L’intérêt que porte la communauté scientifique ainsi que politique aux les services écosystémiques et à leur résilience face aux changements globaux (environnementaux ou sociétaux) en cours est grandissant, ce qui se reflète par le nombre d’études à ce sujet, le rapport d’évaluation des écosystèmes pour le millénaire et la mise en place d’un groupe de travail sur la résilience (« Resilience Alliance »). Les définitions de la résilience sont elles aussi très variées, avec des concepts tels que la résistance, la résilience spécifique (« de quoi à quoi ? »), la résilience générale, l’adaptabilité et la transformabilité, que nous nous sommes appropriés dans le but de développer un cadre conceptuel et méthodologique pour étudier la résilience de la fourniture de services écosystémiques, en particulier dans le but de comparer les potentiels de résilience des différents types de prairies subalpines du col du Lautaret (Hautes-Alpes, France) pour un ensemble de services sélectionnés. Nous avons proposé deux approches pour évaluer les potentiels de résilience des différents états dans lequel peut se trouver un socio-écosystème, en considérant la résilience comme la capacité d’un système à maintenir une fourniture stable de services écosystémiques (composante résistance) mais aussi sa capacité à l’adapter (différentes composantes selon le degré d’adaptation : résilience, transition, transformation). Une première étape d’évaluation d’un ensemble de services d’intérêt sur la zone d’étude est suivie d’une première analyse de la résilience de chacun de ces services spécifiquement, basée sur l’évaluation de « gammes opérationnelles » pour chaque service, définies comme les gammes de valeurs que peut prendre le dit service dans un état donné du socio-écosystème. L’échelle organisationnelle à laquelle ces gammes sont évaluées les relie aux différentes composantes de la résilience. Les résultats confirment l’intérêt de s’intéresser à la résilience spécifique de chaque service, car leur profil de résilience sont différents, c’est-à-dire que les prairies aux plus forts potentiels ne sont pas les même d’un site à l’autre, bien que dans tous les cas les potentiels de résilience soient plutôt forts, au contraire des autres potentiels.La deuxième analyse part de l’hypothèse théorique que la diversité des traits de réponse (hétérogénéité et redondance) améliore la résilience. Nous avons fait l’hypothèse que, lorsque les traits de réponse sont ceux utilisés pour modéliser les services écosystémiques, la diversité fonctionnelle d’une communauté végétale peut-être reliée à sa résilience générale en termes de services écosystémiques. Nous avons relié plusieurs mesures de la diversité fonctionnelle aux potentiels de résilience (entropie et diversité fonctionnelle dans leur dimension α et β, redondance et complémentarité des groupes fonctionnels). Cependant, les résultats obtenus par l’analyse des prairies du Lautaret nous amènent à réfuter l’hypothèse proposant que la diversité fonctionnelle des communautés végétales permet d’expliquer le profil de résilience des services écosystémiques analysés, car ils ne concordent pas avec les profils de résilience trouvés par l’approche des gammes opérationnelles. Au final, nous préconisons d’utiliser l’approche des gammes opérationnelles, qui permet de connaître le profil de résilience de chaque service, dans le cadre d’étude portant sur la capacité d’un socio-écosystème à maintenir la fourniture de ses services écosystémiques. Cette approche peut de plus être enrichie d’une approche de scénarisation qui permettrait de déterminer « à quoi » la fourniture de chaque service est résiliente. / As evidenced by the number of studies on the subject, the recent millennium ecosystem assessment and the establishment of a working group on resilience (« Resilience Alliance »), the interest of the scientific community in ecosystem services and their resilience in the face of global change (environmental or social) is steadily increasing. Definitions of resilience are highly varied, and we used concepts such as resistance, specific resilience (« of what to what ? »), generalised resilience, adaptability and transformability to develop a conceptual and methodological framework to study the resilience of ecosystem service provision. This conceptual framework was applied to compare the potential resilience of differing sub-alpine grasslands types in three local government areas in the area of the Col du Lautaret (Hautes-Alpes, France) for a number of locally and regionally important ecosystem services. We proposed two approaches for evaluating the potential resilience of the different states in which a socio-ecosystem can exist, by considering resilience as the capacity of a system to