L’étude des trilobites du Dévonien moyen et supérieur du Massif de l’Ardenne et du Boulonnais contribue de multiples façons à l’amélioration de notre compréhension de l’histoire de la Vie et de la Terre à cette époque. Leur biodiversité a été explorée à partir d’analyses statistiques multivariées, mettant en évidence une complexification de la structure de leurs communautés au cours du temps. En effet, dans un même contexte de plate-forme barrée, une seule association est présente dans l’ensemble des environnements du Givétien tandis que deux associations ont été identifiées au Frasnien, l’une restreinte aux constructions récifales et l’autre aux milieux périrécifaux. Une analyse des mégaguildes du Givétien souligne le caractère particulier des milieux récifaux par rapport à l’ensemble des environnements de la plateforme. La description du développement de trois espèces appartenant au genre Dechenella, via une analyse de morphométrie géométrique, a permis ensuite d’identifier une combinaison de plusieurs changements évolutifs de l’ontogenèse sur leur céphalon et pygidium. Ce travail souligne la complexité et le rôle important des modifications de l’ontogenèse dans la production de nouvelles morphologies. Enfin, l’étude phylogénétique des Asteropyginae nous permet de proposer une nouvelle vision de leur histoire évolutive : 1) traditionnellement divisée en deux clades, une évolution plus graduelle en un seul clade est ici privilégiée et 2) une nouvelle origine est suggérée à travers le genre Destombesina. A partir des résultats de cette analyse, les modèles de pygidiums et de céphalons, à la base de la systématique de ce groupe, ont également été redéfinis. / The study of trilobites of Middle and Upper Devonian from Ardenne Massif and Boulonnais contributes in multiple ways to the improvement of our understanding of the Life and Earth’s history of this period. Their biodiversity has been explored from multivariate statistical analyses. A gradually organisation of the structure of their communities has been evidenced. Indeed, in the same reefal platform context, only one association is presented in whole Givetian environments, whereas two associations have been identified at the Frasnian, the one confined to reefal build-ups and the other to perireefal facies. An analysis of Givetian megaguilds underlines the particularity of reefal environments compared to the other ones of the platform. Developmental description of three Dechenella species, through a geometric morphometry analysis, allows us to identify several evolutionary changes of ontogeny on cephala and pygidia. This work illustrates the complexity and the importance of ontogenetic changes in new morphology production. Phylogenetic study of Asteropyginae allow us to propose a new vision of their evolutive history. Traditionally splitted in two separate clades, the cladistic analysis of this subfamily shows a more progressive evolution in one clade. Moreover, a new origin has been suggested through the genus Destombesina. From these results, pygidial and cephalic patterns, at the base of the systematic of this group, have been redefined.

Cette thèse s'inscrit dans le cadre de la bioinformatique. Les outils mathématiques les plus utilisés dans ce travail relèvent de la théorie des graphes, des statistiques, de la théorie des ensembles et des mathématiques discrètes. Ces mathématiques ont permis de développer des modèles de systèmes biologiques ainsi que des algorithmes efficaces dans l'étude concrète de ces modèles. La nécessité d'analyses de jeux de données de très grande taille a rendu critique dans notre démarche cette notion d'efficacité des algorithmes. Il faut enfin remarquer que le champ biologique qui a servi de support à cette thèse nous a conduit à explorer un domaine particulier au sein de la théorie de la complexité, à savoir le développement et l'analyse des algorithmes d'énumération [etc...] / In the results presented in the present manuscripts, graph theory and combinatorial optimizationtecniques, have been used to model and solve biological problems. The manuscript is divided in twoparts, each one containing the mathematical and biological background of a given application and ouroriginal contributions to it.Part I groups a set of results designed for phylogenetics analysis, and in particular for reconstructingthe