À partir d'un modèle existant de dynamique de populations de pucerons, nous avons développé une méthode permettant de quantifier la contribution de parasitoïdes à la réduction du maximum de densité de pucerons. La méthode a été validée, sur deux ans en champ de soya, en utilisant le modèle biologique composé du puceron du soya (Aphis glycines Matsumura) et de Aphelinus certus Jasnosh, son parasitoïde le plus abondant au nord-est de l'Amérique du Nord. La méthode a estimé que les densités naturelles de A. certus n'avait réduit les pics de densités de pucerons que de 1-6%. La cause de cette faible régulation est associée à un établissement tardif des populations de A. certus en champ de soya, mais les mécanismes sous-jacents restent inconnus. À cet effet, les proportions d'hyperparasitisme sur A. certus, avant le pic de densité de pucerons, étaient trop faible pour que l'hyperparasitisme puisse en être tenu responsable. Concernant la dynamique des populations de pucerons, nous avons proposé une re-paramétrisation du modèle mentionné précédemment afin de faciliter l'interprétation de ses paramètres lorsque la colonisation des champs par les pucerons n'était pas simultanée. Cette stratégie nous a permis d'établir que l'occurrence du pic de densité de puceron du soya est facilement prédictible de sa date de colonisation en champ. Nous recommandons l'utilisation de modèles afin de prédire les pics de densité de pucerons et d'utiliser la méthode d'estimation de l'impact afin d'incorporer des stratégies de relâchers augmentatifs de parasitoïdes aux programmes de lutte existants contre les pucerons. / Building upon an existing aphid population dynamics model, we develop a method to quantify the contribution of parasitoids in reducing the maximum aphid density. We validated the method, over a two years study in soybean fields, using the biological model made of the soybean aphid (Aphis glycines Matsumura) and Aphelinus certus Jasnosh, its most abundant parasitoid in north-eastern North America. The method estimated that natural populations of A. certus reduced peak soybean aphid densities by only 1-6%. The cause of this low regulation is associated to the late establishment of A. certus population in soybean field, although the underlying mechanisms remains unknown. Proportion hyperparasitism on A. certus, before peak soybean aphid densities, were too low for hyperparasitism to be accounted for the poor efficacy of A. certus in regulating the soybean aphid. Regarding aphid population dynamics, we proposed a re-parameterisation of the aforementioned model to facilitate the interpretation of its parameters when field colonization by aphids is not simultaneous. This allowed us to identify a high predictability in peak aphid densities from colonization time for the soybean aphid. We recommend using models to forecast peak aphid densities and to use the impact assessment method to incorporate augmentative parasitoid release strategies into aphid management programmes.

Réalisé en cotutelle avec l'Université Montpellier II / L’étude qualitative et quantitative du mode de développement des plantes envahissantes est actuellement considérée comme une étape clef dans la compréhension des phénomènes d’invasion. L’objectif de ce travail est de préciser les relations qui existent entre la structure architecturale des buissons et leur caractère proliférant. Nous avons sélectionné cinq espèces buissonnantes (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) qui sont connues pour leur aptitude à bloquer la succession végétale sous certaines conditions au Sud du Québec (Canada). L’analyse architecturale a permis chez ces espèces de caractériser les unités structurelles et leurs modifications ontogéniques. Ces modifications ontogéniques doivent être prise en compte afin d’obtenir une description complète de la plasticité phénotypique chez ces espèces. L’analyse des différentes unités structurelles révèle qu’elles ne possèdent pas la même signification fonctionnelle : les niveaux d’organisation les plus grands sont responsables majoritairement des capacités de plasticité phénotypique de la plante et de sa compétition. Ces analyses ont abouti à la définition de trois stratégies architecturales correspondant à des comportements individuels et qui sont également pertinentes pour expliquer la prolifération des populations. / Qualitative and quantitative studies of the pattern of invasive plant development is now considered a key aspect in understanding invasiveness. This work was performed to determine relationships between shrub architectural plasticity and proliferating behaviour. We selected five shrub species (Cornus sericea L., Cornaceae ; Prunus virginiana L., Rosaceae ; Rhamnus cathartica L., Rhamnaceae ; Rhus typhina L., Anacardiaceae ; Zanthoxylum americanum Mill., Rutaceae) known to arrest plant succession under certain conditions in Southern Québec, Canada. Architectural analysis revealed species’ structural units and their ontogenic changes. These ontogenic changes need to be calibrated if a full description of phenotypic plasticity is to be obtained. Analysis of the plant structural units reveals that they are of different functional significance: the higher the level of organization, the greater the capacity for phenotypic plasticity and competition. We defined three architectural strategies related to individual behaviours and which can relevantly explain the population proliferation of shrubs.

Dans un contexte de recherche de solutions pour une agriculture à la fois productive et durable, les principes, théories et méthodes de l’écologie semblent offrir des pistes à explorer pour comprendre le fonctionnement biologique des agro-écosystèmes. Notre cas d’étude concernait les informations collectées par un réseau d’observatoires de la flore adventice à l’échelon national (‘Biovigilance Flore’) sur lequel nous avons recherché les règles sous jacentes à l’assemblage et la dynamique des communautés adventices au sein des parcelles de grandes cultures annuelles. Nous avons en particulier étudié les relations qui peuvent exister au sein des espèces d’une même communauté ainsi que celles affectant les relations des communautés à leur environnement. Pour tenir compte de son importance avérée dans la constitution des assemblages, nous avons conduit notre étude en tenant compte de l’abondance de la population de chaque espèce. Les principaux résultats issus des travaux réalisés au cours de cette thèse sont : Un assemblage non aléatoire des abondances et une structuration conduisent à une homogénéisation des abondances observées à l’échelle des parcelles. Selon la densité totale d’adventices sur une parcelle, on observe des structurations opposées selon qu’une espèce domine, ou non, dans la communauté. Même si la méthodologie employée pour réaliser les relevés nous empêche d’en avoir la preuve, nous suspectons que l’abondance des adventices répond à la compétition qui s’exerce dans certaines conditions directement entre espèces adventices.Le choix du modèle nul servant de base de comparaison dans les situations où il n’y a pas de témoin joue un rôle important dans la conduite des analyses des observations issues d’inventaires. L’échelle semi-quantitative pour rendre compte des variations d’abondance pose problème puisque aucun modèle nul n’a été développé pour ce format particulier. Un modèle adapté à notre situation, mais malgré tout générique, a été développé. Il apporte une amélioration sensible par rapport à l’existant pour étudier le degré de co occurrence (ainsi que la dispersion de traits) dans le cas de données semi-quantitatives. Ceci a des conséquences sur notre capacité à distinguer les facteurs ayant un rôle de filtre sur la flore potentielle qui s’exprime. La modélisation de la dynamique d’une espèce au sein d’une parcelle au fil des successions culturales nécessite de rendre compte de la dynamique du stock de graines dans le sol. Inconnu, ce stock de graines a été considéré comme une variable cachée, modélisable par l’utilisation d’un modèle de Markov caché. Cette approche s’est trouvée être remarquablement adaptée à la biologie des espèces annuelles. Nous avons ainsi pu appréhender l’effet des pratiques culturales sur la dynamique du stock de graines et de la flore levée. Cette étude a des retombées tant sur l’identification des traits d’histoire de vie que sur leur variabilité face à des stratégies de gestion qui seraient déployées pour assurer le contrôle d’une flore spécifique. Nous avons ainsi pu appliquer avec succès quelques principes théoriques et améliorer les méthodes d’analyse afin de tenir compte des spécificités des espèces adventices, de l’amplitude des fluctuations du milieu dans lequel elles évoluent et des spécificités de nos données. Il existe une marge de progrès sur la collecte des données à réaliser sur les réseaux d’observatoires si l’on veut maîtriser la connaissance des leviers les plus à même d’aider au contrôle de la flore adventice / To develop solutions for a productive and sustainable agriculture, principles, theories, andmethods of ecology may contribute to understand the biological processes governing the agroecosystem.The present case study was based on data collected by a network of observatories of weeds covering the whole of France (‘Biovigilance Flore’) and aimed at establishing forrules governing the assemblage and dynamics of weed communities in fields grown with annual crops. We particularly studied the possible relationships between species within acommunity, as well as the relationships between communities and their environment. Analyses were based on species abundances to take account of their effect on community assemblages. The main results of this PhD thesis are: Abundances of weed species are not