming can induce sustainable changes in soil bacterial communities. Major taxonomic changes revealed notably that the ratio between Proteobacteria and Acidobacteria was higher in limed soils compared to their control counterparts, confirming that this ratio could be a microbial indicator of soil quality improvement. Results obtained in the second part of this work showed that sporulating aquatic hyphomycete diversity on leaves was strongly impaired in acidified streams, whereas fungal diversity investigated by molecular analyses was not depressed. The latter showed a lower proportion of aquatic hyphomycetes and a higher proportion of terrestrial fungi on leaves when exposed in an acidified stream compared to a circumneutral one. Microbial activity analyses bring out that Al may be an important factor that could reduce microbial leaf litter processing, this metal inducing notably a P limitation for microbial decomposers. These effects may in turn have repercussions on higher trophic levels and whole ecosystem functioning

Les écosystèmes alpins, au même titre que les écosystèmes arctiques, séquestrent des quantités importantes de carbone dans leurs sols. Dans ces écosystèmes, la topographie locale détermine la répartition de la neige; un facteur qui, sur le court terme, affecte les paramètres physiques de l'environnement (effets directs) et qui, sur le long terme, a sélectionné des communautés végétales et microbiennes très différentes aux deux extrêmes du gradient de mésotopographie (effets indirects). Au regard des modifications futures des régimes d'enneigement prédits par les différents modèles climatiques, cette étude vise à explorer les contrôles directs et indirects exercés par l'enneigement sur la fixation du CO2 et la minéralisation du carbone organique dans les écosystèmes alpins. Les paramètres physiques des sols (eau et température) ont été mesurés pendant plusieurs années révélant les effets directs. Afin de quantifier les effets indirects de l'enneigement sur les flux biogéochimiques, nous avons utilisé les caractéristiques fonctionnelles des végétaux (leurs traits). Différentes approches (mesures in situ, manipulations expérimentales et modélisation) ont été employées. Cette étude démontre que la fixation du carbone le long des gradients de mésotopographie est à la fois déterminée par les traits fonctionnels végétaux, les propriétés des canopées et la longueur de la saison de végétation. Un allongement de la saison de végétation devrait entraîner une augmentation marquée de la production primaire si les événements de gel en début de saison de végétation demeurent limités. La minéralisation du carbone est au contraire largement dépendante de la qualité de la matière organique contenue dans les sols. Des changements de composition en traits fonctionnels de la végétation, notamment ceux affectant les concentrations en lignine des litières, devraient avoir un impact déterminant sur les vitesses de minéralisation de la matière organique. Enfin, l'étude des flux de carbone et d'azote dans les plantes dominantes et à l'interface plante – sol révèle un couplage temporel et spatial essentiel chez les espèces dont la croissance est limitée par la longueur de la saison de végétation. Ce couplage apparaît plus limité dans les communautés végétales bénéficiant d'une plus longue saison de végétation. L'évolution des flux et stocks de carbone au sein des écosystèmes alpins dans un contexte de changement climatique est discutée.

L'évaluation des conséquences de l'érosion de la biodiversité sur le fonctionnement de divers écosystèmes est récemment devenue une problématique centrale de l'écologie. Par le biais de 4 expériences réalisées dans des cours d'eau de tête de bassin, nous avons montré que la diversité de la ressource, des organismes décomposeurs, et de leurs prédateurs peuvent altérer le processus de décomposition par le biais de différents mécanismes. Notamment, il est montré que des altérations concomitantes de la biodiversité à plusieurs niveaux trophiques peuvent avoir des conséquences synergiques sur le fonctionnement de ces écosystèmes et l'efficacité de la décomposition des litières. Ces résultats suggèrent que l'évaluation formelle des conséquences de l'érosion de la biodiversité nécessite une prise en compte plus systématique de l'influence de la complexité trophique sur la structuration des communautés et sur le fonctionnement des écosystèmes.