co-evolution of two groups of organisms (the so called co-phylogeny reconstruction problem).Although the addressed problem was treated in the available there was no method that solved suchproblem in a complete and efficient way. We thus developed and implemented a new one, calledEucalypt, with this purpose in mind. This not only provides a novel and usable software for cophylogenyreconstruction but also allows to investigate how the event-based model performs inpractice in terms of thenumber and quality of the solutions obtained. We compared our method to the available software. Bylooking at the results obtained, some interesting considerations about the advantages anddisadvantages of the commonly accepted mathematical model could be drawn. Finally, we introduceda new version of the problem where the host-switches are distance bounded: the k-bounded-All-MPRproblem. Eucalypt solves both problems in polynomial delay. These results have been accepted forpublication by the jounal Algorithms for Molecular Biology. The relative software is publicyavailable.Our studies show that the 'most parsimonious scenario' approach presents some limitationsthat cannot be ignored. To deal with these problems, we developed a second algorithm, called Coala,based on an approximate Bayesian computation approach for estimating the frequency of the events.The benefits of this method are twofold: it provides more confidence in the set of costs to be used in areconciliation, and it allows to estimate the frequency of the events in the cases where a reconciliationmethod cannot be applied. These results are currently under review by the jounal Systematic Biology.The relative software is publicy available.In Part 2 another set of studies is presented. Our original model for the contig scaffolding problem,and our algorithm MeDuSa, are presented and tested. Unlike traditional software, it does not rely eitheron paired-end information of sequencing reads or on a phylogenetic distance of the microorganismsused in the analysis. This drastically increases the usability of our software and, at the same time,reduces the computational time required for genome scaffolding. We show that the algorithmimplemented in MeDuSa, in most cases, is capable of producing less and longer scaffolds incomparison to commonly used scaffolders, while maintaining high accuracy and correctness of thepredicted joins. These results are currently under revision by the journal Bioinformatics.Finally, during the development of this method we encountered some pure theoretical open problemsand we decided to dedicate part of our job to their analysis. The last chapter is then dedicated to a setof problems, all related to the Implicit Hitting set enumeration problem. After some formal definitions,an original NP-completeness result is presented and the future directions of our work are described

Phellinus s.l. a été créé par Quélet en 1886. Il comprend actuellement 180 espèces, soit près de la moitié du nombre total d'espèces d'Hymenochaetaceae. Les caractères généralement considérés pour la definition du genre incluent des basidiomes à réaction xanthochroique positive permanente, une trame des tubes jaune à brun, un système d'hyphes dimitique pour l'essentiel avec des hyphes génératives à septa simples (i.e absence de boucles), des hyphes squelettiques brunâtres, et des éléments de type sétoïdes au niveau de l'hyménium ou plus rarement de la trame. Au niveau de leur physiologie (ou de leur biologie nutritionnelle), les Phellinus s.l. sont lignivores, possédant un système enzymatique capable de dégrader préférentiellement la lignine, et également partiellement la cellulose et l'hémicellulose, des composés de la paroi cellulaire du bois, produisant à terme une pourriture blanche. Ils se développent tant sur bois vivant (et sont des parasites parfois économiquement importants) ou sur bois mort. Les Phellinus sont généralement les champignons lignivores les plus divers et les mieux représentés dans les forêts tropicales. Ils participent ainsi activement au maintien des écosystèmes forestiers. Des études récentes, de morphologie fine et le développement d'approches complémentaires, nonmorphologiques, de type biochimique d'abord, génomique ensuite, ont toutefois démontré que la conception généralement admise par la majorité des auteurs modernes (Larsen and