randomly distributed within a field, and this distribution as well as the community pattern result into a homogenization of observed weed abundances at the field scale. The community pattern depends on the total weed abundance in the field and on whether the species is dominant in the community. We concluded that weed abundances responded to weed-weed competition in certain conditions though the sampling methodology was not adapted to prove this assumption. The choice of the null model for comparisons in situations without a control greatlyinfluences the procedure for analysing assemblages. This problem arises particularly at the semi-quantitative scale since no null model has yet been developed for this particular case. Hence, a generic null model was developed for our particular situation. It considerably improved the study of co-occurrences and trait dispersal in case of semi-quantitative datasets and thus our ability to identify factors and processes determining flora composition.Modelling the weed dynamics of a field over the crop succession needs to take into account the dynamics of the weed seed bank in the soil. As it was unknown, the seedbank wasconsidered as a hidden variable and modelled using a Hidden Markov Model (HMM). This approach was well adapted for predicting the life cycle of annual species. We thus identified effects of cultural practices on the dynamics of the seedbank and of the emerged flora. Thisstudy allowed us to identify life-history traits and weed management strategies adapted to aspecific weed flora.We successfully applied various ecological theories and improved methods to take into account the specificities of weed species, the variations in their environment as well as the specificities of our data-set. The quality and reliability of the data collected in the observatory network must be increased if we want to correctly identify management levers likely to contribute to sustainable weed management

Nous introduisons un modèle mathématique d'évolution d'une maladie cancéreuse à l'échelle de l'organisme, prenant en compte les métastases ainsi que leur taille et permettant de simuler l'action de plusieurs thérapies telles que la chirurgie, la chimiothérapie ou les traitements anti-angiogéniques. Le problème mathématique est une équation de renouvellement structurée en dimension deux. Son analyse mathématique ainsi que l'analyse fonctionnelle d'un espace de Sobolev sous-jacent sont effectuées. Existence, unicité, régularité et comportement asymptotique des solutions sont établis dans le cas autonome. Un schéma numérique lagrangien est introduit et analysé, permettant de prouver l'existence de solutions dans le cas non-autonome. L'effet de la concentration de la donnée au bord en une masse de Dirac est aussi envisagé.Le potentiel du modèle est ensuite illustré pour des problématiques cliniques telles que l'échec des anti-angiogéniques, les protocoles temporels d'administration pour la combinaison d'une chimiothérapie et d'un anti-angiogénique et les chimiothérapies métronomiques. Pour tenter d'apporter des réponses mathématiques à ces problèmes cliniques, un problème de contrôle optimal est formulé, analysé et simulé. / We introduce a mathematical model for the evolution of a cancer disease at the organism scale, taking into account for the metastases and their sizes as well as action of several therapies such as primary tumor surgery, chemotherapy and anti-angiogenic therapy. The mathematical problem is a renewal equation with bi-dimensional structuring variable. Mathematical analysis and functional analysis of an underlying Sobolev space are performed. Existence, uniqueness, regularity and asymptotic behavior of the solutions are proven in the autonomous case. A lagrangian numerical scheme is introduced and analyzed. Convergence of this scheme proves existence in the non-autonomous case. The effect of concentration of the boundary data into a Dirac mass is also investigated.Possible applications of the model are numerically illustrated for clinical issues such as the failure of anti-angiogenic monotherapies, scheduling of combined cytotoxic and anti-angiogenic therapies and metronomic chemotherapies. In order to give mathematical answers to these clinical problems an optimal control problem is formulated, analyzed and simulated.