La décomposition des résidus de culture est un processus essentiel en sols de grandes cultures car elle représente la principale source carbone (C) exogène de ces systèmes. Bien que la dégradation des végétaux de diverses quantités et qualités soit bien connue, ses conséquences sur les communautés du sol et sur les fonctions qui en découlent sont moins maîtrisées. Pour mieux comprendre ces effets, nous avons suivi à des étapes clés de la décomposition l’évolution de composantes majeures de la diversité du sol (micro-organismes, nématodes, microarthropodes et macrofaune) en lien avec les principaux flux de C, d’azote (N) et les activités enzymatiques associées pour différentes quantités et qualités de litières. Les expériences ont été menées à différentes échelles spatiales et temporelles (champ, mésocosme et microcosme).La quantité et qualité de litières ont des effets distincts sur les communautés du sol. La quantité de litière impacte les détritivores, et la qualité de litière affecte plus généralement les principaux groupes fonctionnels. La litière labile affecte plus la voie bactérienne et les macro-détritivores en début de décomposition, et la litière récalcitrante la voie fongique et les méso-détritivores en fin de décomposition. Ces évolutions sont reflétées par les dynamiques enzymatiques. Plus spécifiquement, la régulation top-down de la faune (manipulations de L.terrestris et de nématodes) a montré de forts impacts sur les enzymes. De manière similaire, la composition initiale du micro-réseau trophique du sol a fortement conditionné les dynamiques enzymatiques. Au contraire, la minéralisation du C de la litière demeure principalement dictée par sa qualité initiale. Cette thèse démontre l'importance de la gestion des litières sur les fonctions biologiques des sols agricoles. Faire varier la qualité et quantité des litières apparaît comme un levier pour moduler la santé des sols et certains services écosystémiques à long terme. / Crop residues decomposition is an essential process in cultivated lands since it constitutes the main source of organic matter in these systems. Although the underlying mechanisms of residues degradation of varying qualities and quantities are well-known, their consequences on soil biota and the related functions are less understood. To better understand this process, we chose to follow at key steps of decomposition the evolution of major components of soil diversity (microorganisms, nematodes, micro-arthropods and macrofauna), the evolution of litter quality, the main carbon (C) and nitrogen (N) fluxes and enzyme activities associated, for different quantities and qualities of litter added. The experiments were set up at different spatial and temporal scales (field, mesocosm and microcosm experiments) in function of our objectives.Litter quantity and quality have distinct effects on soil biota. Litter quantity influences the detritivores, and litter quality influences more generally the main functional groups. Labile litter impacts more the bacterial energy channel and the macrodetritivores at the first stages of decomposition, and recalcitrant litter impacts more the fungal energy channel and the mesodetritivores at the latter stage of decomposition. These evolutions are mirrored by the enzymatic dynamics. More specifically, fauna top-down regulations (L.terrestris and nematodes manipulations) exhibit high effects on soil enzymes. Similarly, soil micro-food web initial composition drives enzymatic dynamics. Contrastingly, litter C mineralization depends mainly on its initial quality. This PhD shows the importance of litter management on the biological functions of cultivated soils. Varying litter quality and quantity appear as a mean to influence soil health and some ecosystem services on the long term.

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

Malgré l'importance reconnue des forêts tropicales humides dans la régulation du climat et du cycle global du carbone, la biogéochimie des forêts tropicales reste moins bien appréhendée que celle d'autres biomes. En particulier, il existe encore de larges incertitudes quant aux limitations nutritives des processus ou encore sur le rôle de la diversité pour les fonctions écosystémiques. La diversité spécifique élevée des arbres de forêt amazonienne se traduit localement par une forte hétérogénéité de la qualité des apports de litière foliaire, ces apports constituant une ressource primordiale d'énergie et de nutriments pour les organismes saprophages. Cependant les conséquences d'une telle hétérogénéité des litières pour le fonctionnement souterrain sont encore peu connues dans ce milieu. L'objectif de cette thèse est d'établir une compréhension mécaniste des effets de la qualité des apports de litière ainsi que du rôle de