Le bassin du Merguellil, en Tunisie centrale, fournit un exemple illustratif des processus hydrologiques profondément modifiés par l’action humaine. L’oued Merguellil, le principal cours d’eau du bassin, a vécu une évolution socio-hydrologique extrêmement marquée. En effet, son état actuel est l’héritage d’une longue histoire d’interactions entre l’homme et son milieu. Il est actuellement intermittent sur la majeure partie de son cours, or les dires des riverains et les documents anciens révèlent qu’il n’en était pas ainsi au début du siècle dernier. Le recours aux informations anciennes issues des documents d’archives a montré que l’oued Merguellil était autrefois soutenu principalement par le déversement de la nappe captive de Bouhefna. Durant les années 1974-1975 et afin de transférer les eaux souterraines du bassin du Merguellil vers les régions côtières, une stratégie politique a été mise en place pour rabattre le niveau de la nappe de Bouhefna de manière à pouvoir réduire ‘’les pertes’’ par évaporation dans l’oued Merguellil et minimiser l’écoulement souterrain vers la nappe voisine de Haffouz d’intérêt hydrogéologique moins important. Comme prévu, cela a induit une inversion du gradient hydraulique oued-nappe inférant le tarissement des sources de déversement, la vidange de la nappe d’accompagnement et la disparition du débit de base de l’oued Merguellil à partir de 1976-1978. La modélisation hydrodynamique établie dans cette thèse suggère que le flux souterrain qui transitait vers l’oued par drainance verticale avant l’inversion du gradient hydraulique est de l’ordre de 9 hm3. Désormais c’est les crues de l’oued qui alimentent la nappe alluviale et les nappes superficielles. Le flux moyen infiltré lors de la propagation des crues est estimé à 17 hm3 dans la section de l’oued entre la station de Haffouz et barrage El Haouareb pour l’année 2013-2014.Toutefois, le schéma de gestion de la nappe de Bouhefna a été basé exclusivement sur des considérations hydrodynamiques sans tenir compte de l’évolution des usages. En effet, la disparition de l’étiage de l’oued a contraint les riverains à abandonner les canaux d’irrigation traditionnels et à opter pour l’installation de motopompes et la mise en place des forages profonds. Cette rétroaction face au changement de régime d’écoulement de l’oued a contribué à perturber davantage l’équilibre hydrologique. Cela s’est traduit par une exploitation excessive des eaux souterraines avec une baisse actuelle observée de la piézométrie supérieure à 1m/an et une inversion du gradient entre la nappe de Bouhefna et la nappe de Haffouz. La modélisation hydrodynamique suggère que les flux moyens échangés par drainance verticale sont passés de 8 hm3 en 1970 à 2 hm3 en 2015. Dans le sens inverse, les flux transitant depuis la nappe de Haffouz vers la nappe de Bouhefna sont évolués de 1 hm3 en 1970 à 6 hm3 en 2015, imposant ainsi un risque de salinité à long terme.Le transfert des eaux de Bouhefna vers les régions côtières, même s’il est largement contesté par les populations locales, n’a jamais été mis en avant comme facteur explicatif des évolutions hydrologiques vécues localement, les travaux de cette thèse permettent pourtant de montrer à quel point ce transfert d’eau a influencé le régime hydrologique de l’oued. Toutefois, en n’omettant pas leurs propres responsabilités dans ces dynamiques, les agriculteurs font preuve de lucidité. En effet, le modèle hydrodynamique suggère que la part cumulée des volumes en eau souterraine mobilisés par ces derniers après la disparition de l’étiage de l’oued est comparable à celle destinée à l’eau potable. Les résultats de cette thèse rejoignent les recherches en socio-hydrologie qui appellent à intégrer les aspects sociaux dans les schémas de gestion pour garantir un développement durable des ressources en eaux. / The Merguellil basin in central Tunisia provides an illustrative example of hydrological processes profoundly modified by human action. The Wadi Merguellil, the main river of the basin, has experienced an extremely marked socio-hydrological evolution. Its current state is the legacy of a long history of interactions between man and his environment. Truly, it is currently intermittent over most of its course, but the statements of farmers and archival records reveal that this was not the case at the beginning of the last century. The use of ancient information from archival documents has shown that the Wadi Merguellil was supported mainly by the overflow of the confined aquifer of Bouhefna. During the years 1974-1975 and in order to transfer groundwater resources from the