Cobb-Poulle 1990, Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al, 2001) est largement hétérogène et polyphylétique. En conséquence, de nombreux groupes morphologiques plus cohérents et monophylétiques ont émergés (ou ré-émergés) et ont été reconnus comme des genres satellites indépendants plus ou moins larges selon les cas. Certains de ces genres avaient été reconnus par des auteurs anciens, et ont pu être exhumés de la litérature; pour d'autre groupes des genres ont dus être crées. Citons par ex. les Fomitiporia, Fomitiporella, Fulvifomes, Fuscoporia, Porodaedalea, …. Afin d'élargir les connaissances de ces champignons dans la Région Sud du Brésil, une étude taxonomique a été réalisée à partir de révisions d'herbier et de l'analyse des spécimens collectés en 2010, 2011 et 2013, dans les trois États du sud du Brésil. Les données de la littérature ont également été rassemblées avec l'objectif de fournir un cadre des connaissances actuelles du groupe dans la région étudiée. Plus de 600 spécimens d'Hymenochaetaceae poroïdes ont été analysés. Quarantequatre espèces, distribuées dans neuf genres, ont été identifiées. De ces espèces et d'espèces mentionnées dans la littérature, 26 sont connus pour Paraná, 25 pour Santa Catarina et 35 pour Rio Grande do Sul. Six espèces sont décrites comme nouvelle pour la science. Neuf espèces sont cités pour la première fois au Paraná, 10 pour Santa Catarina, 16 pour Rio Grande do Sul, 14 pour la Région Sud du Brésil, neuf sont mentionnés pour la première fois au Brésil et une pour l’Amérique du Sud. En plus, deux nouvelles combinaisons sont proposées. / Phellinus s.l. foi criado por Quélet em 1886 e compreende atualmente 180 espécies, quase a metade do número total das espécies de Hymenochaetaceae. As características consideradas para definir o gênero incluem basidiomas com reação xantocroica positiva e permanente, superfície dos poros amarela a marrom, sistema hifal dimítico essencialmente com hifas generativas com septo simples (ou seja, sem fíbulas), hifas esqueletais castanhas e elementos do tipo setoides, no himênio ou, raramente, na trama. Em sua fisiologia (ou biologia nutricional), as espécies de Phellinus s.l. são lignocelulolíticas ou xilófilas, possuem um sistema enzimático capaz de degradar a lignina da madeira, causando podridão branca. Desenvolvem-se tanto na madeira viva (e, às vezes, são parasitas de grande importância econômica) ou madeira morta, participando assim ativamente na manutenção dos ecossistemas florestais. Estas espécies são geralmente os fungos xilófilos mais diversos e com maior representatividade nas florestas tropicais. Estudos recentes, enfatizando a morfologia do grupo e o desenvolvimento de abordagens complementares, não morfológicas, bioquímicas e genéticas, têm mostrado que este gênero é amplamente heterogêneo e polifilético (Larsen and Cobb-Poulle 1990; Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al., 2001). Em consequência, muitos grupos morfológicos mais coerentes e monofiléticos emergiram (ou reemergiram), e foram reconhecidos como gêneros satélites independentes. Alguns destes gêneros tinham sido reconhecidos por autores anteriores e foram exumados da literatura para que outros gêneros fossem devidamente criados, como, por exemplo, os gêneros Fomitiporia, Fulvifomes, Fuscoporia, Fomitiporia, Porodaedalea, … Com objetivo de ampliar o conhecimento sobre esses organismos na Região Sul do Brazil, um estudo taxonômico foi conduzido a partir de revisões de alguns herbários e análises de espécimes coletados entre os anos de 2010 e 2013, nos três Estados da Região Sul do Brazil. Dados da literatura também foram compilados com o objetivo de fornecer um quadro do conhecimento atual sobre o grupo estudado. Foram examinadas mais de 600 coletas de Hymenochaetaceae poroides, onde foram reconhecidas 44 espécies, pertencentes a nove gêneros. Dessas espécies e das espécies citadas na literatura, 26 são conhecidas para o estado do Paraná, 25 para Santa Catarina e 35 para o Rio Grande do Sul. Seis espécies são propostas como novas para ciência. Nove espécies são citadas pela primeira vez para o Paraná, dez para Santa Catarina, 16 para o Rio Grande do Sul, 14 para a Região Sul do Brasil, nove são citadas pela primeira vez para o Brasil e uma para a América do Sul. Além disso, são propostas duas novas combinações.