leur diversité sur la décomposition. J'ai combiné des fertilisations factorielles de carbone (C), d'azote (N) et de phosphore (P) à l'utilisation d'une large gamme de stœchiométrie C : N : P des litières (issues de différentes espèces d'arbres) en forêt tropicale de Guyane française et en laboratoire pour évaluer la nature et l'étendue des contraintes énergétiques et nutritives imposées par la qualité des litières sur les activités des décomposeurs. Bien que la perte en masse des litières dans ce système d'étude apparait largement expliquée par la qualité des différentes formes de C des litières, suggérant un fort contrôle de la disponibilité en énergie sur la décomposition, les ajouts externes de C n'ont pas permis de mettre en évidence cette apparente contrainte énergétique. Cependant, je montre que la décomposition des litières tropicales est limitée conjointement par N et P, et que l'amplitude de cette co-limitation est fortement reliée à la disponibilité en P des litières ainsi qu'à leur stœchiométrie N : P. Ainsi, même si le P apparaît plus profondément limitant dans ce système (en accord avec l'hypothèse généralement admise d'un fort déficit en P en forêt tropicale humide), l'accès à l'N foliaire semble également contraindre la décomposition. Je mets également en évidence des effets de diversité des mélanges de litières, pour la plupart synergiques (les taux de décomposition observés des mélanges étaient généralement plus élevés que ceux prédits à partir des taux de décomposition des espèces seules) et largement amplifiés par la présence de la faune détritivore. De plus, en présence de faune, il apparait qu'une forte dissimilarité stœchiométrique dans les mélanges de litières favorise des effets synergiques. Autrement dit, l'association de litières ayant des stœchiométries dissimilaires semble favoriser un meilleur équilibre nutritionnel pour la faune saprophage, stimulant ainsi la décomposition. Finalement, je montre que ces effets synergiques dans les mélanges sont renforcés à travers les effets à long terme des apports de litières issus des différentes espèces d'arbres contribuant à ces mélanges. Ce résultat suggère que la complémentarité de l'utilisation des ressources émerge à travers des interactions à long terme entre les arbres et les organismes décomposeurs. / The high tree species diversity in Amazonian rainforest translates into a high variation of leaf litter quality input to the soil. These inputs constitute a major resource of nutrients and energy for saprophageous organisms, particularly in tropical rainforests growing on old and highly weathered soils and consequently impoverished in rock-derived mineral nutrients. However the consequences of such leaf litter heterogeneity for belowground functioning are still poorly understood. In this thesis, I aim to develop a better mechanistic understanding of leaf litter quality effects and litter diversity on decomposition. Using a factorial fertilization of carbon (C), nitrogen (N), phosphorus (P) and a wide range of leaf litter C : N : P stoichiometries (derived from different tree species) in French Guiana rainforest and in laboratory, I aim to assess the nature and the extent of energetic and nutritional constraints imposed by litter quality on decomposer activities. Although the litter mass loss in this study system is greatly explained by the litter C quality, suggesting a strong control of energy availability on decomposition, external C additions do not alleviate this apparent energetic constraint. However, I find that litter decomposition is conjointly limited by N and P and that the extent of this NP co-limitation is widely related to leaf litter P content and to litter N : P stoichiometry. Thus, even if P appears more profoundly limiting in this system (in accordance to the well-recognized P deficiency hypothesis in tropical rainforest), the litter N access seems also constrain the decomposition. Moreover, I find significant litter diversity effects in litter mixtures and most of them are synergistics (observed mass loss in mixture was more often higher than predicted mass loss on the basis of single species decomposition). These litter diversity effects are largely higher in presence of soil fauna and increase with stoichiometric dissimilarity in mixtures. In other words, the association of stoichiometrically dissimilar litter appear promote a better nutritional balance for the saprophageaous fauna, and thus, stimulate the decomposition. Finally, I show that synergistic effects in mixtures are reinforced toward long-term presence of tree species contributing to the litter mixtures. This result suggest that complementarity effects on mixed litter decomposition may emerge through long-term interactions between aboveground and belowground biota.