Le campagnol terrestre, Arvicola terrestris, occasionne en France, lors de ses pullulations cycliques interannuelles, d’importants dégâts aux prairies de montagne. Un groupe de travail constitué des équipes de recherche de l’Université de Franche-Comté (UFC), de l’INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) et d’organismes agricoles (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON), ont privilégié une approche « systémique » dans laquelle les interactions entre les campagnols, leur habitat (paysage, prédateurs) et les pratiques agricoles sont analysées de façon hiérarchisées (spatialement et temporellement). Un des objectifs est de mettre en évidence le plus grand nombre possible de facteurs de contrôle sur lesquels il est possible d’agir, et l'échelle à laquelle ces actions sont pertinentes. Ces études ont permis d’initier une stratégie, expérimentée avec succès, notamment en Franche-Comté et en Auvergne, et qui privilégie la lutte raisonnée. Il subsiste néanmoins des zones d’ombre relatives à la compréhension du cycle, notamment concernant les déterminants de la phase de déclin. Le rôle du cortège de pathogènes (parmi lesquels certains peuvent être transmis à l’homme) reste pour l’instant sujet de débat dans la littérature scientifique. La compréhension des facteurs clés déterminant cette phase devrait permettre aux éleveurs de mieux anticiper les impacts économiques et adopter les stratégies de contrôles des population les plus adéquates. Objectifs de la thèse (1) Tester les hypothèses des pathogènes et de la sénescence pour expliquer le déclin démographique. (2) Rechercher des indicateurs biologiques (diversité des pathogènes et/ou indicateurs immunitaires) qui permettent de prédire les phases de déclin et d’anticiper des mesures agricoles appropriées pour restaurer les prairies. (3) Evaluer le rôle de la transition entre la phase de forte densité et de déclin démographique pour l’émergence de pathogènes circulants par les populations de campagnols et responsables de maladies humaines. Méthodologie générale Des suivis de populations avec des prélèvements réguliers (mensuels) seront réalisés sur plusieurs populations (répliquats) dans la période qui encadre le déclin démographique. Des méthodes fondées sur le séquençage à haut débit (NGS : Next Generation Sequencing) pour l’épidémiologie permettent d’établir des catalogues complets des pathogènes (virus, bactéries, parasites) hébergées par les populations, et d’en mesurer les prévalences. / Context In France, during cyclic population surges, water voles, Arvicola terrestri, cause extensive damage to mountain grassland. A working group consisting of researchers from the University of Franche-Comté (UFC), INRA (Centre de Biologie et de Gestion des Populations) agricultural organizations (Fédération Régionale de Défense contre les Organismes Nuisibles de Franche-Comté, FREDON) are working on systems approach in which interactions between voles, their habitat (landscape, predators) and agricultural practices are analysed hierarchically (in space and time). One of the objectives is to highlight the largest possible number of control factors on which it is possible to act, and the scale at which these actions are relevant. These studies have helped initiate a strategy, successfully tested in Franche-Comté and in Auvergne, which promotes the integrated control of water vole populations. Nevertheless, there are still grey areas in the understanding of the cycle, particularly on the determinants of the decline phase. The role of pathogen communities (some species may even be transmitted to humans) so far remains the subject of debate in the scientific literature. The understanding of the key factors determining this phase should allow farmers to better anticipate economic impacts and to adopt optimal strategies for vole population control Objectives: (1) To test the pathogens and senescence hypotheses in order to explain the population decline. (2) To look for biological indicators (diversity of pathogens and / or immune indicators) that may predict the decline phase in order to anticipate appropriate measures to restore grasslands. (3) To assess the role of the transition between high population density phase and the decline phase for the emergence of pathogens in vole populations that may cause human diseases.General Methodology Population monitoring with regular (monthly) sampling will be made on several populations (replicates) in the period that brackets the vole population declines. Methods based on Next Generation Sequencing (NGS) makes it possible to establish extensive catalogues of pathogens (viruses, bacteria, other parasites) hosted by vole populations and to measure the prevalence.

