Dissertations / Theses on the topic 'Environmental adaptation environnementale'

La plasticité phénotypique, i.e. la capacité d’un génotype à exprimer plusieurs phénotypes en fonction des conditions environnementales, représente une source de variabilité phénotypique, et tient donc un rôle majeur dans l’évolution. Dans un environnement variable, les stratégies généralistes, capables de maintenir une valeur d’aptitude phénotypique (fitness) stable sur une plus large gamme de conditions environnementales grâce à une plus grande plasticité de traits sous-jacents, devraient être favorisées. L’analyse de normes de réaction, au laboratoire et en conditions naturelles, de traits physiologiques et de traits liés à la fitness en fonction de la température, révèle chez le parasitoïde Venturia canescens, que (i) la variabilité thermique de l’habitat détermine la forme des normes de réaction selon le compromis entre stratégies généraliste et spécialiste, (ii) les différences entre individus généralistes et spécialistes se maintiennent face à des fluctuations de la température mimant les conditions naturelles et (iii) les individus subissant une plus grande variabilité thermique dans leur habitat possèdent une capacité d’acclimatation au froid plus importante. Ces résultats montrent l’existence de deux stratégies chez V. canescens et donc une différenciation de leur niche thermique, autorisant leur coexistence en environnement hétérogène
Phenotypic plasticity, i.e. the ability of a genotype to express several phenotypes depending on environmental conditions, represents an important source of phenotypic variability and so plays a major role in evolution. In a variable environment, generalist strategies, able to maintain a stable value of fitness over a wide range of environmental conditions, thanks to a greater plasticity of underlying traits, should be favored. The analysis of reaction norms of physiological traits and traits related to fitness as a function of temperature reveals in the parasitoid Venturia canescens that (i) thermal variability of the habitat determines the shape of reaction norms, according to the trade-off between generalist and specialist strategies, (ii) differences between generalist and specialist individuals are maintained face to rapid fluctuations in temperature that mimic natural conditions and (iii) individuals experiencing greater variability in their thermal habitat have a greater capacity for cold acclimation. These results indicate the existence of two different strategies in V. canescens and therefore a thermal niche differentiation, allowing their coexistence in a heterogeneous environment

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

Cette thèse a pour objectif la caractérisation des gènes rgg de S. thermophilus LMG18311 codant des régulateurs transcriptionnels et l'étude de leur implication dans l'adaptation à l'environnement. Ce travail montre que le gène rgg0182 code un régulateur transcriptionnel activant la transcription de ses gènes adjacents. Par ailleurs, le couple Rgg0182/Shp0182 participerait à un mécanisme de quorum sensing. De plus, la protéine Rgg0182 participe à la tolérance au stress chaud. En outre, les cellules du mutant [delta]rgg0182 présentent un phénotype d'adhésion thermo-induite via des interactions de types hydrophobes. L'analyse par microscopie à force atomique des cellules de la souche LMG18311 et du mutant [delta]rgg0182 révèle la présence de polymères de surface uniquement chez la souche sauvage, suggérant que la protéine Rgg0182 régulerait l'expression de protéines de surface et de la division cellulaire. Une étude protéomique couplée à une analyse transcriptomique ont permis d'identifier plusieurs cibles de Rgg0182 qui participeraient à diverses fonctions biologiques. L'ensemble des données obtenues démontre que la protéine Rgg0182 de S. thermophilus LMG18311 est un régulateur global de l'expression génique. Par ailleurs, la transcription des 7 gènes rgg présents au sein du génome de S. thermophilus LMG18311 est modulée par les conditions environnementales. Les profils de transcription des 7 gènes rgg diffèrent les uns par rapport aux autres, suggérant que chacun d'eux seraient requis dans des conditions de croissances différentes. Ces données posent l'hypothèse que les protéines Rgg participeraient à la régulation fine et complexe de l'expression génique de S. thermophilus
This thesis aims to characterize the rgg genes of S. thermophilus LMG18311 coding transcriptional regulator and their involvement in environmental adaptation. This work shows that rgg0182 gene encodes a transcriptional regulator controlling the transcription of its flanking genes. The Rgg0182/Shp0182 pair could be involved in a quorum sensing mechanism. This work also demonstrates that the Rgg0182 protein is involved in S. thermophilus tolerance to heat stresses. In addition, the mutant delta rgg0182 cells exhibit a thermo-induced adhesion phenotype via hydrophobic interactions. Analyses by atomic force microscopy of LMG18311 cells of the wildtype and its derivative rgg0182 mutant reveal the presence of polymers only on the surface of the wild-type strain, suggesting that the protein Rgg0182 would regulate the expression of surface proteins and proteins of cell division. A proteomic study coupled with transcriptomic analysis led to the identification of several targets of Rgg0182 involving in various biological functions. The data obtained in this work have shown that the S. thermophilus LMG18311 rgg0182 genes encodes a global regulator of gene expression. Furthermore, transcriptional analyses, in different growth conditions, of the 7 rgg genes present in the genome of S. thermophilus LMG18311 showed that they display different expression profiles that are modulated by environmental conditions. This suggests that these genes would be required in distinct growth conditions. These data raise the hypothesis that Rgg proteins participate in the fine and complex regulation of S. thermophilus gene expression

Ce travail est une contribution à l'étude de l'écologie trophique d'importants prédateurs de la partie Nord du système du Courant de Humboldt (NSCH), le chinchard (Trachurus murphyi), le maquereau (Scomber japonicus) et le calmar géant (Dosidicus gigas). Nous avons caractérisé la variabilité des modes d'alimentation de ces espèces à différentes échelles spatiotemporelles et fourni de nouvelles connaissances sur le comportement alimentaire de ces espèces, définies comme opportunistes par des travaux antérieurs. Pour ce faire, nous avons appliqué une variété de méthodes statistiques à un vaste jeu de données comprenant 27188 estomacs non vides. Sur cette base nous avons décrit l'organisation spatiale de la faune fourrage de ces prédateurs et documenté les changements dans la composition des proies en fonction de la taille de prédateurs et des conditions environnementales. Nos résultats indiquent que l'oxygène dissous jour un rôle clef dans ces processus. Nous avons également résolu un paradoxe sur l'alimentation du calmar géant: pourquoi ils ne se nourrissent guère sur l'immense biomasse d'anchois (Engraulis ringens) présente le long de la côte du Pérou? Nous avons montré que la présence d'une zone de minimum d'oxygène (ZMO) superficielle devant le Pérou pourrait limiter la cooccurrence entre calmars géant et anchois. Pour synthétiser ces résultats, nous avons proposé un modèle conceptuel de l'écologie trophique du calmar géant tenant compte du cycle ontogénétique, de l'oxygène et de la disponibilité des proies. Par ailleurs, nous avons montré que le chinchard et le maquereau se nourrissent des espèces les plus accessibles comme par exemple la galathée Pleurocondes monodon ou les larves zoea. Ces deux prédateurs présentent un chevauchement trophique mais, contrairement à ce qui avait été décrit dans d'autres études, le chinchard n'est pas aussi vorace que le maquereau. Le régime alimentaire de ces poissons est caractérisé par une forte variabilité spatio-temporelle et le talus continental s'avère être une importante frontière biogéographique. La composition du régime alimentaire des poissons prédateurs étudiés n'est pas nécessairement un indicateur cohérent de l'évolution de la biomasse des proies. Les événements El Niño ont eu un faible effet sur le taux de remplissage des estomacs et sur le régime alimentaire du chinchard et du maquereau. Par ailleurs les changements en diversité des proies à échelle décennale contredisent le classique paradigme de corrélation positive entre diversité et température. Finalement, les patrons globaux décrits dans ce travail, illustrent le comportement alimentaire opportuniste, les stratégies de vie et le haut degré de plasticité de ces espèces. Un tel comportement permet de s'adapter aux changements de l'environnement
This work provides a contribution to a better understanding of the trophic ecology of important predators in the Northern Humboldt Current System, the jack mackerel (Trachurus murphyi), the chub mackerel (Scomber japonicus) and the jumbo squid (Dosidicus gigas) by the characterization of the highly variable feeding patterns of these species at different spatiotemporal scales. We provided new knowledge on the comparative trophic behaviour of these species, defined as opportunistic in previous investigations. For that purpose we applied a variety of statistical methods to an extensive dataset of 27,188 non-empty stomachs. We defined the spatial organization of the forage fauna of these predators and documented changes in prey composition according to predators' size and spatiotemporal features of environment. Our results highligh the key role played by the dissolved oxygen. We also deciphered an important paradox on the jumbo squid diet: why do they hardly forage on the huge anchovy (Engraulis ringens) biomass distributed of coastal Peru? We showed that the shallow oxygen minimum zone present off coastal Peru could hamper the co-occurrence of jumbo squids and anchovies. In addition, we proposed a conceptual model on jumbo squid trophic ecology including the ontogenetic cycle, oxygen and prey availability. Moreover we showed that the trophic behaviour of jack mackerel and chub mackerel is adapted to forage on more accessible species such as for example the squat lobster Pleurocondes monodon and Zoea larvae. Besides, both predators present a trophic overlap. But jack mackerel was not as voracious as chub mackerel, contradictorily to what was observed by others authors. Fish diet presented a high spatiotemporal variability, and the shelf break appeared as a strong biogeographical frontier. Diet composition of our fish predators was not necessarily a consistent indicator of changes in prey biomass. El Niño events had a weak effect on the stomach fullness and diet composition of chub mackerel and jack mackerel. Moreover, decadal changes in diet diversity challenged the classic paradigm of positive correlation between species richness and temperature. Finally, the global patterns that we described in this work, illustrated the opportunistic foraging behaviour, life strategies and the high degree of plasticity of these species. Such behaviour allows adaptation to changes in the environment