Merguellil basin to the coastal regions, a management plan was put in place. The aim of this plan was to reduce the level of the Bouhefna aquifer so as to reduce '' losses '' by evaporation in the Wadi Merguellil and minimize the groundwater flow towards the nearby Haffouz aquifer. As expected, this strategy led to a reversal of the hydraulic gradient inferring the drying up of the overflow springs, the emptying of the alluvial aquifer and the disappearance of the Wadi Merguellil baseflow during the period 1976-1978. The hydrodynamic model established in this thesis suggests that the averaged groundwater flow that was feeding the Wadi before the hydraulic gradient reversal is around 9 hm3. Currently, it is rather the floods of the Wadi that feed the alluvial aquifer and the shallow aquifers. The average flow infiltrated during the propagation of flood events is estimated at 17 hm3 in the section of the wadi between the Haffouz station and El Haouareb dam for the year 2013-2014.Though, the exploitation management plan of the Bouhefna aquifer was based exclusively on hydrodynamic considerations without taking into account the evolution of hydro-agricultural practices. Indeed, the disappearance of the baseflow of the Wadi Merguellil has forced farmers to abandon traditional irrigation canals and opt for the installation of motor pumps and the establishment of deep wells. This feedback on the change in the Wadi flow regime has further disrupted the hydrological balance. This resulted in an excessive exploitation of the groundwater with an observed current decrease of the piezometry higher than 1m/year and a reversal of the hydraulic gradient between the Bouhefna aquifer and the Haffouz aquifer. The hydrodynamic model suggests that the average flow exchanged by vertical drainage has decreased from 8 hm3 in 1970 to 2 hm3 in 2015. In the opposite direction, the average flow transiting from the Haffouz aquifer to the Bouhefna aquifer has increased from 1 hm3 in 1970 to 6 hm3 in 2015, imposing a risk of salinity in the long term.The transfer of water from Bouhefna to the coastal regions, even though it is widely disputed by the local populations, has never been put forward as a factor explaining the hydrological evolution experienced locally. The work of this thesis allows to show how much this transfer of water has influenced the hydrological regime of the wadi. However, by not omitting their own responsibilities in these dynamics, farmers are lucid. Indeed, the hydrodynamic model suggests that the cumulative part of groundwater volumes mobilized by the latter after the disappearance of the Wadi baseflow is comparable to that for drinking water. The results of this thesis are in line with research in socio-hydrology that calls for integrating social aspects into management plans to ensure sustainable development of water resources.

The Eurasian spruce bark beetle Dendroctonus micans is a major pest of spruce which is expanding its range in France, Turkey, England and Wales. Its monospecific predator Rhizophagus grandis has followed naturally the bark beetle into most areas and, since the 1960s, has also been mass-produced and successfully released within newly infested locations. In this scope, the development of an effective trapping method would be very useful to assess the bark-beetle presence at previously uninfested sites, or predator establishment after release or natural spread. We demonstrated the efficiency of oxygenated monoterpenes-baited kairomone traps to monitor R. grandis in various epidemiological conditions, including areas localized behind or at the limit of the pest’s distribution, or in areas where artificial releases were performed. Because the predator is strictly species-specific, another exciting possibility offered by the kairomone trapping is the indirect monitoring of the pest itself in areas of unknown status (e.g. areas under colonization, or considered as at risk at medium- term). R. grandis is also considered as one of the most valuable natural enemies to strike aggressive North-American Dendroctonus species. In this respect, R. grandis has been recently applied in a neo-classical biological program against the red turpentine beetle D. valens, which invaded China from North America in the late 1990’s. In laboratory tests conducted on pine logs in the laboratory, or on living pine trees in the field, we demonstrated that R. grandis adults can successfully enter and reproduce into D. valens galleries. In Europe, R. grandis is the only species regularly found in the brood systems of D. micans, where adults and larvae attack the gregarious larvae of their prey. In such enclosed systems, R. grandis’ functional response is therefore influenced by various interrelated components, such as the prey density, the predator density, or the prey distribution. Measuring the predator’s success in terms of larval survival and growth rates, we demonstrated the time spent by R. grandis larvae to wound and kill their prey to be the main factor limiting their development. This factor may be considerably influenced by the proportions of diseased, wounded or molting prey rise in the brood system, for instance as a result of an increase in prey density, or due to the presence of conspecific adults (which wound their prey but do not consume them entirely). Furthermore, our tests suggest that no cannibalism or noticeable intraspecific competition occurred between R. grandis larvae, whereas some lighter mode of competition probably took place. R. grandis also exhibits a reproductive numerical response to prey density, which mainly relies on the perception of chemical stimuli and inhibitors released in the bark beetle brood system. In the current study, we developed a non-destructive approach to follow the dynamics of volatile compound production, using sequential sample collection on SPME fibers. Our tests demonstrated that the larval activity of D. micans or D. valens strongly influences the release of some oxygenated monoterpenes. However, our attempts to correlate the relative quantities of some identified chemicals to offspring production were less successful as it concerns the identification of potential oviposition stimuli and inhibitors. The problematic rose by the progression of D. micans, as well as detailed results of each of the described above studies are discussed in the two published papers and the three manuscripts forming this thesis. Bringing all these studies together, several perspectives are also presented in the general discussion. / Ravageur des épicéas, Dendroctonus micans est toujours en voie d’extension en France, en Turquie, en Angleterre et au Pays de Galles. Dans la plupart de ces zones, le dendroctone est accompagné de manière naturelle par son prédateur monospécifique, Rhizophagus grandis. Depuis les années 1960, le prédateur a également fait l’objet d’une production de masse et de programmes de lâchers dans les zones d’arrivée récente du scolyte. Dans le cadre de la lutte biologique contre D. micans, les gestionnaires forestiers doivent donc estimer au plus tôt la présence du ravageur dans des zones jusque là indemnes, mais également vérifier l’établissement du prédateur par progression naturelle ou résultant d’introductions délibérées. Dans la présente étude, nous avons démontré l’efficacité de pièges d’interception appatés à l’aide de monoterpènes oxygénés pour la capture de R. grandis. Celle-ci s’est faite dans différentes conditions épidémiologiques, incluant notamment des zones situées en arrière du front de progression du scolyte et des zones où des lâchers artificiels ont été réalisés. Comme R. grandis est strictement inféodé au dendroctone, un autre avantage de la technique est la possibilité de réaliser un dépistage indirect du ravageur dans les zones où son statut est incertain (zones en cours de colonisation, ou considérées comme à risque à moyen terme). Par ailleurs, R. grandis est également considéré comme un des meilleurs ennemis naturels potentiels pour lutter contre d’autres espèces de Dendroctonus aggressifs. Dans cette optique, R. grandis a été récemment utilisé dans un programme de lute biologique contre D. valens, ravageur invasif arrivé en Chine dans la fin des années 1990 en provenance d’Amérique du Nord. Nous avons démontré la capacité de R. grandis à s’introduire et à se reproduire dans les galeries de D. valens lors de tests de laboratoire, mais aussi sur des arbres vivants en pinèdes. En Europe, R. grandis est strictement inféodé aux galeries de D. micans, où larves et adultes du prédateur s’attaquent aux larves grégaires du scolyte. Dans ce système clos, la réponse fonctionelle de R. grandis est influencée par plusieurs facteurs étroitement corrélés, la densité de proies, la densité de prédateurs, et la distribution des proies. En mesurant l’efficacité de prédation de R. grandis en termes de survie des larves et de taux de croissance, nous avons démontré l’influence sur leur développement du temps passé par les larves à blesser et à tuer leurs proies. Ce facteur est par ailleurs fortement dépendant de la proportion de larves malades, blessées ou en cours de mue au sein du système ; une proportion qui peut augmenter en réponse à une augmentation de la densité de proies, ou lorsque des adultes sont présents (ceux-ci blessent les proies mais ne les consomment pas entièrement). Enfin, nos tests suggèrent qu’il n’existe que peu de cannibalisme ou de compétition intraspécifique entre larves de R. grandis, tandis que des modes de compétition moins importants prennent vraisemblablement place. R. grandis présente également une réponse numérique reproductive à la densité de proies disponibles, principalement basée sur la perception de stimuli et d’inhibiteurs présents dans les galeries du scolyte. Par la collecte de composés volatils présents dans ces systèmes à l’aide de fibres SPME, nous avons développé une méthode non-destructive pour suivre la dynamique de production des médiateurs chimiques. Nos tests ont démontré que l’activité des larves de D. micans ou D. valens influence fortement la dynamique de production de certains monoterpènes oxygénés. En revanche, il n’a pas été été possible de corréler les différents composés identifiés au nombre de larves de R. grandis présentes dans le système. La problématique soulevée par la progression de D. micans, de même que les résultats détaillés de chacune des études décrites ci-dessus sont discutés dans les deux papiers publiés et les trois manuscrits formant cette thèse. Les différentes perspectives apportées par ce travail sont également présentées dans la discussion générale.

The Eurasian spruce bark beetle Dendroctonus micans is a major pest of spruce which is expanding its range in France, Turkey, England and Wales. Its monospecific predator Rhizophagus grandis has followed naturally the bark beetle into most areas and, since the 1960s, has also been mass-produced and successfully released within newly infested locations. <p>In this scope, the development of an effective trapping method would be very useful to assess the bark-beetle presence at previously uninfested sites, or predator establishment after release or natural spread. We demonstrated the efficiency of oxygenated monoterpenes-baited kairomone traps to monitor R. grandis in various epidemiological conditions, including areas localized behind or at the limit of the pest’s distribution, or in areas where artificial releases were performed. Because the predator is strictly species-specific, another exciting possibility offered by the kairomone trapping is the indirect monitoring of the pest itself in areas of unknown status (e.g. areas under colonization, or considered as at risk at medium- term).<p>R. grandis is also considered as one of the most valuable natural enemies to strike aggressive North-American Dendroctonus species. In this respect, R. grandis has been recently applied in a neo-classical biological program against the red turpentine beetle D. valens, which invaded China from North America in the late 1990’s. In laboratory tests conducted on pine logs in the laboratory, or on living pine trees in the field, we demonstrated that R. grandis adults can successfully enter and reproduce into D. valens galleries. <p>In Europe, R. grandis is the only species regularly found in the brood systems of D. micans, where adults and larvae attack the gregarious larvae of their prey. In such enclosed systems, R. grandis’ functional response is therefore influenced by various interrelated components, such as the prey density, the predator density, or the prey distribution. Measuring the predator’s success in terms of larval survival and growth rates, we demonstrated the time spent by R. grandis larvae to wound and kill their prey to be the main factor limiting their development. This factor may be considerably influenced by the proportions of diseased, wounded or molting prey rise in the brood system, for instance as a result of an increase in prey density, or due to the presence of conspecific adults (which wound their prey but do not consume them entirely). Furthermore, our tests suggest that no cannibalism or noticeable intraspecific competition occurred between R. grandis larvae, whereas some lighter mode of competition probably took place. <p>R. grandis also exhibits a reproductive numerical response to prey density, which mainly relies on the perception of chemical stimuli and inhibitors released in the bark beetle brood system. In the current study, we developed a non-destructive approach to follow the dynamics of volatile compound production, using sequential sample collection on SPME fibers. Our tests demonstrated that the larval activity of D. micans or D. valens strongly influences the release of some oxygenated monoterpenes. However, our attempts to correlate the relative quantities of some identified chemicals to offspring production were less successful as it concerns the identification of potential oviposition stimuli and inhibitors. <p>The problematic rose by the progression of D. micans, as well as detailed results of each of the described above studies are discussed in the two published papers and the three manuscripts forming this thesis. Bringing all these studies together, several perspectives are also presented in the general discussion. <p>/<p>Ravageur des épicéas, Dendroctonus micans est toujours en voie d’extension en France, en Turquie, en Angleterre et au Pays de Galles. Dans la plupart de ces zones, le dendroctone est accompagné de manière naturelle par son prédateur monospécifique, Rhizophagus grandis. Depuis les années 1960, le prédateur a également fait l’objet d’une production de masse et de programmes de lâchers dans les zones d’arrivée récente du scolyte.<p>Dans le cadre de la lutte biologique contre D. micans, les gestionnaires forestiers doivent donc estimer au plus tôt la présence du ravageur dans des zones jusque là indemnes, mais également vérifier l’établissement du prédateur par progression naturelle ou résultant d’introductions délibérées. Dans la présente étude, nous avons démontré l’efficacité de pièges d’interception appatés à l’aide de monoterpènes oxygénés pour la capture de R. grandis. Celle-ci s’est faite dans différentes conditions épidémiologiques, incluant notamment des zones situées en arrière du front de progression du scolyte et des zones où des lâchers artificiels ont été réalisés. Comme R. grandis est strictement inféodé au dendroctone, un autre avantage de la technique est la possibilité de réaliser un dépistage indirect du ravageur dans les zones où son statut est incertain (zones en cours de colonisation, ou considérées comme à risque à moyen terme).<p>Par ailleurs, R. grandis est également considéré comme un des meilleurs ennemis naturels potentiels pour lutter contre d’autres espèces de Dendroctonus aggressifs. Dans cette optique, R. grandis a été récemment utilisé dans un programme de lute biologique contre D. valens, ravageur invasif arrivé en Chine dans la fin des années 1990 en provenance d’Amérique du Nord. Nous avons démontré la capacité de R. grandis à s’introduire et à se reproduire dans les galeries de D. valens lors de tests de laboratoire, mais aussi sur des arbres vivants en pinèdes. <p>En Europe, R. grandis est strictement inféodé aux galeries de D. micans, où larves et adultes du prédateur s’attaquent aux larves grégaires du scolyte. Dans ce système clos, la réponse fonctionelle de R. grandis est influencée par plusieurs facteurs étroitement corrélés, la densité de proies, la densité de prédateurs, et la distribution des proies. En mesurant l’efficacité de prédation de R. grandis en termes de survie des larves et de taux de croissance, nous avons démontré l’influence sur leur développement du temps passé par les larves à blesser et à tuer leurs proies. Ce facteur est par ailleurs fortement dépendant de la proportion de larves malades, blessées ou en cours de mue au sein du système ;une proportion qui peut augmenter en réponse à une augmentation de la densité de proies, ou lorsque des adultes sont présents (ceux-ci blessent les proies mais ne les consomment pas entièrement). Enfin, nos tests suggèrent qu’il n’existe que peu de cannibalisme ou de compétition intraspécifique entre larves de R. grandis, tandis que des modes de compétition moins importants prennent vraisemblablement place.<p>R. grandis présente également une réponse numérique reproductive à la densité de proies disponibles, principalement basée sur la perception de stimuli et d’inhibiteurs présents dans les galeries du scolyte. Par la collecte de composés volatils présents dans ces systèmes à l’aide de fibres SPME, nous avons développé une méthode non-destructive pour suivre la dynamique de production des médiateurs chimiques. Nos tests ont démontré que l’activité des larves de D. micans ou D. valens influence fortement la dynamique de production de certains monoterpènes oxygénés. En revanche, il n’a pas été été possible de corréler les différents composés identifiés au nombre de larves de R. grandis présentes dans le système. <p>La problématique soulevée par la progression de D. micans, de même que les résultats détaillés de chacune des études décrites ci-dessus sont discutés dans les deux papiers publiés et les trois manuscrits formant cette thèse. Les différentes perspectives apportées par ce travail sont également présentées dans la discussion générale.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished