O possível envolvimento de afídeos na transmissão de vírus associados à morte súbita dos citros (MSC) indica a necessidade de monitoramento desses insetos para melhor compreender sua dinâmica populacional e a epidemiologia da doença. Esta pesquisa teve como principal objetivo a determinação das principais espécies de afídeos que colonizam pomares de laranja doce [Citrus sinensis (L.) Osbeck] de um município afetado pela MSC, no Norte do Estado de São Paulo, bem como o estudo da dinâmica populacional destes insetos. Preliminarmente, padronizou-se uma metodologia de amostragem de afídeos, baseando-se em uma análise da distribuição espacial destes insetos na copa de árvores cítricas, em dois pomares de laranja doce, localizados em Comendador Gomes-MG e Santa Cruz do Rio Pardo-SP. Em cada pomar, delimitou-se um talhão com 960 plantas numeradas, no qual 100 plantas foram selecionadas ao acaso, para as avaliações. Cada árvore foi dividida em três estratos: i) inferior (0 – 1,0 m); ii) médio (1,0 – 1,8 m); e iii) superior (>1,8 m). Os estratos foram divididos em quadrantes (Leste, Oeste, Norte e Sul), amostrando-se uma brotação por quadrante, totalizando 12 brotações por planta. Através de análise de variância, observou-se efeito de planta e de estrato na densidade populacional dos afídeos, havendo menor número de afídeos no terço inferior em relação aos terços médio e superior da planta. Não houve efeito significativo de quadrantes nem da interação estrato x quadrante na estimativa populacional de afídeos. Definiu-se que a avaliação de uma brotação de cada quadrante do terço médio da copa, em 150 plantas, seria o procedimento mais adequado para o monitoramento de afídeos, visando-se ao estudo de dinâmica populacional. Utilizando-se este método de amostragem, iniciaram-se avaliações quinzenais de afídeos em dois talhões de laranja doce (‘Valência’ enxertada sobre limão ‘Cravo’) com idades diferentes (4 e 10 anos), no município de Nova Granada-SP, no período de abril/2003 a abril/2005. Simultaneamente, foram realizadas avaliações de brotações nas árvores cítricas, obtendo-se valores médios do número de brotações por m2 e do comprimento das brotações para cada talhão. Através de análises de regressão linear múltipla, os dados populacionais dos afídeos foram correlacionados com variáveis climáticas (temperaturas média, mínima e máxima; umidade relativa do ar e precipitação pluviométrica) registradas 30 dias antes da amostragem dos afídeos, e com variáveis fenológicas (comprimento das brotações e número de brotações/m²) registradas no dia da amostragem. Foram coletados afídeos das espécies Aphis gossypii Glover, A. spiraecola Patch e Toxoptera citricida Kirkaldy, com predominância de colônias de A. gossypii e A. spiraecola no pomar com 4 anos, e de colônias de T. citricida no pomar com 10 anos. A ocorrência desses afídeos em árvores cítricas coincide com períodos de brotações nos pomares, tanto em épocas de estiagem como em épocas de maior precipitação pluviométrica. O número de brotações cítricas/m², o comprimento das brotações e a temperatura são os fatores mais freqüentemente associados ao desenvolvimento das colônias de afídeos em árvores cítricas. A. gossypii, A. spiraecola e T. citricida mostram maiores picos de incidência de formas aladas em ramos cítricos nos meses de inverno (julho a setembro). As espécies T. citricida, A. gossypii e A. spiraecola diferem na capacidade de distorcer folhas e brotações cítricas, sendo que a última é a principal responsável por este tipo de dano direto. / Because aphids are possibly involved in the spread of viruses associated with a new and destructive disease, citrus sudden death (CSD), it is important to know their population dynamics in order to understand disease epidemiology. The goal of this research was to determine the main aphid species that colonize citrus groves [Citrus sinensis (L.) Osbeck] in CSD-affected areas of northern State of São Paulo, as well as to study their population dynamics. In order to establish procedures for sampling aphids that colonize citrus, a preliminary study of spatial distribution of these insects on the canopy of citrus trees was carried out in two sweet orange groves in Comendador Gomes-MG and Santa Cruz do Rio Pardo-SP. In each grove, 100 trees were randomly sampled in an experimental plot with 960 numbered plants. Each tree canopy was divided in three strata: i) lower (0 – 1,0 m); ii) medium (1,0 – 1,8 m); and iii) upper (>1,8 m). The canopy strata were subdivided in quadrants (E, W, N, S). Twelve young branches were sampled from each tree (1 per quadrant; 4 per stratum). By using analysis of variance, significant effects of plant and canopy stratum on aphid population were observed, with lower numbers of nymphs and adults found on the lower stratum than on the medium and upper strata. Aphid population was not influenced by quadrant or stratum x quadrant interaction. It was determined that sampling of 4 young branches (1 per quadrant) of the medium stratum from 150 citrus trees would be an adequate procedure for monitoring aphids on citrus trees, in order to obtain accurate population estimates for the population dynamics study. By using this sampling method, aphid surveys were carried out fortnightly in two sweet orange groves (‘Valência’ grafted on rangpur lime), 4 and 10 years old, in Nova Granada County, from April/2003 to April/2005. Simultaneous observations of mean number of young shoots/m2 of citrus canopy and mean shoot length were also conducted. By using multiple linear regression analysis, aphid numbers were correlated with local climatic variables (minimum, medium and maximum temperatures; relative humidity and rainfall) recorded 30 days before aphid sampling, as well as with phenological variables (mean number of young shoots/m2 and mean shoot length) recorded on the sampling date. Aphis gossypii Glover, A. spiraecola Patch, Toxoptera citricida Kirkaldy were the main aphid species sampled. A. gossypii and A. spiraecola were the prevalent species in the 4-year old grove, whereas T. citricida prevailed in the 10-year old grove. Aphid colonies were detected on citrus trees during periods of young shoot production, in different seasons, with either low (winter) or high (summer) rainfall. Mean number of young shoots/m2, mean shoot length and temperature were the main factors associated with aphid colony development on citrus trees. Peaks of A. gossypii, A. spiraecola and T. citricida alatae on citrus branches occurred during the winter months (July through September). A. spiraecola, A. gossypii and T. citricida differed in the ability to cause severe leaf deformation in the young shoots; this type of direct damage was mostly associated with colonies of the first species.