maintain a stable provision of an ecosystem service (resistance component), as well as its capacity to adapt this provision if needed (components of resilience, transition, transformation depending on the degree of adaptation). A first stage of the quantification of ecosystem services was followed by an initial analysis of each of these services via the evaluation of their « operating ranges », defined as the range of values that a service can take given a particular state of the socio-ecosystem. The organizational scale at which these ranges are evaluated links them to other components of resilience. Our results confirm the utility of considering the specific resilience of each service, as the profiles of their resistance are different. In particular, the types of grasslands with the highest resilience component potential are not the same from one site to another, even though in all cases these resilience component potentials are rather high as compared to other components potentials. The second analysis is based on the theoretical hypothesis that it is the increasing diversity of response traits (heterogeneity and redundancy) which increases resistance. We hypothesised that, when it is response traits that have been used to model ecosystem services, the functional diversity of a plant community can be linked to its overall resistance in terms of ecosystem services. We linked a number of measures of functional diversity to resilience potential, including the α and β dimensions of entropy and functional diversity, and the redundancy and complementarity of functional groups. The obtained results for the grasslands at Lautaret lead us to reject the hypothesis which proposes that the functional diversity of plant communities can be used to predict the patterns of resilience of the analysed ecosystem services, as these do not correspond to the patterns of resistance obtained from the approach using operating ranges. Finally, we suggest that to assess the capacity of a socio-ecosystem to maintain the provision of ecosystem services, our approach using operating ranges is preferable as it allows for the quantification of the resistance profile of each service. This approach could be further developed using scenario building so as to determine « to what » the provision of each service is resistant.

Dans le contexte des changements globaux, la biodiversité en Méditerranée est menacée, notamment par une sécheresse plus intense, avec des modifications probables du fonctionnement des écosystèmes. Cette thèse étudie l’effet de la sécheresse accrue sur la végétation et la modulation des effets par la diversité végétale, par une expérimentation d’exclusion de pluie dans une garrigue au nord de Marseille avec un gradient naturel de diversité. Les performances des 4 arbustes dominants, la diversité spécifique et fonctionnelle, les relations interspécifiques et la relation diversité-productivité de la garrigue ont été étudiés sous deux niveaux de pluieAprès 2,5 années, les effets de la sécheresse accrue sur la performance des 4 arbustes dépendent de l’espèce et du paramètre évalués et peuvent être modulés par la diversité des co-dominantes. Q.coccifera parait plus résistante et résiliente, suivie de R.officinalis et finalement de C.albidus et U.parviflorus. Ceci s’explique en partie par leurs différentes stratégies d’acquisition, utilisation et conservation du carbone et de l’eau. Les traits foliaires et la diversité fonctionnelle et spécifique ne sont pas affectés significativement par la réduction des pluies, mais dépendent du nombre, l’identité et le recouvrement des dominantes. Au vu de l’effet différentiel de la sécheresse accrue sur les espèces dominantes, on peut s’attendre à un effet négatif indirect de la sécheresse sur la biodiversité et donc sur le fonctionnement de la garrigue. On confirme l’importance d’intégrer les facteurs biotiques dans les modèles visant à prévoir le fonctionnement et les services des écosystèmes dans le cadre du changement climatique. / In the global change context, the biodiversity in the Mediterranean is under threat, mainly due to the more intense drought, which could lead to modification of ecosystem functioning. This thesis focuses on the effects of higher drought on the aboveground vegetation and the modulation of these effects by plant diversity thanks to a precipitation exclusion experiment in a shrubland in the south of France whith a natural diversity gradient. The 4 dominant shrub species performances, the specific and functional diversity, the interspecific interaction, and the biodiversity-productivity relationship were studied under 2 rain levelsAfter 2,5 years the effects of increased drought on the 4 dominant shrub performances was species- and