L'objectif de cette thèse est d'étudier le processus de décomposition des litières en région méditerranéenne et comment ce processus pouvait être affecté par le changement climatique. Dans un premier temps, nous avons abordé le rôle de la qualité et de la diversité des litières sur le processus de décomposition dans deux écosystèmes typiques de la région méditerranéenne française : la forêt à chêne et la garrigue à chêne kermès. Dans un second temps, nous avons étudié l'impact du changement climatique (via un stress hydrique aggravé) sur le processus de décomposition.Nous avons montré des effets de la diversité des litières sur le processus de décomposition et sur la structure des communautés d'organismes décomposeurs. Dans la forêt, les espèces compagnes de Q. pubescens favorisent la diversité et l'abondance des communautés d'organismes décomposeurs ainsi qu'un processus de décomposition plus efficace. A l'opposé, dans la garrigue, c'est l'espèce structurante qui favorise la décomposition et les décomposeurs.En ce qui concerne l'évolution de la relation diversité des litières - processus de décomposition dans un contexte de changement climatique, on observe une forte diminution des interactions synergiques en forêt (excepté à forte diversité végétale), alors qu'à l'opposé, cela entraine, en garrigue, une meilleure complémentarité entre les espèces avec une forte augmentation des effets synergiques.Mes résultats suggèrent que la diversité des communautés végétales joue un rôle important sur le processus de décomposition et mettent en avant que le maintien de cette diversité semble nécessaire dans un contexte de changement climatique. / L'objectif de cette thèse est d'étudier le processus de décomposition des litières en région méditerranéenne et comment ce processus pouvait être affecté par le changement climatique. Dans un premier temps, nous avons abordé le rôle de la qualité et de la diversité des litières sur le processus de décomposition dans deux écosystèmes typiques de la région méditerranéenne française : la forêt à chêne et la garrigue à chêne kermès. Dans un second temps, nous avons étudié l'impact du changement climatique (via un stress hydrique aggravé) sur le processus de décomposition.Nous avons montré des effets de la diversité des litières sur le processus de décomposition et sur la structure des communautés d'organismes décomposeurs. Dans la forêt, les espèces compagnes de Q. pubescens favorisent la diversité et l'abondance des communautés d'organismes décomposeurs ainsi qu'un processus de décomposition plus efficace. A l'opposé, dans la garrigue, c'est l'espèce structurante qui favorise la décomposition et les décomposeurs.En ce qui concerne l'évolution de la relation diversité des litières - processus de décomposition dans un contexte de changement climatique, on observe une forte diminution des interactions synergiques en forêt (excepté à forte diversité végétale), alors qu'à l'opposé, cela entraine, en garrigue, une meilleure complémentarité entre les espèces avec une forte augmentation des effets synergiques.Mes résultats suggèrent que la diversité des communautés végétales joue un rôle important sur le processus de décomposition et mettent en avant que le maintien de cette diversité semble nécessaire dans un contexte de changement climatique.

L'évaluation écologique des cours d'eau ne prend pas en compte les différents processus qui y sont réalisés, faute d'indicateur disponibles. L'objectif de cette thèse a été de documenter l'utilisation de la décomposition des litières végétales d'origine terrestre comme indicateur de l'intégrité fonctionnelle des rivières de plaine et de piedmont suivies par l'Agence de l'Eau Adour-Garonne. Partie 1. Sur une douzaine de sites suivis pour la pollution par les pesticides, le taux de décomposition est divisé par deux entre le site le moins et le plus contaminé, entrainant le passage d'une décomposition co-assurée par les invertébrés et les microorganismes dans les sites les moins contaminés à un processus réalisé seulement par les microorganismes dans les sites les plus contaminés, compromettant le processus dans les rivières les plus contaminées. Cette altération est observée à des concentrations en pesticides pourtant inférieures aux seuils fixés par l'Union Européenne. Partie 2. Sur 58 sites qui maximisent l'amplitude des classes de qualité écologiques, l'absence de corrélation observée entre les indices biologiques basés sur les invertébrés (IBGN, I2M2) et les diatomées (IBD) et le processus de décomposition suggère que les perturbations, selon leur nature et/ou leur intensité, altèrent différentiellement la composition des communautés et les activité de transformation de la matière organique. Partie 3. Une grille d'évaluation de la qualité fonctionnelle des rivières croisant deux variables, ktotal et le ratio kinvertébré/kmicrobien est proposée à partir de 84 sites de suivi et de sites de référence tirés de la bibliographie. Cette grille montre qu'à l'échelle régionale, le processus de décomposition est plus affecté dans sa composante liée à l'activité des invertébrés qu'à celle liée aux microorganismes. En suivant les critères d'évaluation de la Directive Cadre sur l'Eau, cette grille d'évaluation met en évidence que seulement 28 % des sites étudiés atteindrait un bon état fonctionnel. Cette thèse