Phellinus s.l. a été créé par Quélet en 1886. Il comprend actuellement 180 espèces, soit près de la moitié du nombre total d'espèces d'Hymenochaetaceae. Les caractères généralement considérés pour la definition du genre incluent des basidiomes à réaction xanthochroique positive permanente, une trame des tubes jaune à brun, un système d'hyphes dimitique pour l'essentiel avec des hyphes génératives à septa simples (i.e absence de boucles), des hyphes squelettiques brunâtres, et des éléments de type sétoïdes au niveau de l'hyménium ou plus rarement de la trame. Au niveau de leur physiologie (ou de leur biologie nutritionnelle), les Phellinus s.l. sont lignivores, possédant un système enzymatique capable de dégrader préférentiellement la lignine, et également partiellement la cellulose et l'hémicellulose, des composés de la paroi cellulaire du bois, produisant à terme une pourriture blanche. Ils se développent tant sur bois vivant (et sont des parasites parfois économiquement importants) ou sur bois mort. Les Phellinus sont généralement les champignons lignivores les plus divers et les mieux représentés dans les forêts tropicales. Ils participent ainsi activement au maintien des écosystèmes forestiers. Des études récentes, de morphologie fine et le développement d'approches complémentaires, nonmorphologiques, de type biochimique d'abord, génomique ensuite, ont toutefois démontré que la conception généralement admise par la majorité des auteurs modernes (Larsen and Cobb-Poulle 1990, Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al, 2001) est largement hétérogène et polyphylétique. En conséquence, de nombreux groupes morphologiques plus cohérents et monophylétiques ont émergés (ou ré-émergés) et ont été reconnus comme des genres satellites indépendants plus ou moins larges selon les cas. Certains de ces genres avaient été reconnus par des auteurs anciens, et ont pu être exhumés de la litérature; pour d'autre groupes des genres ont dus être crées. Citons par ex. les Fomitiporia, Fomitiporella, Fulvifomes, Fuscoporia, Porodaedalea, …. Afin d'élargir les connaissances de ces champignons dans la Région Sud du Brésil, une étude taxonomique a été réalisée à partir de révisions d'herbier et de l'analyse des spécimens collectés en 2010, 2011 et 2013, dans les trois États du sud du Brésil. Les données de la littérature ont également été rassemblées avec l'objectif de fournir un cadre des connaissances actuelles du groupe dans la région étudiée. Plus de 600 spécimens d'Hymenochaetaceae poroïdes ont été analysés. Quarantequatre espèces, distribuées dans neuf genres, ont été identifiées. De ces espèces et d'espèces mentionnées dans la littérature, 26 sont connus pour Paraná, 25 pour Santa Catarina et 35 pour Rio Grande do Sul. Six espèces sont décrites comme nouvelle pour la science. Neuf espèces sont cités pour la première fois au Paraná, 10 pour Santa Catarina, 16 pour Rio Grande do Sul, 14 pour la Région Sud du Brésil, neuf sont mentionnés pour la première fois au Brésil et une pour l’Amérique du Sud. En plus, deux nouvelles combinaisons sont proposées. / Phellinus s.l. foi criado por Quélet em 1886 e compreende atualmente 180 espécies, quase a metade do número total das espécies de Hymenochaetaceae. As características consideradas para definir o gênero incluem basidiomas com reação xantocroica positiva e permanente, superfície dos poros amarela a marrom, sistema hifal dimítico essencialmente com hifas generativas com septo simples (ou seja, sem fíbulas), hifas esqueletais castanhas e elementos do tipo setoides, no himênio ou, raramente, na trama. Em sua fisiologia (ou biologia nutricional), as espécies de Phellinus s.l. são lignocelulolíticas ou xilófilas, possuem um sistema enzimático capaz de degradar a lignina da madeira, causando podridão branca. Desenvolvem-se tanto na madeira viva (e, às vezes, são parasitas de grande importância econômica) ou madeira morta, participando assim ativamente na manutenção dos ecossistemas florestais. Estas espécies são geralmente os fungos xilófilos mais diversos e com maior representatividade nas florestas tropicais. Estudos recentes, enfatizando a morfologia do grupo e o desenvolvimento de abordagens complementares, não morfológicas, bioquímicas e genéticas, têm mostrado que este gênero é amplamente heterogêneo e polifilético (Larsen and Cobb-Poulle 1990; Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al., 2001). Em consequência, muitos grupos morfológicos mais coerentes e monofiléticos emergiram (ou reemergiram), e foram reconhecidos como gêneros satélites independentes. Alguns destes gêneros tinham sido reconhecidos por autores anteriores e foram exumados da literatura para que outros gêneros fossem devidamente criados, como, por exemplo, os gêneros Fomitiporia, Fulvifomes, Fuscoporia, Fomitiporia, Porodaedalea, … Com objetivo de ampliar o conhecimento sobre esses organismos na Região Sul do Brazil, um estudo taxonômico foi conduzido a partir de revisões de alguns herbários e análises de espécimes coletados entre os anos de 2010 e 2013, nos três Estados da Região Sul do Brazil. Dados da literatura também foram compilados com o objetivo de fornecer um quadro do conhecimento atual sobre o grupo estudado. Foram examinadas mais de 600 coletas de Hymenochaetaceae poroides, onde foram reconhecidas 44 espécies, pertencentes a nove gêneros. Dessas espécies e das espécies citadas na literatura, 26 são conhecidas para o estado do Paraná, 25 para Santa Catarina e 35 para o Rio Grande do Sul. Seis espécies são propostas como novas para ciência. Nove espécies são citadas pela primeira vez para o Paraná, dez para Santa Catarina, 16 para o Rio Grande do Sul, 14 para a Região Sul do Brasil, nove são citadas pela primeira vez para o Brasil e uma para a América do Sul. Além disso, são propostas duas novas combinações.

