Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Bien que les interactions biotiques soient connues pour être déterminantes dans l’établissement des espèces, il est encore difficile de savoir quels facteurs sont impliqués dans l’équilibre entre interaction positive et interaction négative. Il est de fait difficile de savoir sous quelles conditions les interactions biotiques peuvent favoriser ou empêcher la régénération des espèces. Cette thèse vise à étudier le rôle des interactions biotiques d'arbustes avec des semis de chêne sur la régénération de trois espèces de chênes sur les forêts des dunes côtières d'Aquitaine en testant comment l’effet net de ces interactions varie le long d’un gradient d’aridité, sur deux étages de canopée et en fonction des stratégies fonctionnelles de trois espèces de Chêne dans un contexte de changement global. Ce travail a été effectué en utilisant deux approches, une approche descriptive en utilisant un patron de points répartis dans l’espace et une approche expérimentale en transplantant les semis cibles. Les résultats montrent que la variation spatiale, en terme d’interactions biotiques, est fortement corrélée avec la sévérité environnementale, avec des interactions entre jeunes pousses de chêne très sensibles aux sécheresses estivales et aux trouées dans les canopées. Les interactions testées étaient de nature facilitatrice dans les plots découverts dans les dunes sèches du nord de Soulac et tournaient à la compétition sous le couvert forestier dans les dunes plus humides du sud, à Seignosse. La nature des interactions était constant entre les stratégies fonctionnelles des espèces cibles de chêne. Les résultats de cette thèse montrent de manière générale une confirmation de la formulation originale du SGH qui prédit une augmentation de la facilitation en lien avec une augmentation de la sévérité environnementale et souligne le fait que la réduction du stress hydrique atmosphérique par des arbustes est nécessaire à la régénération des semis de chêne. Dans cette perspective, le sylviculteur doit conserver les arbustes du sous-étage, en particulier dans les trouées, afin de permettre une meilleure régénération des plants de chêne. Cette thèse met en évidence la nécessaire considération des interactions biotiques dans la régénération du chêne dans les actuelles sévères conditions climatiques et le rôle prépondérant de ces interactions dans la réponse aux changements climatiques futurs probables dans cette région Aquitaine. / Although biotic interactions are known to be important determinants of species establishment, it is uncertain what factors determine the net balance between positive and negative interactions thus, under what conditions biotic interactions could enhance or impede species regeneration. Bien que les interactions biotiques soient connues pour être This thesis aims to study the role of biotic interactions of shrubs with oak seedlings for regeneration of three oak species on the Aquitaine coastal dune forests, by testing how the net effect of these interactions vary along aridity gradient, between two overstory canopies and in respect to the functional strategies of three oak species in the context of climate change. This was done by using two approaches, descriptive approach using spatial point pattern data and experimental approach by transplanting the target seedlings. The results show that the spatial variation in the nature of biotic interactions is strongly relate to environmental severity conditions, where the shrub-oak seedling interactions were very sensitive to increasing summer drought and canopy opening, the interactions strength was facilitative under gap plots in the dry northern dunes in Soulac and switch on competitive under forest plots in the wet southern dunes in Seignosse. The nature of the interactions was constant across the functional strategies of the targets species of oak. For the most part, results of this thesis show general support to the original formulation of SGH which predicts increasing facilitation with increasing severity and underscore the fact that atmospheric water stress reduction by shrubs is required for oak seedling regeneration. In this perspective, silviculturist should conserve understory shrubs, in particular in gaps, in order to allow a better regeneration niche of oak seedlings. This thesis highlights the importance of considering biotic interactions in oak regeneration under current harshness climatic conditions and with expectation to have an ambitious role in alleviation future climatic change consequence in this region.

La variabilité spatio-temporelle du ruissellement et de l'érosion hydrique n'est pas un fait nouveau. Leurs caractéristiques s'estiment généralement avec une marge raisonnable sur des parcelles d'un à quelques dizaines de m². Avec l'accroissement de la surface, l'hétérogénéité du milieu croît ce qui induit un effet d'échelle. Le passage de la parcelle au bassin versant n'est pas totalement maîtrisé compte tenu de la complexité et de la variabilité des facteurs mis en jeu. L'objectif de cette thèse est de comprendre les processus de ruissellement et de l'érosion dans différents environnements et à différentes échelles spatiales, d'identifier les sources de variation, puis de développer une méthodologie de transposition des résultats de l'échelle parcellaire à l'exutoire du bassin versant. À cet effet, un réseau de dix-huit parcelles expérimentales de différentes tailles, de deux unités hydrologiques ont permis de quantifier le ruissellement et les pertes en terre sur les principaux états de surface du bassin versant de Tougou.Les résultats obtenus sur les micro-parcelles de 1m², les parcelles de 50 et 150m², les unités hydrologiques de 6 et 34 ha et le bassin versant de 37km², montrent que, tant sur sols cultivés que sur sols dénudés, la lame ruisselée ainsi que les pertes en terres diminuent lorsque la superficie augmente, pour une même pluie et dans des conditions comparables d'humidité préalable des sols. Ce phénomène d'effet d'échelle de la superficie sur l'écoulement et l'érosion est connu des hydrologues qui se heurtent toujours à l'écueil de l'extrapolation des résultats obtenus sur petites superficies à des superficies plus grandes. Nos résultats montrent que l'effet d'échelle observé sur le ruissellement et l'érosion est dû principalement à l'hétérogénéité spatiale des sols (propriétés hydrodynamiques, microrelief) et à sa variabilité (état des variables) et que la dynamique temporelle de l'intensité de la pluie ne fait que l'amplifier.Les résultats obtenus lors des essais de transposition permettent de soutenir avec raison qu'une meilleure extrapolation des données de l'échelle parcellaire à l'échelle du bassin viendra de la prise en compte des questions de la connectivité hydrologique.En définitive, cette étude met en avant l'intérêt d'effectuer des mesures de ruissellement et d'érosion sur des unités homogènes en termes d'occupation du sol qui peuvent représenter une mosaïque hétérogène de surfaces homogènes. La localisation sur le bassin versant et le taux de connectivité de ces unités hydrologiques à l'intérieur desquelles les processus dominants du ruissellement et d'érosion se manifestent peuvent permettre d'approcher la résolution du problème de transfert d'échelle. / The spatio-temporal variability of runoff and erosion is not new fact. Their characteristics are generally estimated with a reasonable margin on plots of a few tens of square meters. With the increase of the surface, the heterogeneity of environment increases which induces a scale effect. The passage of the plot to the catchment is not totally controlled because of the complexity and variability of factors come into play. The objective of this thesis is to understand the processes of runoff and erosion in different environments and at different spatial scales, to identify the sources of variation, and to develop a methodology for implementation of the results of field scale to the basin outlet. To this end, a network of eighteen plots of different sizes, two hydrological units were used to quantify runoff and soil loss on the main surface features Watershed Tougou.The results obtained on micro-plots of 1 m², plots of 50 and 150 m², hydrologic units of 6 and 34 ha and the catchment area of 37 km², show that, both in cultivated soils and on bare soils, the runoff excess decreases as the area increases, for the same rain and prior comparable humidity conditions of the soil. This phenomenon of the scale effect of the area on runoff is known to hydrologists who still face the challenge of extrapolating results obtained on small areas to larger areas. Our results show that the scale effect observed on the runoff is mainly due to the spatial heterogeneity of soils (hydraulic properties, microrelief) and its variability (state of the variables) and that temporal dynamics of the intensity of rain just amplifies it. The results obtained in tests of transposition can maintain with reason that a better extrapolation of data from the field scale across the pond comes from the consideration of the issues of hydrologic connectivity.Ultimately, this study highlights the value of measurements of runoff on homogeneous units in terms of land use that may represent a heterogeneous mosaic of homogeneous areas. The location on the watershed and the rate of connectivity of the hydrologic units within which the dominant processes of runoff occur can allow approach the solution of the problem of scale transfer.