parameter-dependant and can be modulated by the diversity of the co-dominant species. Q. coccifera seems the most resistant and resilient, followed by R. officinalis and finally by C. albidus and U. parviflorus. This is partly explained by the different strategies of acquisition, utilization and conservation of carbon and water of the four species. The leaf traits, the functional and specific diversity are not significantly affected by the precipitation decrease, but they depend on the number, the identity and the cover of the dominant shrubs. Given the differential effect of higher drought on the dominant species performances, we could expect an indirect negative effect of drought on the shrubland diversity and so on ecosystem functioning. We confirm the importance of taking into account the biotic factors in models aiming to predict the ecosystem functioning and environmental risks and services under future in the climate change context

Les marais littoraux de Charente Maritime représentent des systèmes hydrauliques sur lesquels les données existantes sur la qualité de l'eau sont limitées. Ce déficit d'information représente un frein à la bonne gestion de ces écosystèmes. Leur situation intermédiaire entre continent et océan leur confère un rôle prépondérant au sein de ces entités. Par ailleurs, les marais représentent un patrimoine écologique majeur où le suivi du compartiment aquatique est indispensable en vue d'améliorer la connaissance et d'apprécier l'évolution de ces milieux.Dans ce cadre, un réseau de suivi de la qualité des eaux des marais a été mis en place sur la base du SEQ-Eau (système d'évaluation de la qualité des cours d'eaux) en 2003 par l'UNIMA (Union des Marais de Charente-Maritime) dans le but de créer un référentiel " marais "répondant aux exigences de la DCE (Directive Cadre sur l'Eau européenne). Mais avant d'apprécier la qualité des eaux des marais, il est nécessaire de comprendre leur fonctionnement. Les objectifs de la thèse sont de trois ordres. Le premier était de dégager une typologie de nature d'eau des marais en valorisant les données issues du suivi patrimonial de l'UNIMA. Dans un deuxième temps, le suivi analytique des eaux et du fonctionnement a été approfondi (ajout de paramètre chimique, biologique et géographique) sur un nombre restreint de stations.Une typologie, basée sur une méthode statistique permettant d'appréhender à la fois les variabilités spatiale et temporelle dans le classement des stations en groupes, est composé de 7 groupes en marais doux et de 5 en marais salés. Le suivi des marais pendant prés de 1,5ans par les paramètres de la matière organique, de l'ensemble des compartiments planctoniques constituant les réseaux trophiques planctoniques et la diversité fonctionnelle du phyto- et du méso-zooplancton, ont permis de confirmer un certain nombre d'hypothèses sur le fonctionnement des marais et sur la typologie de nature d'eau, concernant notamment : (i)le rôle écologique des marais, (ii) l'influence des écosystèmes adjacents du méta-écosystème Pertuis-charentais et (iii) leur capacité de résilience.Le fonctionnement des marais salés semble contrôlé par un double mécanisme : la marée et le type d'activité anthropique dans les bassins déterminant le taux de renouvellement des eaux qui conditionne le type de réseaux trophiques en place et leur succession. Dans les marais doux, un schéma 'classique' de la succession des réseaux trophiques planctoniques aété dégagé. La dominance du phytoplancton et des réseaux trophiques herbivores et multivores, semblerait cohérent avec les fonctions écologiques d'épuration et d'habitat/nourricerie caractéristiques des zones humides. Ce fonctionnement classique peut être altéré par différents mécanismes : le renouvellement de l'eau ou le développement des macrophytes. D'une part, le faible renouvellement d'eau de certains marais peut conduire à l''emballement' du système et provoquer des phénomènes d'eutrophisation, altérant les propriétés de l'écosystème (injection d'azote atmosphérique ou efficacité écotrophique). Enfin, les macrophytes sont plus compétitrices que le phytoplancton dans les milieux peu profond tel que les canaux de marais. Leur capacité a utilisé les nutriments des sédiments permette leur développement et empêche celui du phytoplancton (limitation par la lumière). La dégradation importante de la biomasse macrophytique par les bactéries en période estivale peut engendrer de fortes hypoxies.Quelques indicateurs basés sur des paramètres simples sont proposés pour suivre l'état trophique du système (chlorophylle par classe de taille, biomasse bactérienne), ou bien de repérer un état susceptible de virer sur une eutrophisation (espèces de rotifère spécifiques des périodes pré-eutrophisation).

