Le capricorne asiatique Anoplophora glabripennis est un exemple d’insecte ayant bénéficié du commerce international depuis l’Asie pour envahir une partie de l’Amérique du Nord où il est présent depuis les années 1990, et de l’Europe où sa présence a été détectée au début des années 2000. Cette espèce hautement polyphage se développe dans les arbres urbains et peut causer leur mort, soulignant l’importance du contrôle de sa population. En utilisant une approche pluridisciplinaire sur la base du modèle A. glabripennis, cette thèse vise à apporter de nouveaux éléments pour la compréhension globale des invasions biologiques. Dans un premier temps, j’ai cherché à retracer son cheminement dans le monde. Dans un second temps, j’ai cherché à savoir si certaines de ses caractéristiques biologiques avaient contribué au succès de son invasion. Enfin, j’ai abordé la question de l’impact écologique d’A.glabripennis en me focalisant sur les modifications de la faune de xylophages que sa présence aurait pu entrainer. Les résultats obtenus au cours de cette thèse ont permis de mettre en évidence une invasion complexe incluant plusieurs introductions ainsi qu’un scénario de tête de pont entre l’Amérique du Nord et l’Europe. Il apparait également que certains traits de l’espèce ont contribué à modeler son schéma de distribution. Sa résistance au stress thermique notamment a probablement favorisé son installation sous des climats variés. Par ailleurs, la dispersion naturelle d’A. glabripennis semble très limitée, mais mes résultats indiquent que l’espèce n’est pas restreinte par ses capacités physiologiques pour disperser. Enfin, l’étude préliminaire des faunes envahies ne révèle pas pour le moment d’effet de l’espèce sur les autres Cérambycidés. Au regard des autres cas d’invasion documentés, le cas d’A.glabripennis souligne donc la diversité des caractéristiques des espèces devenant invasives, et confirme la difficulté d’en dresser un portrait type. / The Asian longhorned Beetle Anoplophora glabripennis provides a good example of insects that benefited from international trade from Asia. It partly invaded North America, where it has been present since the 1990s, and Europe where its presence was detected in the early 2000s. This highly polyphagous species develops in urban trees and can cause their death, highlighting the importance of its management. The aim of this thesis was to use a multidisciplinary approach to study the invasion of A. glabripennis in order to bring new elements to the global understanding of biological invasions. I therefore first wanted to retrace its invasion route through the world. Secondly, I sought to know whether some of its biological characteristics had contributed to the success of its invasion. Finally, I addressed the question of the ecological impact of A. glabripennis by focusing on the alterations of the xylophagous fauna that its presence could have caused. The results obtained in this thesis revealed a complex invasion which includes several introductions as well as a bridgehead scenario between North America and Europe. It also appeared that some traits of the species contributed to shaping its distribution pattern. Notably, its resistance to thermal stress probably favored its installation in various climates. Furthermore, the natural dispersion of A. glabripennis seems very limited, but my results indicated that the species is not limited by its physiological capacities to disperse. Finally, the preliminary study of the invaded fauna did not reveal any effects of the species on the other Ceramycidae for the moment. In the light of the other cases of invasion documented, the case of A. glabripennis highlights the diversity of the characteristics of species becoming invasive, and confirms the difficulty of drawing a typical portrait.

Suite à des usages intensifs d’origines industrielles, des surfaces considérables de sols dégradés, peu fertiles, voire contaminés sont délaissées. Dans un contexte de raréfaction des sols et de pressions foncières et économiques grandissantes, la réhabilitation de ces sols fortement anthropisés et délaissés peut-être un enjeu. Toutefois, pour envisager une réutilisation de ces sols, il est nécessaire de mieux les caractériser. L’étude de la qualité des sols prend rarement en compte la biodiversité et le fonctionnement biologique. Ainsi, l’objectif de ce travail de thèse était de caractériser des sols délaissés, en prenant en compte leurs paramètres abiotiques, biotiques et fonctionnels. Pour cela, six sols fortement anthropisés délaissés du nord-est de la France, correspondant à différentes activités industrielles, ont été étudiés in situ et en laboratoire. Plusieurs groupes biotiques (bactéries, champignons, mésofaune, macrofaune et flore) ont été étudiés afin d’avoir une approche quasi-exhaustive de la biodiversité des sols. Une approche taxonomique et fonctionnelle (basée sur les traits) de la biodiversité a été réalisée pour les champignons, la méso- et la macrofaune. De plus, l’évolution in situ au cours du temps des paramètres abiotiques et biotiques a été prise en compte sur un des six sols délaissés étudiés. Enfin, les interactions biotiques entre une espèce de collembole, de champignon mycorhizien à arbuscules et de plante herbacée ont été étudiées dans deux sols délaissés, en laboratoire. Nous avons montré que les sols délaissés étaient caractérisés par une biodiversité significative, comparable selon les cas, à celles d’autres types de sols, comme les sols forestiers, de prairies ou agricoles. Toutefois, des différences de densité, de richesse et de structures taxonomiques et fonctionnelles entre les sols délaissés existent et dépendent du groupe biotique étudié. Ces différences sont notamment liées aux propriétés physico-chimiques contrastées de ces sols. Ainsi, un sol construit, amendé en compost, était l’écosystème le moins perturbé des sols étudiés, contrairement à un autre sol construit et contaminé en métaux lourds. Nous avons montré que les paramètres physico-chimiques, et surtout biologiques, évoluaient rapidement au cours du temps (environ un an) dans le sol construit contaminé en métaux lourds. Enfin, nous avons mis en évidence, dans les deux sols étudiés en laboratoire, des modifications des interactions biotiques sous l’influence de nombreux paramètres comme le volume de sol, la durée de l’interaction, la présence d’une microflore indigène etc. Finalement, nous avons montré que ces sols pouvaient être le support de services écosystémiques tels que l’habitat pour la biodiversité et qu’ils pouvaient être fonctionnels, permettant ainsi de considérer leur potentielle valorisation / Due to industrial activities intensification, large surfaces of degraded soils, with low fertility and sometimes contamination, are derelict. In the context of land depletion and economic pressure, the rehabilitation of these derelict anthropogenic soils could be a key issue. However, these derelict soils needs to be better characterized before to consider their potential use. Soil quality studies rarely take into account the biodiversity and the biological functioning. Thus, the aim of this PhD work was to characterize derelict soils by considering their abiotic, biotic and functional parameters. To this end, six derelict strongly anthropogenic soils from north-eastern France, resulting from different industrial activities, were studied in situ and in laboratory. Several biotic components (bacteria, fungi, mesofauna, macrofauna and flora) were studied to have an almost complete approach of the soil biodiversity. Taxonomical and functional (trait-based approach) study of biodiversity was performed for fungi, meso- and macrofauna. Moreover, the in situ evolution over time of abiotic and biotic parameters was taken into account in one of the six studied derelict soils. Lastly, biotic interactions between a species of Collembola, of arbuscular mycorrhizal fungi and of herbaceous plant were studied in two derelict soils, in a growth chamber. We showed that derelict soils were characterized by a significant biodiversity, comparable case to case with other kinds of soils like forest, grassland or crop. Nevertheless, differences in terms of density, richness and taxonomical and functional structure community were observed between soils and depend on considered biotic group. These differences were notably linked with contrasting physico-chemical parameters between soils. Thus, a compost-amended constructed soil was the less disturbed among the six studied soils, in contrast with a heavy metal-contaminated constructed soil. We showed that abiotic parameters, notably biotic parameters, evolved quickly (within one year) in the metal-contaminated constructed soil. In the two derelict soils where interactions between Collembola and mycorrhizal fungi were studied, biotic interactions were affected by several parameters like soil volume, time of interaction, indigenous microflora presence etc. Finally, we have shown that these derelict soils support ecosystems services such as biodiversity reserve and could be functional, allowing potential re-use

Dans les modèles globaux de la biosphère continentale, toute la végétation mondiale est généralement représentée par une dizaine de grand groupes fonctionnels (PFT-Plant Functional Type), dont les caractéristiques (traits) sont fixes. Cette rigidité ne permet pas de représenter correctement l'évolution de la végétation face aux pressions environnementales et anthropiques grandissantes, et est à l'origine de nombreuses incertitudes pour l'estimation des cycles bio-géochimiques associés. Trois approches complémentaires axées sur l'utilisation des traits fonctionnels ont été explorées à l'aide du modèle dynamique global de végétation ORCHIDEE afin d'améliorer la représentation des PFTs forestiers. La première approche consiste à augmenter le nombre de PFTs à partir d'une classification hiérarchique des espèces. La seconde approche permet d'extrapoler les traits observés pour chaque PFT existant grâce à des relations empiriques calibrées à partir de plusieurs variables environnementales. La dernière approche utilise la théorie de la coordination de la photosynthèse afin d'estimer des distributions continues de traits en conditions optimales de photosynthèse. En parallèle, cette étude s'interroge sur les capacité d'un modèle global à représenter correctement les traits fonctionnels lorsqu'il est optimisé pour un flux de carbone. L'augmentation du nombre de PFTs permet d'améliorer significativement les caractéristiques et la représentativité spatiale des peuplements simulés de plus de 50 %. Les deux autres approches permettent d'estimer des distributions de traits réalistes et mettent en évidence un rôle ``tampon'' important de la plasticité des traits sur les flux de carbone futurs. Les trois approches abordées ont mis en évidence certaines faiblesses du modèle liées à la représentation de la phénologie, de l'allocation de la biomasse ou encore du stress hydrique pour les conifères. Ces résultats ont menés à la mise en place d'une représentation explicite des processus phénologiques pour les conifères sempervirents dans ORCHIDEE, qui à présent reproduit les dynamiques de LAI observées par télédétection. Enfin, le modèle ORCHIDEE ne peux pas être paramétré avec des observations directes de traits, privilégiant l'approche théorique pour simuler les distributions de traits. Cependant, l'assimilation de données d'observations de flux de carbone permet de faire le lien entre les traits mesurés à l'échelle foliaire et leur intégration à l'échelle de la canopée. Elle permet de retrouver des distributions de traits cohérentes avec les observations, ainsi que des relations trait-trait et trait-environnement qui sont observées à l'échelle foliaire. / Earth system models currently use a discretized representation of vegetation, grouping together the whole world species into a dozen of Plant Functional Types (PFT), whose characteristics (traits) are fixed. This rigidity does not allow to accurately represent the evolution of ecosystems and their associated bio-geochemical cycles, while vegetation is facing stronger environnemental and anthropogenic pressures. Three complementary approaches based on functional traits were tested in order to improve the representation of forests in the dynamic global vegetation model ORCHIDEE. Based on a hierarchical classification of species, the first approach is to increase the number of PFTs. The second approach extrapolates observed traits for each PFT from empirical relationships calibrated against different environmental variables. The last one uses the photosynthesis coordination theory which allows the estimation of functional traits in optimal photosynthesis conditions. In addition, this study explores the capacity of a global model to represent functional traits when optimized against a given carbon flux. Increasing the number of PFTs significantly improves the estimations of stand characteristics and their spatial distribution by more than 50 %. The two other approaches managed to reproduce realistics traits distributions and higlighted the ``buffer'' role of traits plasticity on futur carbon fluxes. Some weaknesses of the model linked to phenological processes, biomass allocation or hydric stress, emerged for conifers species. This led to the implementation of an explicit representation of the phenology for evergreen needleleaves PFTs in ORCHIDEE, which can now reproduce the LAI dynamic observed from remote sensing data. Finally, the ORCHIDEE model cannot be calibrated with in situ observations, emphasizing the theoretical approach to simulate continuous traits distributions. However, the assimilation of observed carbon fluxes allows to bridge the gap between traits measured at the leaf scale and the canopy. It reproduced consistent trait distributions with observations, and led to trait-trait and trait-environment relationships similar to those observed at the leaf scale.

Cette thèse a pour but d’aller « à la racine » de la théorie de la valeur sociale (Beauvois & Dubois, 2009) stipulant que les adjectifs de personnalité ont pour fonction d’évaluer les agents sociaux. Nous montrons que les personnes sont évaluées sur ces adjectifs en fonction de l’utilité économique de leurs professions ou des conséquences économiques de leurs comportements, bien indépendamment de leurs qualités psychologiques. Nos travaux ont d’abord permis (études 1 à 4) d’appuyer l’intérêt de dégager trois registres de traits de personnalité (effort, compétence et aisance) qui évaluent trois niveaux distincts d’utilité. Nos études 5 à 8 précisent que la présence ou non d’objectifs économiques détermine le registre le plus utile pour juger la valeur sociale des personnes. L’aisance est décisive si les situations sont imprégnées d’objectifs économiques comme c’est le cas en entreprise. C’est sur ce modèle que les gens jugent par défaut. Dans les contextes où ces objectifs sont nettement absents, l’aisance est moins décisive que les autres registres. Une autre série d’études (9 et 10) montre que la simple connaissance des retombées économiques d’une réussite ou d’un échec, mêmes si ces retombées ne concernent pas directement l’auteur de la performance, a des effets sur la description qu’il fait de lui-même. Enfin, les dernières études (11 à 13) ont montré que les enjeux économiques impactent de nombreux phénomènes psychologiques (estime de soi, perception du caractère figé des traits et motivation scolaire). Finalement, nos travaux mettent en évidence l’intérêt de la prise en compte des objectifs économiques dans l’étude du jugement social. / Our aim was to go "at the root" of the theory of social value (Beauvois & Dubois, 2009) stipulating that the adjectives of personality have the function of evaluating social agents. We show that people are evaluated on these adjectives according to the economic utility of their professions or the economic consequences of their behavior, regardless of their psychological qualities. Our work has first allowed (studies 1 to 4) to support the interest of identifying three registers of personality traits (effort, competence and agency) that evaluate three distinct levels of utility. Our studies 5 to 8 specify that the presence or absence of economic objectives determines the most useful register to judge the social value of people. Agency is decisive if the situations are imbued with economic objectives as is the case in company. It is on this model that people judge by default. In contexts where these objectives are clearly absent, agency is less decisive than the other registers. Another series of studies (9 and 10) shows that the mere knowledge of the economic benefits of a success or a failure, even if these effects do not directly concern the author of the performance, has effects on the description that he makes of himself. Finally, the latest studies (11 to 13) have shown that economic issues impact many psychological phenomena (self-esteem, perception of the fixed character of the traits and academic motivation). Finally, this PhD highlights the importance of taking into account economic objectives in the study of social judgment.

La disponibilité en eau est le principal facteur limitant le fonctionnement des écosystèmes méditerranéens. Des sècheresses plus marquées ou plus fréquentes pourraient avoir d'importantes répercussions sur l'activité et la diversité de la faune du sol qui régule la décomposition des litières et le cycle des nutriments. Dans cette thèse j'ai étudié expérimentalement les interactions entre une modification des apports en eau et l'impact de la macrofaune détritivore sur les processus de décomposition en conditions méditerranéennes. Dans une première partie, j'ai étudié l'effet d'une espèce de détritivore très abondante localement, Ommatoiuus sabulosus, sur la décomposition des litières d'arbustes de garrigue. Une expérience d'un mois en microcosmes a permis d'étudier ses effets directs (via la consommation de litière) et indirects (via l'activité microbienne dans ses fèces) sur la perte de masse des litières et les communautés microbiennes à deux niveaux d'humidité contrastés. Dans une autre expérience d'un an sur le terrain, la mise en place de sachets de litières et de fèces à deux profondeurs dans un sol de garrigue a permis d'étudier les effets d'Ommatoiulus à plus long terme. Les principaux résultats montrent que sa consommation de litière est moins affectée par la sècheresse que la décomposition microbienne, mais que, à court terme, Ommatoiulus ne stimule pas la minéralisation de la matière organique, quelles que soient les conditions d'humidité. En revanche, à plus long terme, Ommatoiulus peut accélérer la décomposition de certaines litières comme le chêne kermès, puisque des fèces issues de cette litière déposées à la surface du sol pendant un an perdent plus de masse que de la litière non-consommée. Cette stimulation semble liée à un lessivage plus important des composés organiques solubles dans les fèces et ne se produit qu'à la surface du sol. En profondeur, où l'humidité du sol est plus favorable à la décomposition, la perte de masse des fèces augmente. Ce résultat suggère qu'en facilitant l'enfouissement de la matière organique dans le sol, les détritivores peuvent accélérer la décomposition.Dans une seconde partie, j'ai cherché à évaluer l'importance de la diversité fonctionnelle des litières et des détritivores pour le processus de décomposition. Grâce à une approche basée sur les traits, des assemblages d'espèces représentant un fort gradient de dissimilarité fonctionnelle mais ayant une richesse spécifique constante, ont été créés pour étudier la réponse de la relation diversité-fonction à la sécheresse. Les résultats de cette expérience menée à l'Ecotron de Montpellier, montrent que la dissimilarité fonctionnelle des litières et des détritivores explique jusqu'à 20% de la variation observée dans plusieurs processus clefs du fonctionnement du sol, tels que la perte de masse des litières et le lessivage du carbone et de l'azote dans le sol superficiel. Toutefois, les effets de l'identité des espèces présentes aux deux niveaux trophiques restent plus importants que ceux de la dissimilarité fonctionnelle. Bien que la sécheresse influence fortement les processus étudiés, les relations diversité-fonction ne sont pas modifiées par un changement de la disponibilité en eau. Cependant, les assemblages d'espèces les plus performants en conditions d'humidité favorables sont aussi les plus fortement affectés par la sécheresse, ce qui suggère qu'il existe un compromis entre l'efficacité des organismes du sol et leur capacité à résister à une perturbation. / Water availability is a major limiting factor for the functioning of Mediterranean ecosystems. More pronounced drought could severely impact soil fauna activity and diversity that could in turn affect litter decomposition and nutrient cycling. In my PhD thesis I investigated experimentally the interactions between changing water availability and detritivorous macrofauna on decomposition and associated processes in a “garrigue”, a typical Mediterranean woody shrub dominated ecosystem.In the first part of my thesis, I studied the impact of Ommatoiulus sabulosus, an abundant diplopod species in garrigue ecosystems, on shrub litter decomposition. During a one month experiment, I studied the direct (litter consumption) and indirect (microbial activity in feces) effects of this detritivore on litter mass loss and microbial communities under two contrasted moisture levels. In a different experiment, I placed litterbags filled with litter or feces in the field at the soil surface or at 5cm soil depth during one year in order to study the long term impact of Ommatoiulus on decomposition. A key result was that detritivores maintain litter consumption in dry conditions when microbial driven decomposition drastically dropped. However, this detritivore effect do not lead to an overall increased organic matter mineralization irrespective of moisture conditions, at least in the short term. In contrast, under field conditions and over a longer time period, Ommatoiulus increases decomposition of certain species such as Quercus coccifera, since feces from this species decomposes faster than un-ingested litter after one year at the soil surface. This stimulation is likely due to a higher leaching of soluble compound in feces. Moreover, in depth feces decomposition increases relative to that of intact leaf litter, possibly indicating that more favorable soil humidity is more favorable to decomposition. Collectively, my results suggest that detritivores can strongly increase decomposition by transforming leaf litter into feces of different organic matter quality, and by facilitating the transfer of organic matter into the soil.In the second part, I evaluated the importance of functional dissimilarity of leaf litter and detritivores on decomposition processes. Using a trait based approach, species assemblages were constructed in order to obtain a gradient of functional dissimilarity of both, leaf litter and detritivore communities, while keeping species numbers constant. The different communities were kept under controlled conditions at the European Ecotron in Montpellier to study the effect of changing functional dissimilarity on process rates at two different moisture conditions. I found that detritivore and litter functional dissimilarity explain up to 20 % of the observed variation for several key soil processes including litter mass loss and the leaching of dissolved organic carbon and nitrogen from top soil. However, effects of species identity at both trophic levels have a larger impact on process rates than functional dissimilarity. In general, drought strongly affects soil processes but does not alter the diversity-function relationship. Species assemblages resulting in highest process rates at favorable moisture level are also the most negatively affected by drought, suggesting a tradeoff between the efficiency of soil organisms and their ability to resist perturbation.

Un des objectifs de l’écologie évolutive est de comprendre les causes et conséquences de la diversité biologique. L’étude des facteurs à l’origine de la divergence phénotypique des populations et de la formation d’adaptations locales peut nous donner des indications sur les causes de la diversité intra spécifique, de la formation des espèces et sur la trajectoire évolutive des populations. La divergence phénotypique des populations peut être adaptative ou neutre. L’hétérogénéité spatiale des conditions écologiques, via la variation des pressions de sélection qu'elle engendre, est un des facteurs importants à l’origine de la divergence adaptative des populations. Elle peut causer une divergence adaptative phénotypique ou plastique. Selon le type de divergence, les populations n’auront pas la même trajectoire évolutive. Traditionnellement, il a été considéré que la divergence génétique et adaptative des populations était peu probable lorsqu’elles sont séparées par des distances que les organismes peuvent franchir lors de leur dispersion parce que le flux génique homogénéiserait les génotypes entre les populations.Un nombre croissant d’études rapporte la présence de différences de comportements entre les individus qui sont stables dans le temps et héritables. Ce type de variation intra spécifique a été nommée personnalité. Il a récemment été proposé que les traits de personnalité auraient coévolué avec des traits d’histoire de vie et des traits physiologiques (hypothèse du syndrome de train de vie). Selon cette hypothèse, nous pourrions trouver au niveau de la métapopulation, différentes combinaisons de traits dans l’espace façonnées par le régime local de sélection. Néanmoins, jusqu’à présent peu d’études ont porté sur l’importance relative des effets plastiques et génétiques et des pressions de sélections pour la divergence des populations pour des traits de personnalité et encore moins pour le syndrome de train de vie.Notre objectif était de déterminer si une forte variation spatiale de conditions écologiques pouvait mener à une divergence phénotypique et génétique adaptative pour des traits de personnalité entre des populations connectées par un flux génique. Nous avons répondu à cet objectif grâce au suivi à long terme de trois populations sauvages de mésanges bleues (Cyanistes caeruleus) présentent dans une mosaïque d’habitats très contrastée en Corse (France). Des études réalisées précédemment ont montré que bien qu’elles soient connectées par un flux génique et séparées par de petites distances spatiales (6 à 25 km), ces populations diffèrent au niveau phénotypique et génétique pour plusieurs types de traits, dont des traits d’histoire de vie.Notre étude indique que ces populations divergent au niveau phénotypique et génétique pour des traits de personnalité chez les adultes et les jeunes. De plus, nos résultats suggèrent que ces divergences ne sont pas le fruit de processus neutres, mais pourraient être plutôt causées par la sélection naturelle et être adaptatives. Nous sommes ainsi une des premières études à montrer des divergences génétiques adaptatives pour des traits de personnalité à une échelle spatiale aussi fine. Par ailleurs, les divergences de moyennes populationnelles observées sont en accord avec les prédictions du syndrome de train de vie. Ainsi, bien que d’autres études plus approfondies soient nécessaires pour le confirmer, nos résultats suggèrent que les divergences observées entre ces populations sont issues de la coévolution d’un ensemble de traits formant un train de vie rapide ou lent façonné par le régime local de sélection.En somme, cette thèse souligne l’importance de l’hétérogénéité environnementale pour la diversité intra spécifique et montre qu’une divergence phénotypique, génétique et adaptative est possible pour des traits comportementaux souvent considérés comme plus plastiques et moins sujets aux divergences génétiques. / Environmental heterogeneity, spatial variation in selection pressure and gene flow are known to be important for shaping intra-specific variation and local adaptations. However, their roles as drivers of variation and divergence in behavioral traits have seldom been studied. Here, we studied the phenotypic divergence of breeding and fledgling blue tits (Cyanistes caeruleus) for personality traits across three wild populations situated in contrasted habitats yet connected by gene flow. We first compared the mean personality phenotype of each population. Second, using common garden, reciprocal transplant and cross-fostering experiment we investigated the genetic basis of the observed divergence. Third, we determined the selection pressure acting on the personality phenotype in each population. We found phenotypic and genetic difference between populations and our results suggested that these divergences result from the local selection regime in each habitat. Overall, our results highlight the importance of environmental heterogeneity in the maintenance of small-scale intra-specific variation for behavioral traits.

Les plantes cultivées peuvent modifier la disponibilité en ressources et les perturbations perçues par les communautés d’organismes présentes dans les agroécosystèmes et en conséquence, influencer les fonctions écosystémiques utiles à la production agricole telles que la minéralisation de N et de S ou la compétition culture-adventices. Notre objectif était d’évaluer l’effet du pois (Pisum sativum L.), introduit dans une succession de cultures, sur les communautés d’adventices et les communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S. Pour ce faire, nous avons mené des expérimentations en conditions contrôlées et utilisé les données d’une expérimentation au champ conduite pendant 5 ans. En conditions contrôlées, nous avons montré que le pois influence via ses traits racinaires certaines activités enzymatiques liées à la minéralisation de N. En revanche au champ, les variables climatiques influencent principalement le fonctionnement des communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S. Par ailleurs, nous avons observé que le pois sélectionnait des communautés d’adventices fonctionnellement différentes de celles d’autres cultures, comme le colza, mais cet effet du pois ne persistait pas sous la culture suivante. En conclusion, les effets du pois sur les communautés microbiennes impliquées dans la minéralisation de N et S sont faibles comparés à ceux d’autres facteurs comme les conditions climatiques. En revanche l’effet du pois sur les communautés d’adventices est fort mais limité dans le temps. Ces résultats montrent la nécessité de mener les expérimentations au champ sur plusieurs années afin de prendre en compte la variabilité climatique. / Crops species modify resources availability and perturbation regimes perceived by the communities of organisms residing in the agroecosystems and, as a consequence, can lead to alteration of ecosystem functions useful to crop production, such as nitrogen and sulfur mineralization or crop-weeds competition, realized by weeds or microorganisms. Our objective was to study the effect of a legume, pea, when introduced in a crop succession, on weed communities and microbial communities involved in protein decomposition and sulfate ester mineralization, which are the main forms of N and S, respectively, in agricultural soils. To do so, we performed experiments in controlled conditions used data from a 5-years field experiment. In controlled conditions, we showed that pea during its development modify through its root functional traits several enzymatic activities involved in N decomposition/mineralization. However, in the field experiment, climatic factors were the main drivers of the microbial communities involved in N and S decomposition/mineralization. Moreover, pea selected weed communities that were functionally different from weed communities growing in other crops such as oilseed rape. However, this effect did not persist under the following crop. As a conclusion, our results suggest that pea modifications of microbial communities are weak compared to other factors such as climatic factors. However, pea effects on weed communities are strong but short lived. Those results highlight the complementarity of microcosm and field experiments, and the necessity of long term field experiments to take into account climate variability.

Les forêts d'altitude connaissent une émergence croissante des feux. Via une analyse rétrospective des feux et du climat des dernières décennies dans le sud-est de la France, cette thèse montre d'abord que l'augmentation de l'activité des feux a été largement restreinte aux zones de montagne, les politiques de lutte contraignant les feux au sein des paysages méditerranéens. Les attributs d'inflammabilité et de résistance des forêts Alpines qui gouvernent ses effets et sa réponse au feu ont ensuite été analysés au sein des niches environnementales des espèces dominantes. Les résultats obtenus montrent que l'abondance et les propriétés d'inflammabilité des litières, des strates herbacées et arbustives varient en fonction de l'ouverture de canopée et la saisonnalité des précipitations. Par ailleurs, les traits de résistance au feu des arbres varient entre espèces en lien avec l'inflammabilité des communautés, selon un compromis entre tolérance (écorce épaisse en climat sec) et évitement (houppier haut en climat humide), suggérant une coévolution entre espèces et feux. Ces gradients biotiques et abiotiques gouvernent ainsi les niches d'inflammabilité des espèces, depuis les forêts denses et humides peu inflammables des Alpes externes du nord aux forêts ouvertes inflammables périméditerranéennes des Alpes du sud et subalpines des Alpes internes. Ainsi, du fait des propriétés de leur niche et de leurs traits d'histoire de vie, les arbres Alpins ne sont pas tous égaux face à l'émergence des feux au sein de la diversité des conditions de végétation et de climat des montagnes du sud de l'Europe. / Mountain forests are experiencing an increase in fire occurrence. Through a retrospective analysis over the past decades of fire and climate, this dissertation firstly shows that Mediterranean ecosystems have experienced a strong decrease in fire activity, emphasizing the strong efficiency of fire suppression policies, while fires have been more frequent and large in mountains like the southern Alps. I used vegetation and climate data to characterize the flammability and fire resistance traits of mountain forests of the western Alps that determine their effects and responses to fire. Then, assessing the vulnerability to fire of mountain ecosystems and tree species was carried out by simulating the behaviour of surface fires and their impacts (tree mortality) within the environmental niches of dominant tree species. Results show that tree cover and the seasonality of precipitation largely drive the amount and flammability properties of surface fuels (litter, grass and shrubs). Therefore, these environmental gradients govern the flammability niches of tree species, from the few flammable dense and moist forests of the northern Alps, to the open and highly flammable sub-Mediterranean and subalpine forests of the southern and inner Alps, respectively. Otherwise, fire resistance traits of trees vary according to community flammability through a trade-off between tolerance (thick bark in dry climates) and avoidance strategies (high crown in moist climates), suggesting a coevolution between species and surface fires. To conclude, the niche properties and the life history traits of Alpine trees make them unequally exposed to an increasing fire risk in southern European mountains.

Au sein des communautés végétales, les traits fonctionnels dirigent et influencent les processus sol-plantes. Le ruissellement et l'érosion concentrés, causes principales de la dégradation des sols, peuvent être contrôlés par des végétations herbacées qui créent une rugosité hydraulique induisant la réduction de la vitesse des flux de ruissellement et la rétention des sédiments. L'approche des traits, plutôt que taxonomique, permet de comprendre et caractériser les effets directs de la végétation sur le ruissellement et la rétention des sédiments. Ce projet de recherche vise à approfondir les connaissances vis-à-vis des effets (i) des traits fonctionnels (Chapitre 1), (ii) de la complémentarité des traits (Chapitre 2), et (iii) de la diversité fonctionnelle (Chapitre 3) sur les écoulements concentrés et la rétention des sédiments afin d'évaluer l'efficacité et le design de haies herbacées pour réduire les impacts de l'érosion des sols dans les bassins versants limoneux d'Europe. Parmi les combinaisons de traits principaux identifiées comme augmentant la rugosité hydraulique (densité et diamètre des tiges, et densité et surface foliaire), certains traits sont négativement corrélés. Un meilleur effet pourrait donc être atteint au sein d'assemblage d'espèces par un effet complémentaire des traits. Cependant, des effets non-additifs des diversités en espèces et fonctionnelle ont été trouvés, chacun généré par un effet dominant des traits dans les communautés testées. Ces effets des traits et de la diversité fonctionnelle sur la rugosité hydraulique et la rétention des sédiments constituent une nouvelle avancée dans la compréhension des effets de l'assemblage des traits sur les processus d'écoulement et d'érosion des sols ainsi qu'une base pour le design et la modélisation des haies herbacées pour le contrôle du ruissellement et de l'érosion. / Plant-soil processes are driven and influenced by plant functional traits in vegetation communities. Concentrated runoff and erosion constitute the main cause of soil degradation and can be managed by herbaceous vegetation creating hydraulic roughness that induces flow velocity reduction and sediment retention. Using plant trait-based approach, unlike taxonomical approach, allows to understand and characterise the direct effects of the vegetation on runoff and sediment retention. This research project aims to deepen the knowledge regarding the effects of (i) plant functional traits (chapter 1), (ii) traits' complementarity (chapter 2) and (iii) functional diversity (chapter 3) on concentrated runoff and sediment retention processes, in order to evaluate the efficiency and design of herbaceous hedges to reduce the impacts of soil erosion in loamy European agricultural catchments. The identification of the main efficient traits and traits' combinations towards hydraulic roughness increase (stem density, diameter, leaf area and density) highlighted negatively correlated traits, suggesting that a trade-off could be reached within a plant species assemblage through a complementarity effect of the traits. However, non-additive effects of plant species diversity and functional diversity were found, both driven by dominant traits in the community. The effects of traits and functional diversity on the hydraulic roughness and sediment retention constitute a new advance in the understanding of plant trait assemblage on runoff and soil erosion processes and a baseline for the design and modelling of herbaceous hedges for runoff and erosion control.

La structure asymétrique du lobe temporal a déjà été démontrée. Ces asymétries structurelles sont souvent supposées comme support à la latéralisation du langage chez l’homme. Une asymétrie remarquable est celle du sillon temporal supérieur (STS) observée dès la naissance chez l’homme, mais pas chez le chimpanzé. Dans cette thèse, nous nous intéressons aux origines génétiques sous-jacentes à cette asymétrie. Dans ce but, nous utilisons des méthodes d’extraction automatiques de structures asymétriques comme les racines sulcales ou les gyri transverses (plis de passage, PPs). Premièrement, nous reproduisons l’asymétrie de profondeur du STS dans deux grandes cohortes (HCP et UK Biobank) et nous démontrons que le STS gauche est plus souvent interrompu par un PP que son homologue à droite. Secondement, l’héritabilité de la profondeur des racines sulcales dans le STS et de la présence de PP est supérieure dans l’hémisphère gauche. Ceci suggère des signaux génétiques asymétriques qui contribuent à la formation des asymétries de structures du lobe temporal. Par ailleurs, nous avons montré que les activations fonctionnelles dans le gyrus angulaire ont une variance génétique partagée significative avec la performance cognitive. Enfin, nous avons identifié une zone cis-régulatrice du gène KCNK2, comme significativement associée avec la largeur et l’épaisseur corticale des sillons, qui sont des caractéristiques du vieillissement du cerveau. / The asymmetrical structure of the temporal lobe has already been demonstrated. These structural asymmetries are often assumed to contribute to the human language lateralization. One noticeable asymmetry is the one of the superior temporal sulcus (STS) depth observed from birth in humans, but not in chimpanzee. In this thesis, we were interested in the genetic roots underlying this asymmetry. To this aim, we used automated extraction method of asymmetrical structures such as the sulcal roots or transverse gyri (so called plis de passage, PPs). First, we reproduced the STS rightward depth asymmetry in two large cohorts (HCP and UK Biobank) and we demonstrated that the left STS is more often interrupted by a PP than its counterpart. Second, the heritability estimates of depth and convexity of sulcal roots in the STS and the presence of PP are higher in the left hemisphere. This suggests asymmetric genetic cues contributing to the formation of these asymmetrical structures in the temporal lobe. In addition, we have shown that the functional activations in the angular gyrus have a significant shared genetic variance with the human cognitive performance. Finally, we have identified a cis-regulating region of the KCNK2, as being significantly associated with the width and cortical thickness of the brain sulci, which are features of brain ageing.