La question de la variabilité des environnements disponibles pour une population donnée s’est déjà posée par le passé. Levene (1953) a cherché à voir dans quelle mesure il est possible d’avoir un maintien du polymorphisme dans une situation où plus d’une niche écologique est disponible. Par la suite, d’autres se sont intéressés aux conditions (forces de sélection, taille de la niche, etc) dans lesquelles un environnement variable dans l’espace, c’est-à-dire un environnement regroupant plusieurs niches, pouvait induire ou maintenir du polymorphisme. En revanche la variabilité intrinsèque de l’environnement est peu étudiée et donc par là même l’effet que celle-ci a sur les espèces qui y sont exposées. Cette thèse a pu mettre en évidence le pouvoir de la variabilité environnementale sur le maintien de polymorphisme spontané ou introgressé dans les populations. Ainsi des différences de variabilité environnementale entre populations d’une même espèce impliquent le développement d’adaptations et peut générer et renforcer de la différenciation entre celles-ci. Cette variabilité s’additionne aux traits d’histoire de vie et au bagage génétique des espèces pour marquer le génome et laisser des traces caractéristiques des environnements aux variabilités thermiques contrastées. Elle induit aussi des pressions de sélection différentes et plus ou moins fortes sur les systèmes enzymatiques. Ces pressions de sélection induisent la mise en place de différentes stratégies selon les espèces qui doivent exploiter au mieux les possibilités que leur offre leur bagage enzymatique ancestral
The question of the variable environments available for a given population has been raised in the past. Levene (1953) sought to see to what extent it is possible to maintain polymorphism in a situation where more than one ecological niche is available. Subsequently, other authors looked for the conditions (selective pressures, niche size, etc.) in which a spatially variable environment, i.e. an environment grouping several niches, could induce or maintain polymorphism. On the other hand, the intrinsic variability of the environment, and therefore the effect it has on the species exposed to it, is little studied. This thesis has been able to highlight the power of environmental variability on the maintenance of spontaneous or introgressed polymorphism in populations. Thus, differences in environmental variability between populations of the same species imply the development of adaptations and can generate and reinforce the differentiation between populations. Along with the life history traits and genetic background of the species, this variability marks the genome and leaves footprints of the environments characterized, among other things, by a contrasting thermal variability. It also induces different and more or less strong selective pressures on enzymatic systems. These selective pressures lead to the implementation of different strategies depending on the species that must make the most of the possibilities offered by their ancestral enzymatic baggage

Certaines Bacteria synthétisent des phospholipides particuliers dont la structure possède des caractéristiques communes aux lipides des Bacteria et des Archaea : les éthers de glycérol bactériens (AGE). Le caractère singulier de ces lipides et leur structure chimique thermostable leur permettent d'être assez bien préservés dans l'environnement à la mort des cellules, et suggèrent leur potentiel à constituer de bons marqueurs biogéochimiques et/ou environnementaux. Cependant, très peu d'informations sont actuellement disponibles concernant les modes de formation et le rôle des AGE dans les membranes bactériennes. Au cours de cette thèse, nous avons étudié la composition lipidique de différentes souches pures de bactéries anaérobies sulfato-réductrices capables de synthétiser des AGE et cultivées dans différentes conditions contrôlées de température, pH et salinité. Diverses modifications structurales des AGE ont notamment été mises en évidence en réponse à des variations des conditions de croissance, dont certaines spécifiques d'une adaptation, et linéairement corrélées, à la température ou à la salinité. Les différents résultats démontrent l'implication des AGE dans l'adaptation membranaire en réponse à des variations physico-chimiques du milieu, et permettent d'envisager l'utilisation de la distribution structurale des AGE dans des échantillons naturels comme indicateur de conditions environnementales. L'analyse de la composition en AGE d'échantillons issus de différents écosystèmes actuels et anciens, caractérisés par des conditions environnementales contrastées a permis de vérifier le potentiel de certains AGE à être utilisés comme indicateurs de variations de conditions (paléo)environnementales
Some Bacteria synthesize particular phospholipids, called glycerol ether lipids (AGE) which have a chemical structure at the intersection of the Bacteria and Archea domains. The singular nature of these lipids and their thermostable chemical structure allow them to be well preserved in the environment following bacterial lysis, and suggest their potential to constitute good biogeochemical and/or environmental biomarkers. However, very little information is currently available concerning the modes of formation and the role of AGEs in bacterial membranes. In this thesis, we studied the lipid composition of various pure strains of anaerobic sulfate-reducing bacteria able to synthesize AGEs, grown under various controlled conditions of temperature, pH and salinity. Various structural modifications of AGE were observed in response to variations in growth conditions, some of which being specific to, and linearly correlated with, changes in temperature or salinity. The results demonstrate the involvement of AGEs in membrane adaptation to changes in the physico-chemical conditions, and suggest the use of the structural distribution of AGEs in natural samples as an indicator of environmental conditions. The analysis of the AGE content of samples from different actual and past ecosystems, allowed confirming the potential of AGEs to be used as indicators of variations of (paleo)environmental conditions

Afin d’estimer la capacité de réponse du chêne sessile (Quercus petraea Matt. Liebl.) aux changements climatiques en cours, le potentiel d’adaptation de cette espèce pour le débourrement a été mesuré en populations naturelles. Ces populations sont situées le long d’un gradient altitudinal comprenant 12 populations entre 131 et 1630 m, et d’un gradient latitudinal comprenant 21 populations de l’ensemble de l’aire de répartition. Tout d’abord l’empreinte démographique sur les niveaux de diversité génétique a été estimée sur les populations du gradient altitudinal à partir de marqueurs neutre. Les résultats ont montré que la diversité est maintenue le long du gradient altitudinal grâce notamment à des forts flux de gènes entre populations. La variabilité génétique du débourrement à été mesurée en tests de provenances pour 10 populations du gradient altitudinal. Les résultats ont montré une forte différenciation ainsi qu’une héritabilité élevée du trait. Une variabilité génétique importante est maintenue à l’intérieur des populations et semble indiquer que de multiples pressions de sélection agissent de manière fluctuante et/ou opposée. La diversité de gènes candidats pour le débourrement a été étudiée sur les populations des deux gradients environnementaux. Un niveau de diversité nucléotidique relativement fort et un faible déséquilibre de liaison qui décroit rapidement avec la distance ont été observés. Des signatures de sélections ont été mises en évidence sur un ensemble de gènes candidats. Une étude d’association a été menée entre variabilité du caractère et polymorphisme au sein des gènes candidats sur les populations des deux gradients. Un total de 16 associations significatives a été observé impliquant 10 gènes candidats. Ces résultats suggèrent un potentiel d’adaptation important face aux changements climatiques et offrent des perspectives intéressantes pour la compréhension des processus évolutifs qui régissent l’adaptation du chêne sessile pour le débourrement
In order to assess the capacity of sessile oak (Quercus petraea Matt. Liebl.) to withstand the ongoing climate changes, we estimated its adaptative potential for bud burst within natural populations. These populations are located along two steep temperature gradients: an altitudinal gradient comprising 12 populations located between 131 m 1630 m, and a latitudinal gradient including 21 populations from the species’ distribution range. First the demographic imprint on the overall genetic diversity was assessed on the altitudinal gradient populations using neutral markers. Results showed that genetic diversity was homogeneously distributed along the gradient and maintained at high altitudes. The genetic variability of bud burst was measured in provenance tests for 10 populations of the altitudinal gradient. We found a high level of genetic differentiation and a high heritability for the trait. A high variability was also observed within populations, indicating that selection pressures may fluctuate in natural conditions. Genetic diversity of candidate genes for bud burst was assessed on populations from both gradients. A high level of nucleotide diversity was observed, and linkage disequilibrium was low. Selective signatures were observed on few candidate genes. An association mapping study was performed between bud burst variability and polymorphism at the candidate genes on populations of both gradients separately. A total of 16 associations involving 10 genes were observed. These results suggest an important adaptive potential of sessile oak for bud burst in the face of climate change and provide interesting perspectives for the comprehension of evolutionary processes controlling bud burst adaptation of sessile oak

