Cette thèse s'intéresse à la conception et le développement des techniques de bioinfor- matique qui peuvent faciliter l'utilisation de l'approche metabarcoding pour mesurer la diversité d'espèces. Le metabarcoding peut être utilisé avec le séquencage haut débit pour l'identification d'espèces multiples à partir d'un seul échantillon environnemental. La véritable force du metabarcoding réside dans l'utilisation de barcode marqueurs choisi pour une étude particulière et l'identification d'espèces ou des taxons peut être réalisé avec des marqueurs soigneusement conçu. Avec l'avancement des techniques haut débit de séquençage, une énorme quantité des données de séquences est produit qui contient un nombres substantiel des mutations. Ces mutations posent un grand problème pour les estimations correctes de la biodiversité et pour le d'assignation de taxon. Les trois problèmes majeurs dans le domaine de la bioinformatique que j'ai abordés dans cette thèse sont: i) évaluer la qualité d'une barcode marker , ii) concevoir des nouveaux région barcode et iii) d'analyser les données de séquençage pour traiter les erreurs et éliminer le bruit en séquences. Pour évaluer la qualité d'un barcode marker, on a développé deux mesures quantita- tive,formelle: la couverture (Bc) et la spécificité (Bs). La couverture donne une mesure de universalité d'une pairs de primer pour amplifier un large nombre de taxa, alors que la spécificité donne une mesure de capacité à discriminer entre les différents taxons. Ces mesures sont très utiles pour le classement des barcode marker et pour sélectionner les meilleurs markers. Pour trouver des nouveaux région barcode notamment pour les applications metabarcod- ing, j'ai développé un logiciel, ecoPrimers3. Basé sur ces deux mesures de qualité et de l'information taxinomique intégré, ecoPrimers nous permet de concevoir barcode markers pour n'importe quel niveau taxonomique . En plus, avec un grand nombre de paramètres réglables il nous permet de contrôler les propriétés des amorces. Enfin, grâce a des algorithmes efficaces et programmé en langage C, ecoPrimers est suffisamment efficace pour traiter des grosses bases de données, y compris génomes bactériens entièrement séquencés. Enfin pour traiter des erreurs présentes dans les données de séquencage , nous avons analysé un ensemble simple d'échantillons de PCR obtenus à partir de l'analyse du régime alimentaire de Snow Leopard. En mesurant les corrélations entre les différents paramètres des erreurs, nous avons observé que la plupart des erreurs sont produites pendant l'amplification par PCR. Pour détecter ces erreurs, nous avons développé un algorithme utilisant les graphes, qui peuvent différencier les vrai séquences des erreurs induites par PCR. Les résultats obtenus à partir de cet algorithme a montré que les données de-bruitée a donnent une estimation réaliste de la diversité des espèces étudiées dans les Alpes françaises. / This thesis is concerned with the design and development of bioinformatics techniques that can facilitate the use of metabarcoding approach for measuring species diversity. Metabarcoding coupled with next generation sequencing techniques have a strong po- tential for multiple species identification from a single environmental sample. The real strength of metabarcoding resides in the use of barcode markers chosen for a particular study. The identification at species or higher level taxa can be achieved with carefully designed barcode markers. Moreover with the advent of high throughput sequencing techniques huge amount of sequence data is being produced that contains a substantial level of mutations. These mutations pose a problem for the correct estimates of biodi- versity and for the taxon assignation process. Thus the three major challenges that we addressed in this thesis are: evaluating the quality of a barcode region, designing new barcodes and dealing with errors occurring during different steps of an experiment. To assess the quality of a barcode region we have developed two formal quantitative mea- sures called barcode coverage (Bc) and barcode specificity (Bs). Barcode coverage is concerned with the property of a barcode to amplify a broad range of taxa, whereas barcode specificity deals with its ability to discriminate between different taxa. These measures are extremely useful especially for ranking different barcodes and selecting the best markers. To deal with the challenge of designing new barcodes for metabarcoding applications we have developed an efficient software called ecoPrimers. Based on the above two quality measures and with integrated taxonomic information, ecoPrimers1 enables us to design primers and their corresponding barcode markers for any taxonomic level. Moreover with a large number of tunable parameters it allows us to control the properties of primers. Finally, based on efficient algorithms and implemented in C language, ecoPrimers is efficient enough to deal with large data bases including fully sequenced bacterial genomes. Finally to deal with errors present in DNA sequence data, we have analyzed a simple set of PCR samples obtained from the diet analysis of snow leopard. We grouped closely related sequences and by measuring the correlation between different parameters of mutations, we have shown that most of the errors were introduced during PCR amplification. In order to deal with such errors, we have further developed an algorithm using graphs approach, that can differentiate true sequences from PCR induced errors. The results obtained from this algorithm showed that de-noised data gave a realistic estimate of species diversity studied in French Alpes. This algorithm is implemented in program obiclean.

La lutte contre les rongeurs est souvent un enjeu majeur dans les agroécosystèmes. Nous avons conduit une étude comparative dans des plantations de palmiers à huile dans les provinces de Riau et de Bangka en Indonésie. Dans les deux zones, des chouettes ont été introduites pour la lutte contre les rats ; toutefois, à Riau les rats sont maintenus à des niveaux de population acceptables sans recours au raticide, tandis qu’à Bangka les dégâts des rats sont très importants et l’usage de raticide intensif. Nous avons comparé ce deux systèmes en terme d’abondance et/ou de régime alimentaire de deux prédateurs, chouettes et petits carnivores. D’après nos résultats, les petits carnivores sont beaucoup plus abondants dans les plantations à Riau qu’à Bangka, et le chat léopard (Prionailurus bengalensis) est absent à Bangka tandis que cette espèce domine à Riau. Nos résultats suggèrent également que la prédation sur les rats par les chouettes et les petits carnivores serait moindre à Bangka qu’à Riau. D’une manière générale, cette étude confirme l’hypothèse selon laquelle les petits carnivores, notamment les chats léopard, joueraient un rôle important dans la lutte contre les rats en palmeraies. Par ailleurs, nous avons analysé la distribution spatiale des petits carnivores en plantation. Nos résultats suggèrent que, bien que l’habitat palmeraie soit largement utilisé la nuit par certains petits carnivores comme le chat leopard, qui y trouve une abondante ressource alimentaire, la plupart des espèces sont dépendantes de la forêt. Les gestionnaires des palmeraies devraient adapter leurs pratiques, afin de favoriser les petits carnivores dans une perspective de lutte contre les rats. / Rodent pest control is often a major issue in agroecosystems. We conducted a 3-year comparative study (2010-2012) in oil palm plantations in Riau and Bangka provinces, in Indonesia: in both areas barn owls have been introduced for rat control, and were at least as abundant in Bangka plantations than in Riau, but in Riau rat populations have been maintained at an acceptable level without the use of rodenticide, whereas in Bangka intensive rodenticide applications did not prevent high levels of rat damage. We compared these two contrasting systems in terms of predator community (barn owls and small carnivores) abundance and/or diet. We found that small carnivores were much more abundant in Riau plantations than in Bangka, and that the leopard cat (Prionailurus bengalensis) was the dominant species in Riau while absent from Bangka. Our results on diet suggested that rat prey intake from barn owls and from the small carnivore community would be less in Bangka plantations than in Riau. Broadly, our results suggest that small carnivores, notably the leopard cat, play an important role in rodent control. In addition, we investigated spatial distribution of small carnivores within the oil palm habitat. Our results support the hypothesis that, although the oil palm may be habitable for some small carnivore species such as the leopard cat, where they supposedly forage at night, most species still need forest for their survival in oil palm landscapes. Oil palm plantations managers should adapt agricultural practices and land-use to enhance small carnivores, with the view to improve rodent control.