Chez les scolytes (Curculionidae : Scolytinae) réalisant des pullulations éruptives, les processus conditionnant l’intensité et la durée des pullulations sont généralement mal connus. Nous avons étudié trois facteurs susceptibles de moduler les pullulations d’Ips sexdentatus (Börner) : la compétition intraspécifique, les ennemis naturels et la température. Les densités de colonisation et le seuil critique de densité d’attaques sur arbres ont été estimés lors d’une pullulation, et les effets de ces densités sur la productivité et la fitness des insectes ont été mesurés en laboratoire. L’entomofaune associée au scolyte a été étudiée dans des peuplements de pins présentant différents niveaux de dégâts de l’insecte. Les effets thermiques ont été estimés via des élevages à différentes températures. Les densités de colonisation sur arbres, ou celle correspondant à la valeur du seuil critique, ont fortement affecté la productivité et la fitness d’I. sexdentatus. L’entomofaune associée était peu sensible aux niveaux de population du scolyte, dont la productivité a cependant été réduite par la durée d’exposition aux ennemis naturels. L’estimation des besoins thermiques de l’espèce a permis de calculer qu’un réchauffement de 1°C augmenterait les effectifs et permettrait l’apparition d’une troisième génération annuelle, tout en réduisant la fitness des insectes. La compétition intraspécifique serait un facteur critique de régulation des pullulations d’I. sexdentatus alors que les ennemis naturels joueraient un rôle plus secondaire. Une élévation de température pourrait aggraver les pullulations mais aussi réduire la fitness des insectes et augmenter la compétition intraspécifique. / For eruptive bark beetles (Curculionidae: Scolytinae), the processes affecting the intensity and duration of outbreaks are generally poorly known. We have investigated three factors that may affect the population dynamics of Ips sexdentatus (Börner), namely the intraspecific competition, the natural enemies and the temperature. Colonization densities and the critical threshold of attack densities on trees have been estimated during an outbreak. How such densities affected the productivity and fitness of the beetles has been evaluated under laboratory conditions. The insect community associated with the bark beetle has been characterized in pine stands exhibiting different damage levels. To assess the thermal effects, the insects have been reared at different temperatures. Colonization densities on trees, or equivalent to the critical threshold of attacks, dramatically affected both the productivity and fitness of I. sexdentatus. The associated fauna was loosely related to the population levels of the bark beetle, although the duration of the exposure to the natural enemies affected its productivity. The assessment of thermal requirements allowed calculating that an average warming of 1°C during the activity period would increase the population levels and number of generations per year, but also decrease the beetles’ fitness. Intraspecific competition is probably a critical regulating factor for I. sexdentatus, while natural enemies would rather play a secondary role. A temperature increase could aggravate the outbreaks, but this could be counterbalanced by a fitness reduction and an increase of intraspecific competition.