Les bactéries pathogènes opportunistes (BPO) sont responsables d'une grande part de la pathologie infectieuse bactérienne. Les BPO d'origine environnementale doivent subir des changements profonds de mode de vie pour s'adapter et coloniser l'homme. Comprendre les conditions de cette adaptation permettra de préciser la notion d'opportunisme infectieux et le rôle des BPO environnementales dans l'émergence des pathogènes.Les genres Ochrobactrum et Agrobacterium regroupent des bactéries présentant une grande variété de modes de vie et établissant différentes relations avec la cellule eucaryote. Ces bactéries connues pour vivre dans l'environnement sont par ailleurs des pathogènes opportunistes de l'homme principalement responsables d'infections chez les individus immunodéprimés. Dans le cadre de ce travail nous avons entrepris une étude populationnelle par une approche de génétique multilocus sur des collections de souches cliniques et environnementales de différentes origines géographiques. Les structures de population obtenues ont été confrontées à divers caractères phénotypiques reliés à la virulence et/ou l'adaptation chez l'homme, la température de croissance, la formation de biofilm et la virulence vis-à-vis des modèles Caenorhabditis elegans et macrophages humains.Ochrobactrum anthropi et Ochrobactrum intermedium sont les deux principales espèces d'intérêt médical du genre Ochrobactrum. La population d'O. anthropi est de type épidémique qui s'organise en deux complexes clonaux (CCs). Si le CC1 regroupe à la fois des souches de diverses origines, le CC4 ne contient que des souches cliniques. Cette sous-population apparait associée à l'homme même si les caractères phénotypiques étudiés ne révèlent pas de différences entre ces deux sous populations. De la même façon, ces deux CCs ne se distinguent pas par leur comportement en modèle macrophage ou par leur diversité génomique. O. intermedium, tout comme O. anthropi, présente une forte diversité génétique toutefois, aucun regroupement des souches en fonction de leur origine n'est mis en évidence pour cette espèce. La diversité des souches cliniques apparait aussi importante que celle de l'ensemble de la population. Plusieurs arguments suggèrent une niche étroite pour cette espèce, notamment une faible diversité génomique. Par ailleurs, le faible nombre de souches environnementales associé à une meilleure croissance planctonique à 37°C qu'à 25°C et 30°C suggèrent que l'homme pourrait constituer cette niche. L'étude de la virulence d'O. intermedium en modèle macrophage ou C. elegans met en évidence différents comportements, pour autant ceux-ci ne semblent pas liés à la structure de population. Certaines souches sont capables de se multiplier dans le modèle macrophage.L'étude du genre Agrobacterium par une approche multilocus sur une collection représentative des différents modes de vie de ces bactéries met en évidence, tout comme pour O. anthropi, une sous population clinique qui regroupe près de 80% des souches de cette origine. D'autres arguments tels que la croissance à 42°C confirment que le génovar A7 peut correspondre à une sous-population associée à l'homme. Les données obtenues seront confrontées aux connaissances sur d'autres bactéries pathogènes opportunistes d'origine environnementale comme Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia et les bactéries du complexe Burkholderia cepacia qui présentent également des sous populations associées à l'homme et/ou à certaines pathologies humaines. L'existence de ces sous populations suggère une spécialisation qui sera discutée dans le contexte de la spéciation des bactéries pathogènes afin de revisiter le concept d'opportunisme infectieux
The opportunistic bacterial pathogens (OBP) cause the main part of bacterial infectious diseases. Environmental-borne OBP should encounter dramatic changes in lifestyle in order to colonize human beings. The conditions of this adaptation should precise concepts about OBP and emerging pathogens.The genera Ochrobactrum and Agrobacterium groups bacteria with versatile lifestyles that establish diverse relationships with the eukaryotic cells. These environmental-borne OBP caused diverse infectious diseases in immune-compromised patients. In this study, we undertook an approach of multilocus genetic on large population of environmental and clinical strains of Ochrobactrum and Agrobacterium. The population structures were compared to phenotypic traits related to adaptation and virulence in man, such as growth temperature, biofilm formation and virulence tested in Caenorhabditis elegans and human macrophages models.Ochrobactrum anthropi and Ochrobactrum intermedium are the two main Ochrobactrum species to be involved in human diseases. O. anthropi displays an epidemic population structure organized in two large clonal complexes (CCs). CC4 groups only human associated strains whereas CC1 contain environmental and clinical strains. Population genetics suggested that CC4 is a human-associated clone although phenotypic, genomic and virulence traits do not differ between CC1 and CC4 strains.As O. anthropi, O. intermedium displays a high genetic diversity without correlation between the genetic structure and the origin of strains. The level of genetic diversity among clinical strains appears as high as observed in the whole population. Several data such as a low level of genomic diversity suggested that O. intermedium is associated to a narrow ecological niche. The low number of environmental strains described for this species as well as an optimal growth at 37°C suggested that human beings could be the main niche for O. intermedium. Virulence in macrophage and C. elegans models showed diverse behaviour whereas some strains are able to survive and multiply in macrophages model.Multilocus genetics in a population of Agrobacterium spp. that displays diverse lifestyles, revealed a human associated population as observed for O. anthropi. The clinical genovar A7 groups 80% of the clinical strains included in the study, this strains growing at 42°C. Data obtained in this study will be confronted to the knowledge about other environmental-borne OBP such as Pseudomonas aeruginosa, Stenotrophomonas maltophilia and bacteria belonging to the species complex Burkholderia cepacia. All these bacteria displayed sub-populations associated to man or to a particular human disease. These sub-populations suggest a specialization process that will be described in the context of the speciation of bacterial pathogen in order to revisite the concept of « opportunisme infectieux »

Dans l'environnement, l'évolution contemporaine des organismes vivants est de plus en plus dépendante des perturbations d'origine anthropique. En particulier, la pollution amplifie l'intensité ou la quantité des pressions de sélection auxquelles sont soumises les populations. Or ces changements peuvent avoir des effets négatifs sur la vie, la reproduction et la croissance des individus. La démographie des populations peut aussi être affectée, tout comme au cours des générations, les caractéristiques phénotypiques et génétiques de ces populations. Ainsi en réponse aux pressions de sélection, des changements microévolutifs sont susceptibles de se manifester. Mais ces phénomènes entraînent en parallèle la mise en place de coûts adaptatifs. Par exemple, une réduction de la diversité génétique d'une population induit une diminution du potentiel adaptatif face à d'autres contraintes. Ceci peut fragiliser le maintien de populations vivant dans des environnements toujours plus changeants, notamment avec l'accroissement des activités humaines. Dans une démarche d'évaluation des risques écologiques, il ne suffit donc plus d'étudier les mécanismes d'action et les effets néfastes immédiats des polluants sur les organismes vivants. Il est également nécessaire de développer nos connaissances sur l'évolution des populations en milieu pollué, et plus globalement en milieu stressant. Dans ce contexte, cette étude vise à déterminer les réponses microévolutives de populations d'un organisme modèle, Caenorhabditis elegans, exposées à des stress environnementaux et à mesurer les coûts adaptatifs de ces microévolutions. Ces populations ont été exposées expérimentalement, durant 22 générations, à une forte concentration en uranium, en chlorure de sodium ou à une alternance de ces deux polluants. L'analyse des modifications phénotypiques et génétiques observées, au travers des mesures de traits d'histoire de vie, a été accomplie grâce à plusieurs techniques de génétique quantitative. Nous avons notamment mis en évidence une différentiation génétique des populations exposées, associée à augmentation de la résistance, au cours du temps. La vitesse des réponses évolutives était dépendante des conditions d'exposition et de leurs effets sur l'expression de la structure génétique des traits (matrice G). Ces phénomènes microévolutifs ont pu être reliés à des coûts adaptatifs, tels qu'une réduction de la fertilité, dans de nouveaux environnements stressants (ex : augmentation de la température) ou en l'absence de stress. Ainsi, même après plusieurs générations sans la présence de polluant, les populations adaptées voient leur fragilité augmenter par rapport à des populations non adaptées. Toutefois, nous n'avons pas identifié de coûts supplémentaires pour les populations adaptées à l'environnement d'alternance par rapport à celles adaptées à une pollution constante. Ce projet nous a permis de mieux identifier comment une exposition à un ou deux polluants peut affecter la réponse évolutive de populations de C. elegans et d'évaluer les conséquences sur leur sensibilité aux conditions environnementales. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : évolution expérimentale, génétique quantitative, coûts adaptatifs, stress environnementaux, traits d'histoire de vie, structure génétique, adaptation locale, évolution du généralisme, Caenorhabditis elegans, pollution, uranium

Les systèmes moléculaires décrits chez les Archaea mettent en évidence un caractère primitif et une simplicité, comparativement à leurs homologues eucaryotes. Par ailleurs, leur caractère extrêmophile a pour conséquence une hyper-robustesse qui rend leur manipulation in vitro et les études structurales beaucoup plus aisées. Ainsi les Archaea représentent de bons modèles pour comprendre les fonctions cellulaires complexes, particulièrement celles qui mettent en jeu de grandes machineries moléculaires, comme celles impliquées dans la protéolyse. Mon travail de thèse a consisté à comprendre les mécanismes de résistance et l'importance des systèmes de protéolyse dans l'adaptation des Archaea halophiles aux stress environnementaux. Les Archaea halophiles accumulent des concentrations multi-molaires de KCl/NaCl dans leur cytosol (3.4M KCl / 1.1M NaCl chez Halobacterium salinarum). Ainsi, les protéines de ces organismes sont elles-mêmes halophiles et ne sont solubles et repliées que dans des conditions de salinité extrêmes (de 2 à 5M).Nous avons étudié la réponse de l'Archaea halophile stricte H. salinarum à des stress, dont les stress à basse salinité, en se focalisant en particulier sur les modifications de la dynamique moléculaire du protéome in vivo (diffusion neutronique). Au cours de ce travail, il a été mis en évidence un phénomène de survie à la basse salinité associé à des modifications morphologiques.Un autre objectif de ma thèse a été de contribuer à la compréhension du rôle dans la protéolyse intracellulaire du complexe aminopeptidasique TET, dans les conditions de stress mises en place dans les études précédentes
Molecular systems described for Archaea show primitive and simple characteristics, compared to their homologous eukaryotes. In addition, extremophilic characteristic results in an hyper-robust which makes in vitro manipulation and structural studies much easier. Thus, Archaea represent good models for understanding complex cellular functions, particularly those that involve large molecular machines, such as those involved in proteolysis. My thesis consisted in understanding the resistance mechanisms and the importance of proteolytic systems in the adaptation of halophilic Archaea to environmental stresses. Halophilic Archaea accumulate multi-molar concentrations of KCl / NaCl in their cytosol (3.4M KCl / NaCl 1.1M for Halobacterium Salinarum). This requires a very special biochemistry that allows operation in solvents where free water is scarce. Thus, the proteins of these organisms are themselves halophilic and are soluble and folded only in extreme salinity conditions (2 to 5 M). This particular biochemistry partly explain the extraordinary ability of halophilic Archaea to resist physical and chemical stress (temperature, radiation, dehydration). We study the response of the halophilic Archaea strict H. salinarum at low-salinity stress. Indeed, beyond the osmotic shock, the fall of the environment salt concentration causes a decrease in the intracellular KCl concentration, which should have a direct effect on the folding state of intracellular protein, as in case of heat stress. In the first part of this thesis, a study was conduct to determine viability limits and cytosolic modifications, associated with a salinity decrease. These studies involve intracellular salt dosages, viability studies (microscopic counts, color live / dead), induction of chaperone proteins linked to stress response and biophysical neutron experiments, to evaluate the effect of stress on proteins folding. In this work, a phenomenon of survival at low salinity linked to morphological changes was revealed. To describe this phenomenon, this second study involves confocal microscopy experiences, fluorescence microscopy, viability tests, counting on box, scanning electron microscopy, electron microscopy by negative staining, salt intracellular dosages and proteins separation experiments, to study the overall proteome composition during low salinity stress. In this study, a fall of the intracellular K $^+$ concentration and the proteome clarification during stress was revealed. Low salt concentrations causes halophiles proteins denaturation, the accumulation of misfolded proteins in the cytoplasm involves chaperones systems and intracellular proteolysis machinery. In this context, another objective of my thesis was to contribute to the understanding of the intracellular proteolysis role in the PAN-proteasome system and in the aminopeptidase TET complex, in stress conditions established in previous studies. This part of the thesis involves experiments of endopeptidase activity assay, aminopeptidase activity assay, quantification of mRNA genic expression by Northern blot, immunoprecipitation, proteins separation by sucrose gradient and proteasome chemical inhibition (drug). We show the role of the PAN-proteasome system in stress response and we deepen our understanding of the aminopeptidase TET role in vivo. This protease appears to have an independent role of the proteasome complex. The protease TET seems to participate at the amino acids treatment in cells to maintain the metabolic activities in nutritional deficiencies