Composante importante de l’écosystème marin benthique, les bivalves exploités sont surtout situés dans la zone littorale dont les caractéristiques spatiales et temporelles engendrent des fluctuations populationnelles naturelles et contribuent à de fortes variations de biomasse et de structure démographique s’ajoutant aux effets d’activités anthropiques. La compréhension des interactions entre l’espèce, son environnement et son exploitation est cruciale. Leur formalisation, y compris pour la gestion, passe par le développement de modèles mathématiques qui visent à décrire le fonctionnement du système, expliquer des phénomènes observés en termes de cause à effet ou prédire l’effets de nouvelles causes. Espèce introduite en France dans les années 1980, la palourde japonaise (Venerupis philippinarum) constitue une ressource économique importante pour des zones littorales. Pour le bassin d’Arcachon, les pêcheurs à pied professionnels capturent quelques 600 tonnes par an. Outre la réglementation européenne qui fixe une taille minimale de capture, des mesures de gestion complémentaires sont établies par les structures professionnelles locales de la pêche dans un cadre de cogestion impliquant ces structures, scientifiques et administration.Ce travail de thèse s’inscrit dans ce contexte en intégrant les traits d’histoire de vie de la population dans le modèle de simulation utilisé à des fins de gestion. A l’échelle locale, l’analyse de forme conventionnelle basée sur des mesures métriques et pondérales établit des relations d’allométrie entre des paires de descripteurs avec un changement significatif de morphologie à partir d’une longueur de 16-20 mm. La variabilité phénotypique intra-site s’articule en trois patrons morphologiques. Dans le bassin d’Arcachon, le caractère globuleux, décrit pour la première fois ici, est associé à de faibles densités et à de fortes proportions d’individus affectés par la maladie du muscle marron, maladie émergente sur le bassin. A l’échelle de la façade atlantique française, trois ratios morphométriques (indices d’élongation, de densité de la valve et de poids de la valve sur sa longueur) discriminent les populations des sites nord (Banc du Guer, golfe du Morbihan) de celles des sites sud (Bellevue, bassin d’Arcachon). Une corrélation significative entre ces ratios et les conditions trophiques approchées par la concentration en chlorophylle a ainsi qu’un lien entre l’indice de densité de la valve et le pourcentage de températures comprises entre 12 et 20°C sont démontrés. La complexité des facteurs intervenant sur la morphologie intra et inter-sites laisse supposer l’intervention d’autres facteurs comme la nature du substrat, ce qui est conforté par des premières analyses de contours. Les travaux ont confirmé l’importance de la température sur les variables d’état du stock notamment lors de la période de reproduction. Pour ces mêmes variables, un rôle majeur des ressources trophiques a aussi été démontré avec des réponses différant selon les stades. Une partie de ces résultats a contribué à des modifications dans le modèle de simulation. Elles ont surtout concerné l’intégration de l’effet des ressources trophiques sur le recrutement, la révision de la production de juvéniles et des taux de croissance par classe de taille, la précision de données de captures et l’ajout d’un effet prix sur les stratégies de pêche. En parallèle à la validation du modèle, l’analyse de sensibilité a mis en évidence la sensibilité du modèle aux paramètres environnementaux et aux variables relatives aux stades les plus jeunes. Dans un contexte de cogestion, l’outil a été utilisé pour réaliser des projections sur le devenir de la population selon différents scénarios de gestion. Les différences de tendances d’évolution de la biomasse en réponse à ces dispositifs d’action ont servi aux gestionnaires pour la définition des mesures de gestion actuellement en vigueur. Au final, le modèle renforce la démarche participative engagée. / Significant component of the marine benthic ecosystem, exploited bivalves are mainly located inside the coastal area, which temporal and spatial features generate natural population fluctuations and contribute to considerable biomass and demographic structure changes added to anthropogenic activities’ effects (fishing, pollution,…). Understanding of the relationships between the species, its environment and its exploitation is crucial and their formalization, including for management purposes, requires development of mathematical models that aim at describing the functioning of the system, to explain the observed phenomenon in terms of cause and effect or predict effects of new causes. Originating from venerid culture trials carried out in France in the 80s, Manila clam (Venerupis philippinarum) is an important economic resource for coastal areas. Inside the Arcachon Bay, professional fishermen catch about 600 tonnes annually. Whereas the minimum legal harvest size is set by European legislation, complementary management measures are established by regional and departmental professional organizations in the framework of a co-management approach involving professional, scientists and administration. This doctoral thesis is part of this objective of co-management by integrating life history traits of the population in a simulation model used for management purposes. At local scale, conventional shape analysis methods using metric weights and measures establish allometric relationships between pairs of descriptors with a significant morphological change detected from a length of ca. 16-20 mm. Intra-site phenotypic variability is structured in three morphological patterns. Occurrence of globular character inside the Arcachon Bay, described here for the first time, is associated to low densities and to high proportions of individuals affected by brown muscle disease, an emerging disease in the Bay. At the scale of the French Atlantic coast, three morphological ratios (elongation, valve density and weight related to length indices) discriminate populations from northern (Banc du Guer and Morbihan Gulf) and southern sites (Bellevue and Arcachon Bay). Significant relationships between those ratios and trophic conditions expressed by chlorophyll a concentrations, as well as a link between weight surface ratios and percentage of seawater temperature ranging from 12 to 20°C are demonstrated. Complexity of factors involved in intrasite and intersite morphology suggests intervention of other factors such as sediment characteristics, which is supported by a first outlines analysis. This work confirmed the importance of seawater temperature on stock state variables particularly during the reproduction period. For those same variables, a major role of trophic conditions has also been demonstrated with answers depending on development stages. Part of this result contributed to modifications within the simulation model dedicated to this population. The modifications mainly concerned integration of trophic resources effect on recruitment level, juveniles’ production and growth rates per length class revision, accuracy of catches by professional fishermen and addition of a price effect on the fishing strategies. In conjonction with the model validation, the sensitivity analysis undertaken highlighted the sensitivity of the model to environmental parameters and to variables related to the younger stages. In a co-management context, this tool was used to perform projections on the future of the population according to various management scenarios. The differences in the patterns of biomass evolution in response to those action schemes were used by the stakeholders to identify management measures currently in force. In the end the model reinforces the engaged participatory process.