L'objectif de cette thèse est de comprendre comment l'hétérogénéité du paysage (i.e. composition, structuration spatiale et dynamique temporelle) affecte les populations, notamment dans les paysages agricoles, fortement structurés par la mosaïque des parcelles et les rotations culturales. Nous abordons cette question à la fois de manière théorique (en simulant des dynamiques de populations dans des paysages aux propriétés spatiales et temporelles contrôlées) mais également empirique (en analysant la sélection d'habitat par la communauté de passereaux des paysages agricoles).Nous avons ainsi montré que la composition, la configuration spatiale et la dynamique temporelle étaient toutes trois importantes pour expliquer les dynamiques de population, et que la nature des réponses à l'hétérogénéité dépendait des traits des espèces (taux de croissance, dispersion, échelle de réponse au paysage). L'analyse sur la communauté de passereaux a montré que la composition en cultures influençait la sélection d'habitat chez certaines espèces, mais nos données ne nous ont pas permis de mettre en avant un effet significatif de la structuration spatiale des cultures sur les passereaux. Une analyse plus fine pour l'Alouette des champs (Alauda arvensis) a montré un effet positif de la diversité des cultures à l'échelle du territoire, expliqué par une complémentarité fonctionnelle entre les cultures, suggérant que des petites parcelles et un mélange des cultures dans le paysage seraient bénéfiques pour cette espèce. L'effet de la structuration spatiale et temporelle des cultures sur les populations mériterait d'être testé de façon plus approfondie à l'échelle adéquate sur de nombreux taxons. Une meilleure connaissance de l'effet des propriétés de la matrice cultivée sur les processus permettrait de prédire l'évolution des populations face à des modifications du paysage à l'aide de modèles mécanistes, et offrirait de nouvelles opportunités pour gérer la biodiversité. / The aim of this thesis is to understand how landscape heterogeneity (i.e. composition, configuration and temporal dynamics) affects populations, especially in farmlands, highly structured by the crop mosaic and rotations. We answer this question theoretically (simulating population dynamics in landscapes with controlled spatial and temporal properties) and empirically (analysing habitat selection by the farmland bird community).We found that landscape composition, configuration and temporal dynamics were all important to explain population dynamics and that the response to landscape heterogeneity depended on species traits (growth rate, dispersal, scale of response to the landscape). The analyse of farmland birds data revealed that crop composition influenced habitat selection for some species, but did not reveal a significant effect of crop configuration on birds. A finer analyse on Skylark showed a positive effect of crop diversity at the territory scale explained by a functional complementation among crops. It suggested that small fields and crop well mixed in the landscape would be beneficial for this species. The effect of spatial and temporal crop heterogeneity should be studied in depth at the right scale on many taxa. A good understanding of the effect of the cultivated matrix on processes would allow us to predict the change in populations when modifying the landscape and would offer new opportunities to manage biodiversity.

Abstract Parasites are an inseparable part of the life of wild birds. They may cause morbidity, mortality or reduction in fecundity. Parasite distribution in hosts is typically not uniform and many host factors (e.g. age) may affect the pattern of distribution. Under certain conditions, parasites even have the potential to regulate the host population. The grouse species of Finnish forests — the capercaillie Tetrao urogallus , the black grouse Lyrurus tetrix and the hazel grouse Tetrastes bonasia — harbour several species of intestinal helminth parasites. The populations have fluctuated in cyclic manner but the mechanisms behind the cycles are largely unknown. I studied the interactions of forest grouse and their intestinal helminth parasites by using intestinal samples collected by hunters in five game management districts during eight years (1995–2002). The most common parasite species in the samples was the nematode Ascaridia compar. Also, three species of cestodes (Skrjabinia cesticillus, Paroniella urogalli and Hymenolepis sp.) were found. Large size, male gender and age over 1 year were connected with an increased probability and intensity of A. compar infection. Juvenile grouse were commonly infected with cestodes while in adults infections were quite rare. The influence of inbreeding on the susceptibility to parasite infections was studied in the capercaillie by analysing microsatellite heterozygosity. The less heterozygous birds were more likely to be infected with A. compar and were more intensely infected suggesting negative influence of inbreeding on parasite resistance. An indirect negative effect of parasites was found by comparing bags hunted with a trained dog or without a dog. Grouse infected by cestodes were significantly more common in the dog-assisted bag. Thus, cestode infection seemed to make grouse more vulnerable to canine predation. The interaction between grouse population dynamics and parasites was studied by analyzing the grouse densities obtained from annual wildlife counts and parasite indices. A. compar was most common and most abundant in the years of grouse population decline. The grouse population growth rate was negatively correlated with the annual mean abundance of A. compar. Relative survival but not breeding success decreased as the abundance of A. compar increased. The findings suggest that A. compar influences the dynamics of Finnish grouse even though regular cyclic dynamics are no longer evident. / Tiivistelmä Loiset kuuluvat erottamattomana osana luonnonvaraisten lintujen elämään. Ne voivat aiheuttaa sairautta, kuolleisuutta tai hedelmällisyyden alentumista. Tyypillisesti loiset ovat levinneet isäntäpopulaatioon epätasaisesti ja monet isännän ominaisuudet (esim. ikä) vaikuttavat levinneisyyteen. Tietyissä oloissa loiset voivat jopa säädellä isäntäpopulaatiotaan. Suomalaiset metsäkanalinnut — metso Tetrao urogallus, teeri Lyrurus tetrix ja pyy Tetrastes bonasia — ovat useiden suolistoloismatolajien isäntiä. Metsäkanapopulaatiot