La télédétection permet d'estimer les variables biophysiques révélatrices de l'état et du fonctionnement du couvert végétal. A l'heure actuelle, la répétitivité temporelle nécessaire pour caractériser le fonctionnement des couverts végétaux n'est assurée que par des capteurs à large champ observant la surface à des résolutions spatiales hectométrique ou kilométrique. Toutefois, l'hétérogénéité spatiale intra-pixellaire constitue une source d'incertitude significative lorsque les relations entre les variables biophysiques et les variables radiométriques mesurées par télédétection sont non linéaires. L'hétérogénéité du pixel moyenne résolution est caractérisée à partir du variogramme d'images de variables radiométriques (NDVI, PIR, ROUGE) issues d'un capteur à haute résolution spatiale. L'analyse de différents paysages montre que les échelles de variation expliquant la plus grande part de variabilité de la couverture végétale ont une gamme de valeur comprise entre 60m et 800m. D'autre part, un modèle a été construit pour corriger l'erreur d'estimation des variables biophysiques induite par l'hétérogénéité spatiale du pixel moyenne résolution. L'erreur d'estimation s'exprime de façon multiplicative en fonction du degré d'hétérogénéité et du degré de non linéarité de la relation entre la variable radiométrique et la variable biophysique. La correction est satisfaisante, en particulier à 1000m de résolution. A partir de la caractérisation de l'hétérogénéité spatiale de dix-huit paysages, la résolution spatiale optimale qui permet de capturer le maximum de variabilité de la couverture végétale du paysage pour minimiser l'erreur d'estimation a été estimée à 30m.

Au cours des dernières années, de nouvelles évidences semblent indiquer que, tout autant que sa séquence, l’organisation d’un génome dans l’espace et le temps est importante pour comprendre la fonction de celui-ci. Une des avancées fonda- mentales sur le sujet a été de présenter à l’échelle du génome la carte des inter- actions ADN-ADN. Ces interactions sont essentiellement de 2 types, soit entre chromosomes ou entre régions du même chromosome. Par la suite, la modélisa- tion a permis de visualiser et appréhender la structure tridimensionnelle (3D) du génome à partir des données 3C, ou d’une modélisation purement théorique. Une question importante et centrale demeure, soit de résoudre les mécanismes res- ponsables de l’organisation spatiale et fonctionnelle du génome. Notamment, une question est de savoir comment des processus nucléaires tels que la transcription affectent la structure du génome. Cependant, l’idée selon laquelle les données de types 3C capturent cette information dans la levure est remise en question par le fait que les modèles théoriques du génome récapitulent les caractéristiques mar- quantes soulignées par 3C. Pour répondre à cette question, nous avons conçu une approche qui, pour évaluer l’importance d’une interaction, se base sur la distri- bution d’interactions entre les 2 régions d’ADN mises en contacts. Nos résultats supportent l’hypothèse selon laquelle les éléments fonctionnels et propres aux données expérimentales de la structure 3D du génome se forment d’une manière spécifique à l’échelle de l’interaction et au type d’interactions. Par ailleurs, nos résultats indiquent qu’un grand nombre de facteurs de transcription induisent la proximité spatiale des gènes dont ils régulent l’expression. / Over the last decade, accumulating empirical evidence suggest that, as much as its sequence, a genome spatiotemporal organization is essential to understand it’s biological function. One of the major breakthroughs has been chromosome conformation capture (3C) experiments presenting DNA-DNA contact for whole genomes at unprecedented resolution (5-10kb). Along with genome-wide maps of DNA contacts came genome 3D modelling from experimental 3C data, and even from purely theoretical and biophysical basis. However, the mechanisms underlying the regulation of the genome spatial functional organization are still not well understood. Among other questions, how the regulation and event of nuclear processes such as transcription modulate genome structure or how genome structure affect these in turn is still not fully resolved. Moreover, computational models of S.cerevisae genome have recapitulated the hallmarks at larger scale of its 3D features. In order to contrast genome structural features arising from the event of biochemical and molecular activity, we have develop a method assessing the significance of structural features. The underlying principle is to consider for a given interaction, the two DNA regions put in contact and the distribution of existing interactions between these before assigning significance to the selected interaction. Using this method, we demonstrate that structural features resulting from potential biochemically active processes occur at precise scale on the genome. Our results also highlight that exact nature of the interaction (between vs across chromosomes) is crucial to such events. Finally, we have also found that a large portion of transcription factors have their targeted genes in spatial proximity.

