Les modèles climatiques prédisent une augmentation globale de la température de 1 à 4°C d’ici 2100. Les modifications de climat engendrées par ce réchauffement devraient favoriser les invasions biologiques. L’objectif général de cette thèse est d’explorer l’impact du réchauffement et du changement climatique sur quatre espèces de macrophytes invasifs en Europe. Le travail réalisé a porté sur la germination, la croissance, la physiologie et la distribution des ces espèces à travers des expérimentations en conditions contrôlées, en jardin expérimental, et via des modèles de distribution d’espèces. Nous avons montré que i) des températures plus élevées améliorent modérément les capacités de germination de Ludwigia hexapetala et Ludwigia peploides subsp. montevidensis, diminuent la survie des plantules mais augmentent leur production de biomasse, ii) l’effet d’une augmentation de température sur les macrophytes dépend de la saison à laquelle elle a lieu, iii) une augmentation de 3°C peut avoir des conséquences sur le métabolisme sans pour autant affecter la croissance, iv) la Jussie L. hexapetala est la seule espèce qui a de meilleures capacités de croissance à la fois apicale et latérale face à un réchauffement, v) les modèles prédisent une augmentation de l’aire de distribution de Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum et E. densa dans leurs aires d’invasion, et une diminution de leur distribution sur les autres continents, y compris dans leur aire d’indigénat. Ce travail permet de mieux comprendre les conséquences possibles des modifications climatiques sur les macrophytes invasifs, afin d’appréhender et d’anticiper leur potentiel de colonisation futur. / Climatic models predict a rise of globale surface temperature about 1 to 4°C by 2100. Climate modifications generated by this warming might favor biological invasions. The general objectif of this thesis was to explore the impacts of climate warming and climate change on four macrophytes invasive in Europe. This work focused on germination, growth, physiology and distribution of these species, through experiments in controlled conditions, in experimental garden and by using species distribution models. We showed that i) higher temperatures favor moderately the germination capacity of Ludwigia hexapetala and Ludwigia peploides subsp. montevidensis, decrease the seedlings survivorship but improve their biomass production, ii) the effect of increased temperature on macrophytes depends on the season, iii) a 3°C warming can modify metabolism without generating changes on the growth, iv) the water primroses L. hexapetala is the only species that showed both better apical and lateral growth when facing a warming, v) models predict an increase of the distribution surface of Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum and E. densa in their invasive ranges, and a decrease of their distribution area in the other continents, including their native range. This thesis offer a better understanding of climate changes consequences on invasive macrophytes in order to anticipate their futur colonisation potential.

Il est largement admis que la composition des communautés végétales n’est pas due au hasard et dépend des conditions environnementales. Pourtant, les mécanismes qui régissent la distribution spatiale des espèces ainsi que leur coexistence au sein de communautés demeurent mal connus. Ce travail de thèse est consacré en majeure partie à l’étude de la structuration des communautés végétales prairiales distribuées le long d’un gradient d’inondation. Dans un premier temps, l’importance relative des filtres abiotique (conditions hydrologiques) et biotique (compétition) a été étudié à l’échelle spécifique. Cette analyse a montré que la réponse écologique des espèces le long du gradient d’inondation est modelée par des phénomènes interactifs entre les conditions hydrologiques et la compétition. Il a également été démontré que la compétition est un facteur plus important dans l’établissement de la limite de distribution supérieure des espèces le long du gradient (située vers l’extrémité sèche du gradient) que dans l’établissement de leur limite inférieure. Une seconde analyse, menée à l’échelle des communautés et basée sur l’utilisation de traits fonctionnels, a révélé l’existence de deux processus déterministes (l’« habitat filtering » et la « limiting similarity ») qui contrôlent l’assemblage des communautés. De plus, la détection de ces processus a été fortement améliorée en considérant la variabilité intraspécifique des traits. Ces résultats démontrent que la variabilité intraspécifique des traits fonctionnels est un élément important à considérer dans l’étude des mécanismes qui structurent les communautés végétales. Une expérimentation a été réalisée afin d’évaluer si la variabilité intraspécifique est impliquée dans la réponse à court terme de plusieurs espèces prairiales à une modification brutale des conditions hydrologiques. Cette étude a montré que les variations intraspécifiques de traits foliaires confèrent à certaines espèces la capacité de s’acclimater à une modification du régime hydrologique. Enfin, la dernière partie de ce travail porte sur une analyse protéomique réalisée sur deux espèces de Rumex prélevées en différents points du gradient d’inondation. Les différenciations intra- et interspécifique du protéome des deux espèces se sont révélées très similaires. Ces résultats démontrent ainsi l’existence d’un lien étroit entre les processus écophysiologiques d’acclimatation aux facteurs environnementaux et les processus évolutifs de spéciation / It is well recognize that the species composition of plant communities is not random and depends on environmental conditions. However, mechanisms controlling species spatial distribution as well as species coexistence within communities remain unknown. This study investigates the structure of meadow plant communities distributed along a flooding gradient. We first quantified the relative importance of abiotic (hydrolory) and biotic (competition) filters at the species level. We demonstrated that species ecological responses along the flooding gradient are shaped by interactive effects between hydrological conditions and competition. Moreover, we demonstrated that competition is more important in constraining upper distribution limits of species (dry end of the gradient) than lower limits. A traitbased approach at the community scale revealed the existence of two niche-based processes (habitat filtering and limiting similarity) that control community assembly. However, the detection of these processes was strongly improved when intraspecific trait variation was included in the analysis. These results demonstrate that intraspecific trait variation should improve our mechanistic understanding of community assembly. An experimental study was carried out to evaluate whether intraspecific variability is involved in the short-term response of meadow species to an important change in hydrological conditions. This study demonstrated that intraspecific variations of leaf traits allow some species to acclimate to a change in hydrolory. Finally, we conducted a proteomics analysis of two Rumex species among different gradient locations. We found strong similarities between intra- and interspecific differentiations of proteomes. Our results underline the link between ecological and evolutionary processes

La chimie des thiols est un outil puissant et polyvalent pour la préparation de polymères et de matériaux fonctionnels. La fonction thiol est cependant incompatible avec la polymérisation radicalaire. Au cours de cette thèse, l'évaluation de fonctions thiocarbonyl et thioester en tant que groupements protecteurs de thiols lors de polymérisations radicalaires contrôlées a montré que le groupement xanthate, ou dithiocarbonate, est un excellent groupement protecteur. Des copolymères polythiol linéaires bien définis ont ainsi pu être synthétisés à partir d'un monomère méthacrylate portant une fonction xanthate. Les polythiols pouvant conduire à des réactions de réticulation via la formation de ponts disulfure, des séquences monotopes de déprotection par aminolyse et fonctionnalisation des polythiols via différentes réactions thiol-X ont ensuite été mises au point. Les monomères fonctionnels xanthate ont ensuite été mis à profit pour synthétiser des polymères branchés. L'aminolyse d'une partie des xanthates avant la polymérisation permet en effet d'obtenir des monomères thiol et ainsi d'introduire du transfert aux thiols lors de la polymérisation. Les polymères branchés fonctionnels obtenus présentent des viscosités plus faibles, ainsi qu'une structure plus compacte, que leurs analogues linéaires. / Thiol chemistry is a versatile and powerful tool for the preparation of functional polymers and materials. However, thiols are incompatible with radical polymerization. In this thesis, thiocarbonyl and thioester moieties were evaluated as thiol protecting groups for controlled radical polymerizations. The xanthate, or dithiocarbonate, moiety proved to be the best all-around protecting group, and well-defined polythiol copolymers were prepared from a methacrylate monomer carrying a xanthate moiety. As polythiol are prone to gel formation due to the formation of disulfide bridges, one-pot deprotection and functionalization were carried out via aminolysis and subsequent functionalization with different thiol-X reactions. The functional monomer carrying a xanthate group was then used to prepare branched polymers. Partial aminolysis of the xanthate moieties leads to monomers carrying a thiol group, which introduced transfer to thiol during the polymerization. The functional branched polymers obtained have lower viscosities and a more compact structure than their linear analogues.

A l’heure où l’on cherche à optimiser les services éco-systémiques fournis par les prairies, une meilleure compréhension du fonctionnement des systèmes racinaires apparait comme nécessaire. Nous avons donc décidé de caractériser les stratégies d’espèces issues des familles des Fabaceae et Poaceae prairiales par la mesure de traits fonctionnels racinaires. Le principal résultat de ce travail est la mise en évidence de plusieurs axes majeurs de différentiation des stratégies racinaires et de leurs relations avec les exigences écologiques des espèces. Le plus important est le compromis entre stratégies de capture et de conservation des ressources. Les espèces à stratégie de capture sont mieux adaptées aux milieux peu stressants notamment pour l’eau, mais sont peu impactées par le manque de phosphore, ce sont aussi des compétitrices efficaces. Bien que les plantes à stratégie de conservation soient mieux à même de se développer dans des milieux continentaux, elles sont plus impactées que les autres par la présence de compétiteurs et le manque de phosphore. Le type de relations existant entre les stratégies aériennes et racinaires apparait aussi comme un marqueur de l’adaptation des plantes aux stress. L’étude du système racinaire est donc un moyen efficace de prédire le comportement des espèces de plantes prairiales face à des contraintes abiotiques et biotiques. Cela ouvre des perspectives particulièrement intéressantes notamment pour la construction de mélanges d’espèces mieux adaptées à leurs environnements. / In order to optimise grassland ecosystem services we need to improve our understanding of root system functioning. As a result, we decided to characterise strategies of species coming from grassland’ Fabaceae and Poaceae families, by root functional traits measurement. The main result of this work is the establishment of several axes of root strategies differentiation. The main axis is the trade-off between resources capture and conservation strategies. Species with capture strategies appear to be adapted to non-water stressful habitat and are barely impacted by phosphorus shortage; they also happen to be strong competitors. On the opposite, species with conservation strategies are adapted to water stressful continental climates, but are strongly impacted by phosphorus shortage and happen to be weak competitors. The kind of relation between above-ground and below-ground strategies also appears to be a marker of the plants adaptation to stress. We showed that the root system study is a good way to predict grassland species comportment to face abiotic and biotic constraints. The present work widens interesting perspectives for the sowing of mixed grassland species better adapted to their environments.

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.

Ces études ont pour objectif la mise en œuvre de bi-matériaux constitués d'une phase catalytique active vis-à-vis de divers gaz (méthane), et d'une phase ferroélectrique-piézoélectrique sensible aux modifications de la phase catalytique (ou absorbante). Les phases catalytiques de base sont le dioxyde de cérium CeO2 et le cérate de baryum BaCeO3. Le système « oxyde de lanthane-hydroxycarbonate » La2O3 - La(OH)x (CO3)y a de même été étudié comme phase catalytique potentielle : son intérêt réside dans sa composition, variable en fonction de la température de travail. La phase piézoélectrique choisie est la langasite La3Ga5SiO14 qui présente l'avantage de rester piézoélectrique au-dessus de 1000°C, et peut donc être utilisée dans des systèmes catalytiques à des températures élevées (600°C). Dans une première partie nous présentons une étude bibliographique des enjeux environnementaux de la réalisation de nouveaux capteurs de gaz, notamment fonctionnant selon le principe de perturbation d'ondes acoustiques de surface. Une revue des travaux existants est développée. Les diverses techniques utilisées sont rassemblées dans un chapitre spécifique (méthodes de synthèses, diffraction de rayons X, spectroscopie infrarouge, microscopies électroniques, mesures électriques) .Les synthèses et caractérisations des phases (CeO2, BaCeO3, La2O3 ...) développées en tant que phases catalytiques optimisées sont détaillées dans une première étape. Certaines phases ont été obtenues sous des formes nanostructurées, performantes d'un point de vue conversion de CH4 en CO2. Les comportements lors de décompositions thermiques de l'hydroxycarbonate de lanthane ont été étudiés par analyses thermiques, spectroscopie infrarouge et mesures d'impédances électriques. La phase piézoélectrique La3Ga5SiO14 (langasite) a été synthétisée selon diverses approches nouvelles (réaction solide, sol-gel) : la synthèse est difficile, car, selon divers auteurs, ce composé est caractérisé par une fusion incongruente. La phase polycristalline obtenue après divers cycles thermiques atteint en fait une haute pureté apparente. La vérification de la qualité cristalline a été réalisée par un affinement structural (Rietveld) qui a permis de confirmer la qualité de la phase obtenue. Les coordonnées atomiques affinées à partir de diagrammes de diffraction de rayons X sont très proches de celles figurant dans la littérature pour un monocristal. Des études par spectroscopie IRTF et mesures électriques ont de même été réalisées. Enfin des couches minces de langasite, de lanthane et d'oxycarbonate de lanthane ont été obtenues à partir de voies sol-gel suivies de dépôt par spin-coating (et cela pour la première fois). Des bicouches langasite/lanthane sur substrat silicium ont été obtenues avec une bonne cohésion d'ensemble. Ces premières bicouches feront l'objet d'études ultérieures approfondies

La susceptibilité ou la résistance aux cancers peuvent impliquer plusieurs mécanismes, incluant l’apoptose, la croissance cellulaire et la différenciation, la réplication et la réparation de l’ADN. Mon projet porte plus particulièrement sur l’apoptose. Une dérégulation dans les voies d’activation de l’apoptose entraîne une accumulation de cellules déréglées, créant ainsi un environnement propice à l’instabilité génétique et au développement du cancer. Comme l’apoptose est une voie biologique hautement régulée, nous proposons l’hypothèse que des polymorphismes « fonctionnels » dans les régions de régulations des gènes (rSNPs) perturberaient cette voie à cause de taux variables de transcrits et des protéines correspondantes dû à la modification des sites de reconnaissances des facteurs de transcription. Les principaux objectifs de mon projet sont : (i) identifier les SNPs présents dans la région promotrice des gènes d’apoptose; (ii) déterminer les haplotypes de promoteurs les plus fréquents présents dans la population générale; (rHaps) (iii) vérifier leurs impacts fonctionnels sur l’expression génique par des essais in vitro (gène rapporteur et retard sur gel). Cette étude permettra d’identifier des rSNPs et rHaps ayant un impact sur le niveau d’expression des gènes d’apoptose, au moins dans un contexte in vitro. Ces différences alléliques au niveau de l’expression de ces gènes d’apoptose pourraient contribuer à la susceptibilité interindividuelle de développer un cancer. / Cancer susceptibility can involve many different mechanisms, including apoptosis, cell growth, cell differentiation, DNA replication and DNA repair. My project focuses on the apoptosis pathway. Decreased apoptosis level can lead to the accumulation of dysregulated cells, creating a favourable environment for genetic instability and tumorigenesis. Since apoptosis is a highly regulated pathway, the hypothesis of this project is that functional polymorphisms (rSNPs) in the regulatory regions of apoptosis genes such as promoters could create or disrupt transcription factor binding sites and modify their transcription levels. The main objectives of my project are: (i) Identify rSNPs in promoter regions of apoptosis genes; (ii) Calculate the frequent promoter haplotypes (rHaps) in general population; (iii) Validate their functional impact on gene expression with in vitro assays (gene reporter and gel shift). This study will allow identification of rSNPs and rHaps that could influence apoptosis gene expression levels, at least in the in vitro context. These allelic differences of expression in apoptosis genes could contribute to interindividual cancer susceptibility.

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

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les performances de carbones synthétiques présentant différentes morphologies et chimie de surface (nano-diamant, onion, nanotubes, Sibunit-4, Sibunit-4 oxydé) et de catalyseurs supportés à base de Fe ou de Ru dans l’oxydation en voie humide par le peroxyde d’hydrogène ou l’oxygène de composés modèles ayant différentes propriétés d’adsorption et un caractère plus ou moins réfractaire à l’oxydation (phénol, éthanol, acide formique) ont été systématiquement étudiées. Les matériaux carbonés ne contenant pas de métal sont extrêmement peu actifs dans l’oxydation des composés modèles par H2O2 ou O2, quelles que soient leur morphologie et la concentration en groupements oxygénés de surface. En présence d’ions Fe(III), les carbones de type graphite accélèrent l’oxydation des substrats organiques par H2O2, alors que les nano-diamants inhibent la réaction. Une explication, basée sur la conductivité de ces matériaux, a été proposée. L’activité des échantillons Sibunit-4 oxydé dans l’oxydation par H2O2 en présence ou non de Fe(III) décroît proportionnellement avec l’augmentation de la concentration en groupements acides de surface. L’oxydation est totalement inhibée lorsque cette dernière excède la concentration en fer dans la solution, du fait de la sorption de Fe sur ces groupements fonctionnels. L’activité des catalyseurs Ru/C dans l’oxydation par l’oxygène du phénol est affectée de deux façons différentes lors de la pré-oxydation du support : la plus grande concentration en groupements fonctionnels permet une meilleure dispersion du ruthénium, alors que l’on observe simultanément une diminution de la surface spécifique des échantillons qui est défavorable à l’activité catalytique. / The performances of pure synthetic carbons with different morphologies and surface chemistry (nano-diamond, onion-like carbon, catalytic filamentous carbons, graphite-like carbon Sibunit, oxidized Sibunit) and carbon-supported Fe or Ru catalysts in the Catalytic Wet Peroxide Oxidation (CWPO) and the Catalytic Wet Air Oxidation (CWAO) of model substrates with distinct sorption tendencies and stabilities towards oxidation (phenol, ethanol, formic acid) were systematically investigated. Metal-free carbon materials are inactive or only very little active in the oxidation of model substrates with H2O2 or oxygen, regardless of their morphology and the concentration of O-containing surface groups. In the presence of Fe(III) ions, graphite-like carbons essentially accelerated the CWPO of organic substrates, whereas NDs inhibited the reaction. An explanation, based on the conduction properties of the material, was proposed. The catalytic activity of the oxidized Sibunit-4 samples in the CWPO in the presence or in the absence of Fe(III) decreased proportionally to the increase of the concentration of surface acidic groups. The oxidation was completely inhibited when the concentration of acidic groups exceeded the concentration of iron in solution because of the sorption of the iron cations on these functional groups. The activity of the Ru/C catalysts in the CWAO of phenol was affected in two different ways upon pre-oxidation of the support: the higher concentration in surface functional groups allowed a better dispersion of the Ru particles, while the oxidation induced a decrease of the surface area which was detrimental to the catalytic activity.