Les grands carnivores recolonisent l’Europe grâce à une augmentation des forêts et des populations d'ongulés sauvages ainsi que des mesures de conservation. Or, les carnivores entrent en interactions avec les activités humaines telles que l’élevage. Quantifier leur distribution peut aider à situer les impacts sur ces activités. Ces espèces sont très mobiles, difficiles à observer et vivent à de faibles densités. La modélisation de leur distribution présente plusieurs défis en raison 1) de leur détectabilité imparfaite, 2) de leur distribution dynamique dans le temps et 3) du suivi à grande échelle basé sur la collecte de données opportunistes sans mesure formelle de l'effort d'échantillonnage. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur deux espèces de grands carnivores, le loup et le lynx boréal, pour développer les méthodologies liées à la modélisation de la distribution d’espèces. Nous avons exploré l’application des modèles d’occupancy dans le contexte du suivi des grands carnivores en Europe. Ces modèles établissent le lien entre la présence d’une espèce et l’environnement dans le but d’établir la proportion d'une zone d'étude que l’espèce occupe, tout en prenant en compte une détectabilité imparfaite.Plus précisément, nous avons d'abord évalué la dynamique de la distribution des loups en France de 1994 à 2016, tout en prenant en compte leur détection imparfaite. Nous avons montré l'importance de prendre en compte l’effort d'échantillonnage variant dans le temps et dans l'espace à l’aide de de modèles d’occupancy dynamique.Deuxièmement, comme des faux positifs peuvent être présents lors de la surveillance d'espèces rares, nous avons développé un modèle dynamique d’occupancy qui tenait compte simultanément des faux négatifs et des faux positifs pour analyser conjointement des données qui contenaient à la fois des détections certaines et des détections incertaines. L'analyse des données sur le lynx boréal dans les pays alpins a suggéré que l'incorporation de détections incertaines produisait des estimations des paramètres écologiques plus précises.Troisièmement, nous avons développé un modèle qui prenait en compte l'hétérogénéité de la détection tout en traitant les faux positifs. En appliquant notre nouvelle approche au loup en France, nous avons démontré que l'hétérogénéité de la détection du loup était principalement due à un effort d'échantillonnage hétérogène dans l'espace.Quatrièmement, pour traiter des sources de données multiples, nous avons développé un modèle de processus ponctuel de Poisson qui permettait l'inclusion de différentes sources de données lors de la construction des SDMs. Nous avons montré comment la combinaison des données sur la distribution permettait d’optimiser un suivi en répondant à la question de savoir quelle(s) source(s) d'information apporterait l’essentiel de l’information lors du suivi du lynx en Norvège.Cinquièmement, pour comprendre les mécanismes sous-jacents de la colonisation des loups en France, nous avons développé un cadre statistique pour estimer l'occupation spatio-temporelle et la dynamique des effectifs en utilisant le cadre de diffusion écologique. Nous avons montré le potentiel de notre approche pour prédire la distribution future potentielle du loup à court terme, un élément qui pourrait contribuer à cibler des zones de gestion ou se concentrer sur des zones de conflit potentiel.Dans l'ensemble, nos travaux montrent que les données opportunistes peuvent être analysées à l'aide de modèles de distribution d’espèces qui prennent en compte les contraintes liées au type de suivi utilisé pour produire les données. Nos approches peuvent être utilisées par les gestionnaires pour optimiser la surveillance des grands carnivores, cibler des zones de présence potentielles et contribuer à proposer des mesures destinées à atténuer les conflits. / Large carnivores are recovering in Europe, due to an increasing forest cover, ungulate population and conservation measures. Tthis return poses challenges as carnivores can interact with livestock farming. Assessing their distributions can help to predict and mitigate conflicts with human activities. Because large carnivores are highly mobile, elusive and live at very low density, modeling their distributions presents several challenges due to 1) their imperfect detectability, 2) their dynamic ranges over time and 3) their monitoring at large scales consisting of opportunistic data without a formal measure of the sampling effort. In this thesis, we focused on two carnivore species, wolves (Canis lupus) and Eurasian lynx (Lynx lynx), to develop the methodological aspects related to the modelling of species distributions. We considered the application of occupancy models in the context of monitoring large carnivores in Europe. These models allow the establishment of a link between the species’ presence and environmental covariates while accounting for imperfect detectability, in order to establish the proportion of a study area occupied by the species.We first assessed wolf range dynamics in France from 1994 to 2016, while accounting for species imperfect detection and showed the importance of accounting for time- and space-varying sampling effort using dynamic site-occupancy models.Second, acknowledging that false positives may occur when monitoring rare species, we showcased a dynamic occupancy model that simultaneously accounts for false negatives and positives to jointly analyze data that include both unambiguous detections and ambiguous detections. The analysis of data on the Eurasian lynx in Alpine countries suggested that incorporating ambiguous detections produced more precise estimates of the ecological parameters.Third, we developed a model accounting for heterogeneity in detection while dealing with false positives. Applying our new approach to a case study with grey wolves in France, we demonstrated that heterogeneity in wolf detection was due to a heterogeneous sampling effort across space.Fourth, to deal with multiple data sources, we developed a Poisson point process approach which allows the inclusion of different data sources when building SDMs. By doing so, we also answered the question about which source(s) of information would provide most of the information when monitoring the lynx in Norway.Fifth and finally, to understand the underlying mechanisms of the colonization of wolves in France, we developed a statistical framework for estimating spatiotemporal occupancy and abundance dynamics using the ecological diffusion framework. We demonstrated the potential of our approach to predict the potential future distribution of wolves in the short term, an element that could contribute to target management areas or focus on areas of potential conflict.Overall our work shows that opportunistic data can be analyzed with species distribution models that control for issues linked to the type of monitoring used to produce the data. Our approaches have the potential for being used by decision-makers to optimize the monitoring of large carnivores and to target sites where carnivores are likely to occur and mitigate conflicts.

Au travers d'exemples concrets de plantes menacées choisies dans la flore des Alpes françaises, ce travail présente l'application de trois approches classiquement utilisées en biologie de la conservation : l'étude de la diversité génétique, l'étude des performances reproductives et du système de reproduction et l'étude de la dynamique de populations.<br />Dans un premier temps, nous avons mis en évidence l'utilité des marqueurs moléculaires pour résoudre les ambiguïtés taxonomiques et vérifier le statut d'unité de conservation de Potentilla delphinensis Gren. & Godron. Cette approche a aussi permis d'établir une stratégie de renforcement des populations de Dracocephalum austriacum L.<br />Dans un deuxième temps, nous avons montré que les performances reproductives et le système reproducteur sont de bons indicateurs de la viabilité des populations (Androsace septentrionalis L. et Cypripedium calceolus L.).<br />Dans un troisième temps, nous avons montré la pertinence des modèles matriciels et des analyses de viabilité de populations pour comprendre le fonctionnement d'une espèce et évaluer sa vulnérabilité (Cypripedium calceolus L. et Astragalus alopecurus Pallas).<br />La combinaison des différentes approches sur Dracocephalum austriacum L. indique que les aspects génétiques et démographiques sont indissociables pour prédire la viabilité des populations. <br />L'ensemble de ces résultats a permis de dégager des recommandations théoriques et méthodologiques sur l'application des approches démographiques aux plantes menacées. Des conseils pragmatiques sont proposés aux organismes oeuvrant à la protection de la flore.

L'objet de cette thèse est la formulation et l'étude de modèles proie-prédateur avec une structure en taille du prédateur, afin de décrire les populations de phytoplancton et zooplancton. Cette étude a été motivée par les données collectées par le Laboratoire d'Océanographie de Villefranche-Sur-Mer dont l'évolution depuis 1966 du spectre de taille du zooplancton dans la baie de Villefranche. Dans une première partie nous présentons les diverses données collectées et proposons différents modèles dans un cadre assez général, ayant soit une structure continue donnant lieu à une équation aux dérivées partielles couplée avec une équation différentielle ordinaire, ou soit une structure discrète, pouvant correspondre à des stades de développement et donnant lieu à un système d'équations différentielles ordinaires. Ensuite une étude mathématique de ces modèles est faite pour certains cas particuliers (stabilité des équilibres, stabilisation d'un équilibre par un contrôle positif). Le cannibalisme étant présent au sein du zooplancton, nous mettons l'accent sur son étude, notamment sur un modèle comprenant deux classes de taille de prédateurs. Nous montrons que le cannibalisme peut stabiliser la dynamique ou encore être une stratégie évolutionnairement stable. Finalement nous tentons de confronter numériquement ces modèles aux données : les simulations donnent des résultats qualitativement proches des observations.

Le premier chapitre de mon HDR concerne la propagation des vibrations dans un système hôte-parasitoïde. Mais avant de pouvoir analyser les vibrations émises par les deux insectes, il a fallu étudier la propagation des vibrations dans les végétaux. En effet la feuille est un système complexe composé de différents matériaux : la nervure centrale, les nervures secondaires et le limbe, ayant chacun des propriétés physiques différentes. Afin de mieux connaître les propriétés physiques de la feuille nous avons utilisé deux approches. Dans une première approche, nous avons fait une analyse temps-fréquence de la propagation des signaux sur une feuille de pommier. Puis, dans un deuxième temps, nous avons analysé, à l'aide d'une méthode d'éléments finis, la déformation d'une feuille soumise à une force. Nous avons ensuite analysé les signaux vibratoires émis par le parasitoïde et ceux émis par la mineuse. Puis, nous avons étudié le comportement de la mineuse quand elle est soumise aux vibrations simulant l'attaque d'un parasitoïde et réciproquement le comportement d'un parasitoïde quand il est soumis aux vibrations simulant la présence d'une mineuse dans une mine.<br /><br />Le deuxième chapitre fait partie d'un projet européen, CICADA, dans lequel j'étudie un modèle physique de mouvement des soies du grillon, soies étant utilisées comme mécanorécepteurs pour échapper à la prédation. Le modèle physique que nous avons élaboré permet de calculer la réponse de la canopée de poils. Or, la distribution de poils peut varier suivant les espèces de grillons mais aussi en fonction du stade des grillons. Le grillon comprend 9 stades qui auront une sensibilité différente face à l'attaque des prédateurs.<br /><br />J'ai ensuite travaillé sur un projet d'invasion biologique répondant à un appel d'offre du Ministère de l'Aménagement du Territoire et de l'Environnement dans lequel j'étudie la propagation d'un insecte invasif et de ses parasitoïdes, c'est l'objet du troisième chapitre de mon HDR. Notre problème d'invasion est causé par la mineuse du marronnier qui s'attaque aux feuilles de l'arbre. Cette mineuse est elle-même attaquée par des parasitoïdes. Notre but était de comprendre les mécanismes de l'invasion de cette mineuse et de trouver des moyens de lutte pour la stopper. Le système biologique que nous avons donc étudié est un système tritrophique composé d'un végétal, le marronnier d'Inde (Aesculus hippocastaneum), d'un insecte phytophage, la mineuse (Cameraria ohridella) et de ses parasitoïdes polyphages. Pour modéliser l'avancée spatio-temporelle de la mineuse et de ses parasitoïdes, deux approches ont été utilisées, d'une part un modèle discret contenant toutes les données biologiques du terrain. D'autre part un modèle continu, plus simple, mais donnant des dynamiques assez complexes d'un point de vue mathématique. Ces deux modèles ont ensuite été comparés dans le cadre de l'effet de la dispersion des mineuses sur l'avancée de celles-ci.