La distribution de l'abondance des espèces en un site, et la similarité de la composition taxonomique d'un site à l'autre, sont deux mesures de la biodiversité ayant servi de longue date de base empirique aux écologues pour tenter d'établir les règles générales gouvernant l'assemblage des communautés d'organismes. Pour ce type de mesures intégratives, le séquençage haut-débit d'ADN prélevé dans l'environnement (" ADN environnemental ") représente une alternative récente et prometteuse aux observations naturalistes traditionnelles. Cette approche présente l'avantage d'être rapide et standardisée, et donne accès à un large éventail de taxons microbiens jusqu'alors indétectables. Toutefois, ces jeux de données de grande taille à la structure complexe sont difficiles à analyser, et le caractère indirect des observations complique leur interprétation. Le premier objectif de cette thèse est d'identifier les modèles statistiques permettant d'exploiter ce nouveau type de données afin de mieux comprendre l'assemblage des communautés. Le deuxième objectif est de tester les approches retenues sur des données de biodiversité du sol en forêt amazonienne, collectées en Guyane française. Deux grands types de processus sont invoqués pour expliquer l'assemblage des communautés d'organismes : les processus "neutres", indépendants de l'espèce considérée, que sont la naissance, la mort et la dispersion des organismes, et les processus liés à la niche écologique occupée par les organismes, c'est-à-dire les interactions avec l'environnement et entre organismes. Démêler l'importance relative de ces deux types de processus dans l'assemblage des communautés est une question fondamentale en écologie ayant de nombreuses implications, notamment pour l'estimation de la biodiversité et la conservation. Le premier chapitre aborde cette question à travers la comparaison d'échantillons d'ADN environnemental prélevés dans le sol de diverses parcelles forestières en Guyane française, via les outils classiques d'analyse statistique en écologie des communautés. Le deuxième chapitre se concentre sur les processus neutres d'assemblages des communautés.[...] / Integrative patterns of biodiversity, such as the distribution of taxa abundances and the spatial turnover of taxonomic composition, have been under scrutiny from ecologists for a long time, as they offer insight into the general rules governing the assembly of organisms into ecological communities. Thank to recent progress in high-throughput DNA sequencing, these patterns can now be measured in a fast and standardized fashion through the sequencing of DNA sampled from the environment (e.g. soil or water), instead of relying on tedious fieldwork and rare naturalist expertise. They can also be measured for the whole tree of life, including the vast and previously unexplored diversity of microorganisms. Taking full advantage of this new type of data is challenging however: DNA-based surveys are indirect, and suffer as such from many potential biases; they also produce large and complex datasets compared to classical censuses. The first goal of this thesis is to investigate how statistical tools and models classically used in ecology or coming from other fields can be adapted to DNA-based data so as to better understand the assembly of ecological communities. The second goal is to apply these approaches to soil DNA data from the Amazonian forest, the Earth's most diverse land ecosystem. Two broad types of mechanisms are classically invoked to explain the assembly of ecological communities: 'neutral' processes, i.e. the random birth, death and dispersal of organisms, and 'niche' processes, i.e. the interaction of the organisms with their environment and with each other according to their phenotype. Disentangling the relative importance of these two types of mechanisms in shaping taxonomic composition is a key ecological question, with many implications from estimating global diversity to conservation issues. In the first chapter, this question is addressed across the tree of life by applying the classical analytic tools of community ecology to soil DNA samples collected from various forest plots in French Guiana. The second chapter focuses on the neutral aspect of community assembly.[...]