Populations often experience environmental conditions that are variable both in space and in time. Understanding the demographic and evolutionary dynamics of populations in such variable environments has very practical implications for conservation biology, pest and pathogen control, management of antibiotic resistance. This thesis is an attempt to study the ecological and evolutionary implications of spatial and temporal variations of the environment.First, I study how spatially heterogeneous and temporally changing conditions influence the demographic dynamics of a genetically uniform population. The growth of the population is enhanced when individuals preferentially accumulate in high quality habitats. Migration between locations facilitates a good arrangement of individuals such that in general, an intermediate rate of migration maximizes the growth rate.Second, I develop a model where the growth rate of individuals depends on the environment but also on their genetic quality, and possibly on the interaction between the environment and the genotype. If the performance of different genotypes tradeoffs across the environments, several genotypes may be maintained locally in the environment that suit them and a pattern of local adaptation emerges. Moreover, I show that adaptation of populations to environmental fluctuations in the environment generates very dynamic changes in the genetic composition that lag behind the environmental change. Adaptation may be facilitated by the influx of migrants coming from other demes.How can we detect such patterns of adaptation in wild or experimental populations? I develop a formal analysis of several experimental and statistical techniques that are used to detect patterns of local and temporal adaptation. I provide recommendations regarding efficient experimental designs and statistical techniques to detect local adaptation. I also develop a new framework for the analysis of patterns of adaptation in time. I illustrate the potential use of this approach using a data set measuring the adaptation of HIV to the immune response of several recently infected patients. / Populations often experience environmental conditions that are variable both in space and in time. Understanding the demographic and evolutionary dynamics of populations in such variable environments has very practical implications for conservation biology, pest and pathogen control, management of antibiotic resistance. This thesis is an attempt to study the ecological and evolutionary implications of spatial and temporal variations of the environment.First, I study how spatially heterogeneous and temporally changing conditions influence the demographic dynamics of a genetically uniform population. The growth of the population is enhanced when individuals preferentially accumulate in high quality habitats. Migration between locations facilitates a good arrangement of individuals such that in general, an intermediate rate of migration maximizes the growth rate.Second, I develop a model where the growth rate of individuals depends on the environment but also on their genetic quality, and possibly on the interaction between the environment and the genotype. If the performance of different genotypes tradeoffs across the environments, several genotypes may be maintained locally in the environment that suit them and a pattern of local adaptation emerges. Moreover, I show that adaptation of populations to environmental fluctuations in the environment generates very dynamic changes in the genetic composition that lag behind the environmental change. Adaptation may be facilitated by the influx of migrants coming from other demes.How can we detect such patterns of adaptation in wild or experimental populations? I develop a formal analysis of several experimental and statistical techniques that are used to detect patterns of local and temporal adaptation. I provide recommendations regarding efficient experimental designs and statistical techniques to detect local adaptation. I also develop a new framework for the analysis of patterns of adaptation in time. I illustrate the potential use of this approach using a data set measuring the adaptation of HIV to the immune response of several recently infected patients.

L'optimisation d'une opération de mélange de poudre repose essentiellement sur un travail expérimental à l'échelle du laboratoire qui doit pouvoir être transposer aux mélangeurs de plus grandes tailles. Définir des lois d'extrapolation et améliorer notre connaissance de la dynamique du mélange est donc nécessaire. Dans ces travaux, la dynamique de mélange au sein des mélangeurs Turbula® a été étudiée en s'appuyant sur l'analyse des cinétiques de mélange et des fonctions d'autocorrélation pour plusieurs systèmes particulaires. Selon les vitesses de rotation de l'axe moteur, 3 régimes d'écoulement ont été définis et les principaux mécanismes de mélange et de ségrégation apparaissant pour chacun de ces régimes ont été identifiés en lien avec les propriétés d'écoulement des produits. Dans un deuxième