Au cours des dernières décennies, d'énormes quantités de haies, de lisières ont été détruites en Europe tandis que le régime des incendies majeurs augmente dans les milieux méditerranéens. La perte de ces milieux de type lisières s'accompagne d'une chute catastrophique de la biodiversité. Notamment par la perte des refuges disponibles pour la faune. Cette thèse s'intéresse à l'importance des abris à différentes échelles et sur différents modèles biologiques. Premièrement, l'influence de la disponibilité en abris au pied des haies sur la biodiversité a été démontrée à l'aide d'inventaires et grâce à une expérimentation sur le terrain. Pour cela, une nouvelle approche d'inventaire qui combine les avantages des inventaires rapides et des techniques non létales a été mise au point. A une échelle intermédiaire, l'impact positif de l'ouverture du milieu forestier sur des populations de reptiles a été mis en évidence. Enfin, un suivi au niveau individuel de tortues d'Hermann a permis de suivre les conséquences de modifications l'habitat suite à un incendie majeur ; il suggère que les habitats brûlés restent favorables sur le long terme. En conclusion, l'importance des abris pour la biodiversité a été démontrée à plusieurs échelles d'espace, de temps et de précision. La conséquence pratique est que les fiches techniques de gestion des haies et des lisières devraient en tenir compte, ce qui n'est pas le cas actuellement.

Un enjeu scientifique majeur du XXIème siècle est de prédire l'impact du changement climatique sur le fonctionnement des écosystèmes. Dans les Océans, le plancton joue un rôle crucial dans la régulation du climat, les cycles biogéochimiques et la dynamique des réseaux trophiques marins. Le zooplancton transfert l'énergie depuis les producteurs primaires vers les niveaux trophiques supérieurs, tout en participant à la pompe à carbone biologique. Pourtant, les liens entre sa diversité et le fonctionnement des écosystèmes marins demeurent méconnus. Au cours de cette thèse, nous avons étudié la diversité taxinomique et fonctionnelle du groupe majeur du zooplancton, les copépodes, dans un point chaud de biodiversité : la Mer Méditerranée. Le travail effectué vise à: (i) définir de nouveaux groupes fonctionnels du zooplancton à partir de traits fonctionnels; (ii) tester si ces groupes possèdent des niches environnementales distinctes; et (iii) analyser comment le changement climatique pourra modifier la diversité des assemblages en Mer Méditerranée, et la diversité fonctionnelle associée. Un nouveau jeu de données de traits fonctionnels a été implémenté depuis la littérature afin de définir des groupes fonctionnels. Les occurrences des espèces ont été utilisées pour modéliser leurs niches environnementales. Puis, plusieurs modèles de niche ont été développés pour prédire l'évolution de la diversité α et β des assemblages de copépodes de la Mer Méditerranée sous divers scénarii de changement climatique. Finalement, les résultats sont discutés pour fournir une vision synoptique de l'impact du changement climatique sur la diversité fonctionnelle des copépodes en Mer Méditerranée. / One of the 21st century’s greatest scientific issues is to predict the impact of climate change on the functioning of ecosystems. In the Ocean, the plankton plays a pivotal role in climate regulation, biogeochemical cycles, and marine food webs dynamics. The zooplankton transfer energy from primary producers to higher trophic levels, while actively exporting organic matter from the surface to the deep ocean. However, the links between zooplanktonic diversity and marine ecosystem functioning are still poorly understood. During this PhD project, we have studied the taxonomic and functional diversity of the major marine zooplanktonic groups, the copepods, in biodiversity hotspot: the Mediterranean Sea. This work aims to: (i) define new zooplankton functional groups based on functional traits of many copepod species; (ii) test whether said groups present distinct environmental niches; and (iii) explore how climate change may modify the diversity of Mediterranean assemblages, and the associated functional diversity. A new dataset of species functional traits was gathered from the literature and was used to identify functional groups. The species’ occurrences were used to model their environmental niches, thus highlighting the control of abiotic conditions on the distribution of species. Multiple niche models were implemented to predict the evolution of the α and β diversity of Mediterranean copepod species assemblages under different climate change scenarios. Finally, the results from this PhD are discussed to provide a synoptic vision of the impact of climate change on copepod functional diversity in the Mediterranean Sea.