Phellinus s.l. a été créé par Quélet en 1886. Il comprend actuellement 180 espèces, soit près de la moitié du nombre total d'espèces d'Hymenochaetaceae. Les caractères généralement considérés pour la definition du genre incluent des basidiomes à réaction xanthochroique positive permanente, une trame des tubes jaune à brun, un système d'hyphes dimitique pour l'essentiel avec des hyphes génératives à septa simples (i.e absence de boucles), des hyphes squelettiques brunâtres, et des éléments de type sétoïdes au niveau de l'hyménium ou plus rarement de la trame. Au niveau de leur physiologie (ou de leur biologie nutritionnelle), les Phellinus s.l. sont lignivores, possédant un système enzymatique capable de dégrader préférentiellement la lignine, et également partiellement la cellulose et l'hémicellulose, des composés de la paroi cellulaire du bois, produisant à terme une pourriture blanche. Ils se développent tant sur bois vivant (et sont des parasites parfois économiquement importants) ou sur bois mort. Les Phellinus sont généralement les champignons lignivores les plus divers et les mieux représentés dans les forêts tropicales. Ils participent ainsi activement au maintien des écosystèmes forestiers. Des études récentes, de morphologie fine et le développement d'approches complémentaires, nonmorphologiques, de type biochimique d'abord, génomique ensuite, ont toutefois démontré que la conception généralement admise par la majorité des auteurs modernes (Larsen and Cobb-Poulle 1990, Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al, 2001) est largement hétérogène et polyphylétique. En conséquence, de nombreux groupes morphologiques plus cohérents et monophylétiques ont émergés (ou ré-émergés) et ont été reconnus comme des genres satellites indépendants plus ou moins larges selon les cas. Certains de ces genres avaient été reconnus par des auteurs anciens, et ont pu être exhumés de la litérature; pour d'autre groupes des genres ont dus être crées. Citons par ex. les Fomitiporia, Fomitiporella, Fulvifomes, Fuscoporia, Porodaedalea, …. Afin d'élargir les connaissances de ces champignons dans la Région Sud du Brésil, une étude taxonomique a été réalisée à partir de révisions d'herbier et de l'analyse des spécimens collectés en 2010, 2011 et 2013, dans les trois États du sud du Brésil. Les données de la littérature ont également été rassemblées avec l'objectif de fournir un cadre des connaissances actuelles du groupe dans la région étudiée. Plus de 600 spécimens d'Hymenochaetaceae poroïdes ont été analysés. Quarantequatre espèces, distribuées dans neuf genres, ont été identifiées. De ces espèces et d'espèces mentionnées dans la littérature, 26 sont connus pour Paraná, 25 pour Santa Catarina et 35 pour Rio Grande do Sul. Six espèces sont décrites comme nouvelle pour la science. Neuf espèces sont cités pour la première fois au Paraná, 10 pour Santa Catarina, 16 pour Rio Grande do Sul, 14 pour la Région Sud du Brésil, neuf sont mentionnés pour la première fois au Brésil et une pour l’Amérique du Sud. En plus, deux nouvelles combinaisons sont proposées. / Phellinus s.l. foi criado por Quélet em 1886 e compreende atualmente 180 espécies, quase a metade do número total das espécies de Hymenochaetaceae. As características consideradas