Les changements environnementaux globaux (CEG) menacent les écosystèmes marins et les populations humaines qui en dépendent. Une recherche scientifique croissante tente d’évaluer les impacts des changements environnementaux sur les écosystèmes et les services écosystémiques, notamment pour guider les politiques publiques. Focalisée sur les systèmes socio-écologiques (SSE) des récifs coralliens, cette thèse analyse les approches proposées dans la littérature et conçoit de nouvelles méthodologies, évaluations et indicateurs pour guider la science et l’action publique. Nous montrons qu’une stratégie de recherche régionale doit prendre en compte la complexité et produire de meilleures projections des impacts des CEG sur les récifs coralliens et les services associés. Nous cartographions des indicateurs à l’échelle globale pour évaluer où la dépendance des sociétés aux récifs coralliens sera affectée par les menaces globales dues à un niveau de CO2 élevé. Nous analysons comment la science répond aux impacts des CEG sur les récifs coralliens et nous identifions des pistes pour la recherche. Enfin, nous opérationnalisons une facette de la vulnérabilité, la capacité d’adaptation écologique, pour servir d’outil pour évaluer l’effectivité des actions locales dans un contexte de CEG. Ce manuscrit contribue à des avancées théoriques et méthodologiques sur l’évaluation des impacts, de la vulnérabilité et de l’adaptation aux CEG. Il développe des approches interdisciplinaires pour l’étude des SSE et des services écosystémiques, ciblant les récifs coralliens comme étude de cas. Enfin, il analyse l’émergence d’un champ scientifique sur les solutions aux GEC pour les récifs coralliens
Global environmental change (GEC) in the ocean threatens marine ecosystems and the people who depend on them. A growing scientific effort is attempting to evaluate the impacts of environmental changes on ecosystems and ecosystem services and guide policy-making to respond to this global issue. Focusing on social-ecological systems of coral reefs, this thesis critically reviews the approaches put forward in the literature to understand gaps and to design new methodologies, assessments, and indicators to guide science and policy. Our findings show that a regionally targeted strategy of research should address complexity and provide more realistic projections about the impacts of GEC on coral reefs ecosystems and ecosystem services. We map global-scale indicators to understand where human dependence on coral reef ecosystems will be affected by globally-driven threats expected in a high-CO2 world. We then analyze how science is responding to the challenge posed by GEC on coral reefs and to identify gaps in research.Finally, we attempt to operationalize an overlooked component of vulnerability assessments, ecological adaptive capacity, to serve as a tool to help assess where local actions can be effective in the context of climate change. This manuscript contributes to theoretical and methodological advances to evaluate impacts, vulnerability and adaptation to GEC. It develops interdisciplinary approaches for the study of social-ecological systems and ecosystem services, targeting coral reefs as a case study. Finally, it synthesizes critically the emergence of a scientific field on solutions to GEC for coral reef social-ecological systems

Cette thèse présente, sous la forme d’une monographie s’appuyant sur plusieurs enquêtes de terrain, les savoirs et savoir-faire des Inughuit, chasseurs de narvals, au nord-ouest du Groenland. À travers une abondante iconographie et par la mise en perspective des pratiques du début du XXe siècle et celles des chasseurs actuels, elle met en lumière la façon dont les Inughuit conjuguent résilience et créativité. Les chasseurs de narvals privilégient des équipements et des kayaks dont la conception, par les capacités et les savoirs qu’elle exige, les relie à leurs ancêtres. En perpétuant la chasse au narval en kayak, ils conjuguent dextérité du geste, virtuosité du corps, attention de l’esprit à l’environnement et aux animaux, avec tradition communautaire. Alors que l’ouverture à la modernité leur donne accès aux véhicules motorisés, les chasseurs pour se rendre sur les lieux de chasse au printemps, chargent leurs kayaks sur des traineaux à chiens. Cette thèse analyse leurs choix et montre la place particulière que les chasseurs accordent au dialogue interspécifique avec les animaux qu’ils considèrent comme doués d’intentionnalité et dotés d’intelligence. Parallèlement cette étude examine l’impact, sur les pratiques traditionnelles, de nouvelles règlementations visant à protéger les narvals dans ce qui leur est une zone de reproduction. Des nécessités économiques et des changements environnementaux imputables au dérèglement climatique, contraignent les chasseurs à se tourner vers d’autres sources de revenus, à s’adapter à d’autres règles inspirées par l’ouverture vers une société de marché et induisent un autre rapport à l’environnement. Ainsi, les chasseurs ont créé une coopérative qui commercialise le mattaaq des narvals qu’ils ont harponnés pendant la saison estivale et les flétans dont ils ont développé la pêche pendant la période de banquise. L’étude menée dans les quatre villages de la région, remarque l’influence de cette évolution sur l’appropriation et la redistribution du gibier capturé, dans une communauté régulée par l’entraide et le partage. Tandis que les Inughuit, dans une démarche alliant créativité et résilience, ouvrent leur monde à la globalisation, la chasse au narval, en étant profondément ancrée dans des relations ancestrales avec l’environnement et les animaux, continue à procurer à la communauté non seulement un accès à la viande et au mattaaq mais aussi un lien avec son passé, une cohésion autour de son héritage culturel, et constitue une pratique spécifique identitaire, porteuse de normes régulatrices
This thesis presents, in the form of a monograph based on several field works, the knowledge and skill of the Inughuit narwhal hunters, in northwest Greenland. Through abundant iconography and by putting into perspective of the practices of early twentieth century hunters and those of current ones, it highlights how the Inughuit combine resilience and creativity. Narwhal hunters favour equipment and kayaks whose design, with the skills and knowledge they require, connect them to their ancestors. By perpetuating narwhal hunting from kayak, they combine dexterity of gesture, extreme physical skills, attention to the environment and the animals, with their community traditions. While opening up to modernity gives them access to motorized vehicles, hunters, to go to the hunting grounds in the spring, load their kayaks on dog sledges. This thesis examines their choice and shows the special place that hunters give to interspecies dialogue with animals they consider to be intentioned and endowed with intelligence. In parallel, this study investigates the impact on traditional practices of new regulations to protect narwhals in what is a breeding area. Economic necessities and environmental changes due to climate modifications, compel hunters to turn to other sources of income, to adapt to other rules inspired by them opening up to a market society and induce a different relationship to the environment. Thus, hunters have created a cooperative that markets the mattaaq of the narwhals they have harpooned during the summer season and halibut whose fishing they have developed during the sea ice season. The study conducted in the four villages of the region, notes the influence of this evolution on the appropriation and redistribution of killed game, in a community regulated by mutual aid and sharing. While the Inughuit, in an approach combining creativity and resilience, open their world to globalization, narwhal hunting, deeply rooted in ancestral relationships with the environment and animals, continues to provide the community, not only access to meat and mattaaq, but also a link with its past, a cohesion around its cultural heritage, and constitutes a specific identity-based practice, bearing regulatory norms

Dans le milieu clinique, Stenotrophomonas maltophilia est décrite comme bactérie pathogène opportuniste, responsable d'infections nosocomiales principalement chez des patients immunodéprimés ou présentant des pathologies sévères ou chroniques. L'impressionnant bouclier de résistance aux antibiotiques observé chez les souches cliniques rend les traitements particulièrement complexes pour les patients atteints. Les souches de S. maltophilia représentent une réelle menace pour la santé humaine. De plus, les fortes potentialités d'adaptation des S. maltophilia leur permettent une dispersion dans un éventail très large de biotopes cliniques mais aussi environnementaux. En effet, les S. maltophilia colonisent aussi abondamment les niches écologiques environnementales telles que les sols rhizosphériques. Le niveau des connaissances sur ces souches environnementales est particulièrement limité face à celui disponible du milieu médical. Les propriétés en tant que pathogène opportuniste de ces souches environnementales restent encore peu connues et controversées tant au niveau génétique que phénotypique. Afin de mieux évaluer le potentiel danger sanitaire que représentent les souches environnementales face aux souches cliniques, il a été envisagé lors de ce projet de thèse d'évaluer des caractéristiques phénotypiques d'un groupe de souches de S. maltophilia provenant de contextes différemment en contact avec l'homme et l'environnement. Des souches de S. maltophilia fortement impactées par le contact de l'homme ont été isolées de patients atteints de pathologies variables (mucoviscidose, infections nosocomiales, pathologies sévères). Ce groupe de souches considérées comme les plus à risque pour l'homme, a été comparé à un groupe de souches de S. maltophilia environnementales provenant de contextes ayant pu favoriser des acquisitions/maintiens de résistances aux molécules antimicrobiennes tels que les sols rhizosphériques, les sols pollués aux métaux lourds ou encore les sols soumis aux activités répétées de l'homme. Tout d'abord, les signatures métaboliques (croissance, dégradations de substrats) et les capacités de résistance à diverses molécules antibiotiques cliniques ont été évaluées pour la collection de souches de S. maltophilia. Dans un deuxième volet, ont été étudiées les potentialités de virulence de ces souches telles que la mobilité, les sécrétions enzymatiques, la formation de biofilm et la virulence envers des amibes. Enfin, une analyse croisée statistique a mis en lien les différentes signatures obtenues à partir des données métaboliques, de résistance aux antibiotiques et de virulence en confrontant les origines des souches et les influences qu'elles ont subies vis-à-vis de l'homme. D'après le jeu de données du projet, quatre signatures distinctes émergent entre les souches de S. maltophilia structurées par les effets dus la proximité de l'homme et à leur origine. Des souches environnementales potentiellement les plus impactées par les contacts avec l'homme possèdent des caractéristiques similaires aux souches cliniques ; elles sont donc potentiellement aussi dangereuses que les souches cliniques
In the clinical settings, Stenotrophomonas maltophilia is described as an opportunistic bacterial pathogen responsible for nosocomial infections mainly in immunocompromised patients or with severe or chronic diseases. The heavy shield of antibiotic resistances observed in clinical strains lead to particularly complex treatments for patients. S. maltophilia strains represent a real threat to human health. Moreover, the high potential for adaptation of S. maltophilia allow their dispersion in a wide range of clinical habitats but also environmental. Indeed, S. maltophilia strains also colonize widely environmental niches such as the rhizospheric soils. The knowledge about these environmental strains is particularly limited compared to the available medical data. The properties as opportunistic pathogenic of environmental strains remain poorly known and controversial. To better assess the potential health hazard of these environmental S. maltophilia compared to the clinical ones, were assessed in this Ph-D project phenotypic characteristics of a group of S. maltophilia strains from contexts differentially affected by human and environment imprints. S. maltophilia heavily impacted by human contacts have been isolated from patients with varying disease (cystic fibrosis, nosocomial infections, severe pathologies). This group of strains considered as the most at risk to humans, was compared to a group of S. maltophilia from environmental contexts that could promote acquisition/maintaining of resistances to antimicrobial molecules such as rhizospheric soils, heavy metal-contaminated soils or agricultural soils. Firstly, metabolic signatures (growth, substrate degradations) and antibiotic resistance capacities were evaluated among the collection of S. maltophilia strains. In a second part, were studied pathogenic potentialities of these strains such as mobility, enzyme secretions, biofilm formation and virulence to amoebae. Finally, a statistical analysis made connections on the different signatures obtained from the metabolic data, antibiotic resistance and virulence with the origins of the strains and human impacts. According to the datasets of the project, four distinct signatures emerged between S. maltophilia strains structured by the effects of human proximity and origin of the strains. Environmental strains potentially the most impacted by contact with humans showed similar characteristics with the clinical strains; they could potentially be as dangerous as clinical strains

