Ce travail de thèse est consacré à l'étude des milieux granulaires humides. On étudie prin- cipalement le cas de faibles teneurs en eau. L'influence du phénomène de capillarité sur la rétention d'eau et sur le comportement mécanique du milieu est analysée. A chaque état d'équilibre, la distribution d'eau dans le milieu granulaire est obtenue en appliquant une succion homogène dans un volume élémentaire représentatif. La méthode multi-échelles utilisée se nourrit d'expérimentations/modélisation à l'échelle des interactions entre les grains, et produit des simulations en éléments discrets du comportement ma- croscopique qui sont comparées aux résultats d'expérimentation. A l'échelle des interactions capillaires, une étude expérimentale du pont liquide pilotée en succion permet la validation d'un modèle basé sur l'approximation toroïdale du profil du pont liquide. Dans le cas d'un essai à succion constante, on note que la distance de rupture des ponts liquides n'obéit plus au critère de Lian valide dans le cas d'un essai de traction à volume constant. A l'échelle macroscopique, les courbes de rétention d'eau simulées sont proches des courbes de rétention d'eau expérimentales réalisées sur des milieux modèles composés de billes de verre. Enfin, le comportement mécanique macroscopique est simulé. On note une fragilisation du matériau en fonction de la succion dans le domaines des faibles teneurs en eau qui s'explique par une diminution de la densité des ponts liquides. La prise en compte d'une rugosité des grains permet une meilleure description de la transition entre un état humide et un état sec. L'analyse des contraintes montre la pertinence du tenseur des contraintes associé aux interactions de traction pour analyser l'évolution de la contrainte à la rupture (compression simple) en fonction de la succion.

Les milieux humides remplissent plusieurs fonctions écologiques d’importance et contribuent à la biodiversité de la faune et de la flore. Même s’il existe une reconnaissance croissante sur l’importante de protéger ces milieux, il n’en demeure pas moins que leur intégrité est encore menacée par la pression des activités humaines. L’inventaire et le suivi systématique des milieux humides constituent une nécessité et la télédétection est le seul moyen réaliste d’atteindre ce but. L’objectif de cette thèse consiste à contribuer et à améliorer la caractérisation des milieux humides en utilisant des données satellites acquises par des radars polarimétriques en bande L (ALOS-PALSAR) et C (RADARSAT-2). Cette thèse se fonde sur deux hypothèses (chap. 1). La première hypothèse stipule que les classes de physionomies végétales, basées sur la structure des végétaux, sont plus appropriées que les classes d’espèces végétales car mieux adaptées au contenu informationnel des images radar polarimétriques. La seconde hypothèse stipule que les algorithmes de décompositions polarimétriques permettent une extraction optimale de l’information polarimétrique comparativement à une approche multipolarisée basée sur les canaux de polarisation HH, HV et VV (chap. 3). En particulier, l’apport de la décomposition incohérente de Touzi pour l’inventaire et le suivi de milieux humides est examiné en détail. Cette décomposition permet de caractériser le type de diffusion, la phase, l’orientation, la symétrie, le degré de polarisation et la puissance rétrodiffusée d’une cible à l’aide d’une série de paramètres extraits d’une analyse des vecteurs et des valeurs propres de la matrice de cohérence. La région du lac Saint-Pierre a été sélectionnée comme site d’étude étant donné la grande diversité de ses milieux humides qui y couvrent plus de 20 000 ha. L’un des défis posés par cette thèse consiste au fait qu’il n’existe pas de système standard énumérant l’ensemble possible des classes physionomiques ni d’indications précises quant à leurs caractéristiques et dimensions. Une grande attention a donc été portée à la création de ces classes par recoupement de sources de données diverses et plus de 50 espèces végétales ont été regroupées en 9 classes physionomiques (chap. 7, 8 et 9). Plusieurs analyses sont proposées pour valider les hypothèses de cette thèse (chap. 9). Des analyses de sensibilité par diffusiogramme sont utilisées pour étudier les caractéristiques et la dispersion des physionomies végétales dans différents espaces constitués de paramètres polarimétriques ou canaux de polarisation (chap. 10 et 12). Des séries temporelles d’images RADARSAT-2 sont utilisées pour approfondir la compréhension de l’évolution saisonnière des physionomies végétales (chap. 12). L’algorithme de la divergence transformée est utilisé pour quantifier la séparabilité entre les classes physionomiques et pour identifier le ou les paramètres ayant le plus contribué(s) à leur séparabilité (chap. 11 et 13). Des classifications sont aussi proposées et les résultats comparés à une carte existante des milieux humide du lac Saint-Pierre (14). Finalement, une analyse du potentiel des paramètres polarimétrique en bande C et L est proposé pour le suivi de l’hydrologie des tourbières (chap. 15 et 16). Les analyses de sensibilité montrent que les paramètres de la 1re composante, relatifs à la portion dominante (polarisée) du signal, sont suffisants pour une caractérisation générale des physionomies végétales. Les paramètres des 2e et 3e composantes sont cependant nécessaires pour obtenir de meilleures séparabilités entre les classes (chap. 11 et 13) et une meilleure discrimination entre milieux humides et milieux secs (chap. 14). Cette thèse montre qu’il est préférable de considérer individuellement les paramètres des 1re, 2e et 3e composantes plutôt que leur somme pondérée par leurs valeurs propres respectives (chap. 10 et 12). Cette thèse examine également la complémentarité entre les paramètres de structure et ceux relatifs à la puissance rétrodiffusée, souvent ignorée et normalisée par la plupart des décompositions polarimétriques. La dimension temporelle (saisonnière) est essentielle pour la caractérisation et la classification des physionomies végétales (chap. 12, 13 et 14). Des images acquises au printemps (avril et mai) sont nécessaires pour discriminer les milieux secs des milieux humides alors que des images acquises en été (juillet et août) sont nécessaires pour raffiner la classification des physionomies végétales. Un arbre hiérarchique de classification développé dans cette thèse constitue une synthèse des connaissances acquises (chap. 14). À l’aide d’un nombre relativement réduit de paramètres polarimétriques et de règles de décisions simples, il est possible d’identifier, entre autres, trois classes de bas marais et de discriminer avec succès les hauts marais herbacés des autres classes physionomiques sans avoir recours à des sources de données auxiliaires. Les résultats obtenus sont comparables à ceux provenant d’une classification supervisée utilisant deux images Landsat-5 avec une exactitude globale de 77.3% et 79.0% respectivement. Diverses classifications utilisant la machine à vecteurs de support (SVM) permettent de reproduire les résultats obtenus avec l’arbre hiérarchique de classification. L’exploitation d’une plus forte dimensionalitée par le SVM, avec une précision globale maximale de 79.1%, ne permet cependant pas d’obtenir des résultats significativement meilleurs. Finalement, la phase de la décomposition de Touzi apparaît être le seul paramètre (en bande L) sensible aux variations du niveau d’eau sous la surface des tourbières ouvertes (chap. 16). Ce paramètre offre donc un grand potentiel pour le suivi de l’hydrologie des tourbières comparativement à la différence de phase entre les canaux HH et VV. Cette thèse démontre que les paramètres de la décomposition de Touzi permettent une meilleure caractérisation, de meilleures séparabilités et de meilleures classifications des physionomies végétales des milieux humides que les canaux de polarisation HH, HV et VV. Le regroupement des espèces végétales en classes physionomiques est un concept valable. Mais certaines espèces végétales partageant une physionomie similaire, mais occupant un milieu différent (haut vs bas marais), ont cependant présenté des différences significatives quant aux propriétés de leur rétrodiffusion. / Wetlands fill many important ecological functions and contribute to the biodiversity of fauna and flora. Although there is a growing recognition of the importance to protect these areas, it remains that their integrity is still threatened by the pressure of human activities. The inventory and the systematic monitoring of wetlands are a necessity and remote sensing is the only realistic way to achieve this goal. The primary objective of this thesis is to contribute and improve the wetland characterization using satellite polarimetric data acquired in L (ALOS-PALSAR) and C (RADARSAT-2) band. This thesis is based on two hypotheses (Ch. 1). The first hypothesis stipulate that classes of plant physiognomies, based on plant structure, are more appropriate than classes of plant species because they are best adapted to the information content of polarimetric radar data. The second hypothesis states that polarimetric decomposition algorithms allow an optimal extraction of polarimetric information compared to a multi-polarized approach based on the HH, HV and VV channels (Ch. 3). In particular, the contribution of the incoherent Touzi decomposition for the inventory and monitoring of wetlands is examined in detail. This decomposition allows the characterization of the scattering type, its phase, orientation, symmetry, degree of polarization and the backscattered power of a target with a series of parameters extracted from an analysis of the coherency matrix eigenvectors and eigenvalues. The lake Saint-Pierre region was chosen as the study site because of the great diversity of its wetlands that are covering more than 20 000 ha. One of the challenges posed by this thesis is that there is neither a standard system enumerating all the possible physiognomic classes nor an accurate description of their characteristics and dimensions. Special attention was given to the creation of these classes by combining several data sources and more than 50 plant species were grouped into nine physiognomic classes (Ch. 7, 8 and 9). Several analyzes are proposed to validate the hypotheses of this thesis (Ch. 9). Sensitivity analysis using scatter plots are performs to study the characteristics and dispersion of plant physiognomic classes in various features space consisting of polarimetric parameters or polarization channels (Ch. 10 and 12). Time series of made of RADARSAT-2 images are used to deepen the understanding of the seasonal evolution of plant physiognomies (Ch. 12). The transformed divergence algorithm is used to quantify the separability between physiognomic classes and to identify the parameters (s) that contribute the most to their separability (Ch. 11 and 13). Classifications are also proposed and the results compared to an existing map of the lake Saint-Pierre wetlands (Ch. 14). Finally, an analysis of the potential of polarimetric parameters in C and L-band is proposed for the monitoring of peatlands hydrology (Ch. 15 and 16). Sensitivity analyses show that the parameters of the 1st component, relative to the dominant (polarized) part of the signal, are sufficient for a general characterization of plant physiognomies. The parameters of the second and third components are, however, needed for better class separability (Ch. 11 and 13) and a better discrimination between wetlands and uplands (Ch. 14). This thesis shows that it is preferable to consider individually the parameters of the 1st, 2nd and 3rd components rather than their weighted sum by their respective eigenvalues (Ch. 10 and 12). This thesis also examines the complementarity between the structural parameters and those related to the backscattered power, often ignored and normalized by most polarimetric decomposition. The temporal (seasonal) dimension is essential for the characterization and classification of plant physiognomies (Ch. 12, 13 and 14). Images acquired in spring (April and May) are needed to discriminate between upland and wetlands while images acquired in summer (July and August) are needed to refine the classifications of plant physiognomies. A hierarchical classification tree developed in this thesis represents a synthesis of the acquired knowledge (Chapter 14). Using a relatively small number of polarimetric parameters and simple decision rules, it is possible to identify, among other, three low marshes classes and to discriminate with success herbaceous high marshes from other physiognomic classes without using ancillary data source. The results obtained are comparable to those from a supervised classification using two Landsat-5 images with an overall accuracy of 77.3% and 79.0% respectively. Various classifications using the support vector machine (SVM) can reproduce the results obtained with the hierarchical classification tree. But the possible exploitation by the SVM of a higher dimensionality, with a maximum overall accuracy of 79.1%, does not allow however to achieve significantly better results. Finally, the phase of the Touzi decomposition appears to be the only parameter (in L-band) sensitive to changes in water level beneath the peat surface (Ch. 16). Therefore, this parameter offer a great potential for peatlands hydrology monitoring compared to the HH-VV phase difference. This thesis demonstrates that the Touzi decomposition parameters allow a better characterization, better separability and better classifications of wetlands plant physiognomic classes than HH, HV and VV polarization channels. The grouping of plant species into physiognomic classes is a valid concept. However, some plant species sharing a similar physiognomy, but occupying a different environment (high vs. low marshes), have presented significant differences in their scattering properties.

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La compréhension des mécanismes de transport et de dégradation des pesticides émergents est primordiale pour prédire leur devenir dans l’environnement. Les zones humides peuvent intercepter des eaux de ruissellement ou des souterraines contaminées par les pesticides et les traiter par le biais de processus de rétention et de dégradation, encore peu connus. Dans une approche multi-échelles, trois zones humides recevant des eaux polluées par les pesticides ont été utilisées comme des « laboratoires naturels » pour étudier le devenir de pesticides couramment utilisés. Cette thèse souligne l’influence des conditions hydrologiques et redox sur la distribution des pesticides au sein des différents compartiments des zones humides ainsi que sur leur potentiel de dégradation. Alors que les études à grande échelle fournissent des informations intégratives sur la dissipation et la rétention des pesticides en lien avec le développement de la végétation, les études à petite échelle utilisant des techniques innovantes telles que les analyses isotopiques et énantiomériques permettent l’exploration des processus moléculaires de dégradation des pesticides. / A mechanistic understanding of transport and degradation processes of modern agricultural pesticides, including chiral pesticides, is critical for predicting their fate in the environment. In agricultural landscapes, wetlands can intercept pesticide-contaminated runoff or groundwater and improve water quality through various retention and degradation processes, which remain unknown. In a downscaling approach, three different wetlands receiving agricultural runoff were used as ‘natural laboratories’ to investigate the fate of widely used pesticides. Overall, our results showed that dynamics of hydrological and redox conditions largely influenced pesticide sorption mechanisms and their distribution over time within wetland compartments, thereby controlling degradation processes. While large-scale studies provide integrative information on pesticide dissipation and distribution patterns with respect to wetland functioning, small-scale investigations using novel methods such as isotope and enantiomer analyses characterize underlying molecular processes governing pesticide degradation.

Bon nombre d’agglomérations s’engagent vers un urbanisme marqué par la notion de ville durable et par les thèmes de cadre de vie, de nature en ville, de mixité sociale et d’identité territoriale. Dans cette perspective, les entités urbaines, au site originel lié à l’eau, trouvent dans leurs milieux fluviaux et humides des terrains d’application et d’expérimentation idoines et y développent de vastes projets urbains que l’on se propose d’analyser par la notion de « requalification urbaine ». La diversité des politiques, perçue à travers l’étude des villes péri-franciliennes, en éclaire les manifestations concrètes, la diversité, mais aussi les travers éventuels.Mais, le caractère récent de la redécouverte de l’eau en ville, qui succède à une longue phase de dénigrement, requiert une approche géohistorique des liens entre la ville et ses milieux d’eau afin d’inscrire la démarche de requalification dans une politique patrimoniale pérenne qui privilégie l’idée de trajectoire paysagère. Il en ressort, par le biais de l’étude d’Amiens et d’Orléans, des configurations singulières entre le façonnement des milieux humides et l’histoire des cités.Les jeux d’acteurs, essentiellement publics, engagés dans la requalification urbaine des lieux d’eau, y seront également mis en évidence car les particularités fonctionnelles de ces zones humides bousculent les outils et procédures de gestion urbaine ainsi que les modes de gouvernance. Il s’agit dès lors de cerner la place des lieux d’eau dans les stratégies politiques urbaines, d’en décrire les traductions spatiales et d’en révéler le potentiel d’attractivité par le biais des campagnes de communication et d’animation. / Many agglomerations are engaged in sustainable urban policies, focusing on lifestyle, development of green space, social melting-pot and local identity. With these objectives in mind urban areas, originally built beside water, find ready-made sites in their catchment area rivers and wetlands to apply and experiment large projects. These will be studied under the name of “urban requalification”. The diversity in policy approach, evident amongst the greater metropolitan area of Paris, shows variability in the concrete manifestations and end results.The recent re-discovery of waterways in the city comes after many years of planners turning their back on it. Therefore a geohistorical approach to the links between the city and it’s wetlands is required. This will allow the urban requalification process to be integrated into a perennial heritage strategy which prioritises a focus on landscape. This study, of Amiens and Orleans situation, highlights the singular configuration between the landscaping of the wetland and the history of urban centres.The interaction between the different actors, essentially within the public sector sphere, engaged in urban requalification of wetlands will be examined. In fact, the specificity of wetlands functions obliges a reassessment of the tools and procedures of urban management as well as the various modes of governance. Consequently the place of water in urban strategy needs to be defined, the translation onsite described and the attractiveness potential through communication campaigns and public events outlined.

Le phosphore (P) est un nutriment essentiel dans le contrôle de l'eutrophisation des eaux de surface. La majorité du P causant cette eutrophisation dans les pays occidentaux est aujourd'hui issu des sols agricoles, ce qui explique pourquoi les recherches actuelles sur l'eutrophisation se focalisent sur la compréhension des mécanismes par lequel le P est relargué de ces sols. Dans cette thèse, nous étudions ces mécanismes en nous focalisant sur la fraction dissoute (DP) du P, fraction la plus menaçante du point de vue de l'eutrophisation. Une double approche a été utilisée, combinant le suivi de la composition d'eaux du sol et d'eaux de ruisseau dans un petit bassin versant (BV) agricole représentatif (BV de Kervidy-Naizin, France) et des simulations expérimentales au laboratoire. Les suivis de terrain ont révélé que les zones humides ripariennes (RW) étaient les principales zones de relargage de DP dans le BV étudié, via deux mécanismes essentiellement déclenchée par les fluctuations des hauteurs de nappe, i) la réhumectation des sols (DRW) et ii) la dissolution réductrice des oxydes de fer du sol dans de périodes d'anoxie. Ces mêmes suivis ont révélé la présence de fortes variations spatiales de la nature chimique (inorganique et organique/colloïdale) du DP relargué. Les variations saisonnières et interannuelles de l'hydroclimat, combinées aux variations locales de topographie ont été démontrées être les deux facteurs principaux contrôlant i) la fréquence des épisodes DRW, et ii) la durée des périodes anoxiques, entraînant au final de fortes variations saisonnières et interannuelles de la dynamique de relargage du DP. Comme indiqué dans un modèle conceptuel général, la topographie est sans doute le facteur clé de contrôle des variations observées, en raison de son rôle sur i) le transfert de P à partir des parcelles agricoles amont, ii) le taux de minéralisation du P organique du sol P et iii), le déclenchement des deux mécanismes de relargage précités. Les expériences en laboratoire ont confirmé le rôle des événements DRW comme processus clé causant le relargage de DP dans les RWs. Les résultats ont démontré que le DP relargué consistait non seulement de "vrai" DP inorganique et organique, mais aussi de P colloïdal, le P colloïdal et le DP organique étant les plus réactifs aux événements DRW. Les données ont aussi révélées que ces différentes formes de P provenaient de différentes sources dans le sol (méso et macroporosité pour P colloïdal et le DP organique; microporosité pour DP inorganique), et que la quantité de P colloïdal relargué était positivement corrélée avec la teneur en matière organique et la taille de biomasse microbienne du sol. Ces mêmes expériences ont confirmé le rôle des conditions anoxiques comme conditions favorisant la libération de DP dans les RWs. La dissolution réductive de sol Fe-oxyhydroxydes n'est cependant pas le seul processus impliqué, un autre processus étant la hausse du pH causée par des réactions de réduction. Les résultats obtenus démontrent que l'augmentation de pH contrôle la libération de DP dans les sols riches en matière organique, alors que ce relargage est contrôlé principalement par la réduction des oxydes de fer dans les sols pauvres en matière organique. Les données expérimentales démontrent également que l'apport de sédiments issus des sols agricoles amont accroit le relargage de DP dans les RW, probablement en raison de la dissolution des oxydes de fer de ces mêmes sédiments par les bactéries ferroréductrices des Rws. Au final, cette thèse permet de mieux contraindre les mécanismes et facteurs responsables du relargage de DP dans les bassins versants agricoles. Une conséquence très pratique de ce travail est que la conception de stratégies pour limiter les fuites de DP dans ces bassins ne peut se faire sans une prise en compte des rôles de l'hydroclimat, de la topographie locale et des propriétés du sol sur ce relargage. / Phosphorus (P) is a key nutrient in controlling surface water eutrophication. Because of the decrease of urban and industrial P emissions, most of the P nowadays causing surface water eutrophication in western countries consists of P transferred from agricultural soils, explaining why current eutrophication research focused on understanding the mechanisms by which P is released from soils. In this thesis, we studied these release mechanisms for dissolved P (DP) – i.e. the most bioavailable P component for algae - using an approach combining field monitoring of soil and stream water compositions in a small, headwater catchment typical of western countries agricultural catchments (the Kervidy-Naizn catchment, France), and laboratory experimental simulations. Field monitoring data revealed that riparian wetlands (RW) are the main zones of DP release and DP production in the studied catchment, through essentially two mechanisms triggered by groundwater table fluctuations, namely i) rewetting of dry soils (DRW), and ii) reductive dissolution of soil Fe (hydr)oxides during anaerobic periods. Field monitoring data also revealed the presence of strong spatial variations in the chemical nature (inorganic vs. organic/colloidal) of the released DP, which was in relation to differences in soil properties and local topography. Seasonal and inter-annual hydroclimate variations, combined with variations in local topography were found to control the frequency of soil DRW events and duration of anaerobic periods, resulting in strong seasonal and inter-annual variations of DP release dynamics. As shown in a conceptual model, topography is likely to be the key driver of the observed spatial and temporal variations, because of its combined control on i) the transfer of P from upland fields to RW zones, ii) the mineralization rates of soil organic P and iii) the triggering of the above two release mechanisms. Laboratory leaching experiments on the same soils confirmed the role of DRW events as a major process causing DP release pulses in RWs. The data demonstrated that the released DP consisted not only of true dissolved inorganic and organic P but also of colloidal P, the latter phase being the most reactive to DRW events. The data also revealed that the different P forms came from different P sources in the soil (soil macro/mesopores for colloidal P and organic DP; soil micropores for inorganic DP) and that the amount of released colloidal P correlated positively with the organic matter contents and soil microbial biomass size of the soil. Anaerobic incubation experiments, on their hand, confirmed the role of anoxic conditions as conditions favoring the release of DP in RW. Reductive dissolution of soil Fe-oxyhydroxide was, however, not the sole process involved in that release, another process being the rise in pH caused by reduction reactions. Experimental data showed that the pH rise controlled the DP release in organic-rich soils, this release being on the contrary mainly controlled by soil Fe-oxyhydroxides reductive dissolution in organic-poor soils. Experimental data also showed that the input of soil sediments from upland fields enhanced the release of DP in RW, most likely due to the enhanced dissolution of sediment Fe-oxyhydroxides by RW Fe-reducing bacteria. Overall, this thesis allowed new constraints to be placed on the release mechanisms of DP in headwater agricultural catchments. One very practical output is that great care should be taken of hydroclimate variability, local topography, and soil property when designing and implementing management options to reduce DP release and transfer in agricultural catchments.

La présente thèse s’intéresse à l’histoire de la forêt tropicale Africaine de la région Guinéo-Congolaise (GC), plus particulièrement à l’histoire de sa fragmentation au niveau de la trouée du Dahomey ou Dahomey Gap (DG). Le DG est un corridor de savanes situé au niveau du sud Bénin et Togo et qui sépare la forêt GC en deux blocs :le bloc d’Afrique de l’ouest (WA) ou Haut Guinéen (UG) et le bloc d’Afrique centrale (CA), phytogéographiquement constitué du Bas Guinéen (LG) à l’ouest et du Congolais (C) à l’est. En effet, Les études de reconstitution des paléo-végétations dans le DG ont révélé que la forêt GC formait un seul bloc durant certaines phases interglaciaires et aurait subi une fragmentation durant les phases glaciaires. De plus, les études botaniques et phytogéographiques de la végétation actuelle du Bénin et du Togo (DG) ont révélé la présence d’îlots de forêts denses semi-décidues, de galeries forestières et de forêts riveraines qui contiennent des espèces typiques des forêts denses humides GC. Ces données pointent le rôle de barrière intermittente joué par le DG, mais on connaît mal l’origine de ces espèces GC du Dahomey Gap ni les conséquences évolutives des changements démographiques passés sur la diversité génétique de leurs populations. L’objectif principal de cette thèse est donc de déterminer avec une approche pluridisciplinaire l’origine des populations d’espèces GC du Dahomey Gap en vue de mieux comprendre l’histoire de la fragmentation de la forêt GC au niveau du DG et l’impact des changements climatiques passés sur la diversité intraspécifique. Pour atteindre cet objectif, au niveau interspécifique, (1) les patrons de diversité et de distribution géographique des espèces GC du DG ont été analysés afin de déterminer l’affinité ou origine WA et/ou CA de ces espèces. Ensuite, au niveau intraspécifique des données de microsatellites nucléaires et de génome chloroplastique entier ont été acquises afin de réaliser des analyses de diversité génétique, de phylogéographie et de l’histoire démographique des populations chez trois espèces d’arbres GC présentes dans le DG :Anthonotha macrophylla, Distemonanthus benthamianus et Terminalia superba. Pour chaque espèce nous avons tenté de déterminer (2) si les populations du DG de ces espèces se distinguent génétiquement des populations forestières, (3) si il y a des signatures génétiques de changements démographiques au sein des populations (changement de taille, fragmentation, fusion), (4) quelle est l’origine et la période d’installation des populations actuelles du DG et (5) quelles sont les capacités de dispersion des gènes et leur potentiel de colonisation. L’étude des patrons de diversité et de distribution géographique de la flore GC du DG montre que cette flore est partagée à 67 % par les deux blocs forestiers, mais qu’une plus grande proportion de ces espèces a une origine ou affinité CA (19,7%) que WA (13,3%). Elle montre aussi un patron est-ouest attendu (proportion d’espèces WA croissante vers l’ouest du DG), mais aussi nord-sud au niveau du Bénin (plus d’espèces WA vers le nord) suggérant le rôle potentiel de la chaîne de l’Atacora dans la colonisation du nord du DG par des espèces du UG.Au niveau génétique, les données de microsatellites nucléaires et de plastome montrent une forte structure génétique et une discontinuité génétique au sein des trois espèces séparant la population du DG avec celles des zones forestières indiquant une barrière passée au flux de gènes (1 pool génétique dans le DG, 1 pool génétique dans le WA et 3 pools génétiques dans le CA ou LG ;avec les données microsatellites nucléaires). Les inférences démographiques sur base des mêmes données microsatellites soutiennent le scénario d’origine par mélange de la population du DG pour les espèces D. benthamianus et T. superba tandis que pour A. macrophylla, c’est plutôt une origine CA. Les données de plastome quant à elles, soutiennent que la population du DG provient de la lignée LG (notamment depuis la ligne volcanique du Cameroun) des deux espèces D. benthamianus et A. macrophylla. Ce résultat concorde avec celui obtenu avec les données microsatellites de A. macrophylla mais pas pour D. benthamianus, laissant ainsi penser que l’origine de mélange obtenu pour cette espèce pourrait être due à un flux de gènes intense depuis le UG. Les datations à partir des données microsatellites nucléaires montrent que l’installation des populations des espèces T. superba et A. macrophylla date d’avant le Dernier maximum glaciaire (DMG), suggérant que certaines espèces GC du DG auraient survécu au DMG. Pour D. benthamianus, la population du DG proviendrait plutôt d’une colonisation post glaciaire notamment lors de l’Holocène humide. Cette étude montre aussi que les populations du DG des différentes espèces présentent une faible diversité génétique comparativement aux zones forestières. Cette faible diversité génétique est congruente avec le déclin de la taille efficace suivi d’une dérive génétique pour A. macrophylla et T. superba, et avec l’effet de fondation ou un goulot d’étranglement suivi d’une dérive génétique pour D. benthamianus; obtenus à partir des analyses démographiques.En conclusion, cette étude doctorale révèle donc la particularité génétique de la population du DG des trois modèles étudiés et supportent une origine LG (probablement depuis la ligne volcanique du Cameroun) de la population du DG de ces espèces avec un flux de gènes intense depuis le UG. Elle pointe aussi que la réponse des espèces GC du DG aux changements climatiques passées pourrait n’avoir pas été synchrone, probablement en raison de l’écologie de chacune des espèces. Les fragments forestiers du DG devraient faire l’objet d’attention particulière de conservation car, il n’est pas exclu que malgré leur faible diversité, les populations du DG aient subit une sélection génétique et qu’elles soient plus adaptées aux conditions climatiques sèches du DG, dans quel cas elles représentent une ressource phytogénétique potentiellement importante. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les forêts tropicales représentent un ‘hotspot’ de diversité avec un nombre considérable d’espèces qui coexistent jusqu’à une échelle locale fine. Plus particulièrement, 16 000 espèces d’arbres coexistent en Amazonie, 1 800 en Guyane française et entre 120 et plus de 200 espèces d’arbres par hectare. Cependant, le maintien de cette diversité face aux changements globaux actuels et à venir (qu’ils soient anthropiques ou climatiques…) est incertain. Avant de pouvoir prédire l’évolution de la diversité face aux changements globaux, un travail fondamental est nécessaire afin de comprendre les processus d’assemblage des communautés, processus qui maintiennent cette diversité. Ce travail est réalisé depuis de nombreuses années en écologie et reste d’actualité vu l’absence de consensus quant à l’importance relative des processus d’assemblage. Cette thèse s’inscrit dans la continuité de ce travail fondamental en utilisant une approche intégrative innovante, qui aborde de manière multi-échelle trois types de diversité : diversité taxonomique, fonctionnelle et phylogénétique. Nos résultats questionnent sur l'importance du filtrage environnemental quant aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols, et sur celle des interactions biotiques dans l’assemblage de la communauté étudiée. Par ailleurs, nos résultats suggèrent que les distributions d’espèces puissent être influencées par la dynamique forestière en lien avec les chutes d’arbres et donc avec la disponibilité en lumière. Enfin, nous avons mis en évidence l’importance de la limitation de dispersion. / Tropical forests are a biodiversity hotspot, with the coexistence of numerous species until a fine spatial scale. Particularly, 16.000 tree species coexist in Amazonia, 1.800 in Frenche Guiana and between 120 and more than 200 tree species per hectare. However, there are some uncertainties in maintaining diversity in regard to global changes. Hence before predicting the diversity evolution face of global changes, fundamental studies are needed to understand which assembly processes are involved in the maintenance of diversity. These fundamental studies still relevant given the lack of consensus on the relative importance of assembly processes. This thesis is a continuation of these fundamental studies, using innovative integrative approach, at multi-scale, to address three types of diversity: taxonomic diversity, functional and phylogenetic. Our results challenge the importance of environmental filtering for hydrological and chemical properties of soils, versus the importance of biotic interactions on community assembly. Furthermore, our results suggest that species distributions could be affected by forest dynamics related to falling trees and therefore by light availability. Finally, we have highlighted the importance of dispersal limitation on community assembly.

Cette thèse a pour but d’étudier l'influence de l'hétérogénéité des forêts de terre ferme en Guyane sur l'organisation des communautés de moyens et grands vertébrés. Nous avons, d'abord, choisi une espèce modèle afin de déterminer une méthode adéquate d'estimation d'abondance prenant en compte la détection imparfaite et l'immigration temporaire des espèces, et de tester l'effet des conditions environnementales à différentes échelles d'analyse. Puis, partant du constat que les biais dus à la détection dans l'estimation d'abondance pouvaient être importants, nous avons déterminé l'importance relative des conditions environnementales et des traits biologiques des espèces sur la probabilité de détection. A partir de ce cadre d'étude, nous avons étudié la composition et les diversités alpha et beta en utilisant de façon complémentaire les métriques taxonomique, fonctionnelle, et phylogénétique pour déterminer le rôle relatif de l'environnement et de la contingence historique dans l'organisation des communautés, et de tester l’hypothèse des refuges forestiers. Enfin, en descendant dans l'échelle d'analyse, nous avons tenté de démêler l'effet de l'environnement et des interactions interspécifiques sur la cooccurrence des espèces, et utilisé les traits fonctionnels des espèces pour tester le lien entre cooccurrence et similitude fonctionnelle. Cette thèse met en avant les rôles prépondérants de la contingence historique et de la facilitation dans, respectivement, la structuration de la diversité régionale et les processus d’assemblages locaux des communautés de moyens et grands vertébrés en Guyane. / The main objective of this thesis was to study the influence of Guianan terra firme rainforests types on medium- and large-sized vertebrates community organization. First, we choose a model species which permitted to develop an appropriate abundance estimation method which take into account the imperfect detection and temporary immigration of mobile species, and to test environmental conditions effects at different spatial scales of analysis. Second, given that bias due to animal detection can be important in the abundance estimation, we determinated the relative role of environmental conditions and species biological traits on detection probability. From this methodological framework, we studied then processes of community organization, by identifying the main determinants involved in community organization, using composition and alpha and beta diversities, and, in a complementary manner, three metrics (taxonomic, functional, and phylogenetic). We sought from these general framework to determinate the relative role of environmental conditions and historical contingency, responsible for the current community organization, and to test the forest refugia hypothesis. Finally, we downscaled the analysis to determinate, and tried to disentangle the effects of environmental conditions and interspecific interactions on species co-occurrence. We used then functional traits to test the relationship between species co-occurrence and similarities.This thesis highlights the important role of historical contingency and facilitation in the structure of regional diversity and the local assembly processes of medium- and large-sized vertebrates, respectively, in French Guiana.