La compréhension de la coexistence des espèces végétales et leur l’assemblage dans les communautés naturelles reste un des objectifs fondamentaux de l’écologie, et c’est un enjeu majeur dans le contexte actuel des changements globaux. Ce travail de thèse a consisté à apporter des éléments de compréhension quant aux effets des facteurs abiotiques et biotiques pour l’assemblage des communautés d’arbres en milieu tempéré. Ces questions nécessitent d’être considérées sur le long terme, ce qui est particulièrement difficile en milieu forestier du fait de leurs dynamiques lentes. C’est pourquoi nous avons utilisé ici une approche originale basée sur un modèle mécaniste de dynamique forestière. Dans la filiation des études empiriques basées sur les traits fonctionnels en écologie des communautés, nous avons cherché à identifier les signatures fonctionnelles du filtre environnemental et de la compétition dans l’assemblage des communautés forestières, et ce le long d’un gradient de productivité en Europe centrale. Nos résultats montrent que le filtre environnemental est un déterminant majeur de la structure des communautés en restreignant la gamme de variation des traits, avec des effets plus marqués dans les milieux très contraignants et peu productifs. Par ailleurs, nos résultats montrent que la compétition pour la lumière mène à une convergence de la structure fonctionnelle des communautés, convergence d’autant plus forte que les milieux sont productifs. Dans le but d’approfondir la compréhension des mécanismes d’assemblages et de coexistence, nous avons montré qu’une augmentation de la variabilité climatique interannuelle n’aboutit pas systématiquement à une perte de diversité, et pourrait même favoriser la coexistence en modifiant le pouvoir compétitif relatif des espèces au cours du temps. Enfin, nous avons montré que les différences de valeurs de traits des espèces d’arbres pouvaient favoriser leur coexistence via des réponses différentielles des espèces à la variabilité climatique interannuelle et aux conditions de lumière. L’ensemble de ces résultats apporte de nouveaux éléments quant à la compréhension de la structuration des communautés forestières, et propose une vision intégrative des processus complexes d’assemblage et de coexistence au sein des communautés. / Understanding the coexistence of plant species and their assembly within natural communities remains one of the fundamental goals of ecology, and this major challenge appears even more crucial in the current context of global change. The aim of this work was to better understand how the abiotic and biotic factors determined tree communities’ assembly in temperate forests. These questions can only be considered on the long term, which is especially difficult for forest ecosystems because of their slow dynamics. Therefore we used an original approach based on a forest dynamic model. Following trait-based empirical studies in community ecology, we tried to identify the functional signatures of environmental filtering and competition in forest communities along a productivity gradient in Central Europe. Our results showed that environmental filtering is a major determinant of community structure as it reduced the trait range all along the gradient, with stronger effects in harsh sites with low productivity. Further looking for identifying underlying causal processes, we showed that competition for light led to a convergence of functional community structure, and that this convergence increased with site productivity. Furthermore, our results suggested that inter-annual climatic variability does not systematically result in biodiversity loss, and could even promote species coexistence through changes in the hierarchy of competitors over time. Finally, we showed that differences in trait values of tree species could promote coexistence through differential species responses to inter-annual climatic variability and to light conditions. These findings bring new insights regarding the understanding of tree communities’ structure, and they provide an integrative understanding of the complex processes driving community assembly and species coexistence in natural forests.

Le changement climatique (CC) actuel, très rapide, va imposer aux espèces de faire évoluer leurs traits d’histoire de vie ou leur aire de répartition. En raison de leur long cycle reproductif, les arbres pourraient ne pas avoir la capacité à s’adapter suffisamment vite et leur aptitude à la migration devrait être déterminante. Les vitesses de colonisation des essences forestières lors de l'holocène ont fortement été revues à la baisse aux cours de la dernière décennie (quelques centaines contre quelques centaines de m/an). Dans ce contexte et en s'appuyant sur le sapin pectiné (Abies alba Mill.) en tant qu'espèce modèle nous avons étudié les principaux facteurs conditionnant l'aptitude à la migration. A partir de placettes de régénérations situées sur la face nord du Mont Ventoux, nous avons estimé la dispersion et le recrutement du sapin, en intégrant les sources de graines et les principales caractéristiques environnementales. La dispersion a également été estimée à partir de données génétiques. Dans les deux cas, les distances de dispersion sont de l’ordre du décamètre. La diversité génétique et l'évolution démographique ont été étudiées au sein de la régénération de sapins afin de tester l'hypothèse de purge de consanguinité. L'espèce présente en effet un régime de reproduction mixte, et la part d'autofécondation, à laquelle s'ajoute la reproduction entre individus consanguins, est à l’origine de l'excès d’homozygotie observé généralement dans la régénération, excès diminuant avec l’âge sous l’action d'une probable purge des individus les plus homozygotes. Les semis étudiés ne présentent pas un fort excès d’homozygotie, néanmoins, les individus les plus homozygotes meurent préférentiellement. Enfin, un modèle de dynamique forestière intégrant les processus, qui contrôlent la migration, a été implémenté afin d'évaluer la compatibilité entre la migration des espèces à long cycle de vie et le CC. Les premiers résultats de nos simulations indiquent que le sapin n’est pas capable de migrer aussi vite que s’opère le réchauffement. / Current climate change (CC), really fast, will impose species to change their history life traits or their distribution range. Trees may not be able to adapt because of their long reproductive cycles hence their potentialities of migration is decisive. Past tree migration rates, during Holocene, were revised in downward these rates (several decameters against several hundred m/year). In this context, and focusing on silver fir (Abies alba Mill.) as “model species”, we studied main factors decisive for migration potentialities. Using regeneration plots, installed on Mont Ventoux north face, silver fir dispersal and seedling recruitment have been studied, including seed sources and main environmental characteristics. Dispersal was also estimated using genetic data. For both cases, dispersal distances are of the order of decameters. This species shows a mixed mating system, and auto-fertilization rate, plus reproduction between half-sibs, induces homozygosity excess, generally observed in regeneration, this excess decreases probably under the purge of inbred individuals. Our results show that seedlings do not have show homozygosity excess, however inbred seedlings die preferentially. Lastly, we constructed a model of forest dynamics that includes processes that determine migration, in order to evaluate the concordance between long life cycle species and CC. Our results show that silver fir does not migrate as fast as climate warming velocity.