La protection des droits des peuples autochtones, déplacés environnementaux, est un thème peu abordé dans la plupart des travaux portant sur les déplacements environnementaux qui tendent à conceptualiser le déplacement de manière abstraite. Les spécificités des déplacements environnementaux des peuples autochtones imposent de les analyser dans les contextes juridiques, politiques et sociaux dans lesquels ils s’inscrivent : ce cadrage permet de ne pas isoler le facteur environnemental mais au contraire, d’en préciser l’importance au regard de la relation particulière que les peuples autochtones entretiennent avec la terre et leur environnement et de leurs revendications de pouvoir décider librement de leur avenir. En prenant plus particulièrement pour exemple les communautés autochtones de l’Arctique nord-américain, l’analyse des obstacles juridiques et institutionnels à la reconnaissance des particularismes autochtones dans le déplacement permet ensuite d’envisager le rôle du droit dans le maintien du statut de l’autochtonie et la perpétuation du statut du lieu autochtone aux nouveaux territoires. La mobilisation des différents corpus de reconnaissance des droits des peuples autochtones tant en droit international, régional qu’interne (droit américain) permet de procéder à une relecture des obligations que suppose la mise en œuvre des droits autochtones dans le contexte inédit de leurs déplacements environnementaux, tout en montrant l’importance de ne pas enfermer l’autochtonie dans un carcan juridique qui conduirait à ce que les communautés ne soient plus reconnues comme autochtones en se déplaçant
The protection of the rights of indigenous peoples, who are displaced by environmental degradation, is a theme that has received little attention in most of the work on environmental displacement that tends to conceptualize displacement in an abstract way. The particularities of indigenous peoples' environmental displacement require analysis in the legal, political and social contexts in which they occur: this framework makes it possible not to isolate the environmental factor but to specify its importance in view of the particular relationship that indigenous peoples have with the land and their environment and their claims to be able to freely decide their future. Taking the indigenous communities in Alaska as an example, the analysis of the legal and institutional obstacles to the recognition of indigenous particularities in displacement then makes it possible to consider the role of the law in maintaining the status of indigenousness and the perpetuation of the status of the indigenous land in the territory of destination. The mobilization of the various corpuses of recognition of the rights of indigenous peoples under international, regional and domestic law (American law) allows for a re-reading of the obligations of States in the implementation of indigenous rights in the light of the unprecedented context of their environmental displacement, while demonstrating the importance of not locking indigenous peoples into a “legal straitjacket” that would lead communities to no longer being recognized as indigenous when being displaced

La dynamique et le fonctionnement des écosystèmes forestiers dépendent fortement de la reproduction des arbres. Ainsi de nombreux travaux se sont intéressés aux fortes fluctuations interannuelles à la fois synchrones et non prévisibles des productions de graines, mais très peu d’études ont pu caractériser la sensibilité aux variables climatiques et le déterminisme des traits de reproduction. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié la reproduction de deux espèces de chênes tempérés européens (Quercus petraea et Quercus robur) avec pour objectifs (i) d’évaluer l’évolution des traits de reproduction au cours des deux dernières décennies, notamment vis-à-vis des changements de température, (ii) d’estimer la contribution des facteurs génétiques et environnementaux à la variation de ces traits le long de gradients environnementaux et enfin (iii) d’estimer l’héritabilité des traits de reproduction ainsi que d’identifier les régions du génome qui leurs sont associées. A partir de suivis long-termes de l’effort de reproduction « in situ » sur tout le territoire de France métropolitaine, nous avons pu mettre en évidence une augmentation significative de la production fruitière des chênes au cours des 14 dernières années. Ces accroissements du nombre et de la taille des glands sont fortement corrélés à l’augmentation des températures printanières. Cette sensibilité à la température a par ailleurs pu être confirmée grâce à un dispositif indépendant installé le long de gradients altitudinaux dans les Pyrénées. Nos résultats montrent également une différenciation génétique entre les populations provenant du gradient altitudinal et une opposition de signes entre les clines génétique et phénotypique « contre-gradient » pour les deux traits de reproduction étudiés. Contrairement aux traits de croissance pour lesquels nous observons un « co-gradient », le « contre gradient » observé pour la reproduction suggère que les variations génétiques contrecarrent en partie la forte plasticité environnementale, minimisant ainsi la tendance (ou patron) de l’effort de reproduction avec la température. Enfin, nous avons observé une forte héritabilité pour chacun des traits de reproduction chez le chêne pédonculé dans une famille de pleins frères, confirmant l’existence d’un déterminisme génétique évoqué précédemment. De plus, nous avons identifié pour la première fois chez les arbres forestiers, des locus à caractère quantitatif (QTLs) associés à la reproduction du chêne. Ces résultats suggèrent qu’en réponse à des changements environnementaux, les traits de reproduction ont la capacité de répondre à la sélection et de faciliter l'adaptation locale, et ainsi apportent de nouvelles perspectives dans l’étude de la réponse des arbres forestiers aux changements climatiques
Forest ecosystem dynamics closely depend on tree reproduction. Many studies have investigated the synchronous and non-predictable year-to-year variability of seed production, characteristic of masting species. However, little is known about the sensitivity of tree reproduction to climate variables and to which extent this phenotypic variability is genetically and/or environmentally driven. We intensively studied the reproduction of two European temperate oaks and our aims were (i) to characterize the change in reproductive traits over the last two decades, (ii) to assess the determinism of their variations along environmental gradients and (iii) to estimate the heritability of reproductive traits and identify the regions of their genome related to reproduction. We were able to show a dramatic increase in seed production over the last 14 years. This increase in seed production and size was significantly correlated with increasing spring temperatures. We then confirmed this sensitivity to temperature by studying the reproduction of oak populations growing along the elevation gradient of the Pyrenees. Based on a common garden approach, we then showed significant genetic differentiation between oak provenances and demonstrated that the genetic and phenotypic clines for the reproductive traits observed along the environmental gradient have opposite signs (counter-gradient). Contrary to growth traits, for which genetic variation parallels phenotypic variation, the counter-gradient observed for reproduction-related traits suggested that genetic variation partly counteracts the phenotypic effect of temperature, moderating the change in reproductive effort according to temperature. Finally, using a full-sib family where reproduction was monitored during four consecutive years, we found a high heritability of reproductive traits and showed high genetic differentiation between trees of a same population, which confirms the significant genetic determinism observed earlier. Furthermore, we were able to identify for the first time in forest trees quantitative trait loci (QTLs) associated with seed production and size. Our findings show that reproduction-related traits may undergo evolutionary changes under selective pressure and may be determinant for tree adaptation in response to environmental changes

La pêche aux petits métiers en Méditerranée est une activité ancienne, fermement ancrée dans la culture de cet espace maritime. La pêche des éponges est pratiquée en Méditerranée depuis l’Antiquité. À l’origine d’un marché d’exportation important jusqu’à la moitié du XXe s., cette pêche a récemment montré des signes d’essoufflement ayant conduit à un effondrement de la production globale. Cette étude proposait une approche interdisciplinaire appliquée à plus de deux siècles d’histoire de cette pêche. La première partie de cette étude présente une approche spatialisée à l’échelle de la Méditerranée, prenant en compte plusieurs périodes clés afin d’identifier les secteurs ayant subi de grands changements. Une seconde partie analyse les variations de production d’éponges et de l’effort de pêche dans l’espace Égéen et en Tunisie. La troisième partie est consacrée à une analyse des choix adaptatifs des pêcheurs face aux changements qui ont bouleversé leur activité. L’étude établit que jusqu’à la décennie 1970, les facteurs qui ont principalement influencé cette pêche sont la demande sociétale, la précarité des communautés de pêcheurs, les changements d’usages ainsi que les relations socio-politiques et économiques des pays méditerranéens. Depuis 1986, des épizooties fréquentes en lien avec des changements de régimes thermiques ont affaibli les stocks. Les pêcheurs qui ont perduré se sont adaptés à cette ressource irrégulièrement disponible en ciblant d’autres espèces, ou en s’appuyant d’avantage sur d’autres pratiques de pêche déjà existantes
In the Mediterranean Sea, small scale fisheries are firmly anchored in the culture of this maritime area. Sponge fishing has been practiced in the Mediterranean since antiquity. Although contributing to an important exportation market until the mid-20th century, it has recently shown signs of weakness, leading to the collapse of the overall production. This study proposed an interdisciplinary approach applied to over two centuries of sponge fishing history. The first part of this study presents a spatial analysis of the fishery at the Mediterranean scale, considering several key periods in order to identify geographical areas where important changes have occurred. The second part analyses the sponge production and the fishing effort variations in the Aegean area and in Tunisia. The last part of this work is dedicated to an analysis of the fishermen’s adaptive choices faced to the sponge fishing activity upheavals. The study shows that up to the 1970s the factors that influenced this fishery were mainly the societal demand, the fragile economic situation of the fishing communities, changes in uses, as well as the socio-political and economic relationships between Mediterranean countries. Since 1986, frequent epizootic events related to changes in thermal regimes have weakened the sponge stocks. Remaining fishermen have mainly adapted to the irregular availability of the resource by targeting other species, or by relying more on other already existing fishing activities