temps, les qualités de mélange obtenues dans différentes tailles de mélangeurs ont été comparées sur la base du principe des similitudes afin de mettre en évidence les facteurs ayant une influence lors du passage d'une taille de mélangeur à une autre. Enfin dans le cadre d'une application industrielle, une méthodologie s'appuyant sur l'intensité de ségrégation et l'autocorrélation spatiale, a été développée pour identifier des défauts d'homogénéité au sein de plaques bipolaires composites / The optimization of a powder mixing step typically involves an experimental work at lab scale in order to be transposed to larger mixers. Defining scale-up laws and improving our knowledge of the mixing dynamics remains some of the mains industrial issues of this century. In this work, the mixing dynamics of several particulate systems has been studied in Turbula mixers thanks to the analysis of mixing kinetics and autocorrelation functions. According to the engine speed, three flow regimes have been defined. The corresponding main mixing and segregation mechanisms at play for each of these regimes have been identified in relation with the flow properties of the products. In a second phase, the qualities of the mixtures obtained in the different mixer sizes have been compared on the basis of the principle of similarities in order to shed light the factors which influencing scale-up. Finally, as part of an industrial application, a methodology has been developed using the concept of intensity of segregation and the spatial autocorrelation tools to identify heterogeneities in bipolar plates made of composite materials

Le couvert forestier dans le sud chilien représente un enjeu environnemental majeur. La forêt native, intégrée à l’Ecorégion Valdivienne (35°S–48°S), fait partie de ces écosystèmes ayant la plus haute priorité de conservation dans le monde. L’application du Decreto-Ley 701 en 1974 généra l’expansion de monocultures de pins et d’eucalyptus dans le sud chilien. L’intensification des pratiques sylvicoles, combinée à la substitution des écosystèmes forestiers natifs, remet en question leur soutenabilité à court et moyen terme. Cette étude cherche à appréhender et à anticiper la dynamique des plantations forestières à plusieurs échelles spatiales et temporelles afin d’identifier les enjeux futurs d’occupation du sol. Dans un premier temps, l’utilisation de données satellitales à moyenne résolution MODIS a permis de détecter et de quantifier les coupes forestières et les forêts stables de la 8ème Région du Bío-Bío au sud continental de la 10ème Région de Los Lagos. Le recours aux images LANDSAT a, dans un second temps, fourni des éléments de précision sur le cycle de rotations des plantations industrielles à l’échelle de deux régions. Enfin, une classification multi-dates a constitué une base d’étude pour aborder les changements d’occupation et d’utilisation du sol (LUCC) dans la commune de San Juan de la Costa. Aussi, entre 1986 et 2008, la progression des monocultures au détriment de la forêt native et des autres types d’occupation du sol atteint respectivement 3 366 ha et 6 132 ha. Bien que l’identification des facteurs explicatifs combinée à l’analyse rétrospective mette en évidence une grande complexité au sein de ce système, quatre scénarii prospectifs ont pu être proposés. Ces derniers permettent d’obtenir une vision panoramique des dynamiques évolutives des plantations forestières et de la forêt native. Si les scénarii prédictif et intensif traduisent une expansion des plantations monospécifiques en 2017 et 2026, les scénarii, exploratoire et« éco-centré », apportent une vision à contre-courant, avec un regain de forêt native et un déclin des plantations à l’horizon 2035. Le croisement des scénarii établit également un degré de congruence spatialisé susceptible de fournir, dans une perspective de gestion, des informations complémentaires d’aide à la décision. / Southern Chile forest cover represents a major environmental issue. The native forest, integrated into the Valvidian Ecoregion (35°S-48°S), belongs to ecosystems with the highest conservation priority in the world. The application of the Decree Law 701 in 1974 generated the expansion of pines and eucalyptus monocultures in Southern Chile. The intensification of silvicultural practices, combined with the substitution of native forested ecosystems, reappraises their sustainability on both short and mid-term. This study wishes to apprehend and anticipate timber plantation dynamics on several spatial and temporal scales to identify tomorrow's land occupation issues. In a first phase, the use of MODIS medium-resolution remotely sensed data enables the detection and quantification of timber cutting and stable forests from the 8th region of the Bio-Bio to the continental south of the 10th region of Los Lagos. In a second phase, turning to LANDSAT images enables to specify the rotation cycle of industrial plantations on a scale of two regions. Finally, a multi-date classification is used to build a data base in order to study land use and cover changes in the municipality of San Juan de la Costa. Between 1986 and 2008, the spread of monoculture at the expense of native forest and other types of land occupation reaches respectively 3 366 ha and 6 132 ha. Even though the identification of the explanatory factors together with retrospective analysis highlights the complexity of the system, four prospective scenarios are offered. They give us a panoramic vision of the timber plantations future dynamics, as well as those of the native forest. If the predictive and intensive scenarios express an expansion of the monospecific plantations in 2017 and 2026, the exploratory and “eco-centered” scenarios bring a vision that goes against the grain, with a resurgence of native forest and a decline in plantations by 2035. The crossing of the scenarios establishes a degree of spatial congruence and brings information that can help decision-making. / La cubierta forestal en el sur de Chile representa un desafío medio ambiental mayor. El bosque nativo, ubicado en la Ecorregión Valdiviana (35°S–48°S), forma parte de ecosistemas que tienen una alta prioridad de conservación en el mundo. La aplicación del Decreto Ley 701 en 1974 provocó la expansión de monocultivos de pinos y eucaliptos en el sur chileno. La intensificación de las prácticas silvícolas, junto con la sustitución de ecosistemas forestales nativos, pone en cuestión su sustentabilidad a corto y mediano plazo. Este estudio trata de comprender y anticipar la dinámica de las plantaciones forestales en diversas escalas espaciales y temporales para así identificar desafíos de ocupación futuros. En primer lugar, el uso de datos satelitales a resolución media con MODIS ha permitido la detección y la cuantificación tanto de las cortas como de las cubiertas forestales estables desde la Octava Región del Bío-Bío al sur continental de la Décima Región de Los Lagos. El uso de imágenes LANDSAT ha permitido reconocer el ciclo de rotaciones de las plantaciones industriales a la escala de dos regiones. Finalmente, se ha establecido una clasificación multi-temporal como base para el estudio de los cambios de ocupación y de utilización de los suelos (LUCC) en la comuna de San Juan de la Costa. Así, entre 1986 y 2008, la progresión de los monocultivos en detrimento del bosque nativo y de otros tipos de ocupación del suelo alcanza 3366 ha y 6132 ha respectivamente. A pesar que la identificación de factores explicativos relacionados con el análisis retrospectivo posee una gran complejidad dentro del sistema, cuatros escenarios prospectivos han podido ser propuestos. Estos, permiten obtener una visión panorámica de la dinámica futura de las plantaciones forestales, y también del bosque nativo. Mientras que los escenarios predictivo e intensivo reflejan una expansión de las plantaciones monoespecíficas en 2017 y 2026, los escenarios exploratorio y “eco-centrado” revelan un comportamiento contrario, con una recuperación del bosque nativo y un decrecimiento de las plantaciones en 2035. El cruce de los escenarios muestra un grado de congruencia espacial capaces de proponer, en una perspectiva de gestión, informaciones complementarias de ayuda a la decisión.

L'influence des fossés dans les phénomènes de crue, d'érosion hydrique des sols ou de transferts de polluants agricoles est bien connue à l'échelle locale. Cependant, on ne dispose que de peu de connaissances sur la variabilité spatio-temporelle des réseaux de fossés et de l'effet de cette variabilité sur les processus hydrologiques. L'objectif de ce travail de thèse vise donc à quantifier la relation entre l'organisation spatiale et temporelle des réseaux de fossés, éléments de la structure du paysage, et le fonctionnement hydrologique des paysages viticoles méditerranéens.Dans un premier temps, on propose d'analyser comment la densité des réseaux de fossés varie dans les paysages et à quel point elle est conditionnée par le milieu physique. Ensuite, un algorithme de simulation de réseaux est chaîné à un modèle hydrologique afin de quantifier le rôle de la densité des réseaux dans la régulation des écoulements de surface. En lien avec son rôle d'interception du ruissellement, l'effet anti-érosif des réseaux de fossés est alors analysé grâce à l'utilisation d'indicateurs géomorphologiques.Dans un second temps, on s'intéresse à la dynamique spatio-temporelle de la végétation des fossés et à son impact sur les transferts de pesticides. Pour cela, on caractérise puis simule les pratiques d'entretien des fossés et leurs impacts sur la végétation. On montre alors en mobilisant différents indicateurs que les pratiques actuelles ne sont pas optimales d'un point de vue de la rétention des pesticides.Cette thèse, qui s'appuie sur des méthodes de simulation du paysage, montre l'intérêt du chaînage entre modèles de structure et de fonctionnement du paysage. Ce chaînage a permis de quantifier le rôle des réseaux de fossés dans la modulation des processus hydrologiques. / The impact of ditch networks on runoff, soil erosion and pollutant transfer is well known at local scale. However, the