a permit de documenter la réflexion menée sur le développement d'indicateurs fonctionnels et plaide pour l'inclusion de la décomposition des litières végétales dans l'évaluation évaluation écologique par une approche croisée, telle que formalisée par un graphique structure x fonction à double entrée. / The aim of this thesis was to document, at regional scale (SW France), the application of litter decomposition and associated metrics as a proxy of functional integrity of stream ecosystems. The Introduction exposed the underlying arguments, mainly relying on (1) the importance of this ecosystem process, which provides most carbon sources to the aquatic food web, and (2) the need to complement the structural metrics routinely used in biomonitoring schemes by a functional component. Chapter I dealt with the capacity, by using litter decomposition, to discriminate the effects of pesticides from other stressors in 12 agricultural streams selected along a contamination gradient. The decomposition rate was twice as low in the most contaminated site compared with the less contaminated one, and the relationship was monotonous along the gradient. Only the activity of invertebrate decomposers was affected, translating into the switch from a decomposition co-dominated by invertebrates and microorganisms in the less contaminated sites to a process only achieved by microorganisms in the most contaminated ones. Taxonomic richness and density of invertebrate decomposers together with a specific indicator based on invertebrate traits followed the same trends as the invertebrate-driven decomposition rate, kinvertebrate, while fungal biomass, sporulation rate and taxonomic richness remained unaffected. Consequently, the presence of pesticides compromised leaf breakdown, as microbial decomposers did not compensate for the invertebrate decomposers decline. This occurred while pesticides concentrations even in the most contaminated stream were under the European Union's Uniform Principles thresholds for targeted species. This study showed that litter breakdown, particularly the ratio of total to microbial-driven breakdown rate, is a pertinent proxy to assess the functional integrity of pesticide-contaminated streams. Chapter II compared the biological evaluation, as routinely undertaken in monitoring schemes from structural indicators based on invertebrates (IBGN and I2M2) and diatoms (BDI), with the functional indication based on litter decomposition. No correlation was found between structural and functional indicators on 58 streams, whereas the 3 structural indicators were strongly correlated each other. Redundancy analysis showed a negative relationship between ktotal or kinvertebrate and the proportion of cultures in the riparian corridor, while kmicrobial responded to the same environmental parameters (substratum coarseness, temperature) as structural indicators. The lack of correlation between invertebrate-based structural metrics and kinvertebrate suggested that disturbances, depending on their nature and/or intensity, differentially impair community composition and community activity in organic matter processing. In the view of proposing functional metrics, Chapter III concerned the distribution patterns of decomposition parameters on our study sites together with reference sites from the literature. Strong links were detected between decomposers community, decomposition rate and environmental settings, as exemplified by positive correlations between ktotal or kinvertebrate and detritivores abundance, kmicrobial and fungal biomass or sporulation rate, and the ratios ktotal/kmicrobial or kinvertebrate/kmicrobial and the abundance of decomposers. We propose a rating grid of stream ecosystem functional quality crossing two entries, ktotal and kinvertebrate/kmicrobial. At the regional scale, this grid shows that litter decomposition is more affected in its invertebrate component than in the microbial one. The Discussion exposes the main results in context and opens to perspectives, particularly about the question of reference sites. In conclusion, our results strongly argue for a crossed evaluation of ecological quality of running waters, as formalized by a chart with structure × fonction double entry.

Les prairies subalpines abritent de grandes populations d’herbivores sauvages et sont souvent soumises au pâturage domestique. Le but de cette thèse est d’analyser la réponse métabolique des plantes subalpines à l’herbivorie, et d’identifier les conséquences fonctionnelles sur l’écosystème via la décomposabilité des litières. Pour cela, nous avons établi un dispositif d’exclusion des herbivores sur l’alpage d’Armenaz dans le massif des Bauges, dans deux contextes de pâturage différents : extensif par des herbivores sauvages (chamois, Rupicapra rupicapra) et intensif par des herbivores domestiques (génisses, Bos taurus). Nous avons caractérisé une vingtaine d’espèces végétales par des traits fonctionnels foliaires reflétant leur métabolisme de croissance et de défense, en présence ou en absence d’herbivores, et avons estimé la décomposabilité des litières de certaines d’entre elles. Contrairement à l’hypothèse du compromis entre croissance et défense, nos résultats montrent que la présence de composés de défense (polyphénols et lignine) chez les plantes n’est pas reliée à leur