ovat vaihdelleet syklisesti, mutta syklejä aiheuttavat mekanismit ovat yhä tuntemattomia. Tutkin metsäkanalintujen ja niiden suolistoloisten välisiä vuorovaikutuksia käyttäen metsästäjien vuosina 1995–2002 viidestä eri riistanhoitopiiristä keräämiä suolistonäytteitä. Yleisin loislaji näytteissä oli kanalintusuolinkainen, Ascaridia compar. Myös kolme heisimatolajia (Skrjabinia cesticillus, Paroniella urogalli ja Hymenolepis sp.) todettiin. Suuri koko, koirassukupuoli ja yli yhden vuoden ikä olivat yhteydessä suurempaan kanalintusuolinkaistartunnan todennäköisyyteen ja voimakkuuteen. Nuorilla (alle 1 v.) linnuilla heisimadot olivat yleisiä, kun taas aikuisilla tartunnat olivat varsin harvinaisia. Sisäsiittoisuuden vaikutusta loistartuntaherkkyyteen tutkittiin metsolla mikrosatelliittiheterotsygotian perusteella. Vähemmän heterotsygoottiset metsot olivat todennäköisemmin ja voimakkaammin suolinkaisten infektoimia, mikä viittaa sisäsiittoisuuden negatiiviseen vaikutukseen loisten vastustuskykyyn. Loisten epäsuora haitallinen vaikutus havaittiin, kun verrattiin koiran kanssa ja ilman koiraa metsästettyä lintusaalista. Heisimadot olivat selvästi yleisempiä linnuilla, jotka oli metsästetty koiran kanssa kuin ilman koiraa metsästetyillä. Heisimatotartunta näytti siis altistavan metsäkanoja koiraeläinten saalistukselle. Metsäkanalintu- ja loispopulaatioiden välistä vuorovaikutusta tutkittiin analysoimalla vuosittaisia metsäkanatiheyksiä ja loisten runsautta. Kanalintusuolinkainen oli yleisimmillään ja runsaimmillaan metsäkanatiheyden laskuvuosina. Metsäkanapopulaation vuosittainen kasvuvauhti korreloi negatiivisesti kanalintusuolinkaisen vuosittaisen runsauden kanssa. Suhteellinen elossasäilyvyys laski kanalintusuolinkaisen runsauden lisääntyessä, mutta lisääntymistuloksen suhteen ei ollut samaa ilmiötä. Löydökset viittaavat siihen, että kanalintusuolinkaisella on vaikutusta suomalaisten metsäkanalintukantojen vaihteluihin, vaikka syklisiä kannanvaihteluja ei enää havaitakaan.

Ce projet explore la valeur épistémologique des collections historiques pour aborder des questions scientifiques actuelles sur les changements environnementaux dans les écosystèmes marins. Le challenge principal est de pouvoir caractériser le processus d'assimilation des connaissances dans un champ scientifique particulier, l'écologie. Les réseaux émergents de collections de données et d'objets permet l'exploration de questions sur comment le contexte historique a pu biaiser les observations qui sont utilisées maintenant pour analyser les tendances écologiques et environnementales du passé. Cette démarche devrait permettre in fine de contribuer à l'amélioration de nos connaissances sur la dynamique des réponses des systèmes écologiques. Plusieurs exemples différents sont traités en détail, couvrant le contexte historique de la recherche dans les stations marines et l'examen récursif des concepts de base en écologie tels que la dynamique des populations, la théorie de l'exclusion compétitive, et l'estimation de l'impact sur l'environnement. / This project explores the epistemic value of heritage collections for addressing modern scientific questions about environmental change in marine ecosystems. The main challenge is to investigate processes of knowledge assimilation within a specific scientific discipline, ecology. Emerging networks of data and object collections permit addressing questions about how historical context may bias observations used for analysis of ecological and environmental trends. The main goal is to synthesize historical concepts and data using meta-analysis and recursive techniques to reconstruct ecological trends. It is hoped that this will ultimately contribute to improving our understanding of the dynamics of ecological systems responses. Several different examples are treated in detail, covering the historical context of research work in marine stations as well as a critical re-examination of basic ecological concepts of population dynamics, competitive exclusion, and the estimation of environmental impact.

Pour comprendre comment le cortex cérébral extrait du sens et produit des actions à partir des informations sensorielles, il est nécessaire de comprendre à la fois son architecture et ses états dynamiques. Dans la présente thèse nous avons abordé cette relation structure-fonction au niveau des aires cérébrales, leurs connections et leurs interactions au sein du réseau cortical. Les aires sont connectées entre elles par deux grands types de projections axonales. D'une part, les connections « feedforward » (littéralement « antéroactives ») transmettent l'information des aires sensorielles aux aires de plus haut niveau dans la hiérarchie corticale et dont l'activité sous-tend des représentations plus abstraites. À l'inverse, les connections feedback (rétroactives) relient des aires dans la direction descendante de la hiérarchie corticale, vers les aires sensorielles primaires. Pour explorer les rôles respectifs des connections feedforward et feedback nous avons utilisé une triple approche. Premièrement, nous avons mis en évidence une asymétrie fonctionnelle très nette entre propagation feedforward et feedback grâce à des enregistrements et de la microstimulation électrique dans les aires V1 et V4 de macaques en comportement. D'autre part, nous avons étudié les propriétés globales du réseau cortical grâce à une riche base de données de connectivité basée sur des injections de traceurs fluorescents, et décrit une propriété générale et fondamentale de l'organisation corticale. Enfin, nous avons combiné des propriétés anatomiques des aires corticales et les données de connectivité dans un modèle dynamique à grande échelle du cortex / To understand how the cerebral cortex does what it does, it is necessary to elucidate both how its dynamic states are correlated with the functions it performs, and how it is organised. Many functional and anatomical gradients have been described that reflect the hierarchical abstraction at the heart of cortical computation. It was showed that two flavours of cortical connections exist, and that in the visual cortex they happen to transport information in opposite directions along this gradient. It was also hypothesised that other modalities exhibit the same type of gradient in their respective domains. However, studying requires knowledge of the architecture at different levels (such as the cortical column) and a causal understanding of the functional properties of these types of connections. First, we have studied the dynamics of both feedforward and feedback propagation in the visual system of awake, behaving macaque monkeys. Using the causal method of electrical microstimulation and recording, we have found a dynamic signature of each type of projections and an asymmetry in the way each type of input interacts with ongoing activity in a given visual area. Secondly, thanks to a rich and systematic data set in the macaque, we have found a fundamental organisational principle of the embedded and weighted cortical network that holds also in the more detailed level of neuronal connections inside an area. Finally, we have combined known anatomical gradients with actual inter-areal connectivity into a dynamic model, and here we show how it relates to both the ordering of areas along a hierarchical gradient and the wiring diagram of the cortical network

La compréhension et la gestion des écosystèmes requièrent un maximum de connaissances sur les dynamiques de populations. Depuis 2007, la taille de la sardine (Sardina pilchardus) et de l’anchois (Engraulis encrasicolus) dans le Golfe du Lion a chuté tandis qu’au même moment, la population de sprat, qui a une faible valeur commerciale, a fortement augmenté. Les très forts enjeux économiques autour de ces espèces ont conduit au projet de recherche « EcoPelGol » dans lequel se situe cette étude portant sur les changements observés. La condition corporelle, la croissance ainsi que la structure en âge et en taille des sardines, des anchois et en partie des sprats ont été analysées sur les vingt dernières années. Alors qu’en 2005-2007, la situation semblait optimale pour les anchois et les sardines (taille et condition élevées), celle-ci s’est considérablement dégradée depuis 2008, l’anchois et la sardine étant significativement plus petits et plus maigres. De plus, une diminution de l’âge et de la croissance a été observée chez la sardine. Nous avons ensuite caractérisé les fluctuations des débarquements historiques (1865-2013) de l’anchois, de la sardine et du maquereau. La chute récente des débarquements a été mise en exergue, avec une situation inédite où la sardine est actuellement moins débarquée qu’avant les années 60, date à laquelle les débarquements ont fortement augmenté suite à un accroissement conséquent de l’effort de pêche. Bien que la majorité de la variance dans les séries de débarquements semble être engendré par les changements de l’effort de pêche, nous avons également observé une relation entre les débarquements et l’indice « Atlantic Multidecadal Oscillation » pour l’anchois et la sardine et avec le « Western Mediterranean Oscillation » pour l'anchois. Dans une troisième analyse, la pression de prédation du thon rouge sur l’anchois, la sardine et le sprat a été estimée pour voir si l’accroissement de la population du thon depuis 2007 lié à de nouvelle mesures de gestion a pu impacté les poissons petits pélagiques. Mais bien que la sardine et l’anchois soient les proies principales du thon, moins de 2% de leurs populations ont été consommés chaque année entre 2011-2013, et ce, sans sélectivité sur la taille de ces proies de la part du thon. Ainsi, le thon rouge n’a pas pu avoir un impact significatif sur la structure en taille ou les abondances des petits pélagiques. Dans le chapitre final, nous avons considéré la possible influence de pathogènes. Des analyses globales dirigées vers la détection des parasites, des bactéries et des virus ont été effectuées tout au long de l’année et ont révélées la présence ponctuelle et relativement faible de bactéries des genres Tenacibaculum et Vibrio et celle systématique de microparasites. Malgré l’impossibilité d’exclure leur pathogénicité, aucune lésion tissulaire n’a été attribuée à ces organismes, réduisant fortement la probabilité d’une épizootie. Nos travaux indiquent que les mécanismes « top-down », des pathogènes ou encore la pêche ne sont probablement pas les facteurs clés pour expliquer les changements observés chez les poissons petites pélagiques. À l'opposé, certains paramètres environnementaux ont expliqué une partie de la variabilité dans la condition corporelle des poissons et leurs débarquements. Nous concluons donc qu’un contrôle « bottom-up », et particulièrement un changement dans la quantité et/ou qualité du zooplancton, peut être la cause des phénomènes dans les populations des poissons petits pélagiques. Si cette thèse permet une avancée dans la compréhension de leur dynamique, des analyses complémentaires seront nécessaires pour confirmer notre hypothèse principale et pour estimer l’influence des autres facteurs agissant potentiellement en synergie. / Knowledge on population dynamics is key to the improvement of management and the understanding of ecosystem functioning. Since 2007, the size of sardine (Sardina pilchardus) and anchovy (Engraulis encrasicolus) in the Gulf of Lions (NW Mediterranean) has severely decreased, which has strongly affected the fisheries. Simultaneously, the commercially uninteresting sprat population increased remarkably. As the economic and ecological stakes are high, the EcoPelGol project of which this PhD is part was established. We first analysed the sardine, anchovy and (partially) sprat population for changes in body condition, growth and size and age structure over the last 20 years. We concluded that sardine and anchovy have had from 2008 onwards a distinctively poor body condition and size, and that sardine have also showed a concurrent decrease in age and growth. In contrast, both species were in optimal and average “health” during 2005-2007 and 1992-2004, respectively. Subsequently, historical landings of sardine, anchovy and mackerel were considered (1865-2013), of which the fluctuations were characterised and statistically related to environmental variables. The recent dramatic landings decrease was put into perspective, as for example sardine is now for the first time landed less than before the 1960s, when a big probably effort-related upsurge occurred. Despite most of the variability being explained by what looks like changes in fishing effort, a link was found between the sardine and anchovy landings and the Atlantic Multidecadal Oscillation and the anchovy landings and the Western Mediterranean Oscillation. Next, as a management associated bluefin tuna increase also happened since 2007, its predation pressure on all three small pelagic species was estimated. We concluded that although sardine and anchovy are bluefin tuna’s main prey items, less than 2% of each population (including sprat) was consumed annually during 2011-2013 and that there was no clear size selectivity. Thus, tuna could not have had a noticeable impact on the population abundance or size structure of the small pelagics. In the last chapter, an epizootic disease was considered. An all-embracing approach directed towards the all-year round detection of both general and specific parasites, bacteria and viruses revealed the mostly temporal and not necessarily high occurrence of only three groups: microparasites, Vibrio spp. (sometimes determined as Vibrio alginolyticus) and bacteria of the genus Tenacibaculum. Although we could not exclude their pathogenicity, significant tissue damage at a cellular or macroscopic level was never observed, making the disease hypothesis less likely. Thus, we considered several hypotheses and indicated that top-down control (through Bluefin tuna predation), pathogens and fisheries are unlikely to be main drivers. In contrast, some environmental parameters explained a part of the variability in fish condition and landings. After a final discussion on all probable theories we concluded that a bottom-up control, such as especially a planktonic change in quantity and/or quality, might be on the basis of the observed changes. Although this work is a great step towards the understanding of the small pelagic dynamics in the Gulf of Lions, further investigations will still be needed to confirm our main hypothesis and to estimate the potential synergetic effect of other drivers.

Les invasions biologiques produisent des assemblages d'espèces souvent inédits et sources de nouvelles interactions spécifiques. L'impact écologique d'une invasion peut être : (i) indirect si l'espèce envahissante entre en compétition avec une ou des espèces résidentes, et (ii) direct si l'espèce envahissante consomme ou parasite une ou des espèces résidentes. Ces deux types d'impacts sont susceptibles de s'appliquer aux insectes envahissants du genre Megastigmus (Hymenoptera: Torymidae), qui exploitent généralement une niche étroite partagée avec d'autres espèces résidentes, et contribuent à d'importantes mortalités dans les populations d'hôtes du fait de leur spécialisation sur les graines. L'objectif de cette thèse est de tester ces prédictions à travers l'étude de l'impact de l'invasion en France de Megastigmus schimitscheki sur : (i) M. pinsapinis, un compétiteur résident, et (ii) les populations en expansion de son hôte obligatoire, le cèdre de l'Atlas (Cedrus atlantica).Un suivi spatio-temporel des populations françaises de Megastigmus spp. révèle que l'expansion rapide de M. schimitscheki est associée à un déclin important de M. pinsapinis. Un modèle mécaniste et statistique a été développé afin de déterminer la contribution relative de la variabilité temporelle de la disponibilité en graines et des divergences de traits d'histoire de vie dans la dynamique de coexistence-exclusion de M. schimitscheki et M. pinsapinis. Nos résultats montrent que la phénologie plus précoce de M. schimitscheki est le principal facteur déterminant le succès de l'invasion de M. schimitscheki et l'exclusion compétitive de M. pinsapinis dans les zones de sympatrie des deux espèces.Nous avons développé une approche théorique de l'impact indirect de M. schimitscheki sur C. atlantica basée sur les modèles de réaction-diffusion. Nos résultats montrent qu'un effet Allee résultant de la prédation des graines sur un front d'expansion peut accroître la contribution des hôtes situés à l'arrière de ce front au pool génétique de la population. Ce phénomène a pour conséquence de freiner l'érosion de la diversité génétique au cours du processus de colonisation.Les approches expérimentales et théoriques développées au cours de cette thèse montrent que l'invasion de M. schimitscheki a un impact indirect négatif sur la démographie d'une espèce résidente occupant la même niche écologique, alors qu'elle pourrait favoriser directement le maintien de la diversité génétique des populations d'hôtes en pleine dynamique de régénération naturelle. / Biological invasions produce novel species assemblages in communities that likely result in novel interspecific interactions. Ecological impacts of invasions may be: (i) indirect, if the invader enters competition with resident species, and (ii) indirect if the invader is a predator or a parasite of resident species. Both indirect and direct ecological invasion impacts are likely to apply to invasive wasps of the Megastigmus genus (Hymenoptera: Torymidae), which exploit narrow ecological niches that overlap with those of resident insect species, and contribute to high mortality levels in host plant populations due to their high specialization on seeds. This thesis aimed at testing such predictions by studying the impacts of the invasion of M. schimitscheki on: (i) its resident competitor for the seed resource M. pinsapinis, and (ii) the expanding populations of its obligatory host the Atlas cedar (Cedrus atlantica) in southeastern France.An extensive spatio-temporal survey of Megastigmus spp. populations indicated that the rapid expansion of M. schimitscheki was associated with a strong decline of M. pinsapinis. A mechanistic-statistical modelling approach allowed us to show that an earlier phenology of M. schimitscheki had a stronger explanatory power of both invasion success and the competitive exclusion of the resident than temporal variation in resource supply.A theoretical approach of the indirect impact of M. schimitscheki on C. atlantica expansion dynamics was based on reaction-diffusion models. We showed that an Allee effect resulting from seed predation at the expansion front of a host population may increase the genetic contribution of host individuals situated in the bulk of the expansion front. Interestingly, this phenomenon results in a limited erosion of genetic diversity during the expansion phase of the host population.The empirical and theoretical approaches developed showed that the invasion of M. schimitscheki in French cedar forests had a strong and negative indirect impact on the demography of a resident species, but, parallely, such invasion may directly favour the maintenance of genetic diversity in expanding host plant populations.

Rares, discrets, fascinants et sanguinaires sont autant d'adjectifs utilisés en Europe pour qualifier les grands carnivores qui arpentent nos forêts. La dégradation de leur habitat et la raréfaction de leurs proies, associées au folklore qui les entoure, ont engendré de nombreux conflits avec l'Homme et les ont menés à disparaître de la plupart de leurs aires historiques de répartition. Depuis, ces espèces ont le statut d'espèces protégées dans la plupart des pays européens. Ce statut est notamment garanti pour la plupart par la Directive Habitat et la convention de Berne. Ces textes législatifs ont permis d'instaurer un contexte favorable pour un retour progressif de ces espèces au sein de nos écosystèmes. Afin de remplir les exigences instaurées par ces différents textes législatifs, il était nécessaire d'améliorer les connaissances scientifiques sur l'écologie de ces espèces et la dynamique de leurs populations. Les pays européens ont ainsi déployé des efforts considérables afin de contribuer à une connaissance globale et à une gestion durable des grands carnivores. Ces efforts ne sont clairement pas homogènes entre l'ours, le loup et le lynx. Le premier enjeu de cette thèse était donc d'évaluer les facteurs pouvant expliquer l'hétérogénéité d'investissement dans la conservation de ces espèces en Europe. Ce chapitre repose à la fois sur des critères écologiques des populations locales et sur des critères économiques des pays considérés. Le premier résultat fort de cette étude montre que l'ours et le lynx auraient un même profil et bénéficieraient du même intérêt pour les scientifiques européens, le loup différant de ces deux espèces. Le second résultat probant révèle que les travaux de recherche seraient davantage orientés vers les populations à forts effectifs plutôt que vers les petites populations. L'investissement scientifique dans ce premier chapitre est en partie quantifié par l'effort investi dans le suivi des populations, qui reste un véritable défi pour les grands carnivores. En effet, le comportement discret de ces espèces, leur faible densité et leur besoin de grands espaces sont autant de contraintes pour leur suivi qui requiert alors d'importants moyens humains et financiers. Le suivi des effectifs du lynx boréal (Lynx lynx), en France, est un exemple révélateur de ces contraintes. Il reposait jusqu'à récemment sur la collecte d'indices de présence indirects. Motivés par la mise en place d'un protocole de suivi non-invasif mais coûteux par piégeage photographique dans le massif jurassien français, nous avons évalué dans un deuxième chapitre une nouvelle méthode d'estimation des effectifs de cette population qui permet d'inclure l'information spatiale dans l'analyse. Cette méthode a permis de fournir la première estimation fiable des effectifs de lynx en France. Cette estimation est fournie néanmoins avec une précision toute relative au vu du peu de données collectées lors de ce suivi. L'écart entre le budget nécessaire pour obtenir un recensement de la population et le budget disponible pour le suivi de l'espèce étant considérable, il a fallu dans un troisième chapitre développer un nouvel outil pour optimiser l'utilisation des données disponibles. La combinaison des données de présence-absence et des données de piégeage photographique a permis d'améliorer considérablement les estimations d'effectifs qui sont, dans le Jura français, plutôt en hausse ces dernières années. La situation n'est pas aussi favorable pour l'espèce dans la région des Vosges. Cette population, issue d'une réintroduction, semble décliner de manière drastique depuis les 5 dernières années. Dans un quatrième chapitre, nous avons donc étudié l'efficacité de deux stratégies de conservation visant d'une part à favoriser la connectivité entre les populations vosgienne et jurassienne et d'autre part à réintroduire des individus dans la forêt Palatine allemande, située en continuité du massif vosgien. / Rare, discrete, fascinating and bloodthirsty are all adjectives used in Europe to describe the large carnivores that roam our forests. Degradation of their habitat and depletion of their prey, combined with these wild and "bloodthirsty" aspects, have led to numerous conflicts with humans and led them to disappear from most of their historical range. Since then, most of them have a protected status in most European countries. This status is guaranteed for most of these countries by the Habitats Directive and the Berne Convention. These laws created a favorable context for a gradual return of these species in our ecosystems. To fulfill the requirements established by these laws, it was necessary to improve scientific knowledge of the ecology of these species and to develop methodological tools to understand the dynamics of their populations. European countries then made considerable efforts to contribute to global knowledge and sustainable management of large carnivores. These efforts, in the case of the bear, wolf and lynx, are clearly not homogenous within Europe. The first challenge of this thesis was to evaluate the factors that might explain the heterogeneity of investment in the conservation of large carnivores in Europe. This chapter is based both on ecological criteria of local species and economic criteria of the countries of interest. The first strong result of this study revealed that the bear and lynx have the same profile and receive the same interest from European scientists, wolf differing from the two other species. The second convincing result revealed that the research would be more oriented towards abundant populations rather than small populations as previously assumed by the scientific community. The scientific investment in this first chapter is partly quantified by the amount of effort invested in monitoring populations. It turns out to be a real challenge for large carnivores. The secretive behavior of these species, their low density and their need for large spaces are all constraints to monitoring requiring substantial human and financial resources. Eurasian lynx (Lynx lynx) monitoring in France is a typical example of these constraints. Until now, monitoring was based on the collection of indirect presence signs. Recently, a non-invasive but expensive camera-trapping protocol has been settled in the French Jura Mountains. We then evaluated in a second chapter a new method for estimating the size of this population. This method has provided the first reliable estimate of the abundance of lynx in France. This estimate, however, came with a relative precision given the limited quantity of data collected during this session. The gap between the needs for a census of the population and the budget available for the monitoring of the species is huge so we had to develop a new modeling tool to achieve our goal. In the third chapter, the objective was to improve these estimates, optimizing the use of the available data. The combination of presence-absence data and camera trapping data has greatly improved the French Jura population estimates that go rising in recent years. The situation is not as favorable for the species on the Vosges part. This population, after reintroduction, appears to be declining drastically over the last 5 years. In a fourth chapter, we therefore investigated the effectiveness of two conservation strategies: the first one was to instate some connectivity between the Vosges and Jura populations and the second one to reintroduce individuals in the German Palatinate Forest, situated in continuity with the Vosges.

Les maladies infectieuses sont une des causes les plus importantes de morbidité chez l'homme et l'animal avec des conséquences à la fois économiques, sanitaires et écologiques. L'étude de la diversité des pathogènes responsables et de leurs dynamiques de circulation au sein des communautés d'hôtes et de vecteurs, peut fournir des informations importantes pour la prévention et le contrôle de ces maladies. Dans ce contexte, nous nous sommes intéressés à l'agent pathogène responsable de la maladie de Lyme. Cette maladie est causée par les bactéries du complexe d'espèces Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.) transmises par les tiques lors de repas sanguins et sont capables d'infecter plusieurs espèces d'hôtes vertébrés. L'analyse de la diversité génétique de 63 souches de B. burgdorferi s.l., dont les génomes ont été séquencés, ont révélé un degré d'isolement génétique très important entre les différentes espèces du complexe. Les résultats obtenus suggèrent que les différents spectres d'hôtes des lignées de B. burgdorferi s.s. (principalement associées aux petits mammifères) et de B. garinii (normalement associées aux oiseaux) conduisent à des dynamiques de populations distinctes. De plus, grâce au séquençage haut-débit de deux marqueurs, nous avons pu démontrer qu'il existe, à une échelle intra-spécifique, des associations préférentielles des génotypes de B. burgdorferi avec différentes espèces de rongeurs. Enfin, en utilisant la diversité observée chez ces rongeurs et celle chez les tiques, nous avons estimé, via une approche de modélisation, que la contribution au risque de la maladie pour l'homme d'une espèce hôte introduite (tamia de Sibérie), pouvait être importante. / Infectious diseases are one of the major causes of human and animal morbidity, and they have impacts on the economy, public health, and the environment. By studying the diversity of the pathogens responsible for these diseases and their circulation within host communities and among vectors, we may glean valuable information that will aid prevention and control efforts. For these reasons, during my thesis, I became particularly interested in the pathogen(s) responsible for Lyme disease. This disease is caused by bacteria belonging to the Borrelia burgdorferi sensu lato (s.l.) species complex that are transmitted by ticks (during their blood meals) and that can infect several vertebrate host species. When I analyzed the genetic diversity present in 63 B. burgdorferi s.l. strains, whose genomes had been sequenced, I found that there was a significant degree of genetic separation among the different genospecies making up the complex. My results suggest that the fact that these different bacterial groups infect different ranges of hosts B. burgdorferi s.s. is mainly a pathogen of small mammals and B. garinii is primarily associated with birds lead to distinct population dynamics. Moreover, thanks to the high-throughput sequencing of two genetic markers, I have been able to show that, at an intraspecific level, certain B. burgdorferi genotypes are associated with specific rodent species. Finally, using the pathogen diversity observed in rodents and ticks, I employed a modeling approach to estimate the human disease risks presented by an introduced host species (the Siberian chipmunk) and found that these risks could be significant.