spatio-temporal variability of ditch networks and the impact of this variability on hydrological processes has not been quantified. The aim of this thesis is thus to quantify the relation between the spatial configuration of ditch networks and the hydrological functioning of Mediterranean vineyards.First, the variability of ditch network density and the extent to which this density depends on the landscape attributes are analyzed. Then, a network simulator is used with a hydrological model to quantify the impact of ditch network density on runoff. In relation to the role of ditch networks in the interception of runoff on hillslopes, the protection against soil erosion procured by ditch networks is studied thanks to geomorphological indicators.Secondly, the spatio-temporal evolution of vegetation covers in ditch networks and its impact on the transfer of pesticides is analyzed. The ditch management regimes and their impact on ditch vegetation are simulated. Thanks to several indicators, it is shown that current management regimes are not optimal in view of pesticide retention.This thesis shows the interest in using a landscape structure model and a landscape functioning model. This allowed to quantify the impact of ditch networks on hydrological processes.

Lors d'une tâche cognitive telle que la navigation spatiale dans un environnement connu, l'individu peut utiliser des stratégies différentes pour atteindre un but. Il peut baser sa navigation sur une représentation mentale de l'espace (globale) ou utiliser une stratégie mettant en jeu des informations égocentriques ou associatives (indices physiques internes ou externes associatifs). Deux grands systèmes cérébraux sont impliqués dans l’apprentissage spatial : la formation hippocampique et les ganglions de la base. Ces deux systèmes utilisent des modalités différentes : l'hippocampe est plus spécifiquement lié à l'apprentissage par rapport à un référentiel externe (apprentissage allocentrique) alors que les ganglions de la base sont plutôt liés à l'apprentissage par rapport à un référentiel interne (apprentissage égocentrique). L’apprentissage parallèle entre les deux systèmes partage à la fois des aspects compétitifs et coopératifs. L’hippocampe étant peu atteint dans les stades précoces de la maladie de Parkinson, ceci fournit l'opportunité de développer des méthodes de rééducation basées sur le renforcement de l'apprentissage allocentrique. Dans cette optique, il faut tout d'abord bien comprendre le fonctionnement de ces mécanismes d'apprentissage dans le cerveau sain. Nous proposons ici un test qui vise à analyser les processus d'apprentissage des deux systèmes, pendant une tâche de navigation dans un labyrinthe. Nous voulons développer une variante de cette tâche qui permet de différencier le rôle respectif de l'hippocampe et des ganglions de la base dans ces processus d'apprentissage. L’objectif de cette étude est d'étudier les différentes modalités d'apprentissage spatial (allocentrique et egocentrique) afin de définir leurs cinétiques d'apprentissage et les interactions entre ces deux systèmes. Ces connaissances seront utilisées par la suite afin de pallier au déficit spécifique d'apprentissage égocentrique dans la maladie de parkinson. Ce projet a pour but de mettre au point une tâche de navigation spatiale permettant de mieux connaitre les modalités des différentes stratégies utilisées lors de la navigation spatiale chez le primate dans un premier temps. Ces données pourront éventuellement servir à l'ajustement d'un protocole pour des sujets humains sains ou souffrant de déficits cognitifs pouvant être compensés par l'adaptation stratégique. / In spatial navigation task, we can use several strategies to reach a goal. We can build a mental representation (global) of the environment, use egocentric (body-based) information or use available cues (internal or external). Two structures known to have roles in spatial information are the hippocampus and the striatum. It is now generally held that allocentric (external reference frame) learning is related to the hippocampus. On the other hand, the striatum is believed to be involved in egocentric representation. There is a parallel processing between those two system which sharing both competitive and cooperative interactions. The hippocampus is less damaged in the early stages of Parkinson disease, this aspect allows the possibility to develop rehabilitation protocols based on the use of allocentered learning when the egocentered one is biased. We have first to better understand how these two systems functionally operate in the normal brain. Here we present a task which permits the study of the spatial learning processes in a maze. Our global aim is to differentiate the respective functions of the hippocampus and basal ganglia in the spatial learning modalities (allocentered or egocentered) and define their kinetics and interactions. The resultant knowledge will may serve to develop cognitive rehabilitation tasks for people with cognitive disorders can be compensated by strategic adaptation.