Dans les prairies subalpines, l’abandon de certaines pratiques agricoles (fertilisation, fauche ou pâturage) ou à l’inverse, leurs intensifications entrainent une altération de la diversité fonctionnelle et spécifique des végétaux, de l’activité microbienne du sol ainsi que de la disponibilité de l’azote du sol et des processus de transformation de l’azote. L’hypothèse émise concerne les changements dans la distribution de la dominance des traits de plantes qui agiraient comme un déterminant important sur la productivité des plantes, la diversité fonctionnelle des micro-organismes du sol et sur les mécanismes des cycles de l’azote (N) et du carbone (C). Les hypothèses testées sont que : (i) l’augmentation de la dominance des traits liés aux stratégies conservatives et exploitatives promeut les espèces bactériennes K et r sélectionnées ; et (ii) ces interactions plantes-micro-organismes établiront les rythmes des cycles de l’N et du C et donc les services écologiques associés. L’approche originale de ce projet consiste en une étude de quatre espèces que l’on retrouve sur les prairies typique des bassins versant agricoles subalpins: deux espèces de monocotylédone et deux espèces dicotylédones, avec une espèce à stratégie conservative et une espèce à stratégie exploitative pour chacun des groupes. Ces plantes seront cultivées avec un sol pauvre en nutriment qui subira ou non un traitement de fertilisation ; ce qui permettra un contrôle de la disponibilité en N du sol. En parallèle, l’étude d’un mésocosme contenant un sol inoculé sera effectuée avec pour objectif de préciser le rôle des micro-organismes dans les mécanismes de rétroaction entre le sol et les plantes. Dans le cadre du projet (VITAL, EU Biodiversa) dans laquelle entre cette étude, ces mêmes espèces seront cultivées dans les Alpes autrichiennes et dans les prairies du Royaume-Unis. In subalpine grasslands, the neglect of some agricultural practices (fertilization, mowing or pasture) or on the contrary, their intensification involve a deterioration of the functional and specific diversity of plant, soil microbial diversity as well as soil nitrogen availability and nitrogen transformation processes. Our overarching hypothesis is that changes in the dominance distribution of plant traits will act as an important determinant of plant productivity, microbial functional diversity and carbon and nitrogen cycling. The hypothesis tested are that: (i) increased dominance of traits linked to conservative or exploitative strategies promotes K and r-selected microbial species; and (ii) these plant-microbial linkages will determine carbon and nitrogen cycling rates, and hence the associated ecosystem services. The original approach of this project consists studying four species from the typical grasslands of subalpine agricultural mountainside basins: two grasses species and two forbs species, with conservative strategiy species and exploitative strategy species for each group. These plants will be cultivated with low nutrient soil which will undergo or not fertilization treatement to control soil nitrogen availability. In a parallel study, mesocoms containing an inoculated soil will be carried out to clarify the role of microbe in plant-soil feedback processes. Thanks to the EU framework of the project (VITAL, EU Biodiversa) in which enters this study, these same species will be cultivated in the Austrian Alps and the United Kingdom grasslands. / Plant communities are strongly linked with soil microbial communities through symbiotic or resource competitive interactions. Plant functional traits have been often used to study these relationships and have highlighted, for example, plant litter or root exudate effects on soil microbial communities. However, few studies have taken into account both leaf and root functional traits to elucidate plant-microbe relationships. My thesis work has focused on functional approach of aboveground and belowground plant traits and microbial functional parameters of nitrogen (N) cycle. My main objective was to understand subtle mechanisms implied in plant-microbes relationships and their impacts on ecosystem functioning. These researches have greatly benefited from experiments based on a gradient of nested scales ranging from individual to ecosystem, with an intermediary step using artificial plant communities in controlled conditions. Methodologies varied from isotope labeling of nitrogen fluxes to enzymatic activities and abundances of key microbial genes of N cycling. I have shown close relationships between plant functional traits and microbial functional parameters. I found that root functional traits were the plant functional traits to be principally implied in relationships with microbial communities related to N cycling, particularly those related to denitrifying activities. I have also shown that ecosystem functioning is the result of the influence of plant and microbial interactions, and that the influence of one or the other was modulated by soil nutrient availability. Finally, my results suggest that responses of plant species to nutrient availability, in turn influence microbial communities related to N cycling to favor either recycling or retention of nitrogen nutrients.