Variabilité spatiale multiéchelle du zooplancton dans un lagoon récifal côtier - L'identification des changements dans les patrons écologiques selon l'échelle spatiale et la compréhension des processus qui génèrent ces changements sont d'une importance considérable en océanographie. Dans ce contexte, comprendre comment une communauté biologique répond à l'hétérogénéité environnementale requiert la connaissance des processus impliqués et l'échelle spatiale à laquelle ils opèrent. Les relations spatiales entre la variabilité du zooplancton et l'hétérogénéité environnementale sont encore imprécises dans les écosystèmes tropicaux côtiers. L'objectif de ce travail de thèse a donc été de déterminer les échelles de dépendance spatiale des patrons du zooplancton associé à un lagon récifal côtier et des processus environnementaux sous-jacents. Dans ce contexte, les intérêts de cette recherche ont été de quantifier les patrons de la variabilité du zooplancton dans l'espace, de comprendre comment ces patrons changent avec l'échelle spatiale et de déterminer les processus physiques et biologiques responsables de ces patrons spatiaux. L'échantillonnage, effectué le long d'un transect de la côte vers le large dans le lagon du Grand-Cul-de-Sac Marin (Guadeloupe), a concerné deux classes de taille du zooplancton (190–600 µm et > 600 µm) pour lesquelles la biomasse et l'abondance ont été estimées. L'analyse multiéchelle a été utilisée pour caractériser les patrons du zooplancton aux différentes échelles spatiales (de l'échelle de l'habitat à celle du lagon tout entier) et pour identifier les processus responsables de ces structures spatiales. Cette étude a montré que la variabilité du zooplancton est un phénomène multiéchelle dont l'amplitude et la dépendance spatiale dépendent de la taille des organismes, de leur motilité et de la variable-réponse considérée (biomasse ou abondance). La biomasse et l'abondance du zooplancton varient en réponse à la distribution spatiale du phytoplancton, au comportement du zooplancton, à l'hétérogénéité de l'habitat, à l'hydrodynamique et aux évènements météorologiques. La nature et les effets de ces processus sont dépendants de l'échelle spatiale. Ce travail a montré comment le changement d'échelle spatiale met en évidence différents niveaux d'organisation de la communauté zooplanctonique en réponse à l'hétérogénéité environnementale.

Les forêts tropicales renferment des peuplements arborescents dont la gestion et l’aménagement nécessitent des connaissances sur leur organisation spatiale et leur dynamique. Les analyses de la structure spatiale des espèces arborescentes peuvent être utilisées en forêts naturelles pour identifier les mécanismes sous-jacents qui structurent les peuplements forestiers afin d’améliorer la compréhension des relations entre les espèces. Cette étude a été menée dans la Réserve Forestière de Yoko (RFY) aux environs de Kisangani à l’est de la RD Congo (R.D.C). Elle consiste à analyser la structure spatiale horizontale des espèces les plus abondantes et à tenter d’identifier, à l’échelle locale, les facteurs et/ou processus écologiques potentiellement explicatifs pour en retirer des enseignements utiles à la gestion des massifs forestiers situés à proximité de Kisangani. <p>Pour ce faire, une parcelle d’échantillonnage de 25 ha (500m 500m) a été délimitée dans le bloc sud de la RFY constitué d’une végétation ligneuse mixte et semi-décidue. Un inventaire forestier a permis d’analyser la composition floristique et structurale de la zone. Trois techniques (ou modèles statistiques) relevant de l’écologie spatiale pour l’analyse de la structure horizontale des espèces ont été utilisées :la méthode du voisin le plus proche de Clark & Evans (1954), la méthode d’échantillonnage aléatoire de Hines & Hines (1979), ces deux méthodes reposant sur une analyse à échelle unique de la parcelle d’étude, et la méthode de Ripley (1977) permettant non seulement une analyse multi-échelle mais aussi l’étude des relations intra et interspécifiques. Concernant ce point précis, les arbres ont été catégorisés en trois stades de développement sur la base de leurs diamètres (les jeunes, les immatures et les adultes). Une analyse comparative et théorique des trois méthodes a été effectuée. <p>Un total de 169 espèces appartenant à 36 familles dont 114 genres ont été identifiées, et la famille des Fabaceae dont la majorité des espèces appartiennent à la sous famille des Caesalpinioideae est apparue prépondérante. Trois espèces se sont révélées les plus abondantes et les plus représentatives du peuplement, et ont pour cette raison fait l’objet de toutes les analyses :Gilbertiodendron dewevrei J. Léonard (De Wild), Scorodophloeus zenkeri Harms et Uapaca guineensis Mull. Arg. Elles ont toutes les trois montré une structure agrégée, et cela à toutes les échelles d’analyse. Les agrégats observés présentent un rayon d’environ 25 m de distance. L’analyse en fonction du diamètre a indiqué une structure agrégée pour les plus petits diamètres et régulière pour les plus grands, et que l’agrégation diminue avec le diamètre. Les résultats montrent également que les structures spatiales observées dépendent de l’échelle d’analyse considérée et de la méthode utilisée. La méthode de Clark & Evans est sensible à la variation de l’étendue. À cet égard, l’échantillonnage aléatoire de Hines & Hines est apparu plus adaptée que celui de Clark & Evans. Les fonctions de Ripley et dérivées sont des outils efficaces et apportent plus