L’objectif principal de ce travail fut d’analyser la variabilité spatiale de plusieurs composantes du bilan de C du sol en forêt tropicale humide. L’étude menée en Guyane française a été essentiellement réalisée dans la forêt naturelle du site-atelier Guyaflux et dans une plantation d’essences locales à proximité. Deux approches ont permis de répondre à cet objectif. La première visait à évaluer les effets des facteurs environnementaux (i.e. type de sol, humidité du sol ou structure forestière) sur la variabilité spatiale et interspécifique de plusieurs composantes. Parmi ces composantes les estimations de biomasse racinaire, production des racines fines (Ø < 2 mm) et respiration du sol (Rsol) ont mis en évidence une forte variabilité spatiale intra-parcelle. Au sein d’une même parcelle, une relation empirique significative a été observée entre les données de surface terrière du peuplement et les mesures de Rsol. Conjointement, une étude comparative de la phénologie de croissance et de la décomposition des racines fines a permis d’évaluer les variations entre cinq et huit espèces ligneuses, respectivement. La deuxième approche consistait à hiérarchiser les facteurs responsables de la variabilité spatiale de Rsol : une composante intégrative des processus impliqués dans le fonctionnement du sol. Rsol se décompose en une composante hétérotrophe (Rh) et autotrophe (Ra). Dans ce cadre deux modèles semi-mécanistes ont été paramétrés et testés grâce aux mesures de Rsol réalisées en continu sur le même site. Le modèle de bilan de C du sol CENTURY a simulé Rh, la respiration des micro-organismes décomposeurs de la matière organique. Le module McCree a simulé Ra, la respiration des racines vivantes et a été associé à CENTURY pour simuler Rsol totale. Une analyse de sensibilité réalisée sur ces prédictions de flux a montré que la qualité chimique (e.g. teneur en lignine) des litières ainsi que l’humidité du sol affectent la variabilité spatiale des flux de CO2 provenant du sol. L’utilisation de modèles mécanistes est ressortie très prometteuse dans ce travail de thèse, elle complète efficacement les analyses des expérimentations in situ en ajoutant une dimension particulière à chaque facteur d’influence des processus biologiques extrêmement complexes en forêt tropicale. / The aim of this study was to define the spatial variability of the C balance components of the soil in a tropical rain forest. This work was conducted in French Guiana in the Guyaflux experimental forest and in a close plantation of monospecific plots. Two approaches were used in this investigation. The first one aimed to analyze the effects of the environmental factors (i.e. soil texture, soil moisture or forest structure) on the spatial and interspecific variability in several components in situ. Among these components, the root biomass, the fine roots (Ø < 2 mm) production and the soil respiration (Rsol) measurements underlined a large spatial variability within plot. At this scale, there was a significant empirical relationship between the tree basal area and soil respiration. Interspecific variations in fine root elongation and decomposition rate have been jointly estimated for five and eight tropical tree species, respectively. The second approach classified the factors according to the magnitude of their effects on spatial variability of Rsol. Rsol is derived from both heterotrophic respiration by microorganisms (Rh) that decompose ground surface organic matter and autotrophic respiration by roots (Ra). Datasets from two years experiments of Rsol were used to evaluate the performance of semi-mechanistic model on the Guyaflux site. A soil organic matter model, CENTURY, simulating Rh component was coupled with the McCree model, which simulates the Ra of Rsol. The results of a parametric sensitivity analysis on the different predictions proved that the litter quality (e.g. lignin content) and the soil moisture were the two main factors responsible for the spatial variation of the CO2 flux on the soil. In this study, we showed that the use of simulation models linked to experimental field results is a promising approach to understand the impact of the biotic and abiotic factors on the processes deeply complex in tropical forest.