La perte de biodiversité due à la destruction des écosystèmes est un des défis majeurs de notre temps. Dans ce cadre, l‘identification des mécanismes régissant l’assemblage des communautés de plantes est une étape cruciale pour comprendre leur fonctionnement. L’étude des caractéristiques morpho-physiologiques des organismes qui influencent leur performance (traits fonctionnels), permet, en théorie, de comprendre et de mesurer l’amplitude des mécanismes qui déterminent la composition des communautés. L’utilisation de méthodes combinant à la fois cette approche fonctionnelle et une autre basée sur les distances phylogénétiques entre espèces connait un succès croissant. Par ailleurs, l’importance de la variabilité des traits au sein des espèces est de plus en plus mise en avant pour expliquer les interactions entre organismes ainsi qu’avec leur environnement. Bien que l’étude des mécanismes d’assemblage des communautés par l’utilisation des traits fonctionnels soit maintenant populaire en écologie, les communautés de plantes se développant sur des sols enrichis en éléments traces métalliques (ETM) restent quasiment inexplorées de ce point de vue. Dans la région du Haut-Katanga (sud-est de la République Démocratique du Congo), une anomalie géologique a produit des collines sur lesquelles des gradients naturels en cuivre et en cobalt ont sélectionné une végétation tout à fait originale. De la base au sommet de ces « collines de cuivre », les teneurs en cuivre varient de 10 à plus de 10 000 mg.kg-1 et celles en cobalt de 10 à plus de 1000 mg.kg-1 dans le sol. On observe le long de ces gradients plusieurs communautés végétales contrastées comprenant plusieurs taxa endémiques. Cependant, ces écosystèmes sont parmi les plus menacés sur la planète, l’exploitation minière du cuivre et du cobalt détruisant totalement leurs végétations. Dans cette thèse, j’étudie l’amplitude de la variation fonctionnelle dans ces communautés, les patterns de diversité fonctionnelle et phylogénétique ainsi que les covariations entre traits, sur base de plusieurs indices uni- et multivariés, le long d’un gradient d’ETM. De plus j’évalue la contribution de la variabilité intraspécifique des traits à la variation fonctionnelle des communautés ainsi que l’importance de la variation populationnelle pour comprendre la variation intraspécifique chez une espèce à large niche. Le long du gradient d’ETM, on remarque une variation de l’importance des mécanismes d’assemblage :sur les sols pauvres en ETM, une grande diversité de stratégies fonctionnelles permet la coexistence des espèces dans des conditions de compétition intense pour les ressources. Sur les sols riches en ETM, un filtre environnemental imposé par les particularités édaphiques sélectionne un sous ensemble de valeurs et des combinaisons de traits fonctionnels permettant la survie dans ces conditions. Bien que la majorité des espèces possède une niche restreinte le long du gradient d’ETM, quelques unes possèdent une large niche réalisée. Celles-ci peuvent montrer des variations importantes de valeurs de traits en réponse au gradient local d’ETM mais également des variations populationnelles. Une part de cette variation intraspécifique pourrait être d’origine génétique, la toxicité du métal représentant un filtre environnemental puissant, même à courte distance. La mise en place d’expériences de transplantation et l’étude de la diversité génétique des populations permettraient de confirmer les hypothèses soulevées par ce travail. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Au cours des dernières décennies, d'énormes quantités de haies, de lisières ont étédétruites en Europe tandis que le régime des incendies majeurs augmente dans les milieuxméditerranéens. La perte de ces milieux de type lisières s'accompagne d'une chutecatastrophique de la biodiversité. Notamment par la perte des refuges disponibles pour lafaune. Cette thèse s'intéresse à l'importance des abris à différentes échelles et sur différentsmodèles biologiques. Premièrement, l'influence de la disponibilité en abris au pied des haiessur la biodiversité a été démontrée à l'aide d'inventaires et grâce à une expérimentation surle terrain. Pour cela, une nouvelle approche d'inventaire qui combine les avantages desinventaires rapides et des techniques non létales a été mise au point. A une échelleintermédiaire, l'impact positif de l'ouverture du milieu forestier sur des populations dereptiles a été mis en évidence. Enfin, un suivi au niveau individuel de tortues d'Hermann apermis de suivre les conséquences de modifications l'habitat suite à un incendie majeur ; ilsuggère que les habitats brûlés restent favorables sur le long terme.En conclusion, l'importance des abris pour la biodiversité a été démontrée à plusieurséchelles d'espace, de temps et de précision. La conséquence pratique est que les fichestechniques de gestion des haies et des lisières devraient en tenir compte, ce qui n'est pas lecas actuellement. / During the last decencies, massive amounts of hedgerows and forest hedges have beendestroyed in Europe whereas increasing fire regimes threatened Mediterranean habitats.The loss of these hedge habitats is concomitant to a drastic loss of biodiversity. Notablythrough the decrease of shelter available to the fauna. This thesis aims to investigate therole of refuges considering different scales and biological systems. First, the positiveinfluence of the availability of shelter at the base of hedgerows on biodiversity has beendemonstrated using surveys and a field experiment. For that, a novel technique has beendeveloped by combining the advantages of rapid biodiversity assessments with non-lethalprocedures. At an intermediary scale, the positive impact of habitat opening on ophidianpopulations has been shown in a forest context. Finally, individual monitoring of Hermanntortoises allowed us to examine the impact of a major fire in habitat changes; the resultssuggest that burnt habitats remain suitable on the long term.In conclusion, the importance of refuges on biodiversity have been demonstrated atdifferent time, spatial and accuracy scales. In practice, technical recommendations shouldtake into account this key element to manage hedgerows and other hedge habitats; thiscurrently not the case.

Les picocyanobactéries marines Prochlorococcus et Synechococcus sont les organismes photosynthétiques les plus abondants sur la planète et sont présentes dans presque tous les océans. Au cours de cette thèse, j'ai cherché à mieux comprendre les liens entre diversité génétique et adaptation à la niche écologique chez ces deux genres. Tout d'abord, l'étude de la répartition des populations de picocyanobactéries à l'échelle mondiale à l'aide d'un marqueur taxonomique très résolutif m'a permis de définir des unités taxonomiques écologiquement significatives, et d'identifier les principaux facteurs abiotiques influençant leur répartition. La deuxième partie de ce travail a visé à identifier les bases génétiques de l'adaptation des picocyanobactéries marines à des niches écologiques distinctes. L'étude comparative de 81 génomes non-redondants de ces organismes a révélé le rôle combiné des gains et pertes de gènes et des substitutions d'acides aminés dans la diversification des deux genres, et l'analyse de la répartition des gènes de picocyanobactéries marines dans l'océan mondial m'a permis de montrer que chaque communauté, adaptée à un environnement donné, possède un répertoire de gènes distinct. Enfin, le dernier volet de cette thèse a consisté en la caractérisation physiologique et transcriptomique de cinq souches de Synechococcus soumises à des stress lumineux et thermique afin d'analyser la variabilité écotypique de la réponse au stress. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont donc permis d'améliorer notre connaissance des niches écologiques occupées par les picocyanobactéries marines, et de mieux comprendre les mécanismes leur ayant permis de s'y adapter. / The marine picocyanobacteria Synechococcus and Prochlorococcus are the two most abundant photosynthetic organisms on earth and are present in almost all oceans. During this PhD thesis, I explored the links between genetic diversity and niche adaptation in these two genera. First, the analysis of the distribution of picocyanobacterial populations at the global scale using a high-resolution taxonomic marker allowed me to define ecologically significant taxonomic units, to improve the delineation of their ecological niches and to identify the main abiotic factors influencing their in situ distribution. The second part of this work aimed at identifying the genetic bases of adaptation of marine picocyanobacteria to distinct niches. The comparative analysis of 81 non-redundant genomes of these organisms revealed the combined role of gene gains and losses and of substitutions in protein sequences in the diversification of both genera, and the analysis of the distribution of all known picocyanobacterial genes in the global ocean allowed me to show that each community, adapted to specific environmental conditions, possesses a distinct gene repertoire. Finally, the last part of this work has consisted in the physiological and transcriptomic characterization of five Synechococcus strains, which were submitted to light and thermal stresses in order to better understand the ecotypic variability of the stress response in this genus. Altogether, results obtained during this PhD provided many new insights into the ecological niches occupied by marine picocyanobacteria and the mechanisms allowing them to adapt to these various niches.