L'effondrement des populations d'abeilles domestiques, observé à l'échelle mondiale depuis une vingtaine d'années, est particulièrement alarmant, provoquant le déclin de la filière apicole mais également celui d'un pollinisateur essentiel en milieu agricole. La conservation de l'abeille domestique et de l'apiculture en paysage agricole est donc actuellement un enjeu majeur pour de nombreux acteurs. L'intensification de l'agriculture, insufflée par la politique agricole européenne, est désignée comme une cause majeure dans le déclin de la biodiversité, dont les abeilles sauvages. De nombreuses études ont révélé que le manque de ressources florales est une cause majeure de ce déclin généralisé, mais de façon surprenante, cette cause n'est que très peu investiguée à l'heure actuelle pour l'abeille domestique. Plus généralement, l'écologie de l'abeille domestique en paysage agricole est mal connue. A l'interface entre écologie comportementale, évolutive et paysagère, l'objectif général de cette thèse est d'étudier l'influence conjuguée de l'intensification de l'agriculture et de la dynamique spatio-temporelle des ressources florales en paysage agricole sur (i) leur utilisation et (ii) l'histoire de vie des abeilles. L'originalité de cette étude provient de l'envergure spatiale et temporelle des données empiriques collectées à l'aide de vastes dispositifs de suivis tant au niveau individuel qu'au niveau des colonies. Les résultats obtenus confirment l'influence négative de l'intensification de l'agriculture sur l'écologie de l'abeille domestique. En effet, la dynamique des ressources dominées par trois cultures majeures que sont le colza, le tournesol et le maïs, provoque l'apparition d'une déplétion d'approvisionnement en pollen et nectar. Des ressources aujourd'hui marginalement présentes en paysage agricole intensif telles que les zones boisées et les adventices jouent un rôle prépondérant dans le régime alimentaire des abeilles, pouvant contrer l'intensité de cette déplétion d'approvisionnement. Par des mécanismes a priori adaptatifs, les colonies et les individus adaptent leurs comportements et histoire de vie en réponse à la déplétion d'approvisionnement. Cependant, ces mécanismes de compromis d'allocation des ressources ont un coût important et aboutissent à un affaiblissement des colonies, qui se traduit par la mortalité hivernale des colonies d'abeilles domestiques. Cette étude révèle empiriquement l'importance de la dynamique des ressources dans les causes du déclin de l'abeille domestique, et évoque la présence d'une disette alimentaire en céréaliculture intensive. Ces résultats sont discutés dans l'optique de concevoir des mesures de conservation de l'abeille domestique, de l'apiculture et du service de pollinisation en paysage agricole intensif, afin de limiter les stress environnementaux pour les abeilles tels que le manque de ressources florales et l'exposition aux pesticides. / The collapse of honey bee populations, described around the world for twenty years, is particularly alarming because it causes the decline of beekeeping and of an essential pollinator in agricultural habitats. The conservation of honey bees and beekeeping in agricultural landscape is currently a major challenge for many operators. The agricultural intensification, instilled by the (European) Common Agricultural Policy, is considered as a major cause in the decline of biodiversity, including wild bees. Many studies have shown that lack of floral resources is a major cause of this widespread, but surprisingly, this cause of decline is very few investigated actually to honey bees. More generally, the honey bee ecology in agricultural landscapes is poorly understood. At the interface between behavioral, evolutionary and landscape ecology, the overall objective of this PhD thesis was to study the combined influences of agricultural intensification and the spatio-temporal dynamics of floral resources on (i) the use of this resource and (ii) the life history of honey bees. The originality of this study comes from its large spatial and temporal scale as well as its joint approach at individual and colony levels. The results confirm a negative impact of agricultural intensification on the honey bee. Indeed, three major crops i.e. rapeseed, sunflower and maize have created a temporal resource dynamic which causes a strong food supply depletion in pollen and nectar. Some resources more marginally represented in intensive agricultural landscapes such as wood and weeds play an important role in the honey bee diet, being able to restrict the intensity of food supply depletion. By adaptive mechanisms, colonies and individuals adapt their behavior and life history in response to the food supply depletion. However, these trade-off mechanisms in resource allocation have a significant cost and generate a weakening of colonies that increases overwintering mortality of honey bee colonies. This study shows empirically the importance of the resource dynamic in the causes of honey bee decline, and highlights the presence of a food-shortage period in cereal farming systems. These results are discussed so as to build conservation measures on the honey bee, beekeeping and pollination service in intensive agricultural landscapes, in order to limit environmental stress for honey bees such as lack of floral resources and pesticide exposure.

L'objectif de cette thèse est l'étude du régime alimentaire de poissons côtiers commerciaux et la compréhension de l'utilité des isotopes stables du carbone (δ13C) et de l'azote (δ15N) dans l'étude des niches trophiques et de l'occupation des habitats côtiers par les poissons dans le sud-ouest de l'océan Indien. Dans la Baie de La Possession, les espèces représentatives des récifs artificiels immergés en 2003 (Luljanus kasmira, Priacanthus hamrur et Selar crumenophthalmus) ingèrent surtout des proies pélagiques et partitionnent leurs niches trophiques afin de limiter la compétition. Les valeurs de δ15N sont positivement corrélées avec la taille des poissons, traduisant une contribution croissante des larves de poissons au régime alimentaire. Les isotopes stables de la matière organique particulaire (MOP) ont été analysés à microéchelle (< 10 km) dans la Baie de La Possession, à mésoéchelle (10aines de km) autour de La Réunion et, pour les muscles de poissons à macroéchelle (l00aines de km) le long,du plateau .des Mascareignes.et du cana1 du Mozambique. À microéchelle, le δ15N de la MOP ne varie pas; à mésoechelle, Il existe un enrichissement significatif en 15N dans le sud-ouest de l'île; à macroéchelle, les muscles des poissons s'enrichissent progressivement en 15N vers le nord. À microéchelle, la MOP est enrichie en 13C à faible profondeur; à mésoéchelle, les stations de l'est sont enrichies en 13C ; à macroéchelle, aucune tendance n'est observée. Ainsi, l'utilité des isotopes stables du carbone pour l'étude de l'utilisation des habitats côtiers est limitée à méso- et macroéchelle et les isotopes stables de l'azote constituent un outil plus pertinent à macroéchelle / The aim of this thesis was to study the feeding habits of coastal fish species of commercial interest andto use stable isotopes of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) to investigate the trophic niches of fish and their use of coastal habitats in the south-west Indian Ocean. In the Bay of La Possession, the species among the most abundant around the artificial reefs immersed in 2003 (Luljanus kasmira, Priacanthus hamrur and Selar crumenophthalmus) feed essentially on pelagic prey and partition their trophic niche to limit interspecific competition. There was also a positive correlation between fish size and muscle δ15N values due to fish larvae contributing more to the diet of fish with age. The stable isotopie composition of the particulate organic matter (POM) was measured at the microscale (< 10 km) in the Bay of La Possession, the mesoscale (10's of km) around Reunion Island and, for the fish muscles, at the macroscale 100’s of km) along the Mascarene plateau and the Mozambique channel. At microscale, POM δ15N values do not show any spatial variability; at mesoscale, POM is 15N-enriched in the south-west of Reunion Island; at macroscale, fish muscles are gradually 15N-enriched towards the north. At microscale, POM shows a 13C-enrichment on the shallowest station; at mesoscale, stations on the east coast of the island are 13C-enriched compared to the west; at macroscale, POMδ13C values are not significantly correlated with latitude. Thus, the stable isotopes of carbon do not seem to be appropriate for the study of fish coastal habitat use at the meso- and macroscale, and the stable isotopes of nitrogen represent a better indicator of fish habitat use at the macroscale.