d’information. Les analyses ont montré des associations positives entre G. dewevrei et S. zenkeri, ainsi qu’entre G. dewevrei et U. guineensis. Par contre, une indépendance a été constatée entre S. zenkeri et U. guineensis. Il apparaît également que les jeunes sont associés positivement aux adultes supposés reproducteurs, et que les immatures sont indépendants par rapport aux adultes. La dispersion faible ou limitée des graines à proximité des arbres parents en est le principal facteur endogène responsable. Ce facteur explique également les associations positives entre les jeunes et les adultes de la même espèce. La compétition entre des individus pour les besoins en espace, en lumière ou en nutriments dans le sol, explique la structure régulière observée ainsi que l’indépendance des immatures envers les adultes. La dispersion limitée n’est cependant pas le seul facteur explicatif de l’agrégation spatiale des arbres, d’autres facteurs tels que l’hétérogénéité environnementale (sol, topographie,…) ou la perturbation sont vraisemblablement aussi impliqués. La perturbation anthropique ou naturelle est un processus écologique qui devrait avoir joué un rôle déterminant dans l’organisation spatiale des communautés de la forêt. Combinée au phénomène de masting, aux effets de Janzen-Connell et aux ectomycorhizes, elle est très probablement à la base des structures spatiales et des relations spatiales observées entre les espèces de la RFY. / Tropical forests contain tree-stands with management and planning requires knowledge of their spatial organization and dynamics. Analyses of the spatial structure of tree species can be used in natural forests to identify the underlying mechanisms that structure of forest stands to improve the understanding of the relationships between species. This study was conducted in the Yoko Forest Reserve (YFR) around Kisangani in eastern DR Congo (DRC). It is to analyze the horizontal spatial structure of the most abundant species and to try to identify, on a local scale, factors and / or potentially explicative ecological processes to draw valuable lessons for the management of forest areas nearby Kisangani. <p>To do this, a sample plot of 25 ha (500m x 500m) was delineated in the southern block of the YFR consists of a mixed woody vegetation and semi-deciduous. A forest inventory was used to analyze the floristic and structural composition of the area. Three techniques (or statistical models) under spatial ecology for the analysis of the horizontal structure of the species were used: the nearest neighbor method of Clark & Evans (1954), the random sampling method Hines & Hines (1979), these two methods based on a single scale analysis of the study plot, and the method of Ripley (1977) allows not only a multi-scale analysis, but also the study of intra- and inter-relationships. Regarding this point, the trees were categorized into three stages of development on the basis of their diameters (young, immature and adult). A comparative and theoretical analysis of the three methods was performed. <p>A total of 169 species belonging to 36 families with 114 genera have been identified and the family Fabaceae which the majority of species belong to the subfamily Caesalpinioideae appeared decisive. Three species have proved the most abundant and the most representative of the stand, and for this reason the subject of all analyzes Gilbertiodendron dewevrei J. Léonard (De Wild) Scorodophloeus zenkeri Harms and Uapaca guineensis Mull. Arg. They all three showed an aggregated structure, and that all scales of analysis. Observed aggregates have a radius of about 25 m distance. The analysis based on the diameter indicated an aggregated structure for smaller diameters and regular for larger and that aggregation decreases with diameter. The results also show that the observed spatial structures depend on the considered analysis of scale and the method used. The method of Clark & Evans is sensitive to the variation in the extent. In this regard, the random sampling of Hines & Hines appeared more suitable than that of Clark & Evans. Ripley's functions and derivatives are effective tools and provide more information. Analyses showed positive associations between G. dewevrei and S. zenkeri, and between G. dewevrei and U. guineensis. By against, independence was found between S. zenkeri and U. guineensis. It also appears that young people are positively associated with the supposed breeding adults and immatures are independent compared to adults. The low or limited seed dispersal near parent trees is the main endogenous factor responsible. This factor also explains the positive associations between youth and adults of the same species. The competition between individuals to space requirements, light or nutrients in the soil, explains the observed regular structure and the independence of immature towards adults. Limited dispersal, however, is not the only factor explaining the spatial aggregation trees, other factors such as environmental heterogeneity (soil, topography, ) or disturbance are probably also involved. Anthropogenic or natural disturbance is an environmentally friendly process that should have played a decisive role in the spatial organization of forest communities. Combined with masting phenomenon, the effects of Janzen-Connell and Ectomycorrhizae, it is very probably the basis of spatial structures and spatial relationships observed between species of the YFR.<p><p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished