L'objectif de la thèse est de développer une approche de caractérisation de la drilosphère lombricienne qui soit transférable vers des contextes agricoles variés. Notre étude a été menée en Bretagne sur un dispositif expérimental comparant trois modes de gestion des sols (labour, travail superficiel et semis direct), associés à deux modes de fertilisation (minérale ou organique). Le concept de "faciès" est introduit afin de définir les entités morphologiques de surface observables sur un profil pédologique, dont les processus structuraux ont une origine anthropique, biologique ou pédoclimatique. Nous présentons ainsi une typologie de 11 faciès (dont 7 d'origine lombricienne) confortée par une approche micromorphologique. Via la cartographie des profils pédologiques, les distributions de faciès sont comparées afin de déterminer les filtres environnementaux affectant la bioturbation lombricienne. Nous avons également étudié sur les faciés les caractéristiques chimiques (C, N) et les structures des communautés bactériennes (diversité d'ADN). Nos résultats indiquent que l'intensification du travail du sol affecte fortement l'organisation spatiale des faciès de bioturbation. En revanche, le mode de fertilisation qui conditionne pourtant les communautés lombriciennes, ne modifie pas la distribution des faciès de bioturbation. Ces résultats indiquent une implication majeure des processus pédoclimatiques sur l'évolution temporelle et spatiale des biostructures lombriciennes. Les approches de biologie moléculaire confirment l'influence des activités lombriciennes sur les structures de communautés bactériennes. La caractérisation des faciès constitue de nouveaux indicateurs de qualité des sols et permet d'appréhender in situ les activités lombriciennes d'un sol.

Le sol, support entre autre de production végétal, peut être considéré comme un système interactif au sein du quel les composantes physiques (structure du sol), chimiques (solution du sol, matière organique) et biologiques (faune et flore) sont en étroites relations. Replacé dans un contexte plus global, ce système peut être soumis à des contraintes anthropiques qui, devenant trop importantes, sont susceptibles de perturber son fonctionnement. Comprendre le fonctionnement du sol, suggère donc de connaître chacun de ses composants, ainsi que les interactions entre ces composants, tout en intégrant les variabilités spatio-temporelles liées ou non aux activités humaines. Quatre questions ont orienté notre travail mené en conditions naturelles. 1) Nous avons apprécié l'influence de différents contextes agro-pédo-climatiques sur les peuplements lombriciens en tentant de définir parmi ces lombriciens des groupes de réponses aux contraintes prédéfinies. Par ailleurs, dans le but d'affiner le statut d'indicateur des lombriciens, nous avons mis en avant l'intérêt d'intégrer le stade de développement des individus (juvénile, adulte) à l'identification spécifique (catégorie écologique ou taxon), définissant ainsi des Unités Taxonomiques Fonctionnelles (UTF) et des Unités Ecologiques Fonctionnelles (UEF). 2) Nous avons apprécié l'interaction existant entre les peuplements lombriciens et la macroporosité observée au terrain sur un profil de sol. Cette partie de l'étude a mis en évidence que si le nombre de pores quantifié sur un profil de sol peut être indicateur de l'état macrobiologique du sol, il reflète avant tout l'activité des lombriciens. Cette bioactivité étant très fortement dépendante des systèmes culturaux, un nombre de pores donné ne peut en aucun cas être commun à l'ensemble des systèmes de culture. 3) Grâce à la tomographie aux rayons x, l'observation en 3 dimensions du réseau de galeries a pu être réalisée, confirmant tout l'intérêt d'un tel outil dans l'observation et la quantification de la porosité du sol. Ce travail a permis de caractériser la morphologie des réseaux de galeries d'espèces lombricienne jusqu'alors peu documentées (L. friendi). De plus, notre étude a montré qu'au-delà de la variabilité intra catégorie écologique, il existerait une variabilité intra-spécifique en lien avec le stade de développement des individus qui nécessiterait une subdivision du stade juvénile en fonction de l'âge relatif des individus. 4) L'influence de l'interaction entre la biodiversité lombricienne et la macroporosité sur le fonctionnement hydrique du sol a été appréciée par des mesures de conductivité à saturation ainsi que par l'utilisation d'un modèle de transfert de solutés dans les sols. Ce travail a permis de mettre en évidence le rôle prépondérant de la connectivité et de la continuité des galeries sur le fonctionnement du sol, tout en soulignant l'importance de l'état de surface. Cette étude a aussi permis de distinguer l'influence relative des différentes espèces lombriciennes sur le fonctionnement hydrique du sol.