para definir o gênero incluem basidiomas com reação xantocroica positiva e permanente, superfície dos poros amarela a marrom, sistema hifal dimítico essencialmente com hifas generativas com septo simples (ou seja, sem fíbulas), hifas esqueletais castanhas e elementos do tipo setoides, no himênio ou, raramente, na trama. Em sua fisiologia (ou biologia nutricional), as espécies de Phellinus s.l. são lignocelulolíticas ou xilófilas, possuem um sistema enzimático capaz de degradar a lignina da madeira, causando podridão branca. Desenvolvem-se tanto na madeira viva (e, às vezes, são parasitas de grande importância econômica) ou madeira morta, participando assim ativamente na manutenção dos ecossistemas florestais. Estas espécies são geralmente os fungos xilófilos mais diversos e com maior representatividade nas florestas tropicais. Estudos recentes, enfatizando a morfologia do grupo e o desenvolvimento de abordagens complementares, não morfológicas, bioquímicas e genéticas, têm mostrado que este gênero é amplamente heterogêneo e polifilético (Larsen and Cobb-Poulle 1990; Ryvarden, 1991; Fischer, 1996; Góes-Neto et al., 2001). Em consequência, muitos grupos morfológicos mais coerentes e monofiléticos emergiram (ou reemergiram), e foram reconhecidos como gêneros satélites independentes. Alguns destes gêneros tinham sido reconhecidos por autores anteriores e foram exumados da literatura para que outros gêneros fossem devidamente criados, como, por exemplo, os gêneros Fomitiporia, Fulvifomes, Fuscoporia, Fomitiporia, Porodaedalea, … Com objetivo de ampliar o conhecimento sobre esses organismos na Região Sul do Brazil, um estudo taxonômico foi conduzido a partir de revisões de alguns herbários e análises de espécimes coletados entre os anos de 2010 e 2013, nos três Estados da Região Sul do Brazil. Dados da literatura também foram compilados com o objetivo de fornecer um quadro do conhecimento atual sobre o grupo estudado. Foram examinadas mais de 600 coletas de Hymenochaetaceae poroides, onde foram reconhecidas 44 espécies, pertencentes a nove gêneros. Dessas espécies e das espécies citadas na literatura, 26 são conhecidas para o estado do Paraná, 25 para Santa Catarina e 35 para o Rio Grande do Sul. Seis espécies são propostas como novas para ciência. Nove espécies são citadas pela primeira vez para o Paraná, dez para Santa Catarina, 16 para o Rio Grande do Sul, 14 para a Região Sul do Brasil, nove são citadas pela primeira vez para o Brasil e uma para a América do Sul. Além disso, são propostas duas novas combinações.

Ce travail de thèse traite de deux problèmes liés aux méthodes de reconstruction d'arbres phylogénétiques. Dans une première partie, nous fournissons des estimateurs consistants ainsi que des intervalles de confiance asymptotiques mathématiquement rigoureux pour le temps d'évolution de séquences d'ADN dans des modèles de substitutions plus réalistes que les modèles usuels, prenant en compte les effets de la méthylation des dinucléotides CpG dans le génome des mammifères. Dans une seconde partie, nous étendons un résultat récent de Steel et Matsen en prouvant qu'un des travers bien connu des méthodes Bayésiennes en phylogénie, appelé "star tree paradox", a en fait lieu dans un cadre plus large que celui de Steel et Matsen.