stratégie d’acquisition des ressources. Dans notre étude, la réponse des plantes à l’exclusion des herbivores dépend essentiellement : (1) du contexte d’herbivorie, la réponse étant d’avantage marquée dans le contexte du pâturage intensif par les génisses qu’extensif par les chamois, (2) des espèces végétales, suggérant l’existence de différentes stratégies de défense, (3) des conditions environnementales, pouvant être le reflet d’effets d’interaction avec le traitement d’herbivorie. Parmi les réponses observées, l’exclusion des herbivores entraîne chez certaines espèces une diminution de la teneur en composés phénoliques, et plus particulièrement en flavonoïdes, pouvant refléter la relaxation de la synthèse de ces composés de résistance en absence d’herbivores. L’exclusion des chamois n’influence pas la composition chimique des litières ni leur décomposabilité. Cette dernière, parmi les composés étudiés, dépend majoritairement de sa composition en polyphénols. L’identification d’effets contrastés de différents contextes d’herbivorie sur la réponse des plantes et des fonctions écosystémiques qui en découlent nous permet d’améliorer notre compréhension du fonctionnement des prairies subalpines. Ce sont autant d’éléments pour nous aider à mieux appréhender les effets sur l’environnement d’éventuels changements démographiques des populations de grands herbivores. / Alpine grasslands are home to large populations of wild herbivores and are often exposed to additional grazing by domestic herbivores. This study aims to investigate the metabolic response of subalpine plant species to herbivory and to identify the ecosystem functional consequences via the alteration of litter decomposability. For this purpose, we set up a two-year experimental design using exclosures on the Armenaz subalpine grassland from the Bauges massif, under two mammalian herbivory regimes: intensive grazing by domestic heifers (Bos taurus) and extensive grazing by wild chamois (Rupicapra rupicapra). We measured leaf functional traits representative of growth and defense metabolisms on about twenty plant species grown in presence or absence of herbivores, and estimated litter decomposability of some of these species. Contrary to the hypothesis of a growth/defense tradeoff, our results show that the allocation of defensive compounds (polyphenols and lignin) in plants is not related to their nutrient acquisition strategy. In our study, plant responses to grazing exclusion vary according to: (1) herbivory context, plant response being more pronounced in the case of intensive grazing by heifers than extensive grazing by chamois, (2) plant species, suggesting that they rely on different defensive strategies, (3) environmental conditions, which may reflect the interactive effects with grazing treatment. One of the observed responses of plants to grazing exclusion is the decrease of their phenolic content, and more specifically flavonoids, which can be explained by the relaxation of the production of plant defenses when herbivores are no longer present. Chamois exclusion has no influence on chemical composition and decomposability of litters, the latter being best explained by its phenolic content. Revealing the contrasted effects of wild and domestic mammalian herbivores on vegetation and related soil processes allow us to improve our understanding of subalpine grasslands functioning. This should help us to better predict the effects of potential demographic variations of herbivore populations on environment.

La France compte de nombreux étangs (environ 251 000), construits le plus souvent par l’aménagement d’un barrage sur un cours d’eau de tête de bassin, dans des fonds de vallées argileux, pour la production de poissons. La Lorraine est une région riche en étangs et ces derniers sont le plus souvent localisés sur des cours d’eau temporaires dans des bassins versants agricoles et/ou forestiers. Ces cours d’eau ont un fonctionnement écologique basé sur l’intégration, par les réseaux trophiques détritiques, des ressources organiques allochtones. Or, les étangs constituent des zones lentiques biogènes : la matière organique (MO) autochtone (constituée entre autres par le plancton, les macrophytes, les fèces produits par le biote) peut modifier les équilibres – souvent fragiles – de ces écosystèmes aquatiques de tête de bassin. L’objectif de ce travail de thèse est d’étudier l’influence des étangs de barrage sur le recyclage et l’intégration de la MO allochtone et autochtone par les réseaux trophiques basaux aquatiques des cours d’eau de tête de bassin. Premièrement, ce travail a porté sur l’étude de la décomposition des litières (et des communautés associées) en amont et en aval d’étangs localisés sur des bassins soit agricoles, soit forestiers. Nos résultats mettent en exergue l’intérêt de la prise en compte de l’occupation du sol sur le bassin versant pour appréhender au mieux l’effet des étangs sur les processus de décomposition des litières. Nous montrons ainsi que l’étang de barrage entraîne une diminution de la vitesse de décomposition des litières, en lien notamment avec une diminution de la biomasse fongique, uniquement dans les cours d’eau en milieu agricole. Sur les cours d’eau forestiers, ce sont essentiellement les communautés de macroinvertébrés qui semblent influencées, et de manière plus