Les prairies semi-naturelles constituent des espaces multifonctionnels susceptibles de rendre de nombreux services à la société. Ce sont en particulier des agro-écosystèmes favorables à l'expression d'une grande diversité floristique et faunistique. Le pâturage peut constituer un mode de gestion durable de ces espaces adapté à des objectifs de préservation et de restauration de la diversité, pouvant concilier enjeux écologiques et agronomiques. Dans ce contexte, l'objectif de cette thèse est d'arriver à une meilleure compréhension de la réponse des communautés végétales au pâturage et des conséquences fonctionnelles associées en utilisant comme modèle d'étude, trois communautés végétales rencontrées dans les prairies humides du Marais Poitevin. Cet objectif requiert d'étudier le pâturage à la lumière de deux problématiques majeures de l'écologie des communautés : (i) l'étude des règles d'assemblage des communautés et (ii) l'étude du lien entre la structure des communautés et le fonctionnement des écosystèmes. Pour cela, une approche fonctionnelle basée sur les traits des espèces se révèle pertinente. Nous avons montré que le pâturage a un impact positif sur la richesse et la diversité floristiques des trois communautés étudiées. Au sein de chacune de ces communautés, le patron de pâturage hétérogène des herbivores est à l'origine d'une hétérogénéité de la structure de la végétation qui se présente sous la forme d'une mosaïque de types de patchs caractérisés par des compositions floristiques et des abondances relatives des espèces contrastées. L'impact positif du pâturage sur la diversité et la richesse floristiques des communautés résulte à la fois (i) des variations de la composition floristique et des abondances relatives des espèces entre patchs et (ii) de l'impact des herbivores sur la diversité et la richesse spécifiques de la végétation à l'échelle intra-patch. Les variations de la composition floristique observées entre types de patchs sont le résultat des variations de l'importance de différents filtres environnementaux associés au pâturage, notamment du prélèvement de biomasse et de la compétition interspécifique. L'augmentation de l'intensité du pâturage entraîne un remplacement des espèces dominantes caractérisées par une fortes aptitude à la compétition aérienne et une stratégie conservatrice vis à vis des ressources par des espèces dominantes présentant une forte aptitude à l'acquisition des ressources une forte aptitude à la compétition racinaire. L'impact du pâturage sur la diversité à l'échelle intra-patch peut résulter de son impact négatif sur l'intensité de la compétition pour la lumière et de son impact sur l'hétérogénéité environnementale à une échelle fine. Nous avons enfin montré que le patron hétérogène de pâturage avait pour conséquence des variations des processus écosystémiques associés au cycle de l'azote et du carbone. Il existe un lien entre la structure des différents types de patchs générés par les herbivores et ces processus. Il apparaît que les valeurs des traits des espèces dominantes influencent davantage le fonctionnement écosystémique que la diversité de ces traits. Ce travail constitue une étape vers une approche prédictive de l'impact du pâturage sur la structure des communautés et le fonctionnement de l'écosystème pouvant se révéler d'une grande utilité dans l'optique de la gestion des prairies naturelles.