Une question fondamentale en écologie des populations est l’identification des facteurs influençant la dynamique d’une population. L’objectif principal de cette thèse est de déterminer quelles sont les réponses démographiques et populationnelles de prédateurs marins supérieurs face aux fluctuations d’abondance de leurs proies, aux variations climatiques, à la densité-dépendance tout en tenant compte de l’hétérogénéité inter et intra-individuelle (âge, expérience, sexe, qualité ou stratégie). Pour ce faire, nous nous baserons sur l’analyse de suivis à long-terme individuels et populationnels d’oiseaux marins longévifs et prédateurs apicaux phylogénétiquement très proches dans deux biomes contrastés : le labbe de McCormick Catharacta maccormicki sur l’archipel de Pointe Géologie en Antarctique et le labbe subantarctique Catharacta lonnbergi sur l’archipel des Kerguelen en milieu subantarctique. Nous tirerons parti d’estimations d’abondances de leurs proies respectives : le manchot Adélie Pygoscelis adeliae et le manchot empereur Aptenodytes forsteri en Antarctique, et le pétrel bleu Halobaena caerulea et le prion de Belcher Pachyptila belcheri à Kerguelen. Ces jeux de données offrent une opportunité unique de pouvoir déterminer et quantifier simultanément les différentes sources de variabilité dans les changements de taille de populations naturelles occupant l’un des niveaux trophiques les plus élevés des réseaux alimentaires antarctiques et subantarctiques. Nous avons mis en évidence de la variation dans plusieurs traits vitaux des deux populations influencées par les performances des individus et de l’hétérogénéité individuelle latente. Nous discutons des mécanismes par lesquels la variabilité climatique, l’abondance de proie et la densité de population peuvent affecter différentiellement les différentes classes d’âges de chaque trait vital, et les conséquences potentielles de futurs changements environnementaux
A fundamental endeavor in population ecology is to identify the drivers of population dynamics. The main objective of this thesis is to determine what are the demographic and population responses of superior marine predators to the fluctuations of their prey abundance, to climatic variations, to density-dependence while taking into account inter and intra individual heterogeneity (age, experience, sex, quality or strategy). To do this, we analysed long-term individual and population-based monitoring of long-lived seabirds and phylogenetically close apical predators in two contrasting biomes: the south polar skua Catharacta maccormicki at Pointe Géologie archipelago, Antarctica, and the brown skua Catharacta lonnbergi on the sub-Antarctic Kerguelen Archipelago. We will use direct abundance of their respective prey: Adélie penguin Pygoscelis adeliae and emperor penguin Aptenodytes forsteri in Antarctica, and the blue petrel Halobaena caerulea and the thin-billed prion Pachyptila belcheri prion in Kerguelen islands. These datasets provide a unique opportunity to simultaneously disentangle and quantify the different sources of variability driving variation in natural populations occupying one of the highest trophic levels of the Antarctic and sub-Antarctic food webs. We found variation in several vital traits of both populations influenced by individual performance and latent individual heterogeneity. We discuss the mechanisms by which climatic variability, prey abundance, and population density can differentially affect the different age classes of each age class, and the potential consequences of future environmental changes

La thématique de l'expansion du système agricole depuis l'Anatolie vers les Balkans est depuis longtemps un important sujet de recherche. Les approches archéologiques classiques ont permis de mieux comprendre le parcours et le temps de cette expansion, mais ils n'expliquent rien de ce qui n'est pas observable dans les traces archéologiques : notamment, la structure socio-économique d'une société agricole préhistorique. Dans cette thèse, un modèle de type multi-agents a été utilisé pour explorer ces éléments qui sont invisibles en archéologie. Ce modèle, appelé BEAN (Bridging European and Anatolian Neolithic), consiste en une adaptation du modèle OBRESOC (Un OBservatoire REtrospectif d'une SOCiété archéologique). OBRESOC avait été crée pour simuler l'expansion des agriculteurs rubanées en Europe Centrale, et a été modifié pour s'adapter au contexte archéologique balkanique. L'expansion des premiers agriculteurs Balkaniques est simulée en combinant des données archéologiques avec des inférences ethnohistoriques et paléodémographiques. Un environnement réaliste a été modélisé, où les zones d'optimum agricole sont déterminées par des estimations de la météorologie et de la fertilité des sols. Chaque agent correspond à un foyer domestique ; les agents interagissent dans cet environnement en suivant des modèles partiaux intermédiaires socioéconomiques qui déterminent les règles de leur comportement. Par exemple : maisons avec des familles nucléaires ; système agricole intensif sur des petits champs avec chasse et cueillette complémentaires ; expansion déterminée par le scalar stress villageois ; réseaux de solidarité entre apparentés ; disettes et famines causées par des événements météorologiques. De cette façon, le modèle simule le fonctionnement et l'expansion géographique d'une société agricole Néolithique. De nombreuses simulations ont été effectuées, en faisant varier les paramètres les plus importants, identifiés grâce à une analyse de sensibilité. L'adhérence entre les données archéologiques et les données simulées a été mesurée principalement avec des critères géographiques : la simulation qui produit le patron d'expansion simulé qui coïncide le mieux avec l'expansion archéologique est considérée la meilleure. De procédures spécifiques ont été crées pour manipuler la grande quantité de données simulées produites par le modèle. L'observation de ces données a permis l'exploration de certains aspects qui sont invisibles en archéologie ; par exemple, le modèle a aidé à questionner des croyances archéologiques basées sur des hypothèses qui n'étaient pas vérifiables autrement. Le modèle a permis aussi l'exploration d'autres sujets, comme la comparaison entre le front pionner de colonisation et les zones d'ancienne occupation, ainsi que l'influence de la météorologie sur l'expansion du système agricole. Le modèle a produit des patrons d'expansion qui adhèrent, géographiquement et chronologiquement, à l'expansion suggérée par les traces archéologiques. L'exploration des sorties socio-économiques a permis la formulation de nouvelles hypothèses qui ne pourraient pas être faites simplement sur la base de ce qui est trouvé dans les vestiges archéologiques. Même quand il y a un large écart entre ce qui est observé en archéologie et ce qui est produit par le modèle, cette approche de modélisation multi-agents ouvre à des nouvelles questions, en ajoutant de nouvelles idées et perspectives à la recherche actuelle
A topic of great importance in archaeological research throughout the last decades concerns the expansion of the first farmers from Anatolia through the Balkans. The standard archaeological approaches allowed the understanding of the path and timing of this expansion; however, they lack explanation of what is unobservable in the archaeological record: in particular, the socio-economic structure of a prehistoric farming society. Throughout this thesis, an agent-based model was built in order to explore those elements which are hidden in archaeology. This model, called BEAN (Bridging European and Anatolian Neolithic), is an adaptation of the OBRESOC model (Un OBservatoire REtrospectif d'une SOCiété archéologique). OBRESOC was created to simulate the expansion of the LBK farmers in central Europe, and was adapted to the Balkan archaeological context. The expansion of the first Neolithic farmers in the Balkans was simulated by combining the archaeological records to ethnohistoric and paleodemographic inferences. A realistic environment has been modelled where the areas of optimum farming are determined by meteorology and soil fertility estimates. An agent corresponds to a household; agents interact on this landscape, following socioeconomic partial intermediate models. For instance: households composed of a nuclear family; intensive farming system on small plot completed by hunting-gathering; expansion determined by scalar stress at the hamlet scale; family clan solidarity; shortages and famines caused by meteorological events). Thus, the model simulates the functioning of the Neolithic farming society and its geographic expansion. Several simulations have been executed, testing different combinations of the key parameters, identified through a sensitivity analysis. The goodness of fit of simulated data to the archaeological data is measured mostly on geographic criteria : the best simulation is the one that produces the expansion pattern that better fits to the archaeological data. Specific procedures have been developed in order to process the large amount of data produced by the model. The observation of this data permitted to explore some aspects that are invisible in archaeological record : for example, the model helped to investigate some archaeological beliefs, based on assumptions that could not be verified. The model also permitted the exploration of other topics, such as the comparison between the pioneer front of colonization and the zones of previous occupation, as well as the effect of meteorology on the expansion of the farming system. The model produced an expansion pattern that corresponds geographically and chronologically to the expansion suggested by the archaeological evidence. The exploration of socio-economic outputs permitted the formulation of new hypothesis that could not be made using purely archaeological record. Even when there's a large gap between what is found in archaeology and what is produced by the model, this agent-based modelling approach helps to raise new questions, adding new ideas and perspective to the actual state of research

En raison des changements climatiques actuels, il est primordial de comprendre comment les écosystèmes vont réagir et tout particulièrement comment les chaînes trophiques vont être impactées. Pour cela, le comportement des oiseaux marins peut être utilisé comme des indicateurs des changements se déroulant au sein de l’écosystème. Cependant, un des défis actuels dans l’étude du comportement animal est d’identifier comment la structure temporelle du comportement est dépendante des conditions intrinsèques et extrinsèques et comment la complexité de cette organisation comportementale évolue sur un gradient allant de la stochasticité au déterminisme en fonction des changements environnementaux. Ma thèse a donc pour objectif d’étudier si un comportement complexe est adapté pour faire face à une perturbation du système chez les oiseaux marins et plus particulièrement chez deux espèces de manchots étant exposées à des changements environnementaux
Due to ongoing climate change, it is necessary to understand how ecosystems will react and more particularly, how species may cope with the challenges of living in unstable systems. Seabirds’ behavior provides a way to monitor changes occurring in the marine environment, but identifying how the temporal structure and complexity of behavior depend on intrinsic and extrinsic parameters are underexplored topics in the field of animal behavior. My thesis aims to investigate if behavioral organization, through a gradient of stochasticity-determinism complexity, allows little and adélie penguins to buffer changes in the environment under a fractal analysis approach

De nombreuses espèces sont capables d’adopter des phénotypes alternatifs, en réponse à des stimuli environnementaux, un phénomène appelé plasticité développementale adaptative. Cette faculté permet aux organismes de faire face à des habitats hétérogènes. De nombreuses études ont montré que le caractère « plasticité » présente une variabilité naturelle, cependant la base génétique et moléculaire de celle-ci a rarement été élucidée. Cette étude porte sur un exemple de plasticité développementale chez le nématode Caenorhabditis elegans qui, lorsque les conditions environnementales sont très défavorables, est capable d’adopter un stade larvaire alternatif de résistance appelé dauer. Nous nous sommes intéressés à un isolat naturel de C. elegans, JU751, qui a la capacité inhabituelle d’entrer en dauer en réponse à des stress environnementaux peu intenses (densité de population, température élevée, agents oxydatifs, pathogènes). Une analyse QTL (Quantitative Trait Locus) nous a permis d’identifier la cause génétique de cette hypersensibilité : une délétion de 92 pb qui affecte l’expression du gène eak-3. Le gène eak-3 est exclusivement exprimé dans les cellules endocrines XXX, et semble participer à la production de l’hormone acide dafachronique (DA), un stéroïde inhibiteur de l’entrée en dauer. Une réduction de l’expression de eak-3 engendre une diminution constitutive de la production de DA, abaissant ainsi le seuil de stress environnementaux nécessaires à l’induction de dauers. En plus d’affecter la décision d’entrer en dauer, la délétion eak-3, réduit la vitesse de développement des larves. Ainsi, en conditions favorables, JU751 atteint la maturité sexuelle avec un retard d’environ trois heures. Ce retard développemental lié à un effet pléiotropique du déficit en DA, suggère que la délétion eak-3 a conduit à l’émergence d’un trade-off entre durée de développement et plasticité développementale. En accord avec ce scénario, nous avons montré lors d’expériences de compétition, que la délétion eak-3 était rapidement remplacée par l’allèle de référence en conditions favorables. À l’inverse, la délétion eak-3 confère un avantage sélectif net en conditions expérimentales stressantes, en facilitant la formation de dauer. Notre étude figure parmi les rares ayant caractérisé avec succès la base moléculaire de l’évolution de la plasticité développementale adaptative et montre que, du fait de la pléiotropie hormonale, un changement génétique unique peut engendrer un trade-off entre plusieurs traits d’histoire de vie
Adaptive developmental plasticity is a common phenomenon allowing organisms to cope with heterogeneous habitats through sensation of environmental cues inducing alternative phenotypes. While there is increasing information on the molecular mechanisms regulating developmental plasticity as well as ample evidence that such plasticity displays natural genetic variation, we still have limited information on how the degree of sensitivity to environmental cues regulating plasticity evolves through specific changes at the molecular level. Focusing on the plastic life history switch between reproductive and arrested (dauer) developmental stages in the nematode Caenorhabditis elegans, we characterized the molecular nature of enhanced sensitivity to dauer-inducing cues in the wild isolate JU751. This isolate has the unique tendency to readily form dauers not only at moderate population density but also in response to an array of diverse, yet relatively mild environmental stressors (high temperature, starvation, oxidative stress, pathogens). Based on QTL mapping, we identified a 92bp deletion in the presumptive promoter region of the gene eak-3 – drastically reducing eak-3 expression in JU751 – as the underlying causal variant.Eak-3 is exclusively expressed in the endocrine XXX cells, indicative of its role in affecting signalling through the steroid hormone dafachronic acid, the central downstream component controlling the binary dauer decision. Constitutively reduced levels of eak-3 thus reduce steroid hormone levels, hence lowering the environmental sensitivity threshold for dauer induction, consistent with the observed enhancement of JU751 dauer induction in response to any of several different environmental cues. Therefore, evolution of increased environmental sensitivity of the JU751 dauer decision has occurred through modulation of a hormonal level. Testing for potential pleiotropic consequences of the eak-3 variant in JU751 using allelic replacement lines, we find this deletion to cause a subtle, yet significant delay of postembryonic reproductive growth in favourable conditions, delaying age at reproduction by ~3 hours. This developmental delay is indeed due to reduced steroid hormone signalling, suggesting that acquisition of the eak-3 deletion in JU751 has led to the emergence of a trade-off between developmental timing and environmental sensitivity of a plasticity switch. Consistent with this scenario, we experimentally show the eak-3 deletion allele to be rapidly outcompeted in environments favouring reproductive (non-dauer) growth; in contrast, the deletion may provide a significant fitness advantage through facilitated dauer production in highly stressful environments. Together, our results show how a specific molecular change can underlie the evolution of adaptive developmental plasticity, and they further provide a rare example illustrating how seemingly complex life history trade-offs can emerge through hormonal pleiotropy caused by a single genetic change

Dans le contexte de changement climatique qui voit se multiplier les épisodes de sécheresse et les territoires sujets à de forts stress hydriques, cette thèse s’intéresse à la manière de gérer le déséquilibre entre disponibilité de la ressource en eau et demande croissante à Phoenix et à Tucson, dans l’Ouest aride des États-Unis. S’appuyant sur un terrain qui fait jouer à l’extrême les problématiques socio-écologiques de la pénurie, ce travail de recherche propose de considérer les villes de Phoenix et de Tucson comme des laboratoires de l’adaptation urbaine au changement climatique pour explorer les différentes modalités d’adaptation à la rareté de la ressource en eau. Pour ce faire, la thèse mobilise les outils et concepts de l’urban political ecology afin d’observer les luttes de pouvoir entre les acteurs de la gestion de l’eau dans un contexte où le système de grandes infrastructures hydrauliques sous-tendant la croissance urbaine est de plus en plus remis en question. Ce travail de recherche met en œuvre des protocoles d’enquête quantitatifs et qualitatifs : analyse des discours à partir de corpus de textes extraits de la presse et de Twitter pour déconstruire le discours dominant sur l’eau ; entretiens semi-directifs avec les acteurs de l’eau (institutions et militants écologistes) et observation participante pour questionner les tensions entre discours et changements entrepris dans les pratiques urbaines à l’échelle locale pour économiser l’eau. La thèse montre d’une part que les stratégies d’adaptation sont mises en œuvre par les acteurs dominants dans le cadre de fixes socio-écologiques afin de maintenir la trajectoire de croissance de villes particulièrement attractives. D’autre part, elle souligne le rôle de l’action citoyenne pour proposer des alternatives et des bifurcations du métabolisme urbain fortement consommateur d’eau. Enfin, ce travail montre le rôle que jouent les alternatives environnementales pour réguler les stratégies de contrôle de la ressource et dépasser les paradigmes gestionnaires de la nature
In the context of climate change, as droughts intensify and as more areas are subject to high water stress, this dissertation focuses on how to manage the imbalance between water resource availability and growing demand in two metropolises of the arid West of the United States. Located in the Sonoran Desert and built on the model of the oasis city, Phoenix and Tucson take the socio-ecological stakes of water scarcity to the extreme. This study proposes to consider these two cities as laboratories for urban adaptation to climate change to explore competing modalities of adaptation to water scarcity. Using an urban political ecology framework, the goal is to observe and analyze the power struggles between stakeholders involved in water resource management in a context where the system of large hydraulic infrastructures underpinning urban growth is increasingly called into question. This mixed-methods survey brings together critical discourse analysis to deconstruct the dominant arguments and position-takings on water conservation, semi-structured interviews with water sector actors (institutions and environmental activists) and participant observation to question the tensions between discourses and changes in urban practices at the local level for adapting the urban metabolism to a world of less water. This thesis shows, on the one hand, that adaptation strategies are implemented by dominant actors within the framework of socio-ecological fixes in order to maintain the growth trajectory of particularly attractive cities. On the other hand, it highlights the role that citizen empowerment plays in the emergence of alternatives and shows that environmental alternatives play an important role in regulating resource control strategies and overcoming traditional resource-based management paradigms

Les approches de surveillance de l’intégrité des structures ont été proposées pour permettre un contrôle continu de l’état des structures en intégrant à celle-ci des capteurs intelligents. En effet, ce contrôle continu doit être effectué pour s’assurer du bon fonctionnement de celles-ci car la présence d’un défaut dans la structure peut aboutir à un accident catastrophique. Cependant, la variation des conditions environnementales et opérationnelles (CEO) dans lesquelles la structure évolue, impacte sévèrement les signaux collectés ce qui induit parfois une mauvaise interprétation de la présence du défaut dans la structure. Dans ce travail de thèse, l’application des méthodes d’apprentissage statistiques classiques a été envisagée dans le cas des structures tubulaires. Ici, les effets des paramètres de mesures sur la robustesse de ces méthodes ont été investiguées. Ensuite, deux approches ont été proposées pour remédier aux effets des CEO. La première approche suppose que la base de données des signaux de référence est suffisamment riche en variation des CEO. Dans ce cas, une estimation parcimonieuse du signal mesuré est calculée. Puis, l’erreur d’estimation est utilisée comme indicateur de défaut. Tandis que la deuxième approche est utilisée dans le cas où la base de données des signaux des références contient une variation limitée des CEO mais on suppose que celles-ci varient lentement. Dans ce cas, une mise à jour du modèle de l’état sain est effectuée en appliquant l’analyse en composante principale (PCA) par fenêtre mobile. Dans les deux approches, la localisation du défaut a été assurée en utilisant une fenêtre glissante sur le signal provenant de l’état endommagé
To ensure better working conditions of civil and engineering structures, inspections must be made on a regular basis. However, these inspections could be labor-intensive and cost-consuming. In this context, structural health monitoring (SHM) systems using permanently attached transducers were proposed to ensure continuous damage diagnostic of these structures. In SHM, damage detection is generally based on comparison between the healthy state signals and the current signals. Nevertheless, the environmental and operational conditions will have an effect on the healthy state signals. If these effects are not taken into account they would result in false indication of damage (false alarm). In this thesis, classical machine learning methods used for damage detection have been applied in the case of pipelines. The effects of some measurements parameters on the robustness of these methods have been investigated. Afterthat, two approaches were proposed for damage diagnostic depending on the database of reference signals. If this database contains large variation of these EOCs, a sparse estimation of the current signal is calculated. Then, the estimation error is used as an indication of the presence of damage. Otherwise, if this database is acquired at limited range of EOCs, moving window PCA can be applied to update the model of the healthy state provided that the EOCs show slow and continuous variation. In both approaches, damage localization was ensured using a sliding window over the damaged pipe signal