Les réseaux phylogénétiques généralisent le modèle de l'arbre pour décrire l'évolution, en permettant à des arêtes entre les branches de l'arbre d'exprimer des échanges de matériel génétique entre espèces coexistantes. De nombreuses approches combinatoires - fondées sur la manipulation d'ensembles finis d'objets mathématiques - ont été conçues pour reconstruire ces réseaux à partir de données extraites de plusieurs arbres de gènes contradictoires. Elles se divisent en plusieurs catégories selon le type de données en entrées (triplets, quadruplets, clades ou bipartitions) et les restrictions de structure sur les réseaux reconstruits. Nous analysons en particulier la structure d'une classe de réseaux restreints, les réseaux de niveau k, et adaptons ce paramètre de niveau au contexte non enraciné. Nous donnons aussi de nouvelles méthodes combinatoires pour reconstruire des réseaux phylogénétiques, à partir de clades - méthode implémentée dans le logiciel Dendroscope - ou de quadruplets. Nous étudions les limites de ces méthodes combinatoires (explosion de complexité, bruit et silence dans les données, ambiguïté des réseaux reconstruits) et la façon de les prendre en compte, en particulier par un pré-traitement des données. Finalement, nous illustrons les résultats de ces méthodes de reconstruction sur des données réelles avant de conclure sur leur utilisation dans une méthodologie globale qui intègre des aspects statistiques. / Phylogenetic networks generalize the tree concept to model Evolution, by allowing edges between branches inside the tree to reflect genetic material exchanges between coexisting species. Lots of combinatorial approaches have been designed to reconstruct networks from data extracted from a set of contradictory gene trees. These approaches can be divided into several categories depending on the kind of input, i.e. triplets, quartets, clusters and splits, and on the kind of structure restrictions they impose on reconstructed networks.We particularly analyze the structure of one class of such restricted networks, namely level-k phylogenetic networks, and adapt this level parameter to the unrooted context. We also give new combinatorial methods to reconstruct phylogenetic networks from clusters - implemented in Dendroscope - or quartets. We study the limits of combinatorial methods (complexity explosion, noise and silence in the data, ambiguity in the reconstucted network), and the way to tackle them, in particular with an appropriate data preprocessing. Finally we illustrate the results of these reconstruction methods on a dataset, and we conclude on how to use them in a global methodology which integrates statistical aspects.

Les pseudosuchiens représentent l'ensemble de la lignée des crocodiliens qui s'est différentiée de celle des dinosaures à partir du Trias inférieur (il y en a environ 250 Ma). A l'origine probablement endothermes et terrestres, les pseudosuchiens sont par la suite devenus ectothermes et certains d'entre eux sont retournés vers un mode de vie semi-aquatique lors de la transition Trias-Jurassique (200 Ma): les néosuchiens (formes encore représentées dans le nature actuelle) et les téléosauridés (disparus depuis le Crétacé). À l'image de certains taxons fossiles comme les " stégocéphales ", les pseudosuchiens présentent une ornementation composée de cupules et de sillons à la surface des os dermiques (toit crânien, mandibules et ostéodermes) qui a la particularité de se former par résorption osseuse au sein de ce groupe. L'étude d'os fossilisés et d'os sec par des techniques d'imagerie 3D combinées à des analyses phylogénétiques basées sur des caractères quantitatifs a montré que les formes amphibies présentent un développement accrue de l'ornementation. Par la suite, nos analyses histologiques à partir de prélèvements sur des crocodiliens vivants ont montré que ces cupules hébergent des bouquets vasculaires qui seraient possiblement impliqués dans les échanges de chaleurs en phase émergée et semi-émergée ainsi que dans le tampon, de l'acidité sanguine pendant les phases émergées (en apnée). Concernant les possible implications biomécaniques de l’ornementation, les analyses en éléments finis que nous avons effectuées à partir d’ostéodermes scannés en 3D ont montré que la présence d’ornementation n’avait pas d’influence ni sur la résistance mécanique des ostéodermes ni sur leur capacité à conduire la chaleur. Par conséquent, le rôle fonctionnel de l’ornementation serait strictement d’ordre physiologique en lien avec la mise en place d’un réseau sanguin péri-osseux qui faciliterait à la fois les transferts de chaleur entre l’organisme et l’environnement en phase d’exposition et le stockage du lactate dans les os dermiques en phase d’apnée. De plus, la mise en place de l’ornementation pourrait permettre le maintien de l’équilibre homéostatique phospho-calcique via la succession de résorption superficielle et de dépôt secondaires en périphérie des os dermiques suivant la trajectoire ontogénétique de chaque individu (phase de ponte, jeun prolongé...). / Pseudosuchia is the crocodylian lineage which split up with the dinosaurs since the Early- Triassic (around 250 million years ago). At first probably endothermic and terrestrial, pseudosuchians became secondarily ectothermic and some of them returned to a semi-aquatic lifestyle at the Triassic-Jurassic transition (200 Ma): the neosuchians (still present in current nature) and the teleosaurids (disappeared since the Cretaceous). Like some extinct vertebrate groups (« the stegocephalians »), the pseudosuchians possess a dermal bone ornamentation made of pits and grooves on the skull roof, the mandibles and the osteoderms but with the particularity to be excavated by resorption. The study of both fossil and dry bones combining 3D-data monitoring and quantitative data-based phylogenetic comparative analyses evidenced that the semi-aquatic forms possess a more excavated bone ornamentation. Further, histological analyses based on living animal sampling have revealed that the ornamentation pits always house a vessel proliferation which may be involved in heat exchanges during emerged and semi-emerged periods as well as acidosis buffering during submerged periods (apnea). Concerning the biomechanical and thermal implications, the finite element analyses performed on 3D-modeled osteoderms have proved that the bone ornamentation does not modify the osteoderm heat conduction nor their mechanical resistance. Consequently, we assess that the functional role of bone ornamentation shall mainly concern physiological implications through the set-up of a blood vessel network on the bone periphery (heat transfers, blood acidosis buffering; as hypothesized by previous authors). Secondarily, bone ornamentation may also be involved in phosphor-calcic homeostasis based on the succession of pit resorption and secondary superficial bone deposit in response to the specimens. life-long changes (eggshelling, diets.).

La théorie synthétique de l'évolution a largement diffusé dans tous les domaines de la biologie, notamment grâce aux arbres phylogénétiques. S'ils ont une utilité évidente en génomique comparative, ils n'en sont pas moins utilisés dans de nombreux autres domaines allant de l'étude de la biodiversité à l'épidémiologie en passant par les sciences forensiques. Les arbres phylogénétiques sont non seulement une charactérisation efficace mais aussi un outil puissant pour étudier l'évolution. Cependant, toute utilisation d'arbre dans une étude suppose que l'arbre ait été correctement estimé, tant au niveau de la topologie que des autres paramètres, alors que cette estimation est un problème statistique compliqué et encore très ouvert. On admet généralement qu'on ne peut faire de bonne estimation sans les quatre pré-requis que sont (1) le choix d'un ou plusieurs gènes pertinents pour la question étudiée, (2) une quantité suffisante de données pour s'assurer une bonne précision d'estimation, (3) une méthode de reconstruction efficace qui s'appuie sur une modélisation fine de l'évolution pour minimiser les biais de reconstruction, (4) un bon échantillonnage de taxons. Nous nous intéressons dans cette thèse à quatre thèmes étroitement liés à l'un ou l'autre de ces pré-requis. Dans la première partie, nous utilisons des inégalités de concentration pour étudier le lien entre précision d'estimation et quantité de données. Nous proposons ensuite une méthode basée sur des extensions de Edgeworth pour tester la congruence phylogénétique d'un nouveau gène avec ses prédécesseurs. Dans la deuxième partie, nous proposons deux méthodes, inspirées des analyses de sensibilités, pour détecter les sites et taxons aberrants. Ces points aberrants peuvent nuire à la robustesse des estimateurs et nous montrons sur des exemples comment quelques observations aberrantes seulement suffisent à drastiquement modifier les estimateurs. Nous discutons les implications de ces résultats et montrons comment augmenter la robustesse de l'estimateur de l'arbre en présence d'observations aberrantes.

Les réseaux phylogénétiques généralisent le modèle de l'arbre pour décrire l'évolution, en permettant à des arêtes entre les branches de l'arbre d'exprimer des échanges de matériel génétique entre espèces coexistantes. De nombreuses approches combinatoires - fondées sur la manipulation d'ensembles finis d'objets mathématiques - ont été conçues pour reconstruire ces réseaux à partir de données extraites de plusieurs arbres de gènes contradictoires. Elles se divisent en plusieurs catégories selon le type de données en entrée (triplets, quadruplets, clades ou bipartitions) et les restrictions de structure sur les réseaux reconstruits. Nous analysons en particulier la structure d'une classe de réseaux restreints, les réseaux de niveau k, et adaptons ce paramètre de niveau au contexte non enraciné. Nous donnons aussi de nouvelles méthodes combinatoires pour reconstruire des réseaux phylogénétiques, à partir de clades - méthode implémentée dans le logiciel Dendroscope - ou de quadruplets. Nous étudions les limites de ces méthodes combinatoires (explosion de complexité, bruit et silence dans les données, ambiguïté des réseaux reconstruits) et la façon de les prendre en compte, en particulier par un pré-traitement des données. Finalement, nous illustrons les résultats de ces méthodes de reconstruction sur des données réelles avant de conclure sur leur utilisation dans une méthodologie globale qui intègre des aspects statistiques