Pour répondre aux besoins croissants en denrées alimentaires à travers le monde, les pratiques agricoles se sont intensifiées au cours des dernières décennies et s'intensifieront davantage dans les décennies à venir. Or l'intensification agricole mène à une homogénéisation des paysages par le biais de cultures en rangées à grande échelle en plus d'être associée à une forte utilisation de fertilisants et de pesticides. Les conséquences découlant de l'intensification sont multiples et complexes du fait qu'elles touchent à la fois la structure et le fonctionnement des communautés d'organismes, lesquelles incluent des espèces causant des nuisances (e.g., phytophages et parasites ravageurs) ou encore offrant des services écologiques essentiels (e.g., pollinisateurs, prédateurs et parasitoïdes). Compte tenu de l'importance de ces conséquences, il est primordial de bien comprendre le fonctionnement des écosystèmes agricoles afin d'orienter adéquatement les plans de gestion agricole qui visent à optimiser la production agricole tout en minimisant les conséquences écologiques néfastes. Les Diptères schizophores sont des insectes occupapt une panoplie de fonctions écologiques. Du fait de leur abondance et de leur diversité dans les milieux agricoles, ils y sont donc fonctionnellement importants. Toutefois, ces insectes demeurent largement ignorés dans le cadre des études évaluant les impacts de l'intensification agricole sur la biodiversité parce qu'ils sont difficiles à identifier au niveau spécifique. Ce mémoire constitue une des premières études évaluant les effets de 1'intensification agricole sur la structure de la communauté de Diptères schizophores à l'échelle spécifique. À ce titre, j'ai récolté, identifié et, lorsque possible, associé à une ou plusieurs guilde(s) alimentaire(s) larvaire(s) 5313 spécimens récoltés dans des pièges situés sur 40 fermes dans le Sud du Québec. Ces fermes étant situées dans un gradient d'intensification agricole, j'ai associé divers paramètres de la communauté à l'hétérogénéité et à la composition en habitats du paysage. J'ai trouvé parmi les facteurs associés à l'intensification agricole que l'homogénéisation du paysage entraîne un appauvrissement global de la communauté, alors que la présence de cultures intensives (e.g., maïs, soya, cultures maraîchères) dans un paysage hétérogène entraîne plutôt un changement dans la composition de la communauté dè Diptères schizophores. Quoique la majorité des espèces ne pouvait être associée à des types de productions agricoles particulières, certaines espèces étaient défmitivement associées aux cultures intensives, aux fourrages ou encore, aux productions animalières. Par ailleurs, l'abondance des phytophages, des zoophages et des saprophages était toutes plus importantes dans les paysages les plus hétérogènes. De plus, alors que les phytophages et les saprophages présentaient des abondances maximales à des recouvrements intermédiaires de maïs ( Zea mays ), les zoophages diminuaient en abondance avec cette culture. La variable « maïs2 » nous a permis de distinguer les effets de la présence du maïs de ceux de la dominance de maïs. J'ai également trouvé que la majorité des espèces dominantes de la communauté sont des espèces introduites d'Europe, probablement dû aux transformations historiques du paysage associée avec la colonisation. Ainsi, la structure des communautés de Diptères schizophores en milieux agricoles semble non seulement influencée par l'intensification agricole, mais dépendrait également des transformations historiques du paysage. Pour comprendre les impacts des activités humaines sur les écosystèmes, il est donc important de se pencher non seulement sur les processus actuels, mais également sur les processus historiques qui sont derrière le façonnement de ces écosystèmes.

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

La famille des Chironomidae (Dipteres) présente une large distribution mondiale dans une large gamme d'habitats. Ses représentants ont colonisé presque tous les habitats d'eau douce et on trouve également des Chironomidae dans des environnements terrestres et marins. Cette famille représente ainsi une composante majeure des macroinvertébrés benthiques en termes d'abondance et de richesse. De part leur position trophique, les Chironomidae dominent souvent les communautés non perturbés en termes d'abondance et de biomasse, et représentent plus de 50% des espèces de macroinvertébrés benthiques dans les eaux stagnantes et courantes. Dans les zones profondes des lacs eutrophes et les cours d'eau très impactés par les activités humaines, c'est souvent la seule famille d'insectes aquatiques qui perdure. De ce fait, la famille des Chironomidae comprend un grand nombre de genres et d'espèces présentant des préférences écologiques diversifiées. De plus, la prédominance et la richesse spécifique des Chironomidae en font une source d'énergie très importante pour les prédateurs (vertébrés et invertébrés) et leur confère un rôle majeur dans le flux d'énergie dans les écosystèmes aquatiques. De ce fait, les Chironomidae pourraient avoir un rôle non négligeable dans la mise en place des conditions de référence pour la bioévaluation des rivières et dans la détection des cours d'eau plus et moins impactés, et pourraient fournir une information sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques. Cependant, les Chironomidae sont généralement délaissés dans l'étude de la structure de la communauté des cours d'eau, principalement à cause des difficultés d'identification des stades larvaires aquatiques des espèces. Les approches basées sur les traits fournis par la littérature sont basées sur la théorie de «l'habitat templet» selon laquelle, l'habitat fournit le cadre environnemental sur lequel les espèces forgent des stratégies à travers leur adaptation dans tous les types d'environnements. Conceptuellement, les conditions environnementales représentent des filtres qui, en éliminant les espèces ayant les combinaisons de traits les moins adaptées, participent à la mise en place des communautés. Comme les traits reflètent la performance des organismes dans des conditions environnementales données, l'objectif principal des analyses basées sur les traits est d'acquérir une compréhension plus mécaniste des relations entre les espèces et leur habitat. Dans les deux dernières décennies, la liaison espèces-trait-environnement a été explorée par de nombreux auteurs dans des études où la composition des traits a été analysée individuellement ou combinées en termes de stratégies. Ainsi, l'utilisation des traits dans les approches d'écologie des communautés (écologie fonctionnelle) s'est développée très rapidement, offrant l'avantage d'une relative indépendance des réponses vis-à-vis de la biogéographie des taxons. En d'autres termes, un trait tel que la respiration branchiale se rencontre dans les milieux aquatiques indépendamment de la région biogéographique alors même que l'identité des taxons change de manière importante entre régions [etc…] / Chironomidae (Diptera) have a worldwide distribution, being found over a wide range of habitats. Their larvae thrive in almost every possible freshwater habitat, with representatives also in terrestrial and marine environments, representing a major macroinvertebrate component in terms of abundance and richness. However, Chironomidae are generally neglected in community studies mainly because of difficulties in species larval identification. This compromises also the recognition and use of Chironomidae in trait-based approaches, which promote an indirect measurement of functional integrity in fresh waters. The aim of this thesis was to fill this latter gap by: (1) building a trait database for European Chironomidae at the genus level (Chapter I); (2) evaluating if the developed database at the genus level provides additional information to a commonly used European database developed at the subfamily and tribe level for Chironomidae (Chapter II); (3) testing Chironomidae traits relevance in bioassessment through their ability to discriminate naturally different stream types and segregate least disturbed from disturbed sites (Chapters III and IV); (4) comparing trait information gathered in the new European database (Chapter I) with similar information gathered for North America for the same genus and species, and simultaneously testing for trait variability between continents (Chapter V). In Chapter I the general methodology for the construction of the Chironomidae trait database at the genus level is described. The trait database was developed gathering existing information in literature for 744 species and 178 genera, considering 186 trait categories from 37 traits divided in two major domains: Eltonian - related to organism function and influence over its environments; and Grinnellian - associated to organism requirements and performance in its environments. In Chapter II traits at the genus level (from Chapter I) and the existing ones at the subfamily level (tribe at most; Tachet et al. 2010) are compared. This comparison showed that there are significant differences in trait information gathered at different taxonomic levels, thus questioning the use of the Chironomidae subfamily level in ecological, functional and biomonitoring studies. Subfamilies are very heterogeneous in terms of traits, exposing the evolutionary divergence in each subfamily. The distances between subfamilies given by their traits are also not in agreement with the most accepted phylogenetic subfamily relatedness, indicating a divergence from the traits of a common ancestry. In Chapter III Chironomidae taxonomic composition at the genus level, unlike the subfamily level, allowed the segregation of different stream types: permanent medium elevation, permanent lowland, and south temporary. Different Chironomidae assemblages manifest different trait composition for Eltonian traits (emergence season, maximal body size, overwinter diapause stage, substrate relation), but also morphological traits (body setae, mentum, Lauterborn organs, premandible brush, claws of anterior parapods). Morphological traits seem interesting tools that would avoid the laborious identification of genus that rely on multiple minute structures, enabling the trait assessment through the observation of few Chironomidae structures. In Chapter IV it is tested whether using Chironomidae taxonomic and trait compositions allow the segregation of disturbed sites under multiple anthropogenic stressors (subjected to hydromorphological and physicochemical alterations) from leastdisturbed sites in Mediterranean temporary streams. Traits were analysed individually and also grouped into life-history strategies. Both methods enabled a significant segregation between disturbed and least-disturbed sites. Individual traits that were significantly different between sites were also those that are evolutionarily interrelated and used to define Chironomidae life-history trait strategies [etc]

L’écotoxicité de nanoparticules de dioxyde de cérium (CeO2 NP) en milieu dulçaquicole a été évaluée à l’aide (i) d’essais monospécifiques standardisés et (ii) de chaînes trophiques expérimentales exposées en microcosme. Aucune toxicité n’a été observée chez Nitzschia palea et Chironomus riparius en conditions monopsécifiques. Une inhibition de croissance a été observée chez les amphibiens Xenopus laevis et Pleurodeles waltl., ainsi qu’une toxicité aiguë chez le xénope et une génotoxicité dose-dépendante chez le pleurodèle. Les expositions en microcosme ont mis en évidence une toxicité aiguë chez le pleurodèle, des modifications des communautés bactériennes, une diminution de la décomposition de la litière, ainsi que des effets tératogènes chez le chironome. Les effets observés varient suivant la nature des CeO2 NP étudiées. L’utilisation d’un système biologique complexe permet l’étude des mécanismes de toxicité dans des conditions plus représentatives des conditions environnementales. / The ecotoxicity of cerium dioxide nanoparticles (CeO2 NPs) was studied on freshwater organisms (i) in standardized monospecific conditions and (ii) on experimental trophic chains exposed in microcosms. No toxicity was observed on Nitzschia palea and Chironomus riparius in monospecific conditions. Growth inhibition was observed on the amphibian species Xenopus laevis and Pleurodeles waltl., as well as acute toxicity and dose-dependent genotoxicity observed on Xenopus and Pleurodeles, respectively. Microcosm experiments revealed acute effects on Pleurodeles, changes in bacterial communities, a decrease in leaf litter decomposition and teratogenicity on chironomids. The observed effects vary depending on the type of CeO2 NPs. The use of complex biological system enables the study of toxicity mechanisms in environmentally relevant conditions.