marquée qu’en milieu agricole, avec une diminution des taxons les plus sensibles aux pollutions organiques. Puis, nous avons cherché à préciser les processus de décomposition des litières dans les cours d’eau temporaires de tête de bassin versant entravés ou non par un étang. Notre choix s’est porté sur les cours d’eau en milieu forestier afin de limiter les effets confondants liés à d’autres perturbations humaines. Dans ces conditions, nos résultats montrent que la présence d’un étang tend à augmenter la vitesse de décomposition des litières. Cela serait dû à un meilleur conditionnement des litières et également à une modification des communautés de déchiqueteurs en aval de l’étang. En revanche, l’effet de l’étang sur l’intégration des ressources allochtones par les réseaux trophiques détritiques nécessite la prise en compte des conditions hydrologiques se présentant à l’aval du barrage. Il s’agit là d’un résultat original révélant que l’impact de l’étang est plus marqué sur les communautés de déchiqueteurs et sur leur action de dégradation des litières lorsque le cours d’eau passe en régime permanent à l’aval de l’étang. Enfin, nous nous sommes intéressés à la modification des niches trophiques à partir de l’étude des signatures isotopiques des communautés de macro-invertébrés de cours d’eau entravés ou non par un étang. Nos résultats montrent que l’étang influence majoritairement les signatures isotopiques des biofilms et des matières en suspension. En lien avec cette observation, nous remarquons que les niches isotopiques des différentes guildes trophiques de macro-invertébrés sont modifiées à l’aval de l’étang. Ce résultat souligne ainsi que l’ensemble des guildes trophiques ici étudiées consomment et intègrent les ressources autochtones produites au sein même de l’étang. Pour résumer, ce travail a mis en évidence les interactions complexes entre étang et cours d’eau de tête de bassin. Il souligne de fait la nécessité de prendre en compte l’occupation du sol sur les bassins versant et le régime hydrologique du cours d’eau pour conclure sur l’effet de l’étang sur le fonctionnement écologique des cours d’eau de tête de bassin. / In France there are more than 250,000 ponds. Most often, they are dam reservoirs constructed on headwater streams in clay valleys for fish production and thus named fishponds. In Lorraine region, most of the numerous fishponds are located on temporary streams (i.e. periodically dry during summer time) in agricultural and/or forested catchments. These streams have an ecological functioning based on the integration of allochthonous organic matter (OM) resources by the basal detrital food webs. Yet, fishponds constitute biogenic lentic systems that favor autochthonous OM production (e.g. plankton, macrophytes, faeces). Consequently, fishponds could disrupt the fragile balances in these headwater stream ecosystems. The goal of my thesis was to study the effect of fishpond on the recycling and the integration of allochthonous and autochthonous OM by the aquatic food webs within headwater streams. First, we studied the litter decomposition (and the associated communities) between upstream and downstream fishponds located in agricultural or forested catchments. Our results indicate the needs to take into account the catchment land uses to grasp the fishpond effect on litter decomposition. We found that in agricultural catchments fishponds lead to a decrease of the litter breakdown rate in association with a fungal biomass decrease. In forested catchments, the macro-invertebrate assemblages are more affected than in agricultural catchments, showing a decrease of the most sensitive taxa to organic pollution. Secondly, we focused on litter processes in temporary headwater streams hampered or not by a fishpond. To this end, we worked on forest streams to exclude confounding anthropogenic effects. In this environment our results indicate that the presence of a fishpond tends to increase litter breakdown rate. It can be related with a better litter conditioning and to the shredder assemblage’s modification downstream from the fishpond. Furthermore, fishpond effect on the integration of allochthonous resources by food webs was found to be highly dependent on hydrological conditions downstream from the fishpond. This original result highlights that the impact of the fishpond seems to be greater on the shredder assemblages and on their litter breakdown activities when the stream show important hydrological modifications (i.e. become permanent downstream from the fishpond). Finally, in order to analyze the modification of trophic niches, we studied benthic macroinvertebrate isotopic signatures in streams hampered or not by a fishpond. Our results indicate that fishpond mainly influenced the isotopic signatures of biofilms and suspended OM. In line with this result, isotopic niches of the different macroinvertebrate trophic guilds are also modified downstream from the pond. Consequently we may suggest that all the studied trophic guilds consume and integrate autochthonous resources produced into the fishpond. In summary, our work highlights complex interactions between fishpond and headwater streams and underlines the needs to take into account the catchment land use and the stream hydrology before concluding on the fishpond effect on stream functioning.