L’agriculture se situe au carrefour des stratégies d’atténuation et d’adaptation, en particulier dans les régions tropicales. Les efforts d’atténuation pour limiter l’accumulation de gaz à effet de serre dans l’atmosphère et les mesures d’adaptation visant à au moins maintenir les rendements et les revenus agricoles face au changement climatique contribueront à éradiquer l’extrême pauvreté et la faim. Cette thèse explore l'adoption de technologies climato-intelligentes par les petits exploitants du Costa Rica dans les deux principaux systèmes agricoles du pays, à savoir les plantations de café et les systèmes extensifs d'élevage de bétail. Je présente les résultats de trois études qui utilisent des données originales pour étudier les possibilités et les défis liés à l’extension de l’agroforesterie et du sylvopastoralisme.Les obstacles potentiels à l’adoption de technologies par les ménages ruraux dans les pays en développement sont décrits dans l’introduction. Dans le premier chapitre, un modèle représentatif d'allocation des terres entre les technologies de production des exploitations de café est utilisé pour explorer le compromis entre l'adoption de l'agroforesterie - une option bien documentée pour l'atténuation et l'adaptation - et la gestion des risques de marché. Basé sur une expérience de choix menée avec 207 agriculteurs, le chapitre 2 évalue la volonté des producteurs de café d'adopter diverses stratégies basées sur l'agroforesterie, sous différents types d’incitation. Le chapitre 3 évalue l'efficacité d'un programme national de partage des coûts favorisant l'adoption de paquets technologiques compatibles avec l'intensification fondée sur le sylvopastoralisme chez les éleveurs de bovins. Il fournit des estimations de l'impact de la participation au programme sur l'adoption des technologies et sur l’utilisation des terres. Dans l'ensemble, les résultats de ces études suggèrent que l'adoption de l'agroforesterie et du sylvopastoralisme est coûteuse et peut être ralentie en raison des frictions du marché. L’intervention publique par le biais d'incitations économiques peut en réponse être efficace afin d’encourager les petits exploitants à adopter ces technologies. Le choix de la technologie à promouvoir se révèle crucial pour l’efficience de ces interventions, soulignant la pertinence des études proposées
Smallholding agriculture lies at the crossroads of mitigation and adaptation strategies. Both mitigation efforts to limit the atmospheric accumulation of greehouse gases and adaptation measures that aim to at least maintain agricultural yields and incomes in the face of climate change will be instrumental in eradicating extreme poverty and hunger. This dissertation explores the adoption of climate-smart technologies by Costa Rican smallholders in the two main farming systems of the country, namely high-quality coffee plantations and extensive cattle-ranching farms. I present the resultsof three studies that use primary data to investigate opportunities and challenges for scaling-up agroforestry and silvopastoralism. Potential barriers that put strain on technology adoption by rural households in the developing world are outlined in the introduction. In the first Chapter, a representative coffee farm model of land allocation between production technologies is used to explore the tradeoff between adopting coffee agroforestry - a well-documented option for both mitigation and adaptation - and dealing with market risks. Based on a Choice Experiment conducted with 207 farmers, Chapter 2 assesses the willingness of coffee farmers to adopt various agroforestry-based strategies, under various types of support. Chapter 3 evaluates the effectiveness of a national cost-share program promoting the adoption of technological packages consistent with silvopastoralism-based intensification among cattle ranchers. It provides estimates of the impact of participating into the program on both the technology adoption and the land use patterns. Overall, the results of these studies suggest that the adoption of agroforestry and silvopastoralism is costly and can be slowed down due to market frictions. Public interventions can in turn be effective in encouraging smallholders to adopt these technologies through economic incentives. The choice of the technology to be promoted is found to be crucial for the cost-efficiency of such interventions, stressing the relevance of the research conducted

Au fil des siècles, de nombreux cours d’eau ont été régulés par des barrages pour assurer différents besoins tels que la gestion des inondations, la production d’énergie hydro-électrique, l’irrigation, l’approvisionnement en eau potable, etc. Aujourd’hui, dans le tiers nord de la planète, 77% des cours d’eau sont concernés par la présence de ces ouvrages et de très nombreux ouvrages sont en cours de construction ou prévus dans les prochaines décennies. Les impacts des barrages, notamment ceux dont les réservoirs sont les plus volumineux, sont aujourd’hui bien connus. Leur influence, plus ou moins prononcée, peut notamment affecter les crues (débits, fréquence, pointe et durée), ce qui entraine de facto une modification de l’occurrence du « débit morphogène » naturel dans les tronçons situés en aval. Il en résulte une morphologie et une dynamique fluviales modifiées, avec des Incidences sur la biologie et les usages. Afin d’améliorer, voire de restaurer le bon fonctionnement des milieux aquatiques et rivulaires, il est de plus en plus souvent demandé aux gestionnaires de barrages de générer des débits élevés, dits « morphogènes », depuis leurs ouvrages. Ce travail de thèse s’est attaché dans un premier temps à clarifier les concepts de débits, lâchers et écoulements « morphogènes ». Il a été proposé une nouvelle terminologie s’intégrant dans le contexte plus large des débits environnementaux et des débits écologiques (environmental et ecological flows). Dans un second temps, les précédents travaux et les expérimentations menées sur la Durance, la Selves et l’Isère, ont fourni des éléments pour construire une méthodologie de mise en œuvre de lâchers morphogènes dans le cadre d’une gestion adaptative. Cette méthodologie opérationnelle repose sur une série d’étapes successives découlant d’un diagnostic préalable. Elle permet de déterminer les paramètres nécessaires au dimensionnement, d’identifier les contraintes et de définir les résultats attendus (compartiments visés, ordres de grandeurs des processus, etc.) pour évaluer l’efficience de l’opération. Enfin, grâce à la mise en œuvre d’indicateurs de déclenchement, elle fournit des éléments d’évaluation pour décider de renouveler, d’améliorer ou non le lâcher
Over the centuries, many rivers have been regulated by dams to meet various needs such as flood management, hydropower production, irrigation, drinking water supply, etc. Today, in the northern third of the planet, 77% of watercourses are affected by dams and a very large number are under construction or planned in the coming decades. The impacts of dams, particularly those with the largest reservoirs, are now well-known. Their influence, more or less pronounced, can affect floods (flow, frequency, peak and duration), which results in a change of the occurrence of the natural "channel morphing discharge" in the downstream reaches. The result is a modified river morphology and dynamics, with impacts on biological communities and uses. In order to improve/restore aquatic and riparian environments, dam managers are increasingly being asked to generate high flows, known as "flushing flows” or “ecomorphogenic flows”, from their dams.This thesis focuses initially on clarifying the concepts of discharge, water release, and "ecomorphogenic flows”. A new terminology has been proposed that fits into the broader context of “environmental flows” and “ecological flows”. In a second step, previous works and experiments carried out on the Durance River, the Selves River and the Isère River provided elements to build a methodology for implementing ecomorphogenic flow releases as part of adaptive management. This operational methodology is based on a series of successive steps resulting from a preliminary diagnosis. It makes it possible to determine the parameters necessary for designing releases, identifying constraints and defining expected results (target compartments, orders of magnitude of process, etc.) to evaluate the efficiency of the operation. Finally, through the implementation of trigger indicators, it provides evaluation information to decide whether to renew, or improve releases or to replace them with other management actions

Les pressions sélectives sur les organismes étant en perpétuel changement, en conséquence de multiples facteurs tels que le changement climatique et l'introduction d'espèces exotiques, il est indispensable d’avoir une meilleure compréhension des dynamiques déterminant les distributions spatiales des espèces. L'évidence empirique montre que les interactions inter-spécifiques et l'évolution peuvent avoir des effets importants sur la distribution des espèces, individuellement ou simultanément. Il est donc nécessaire de disposer de modèles capables de décrire l'effet de ces facteurs afin de mieux comprendre les déterminants des distributions géographiques des espèces dans un monde qui change. Au cours de cette thèse, nous avons étudié les effets de l'adaptation à des gradients environnementaux dans deux scénarios d'interaction: dans un scénario mono-spécifique et dans le cas d'une communauté à deux espèces dont une proie et un prédateur. Dans une troisième partie, nous avons étudié les effets de l'adaptation à des pathogènes dans un scénario d'invasion où trois espèces interagissent : une population native et un compétiteur exotique co-introduit avec un pathogène. Les modèles étudiés révèlent les effets de l'adaptation et de l'interaction à travers des vitesses de propagation éco-évolutives qui dépendent fortement des capacités d'adaptation des espèces considérées. Nous discutons des implications de ces résultats pour la description et l’interprétation des modèles de distribution d'espèces (SDMs) utilisés actuellement
Selective pressures on organisms are constantly changing due to multiple factors, such as climate change and the introduction of exotic species. Empirical evidence shows that interspecific interactions and evolution can have important effects on species distributions, independently or simultaneously. We are thus in need of models capable of describing the effects of both these factors, in order to better understand the drivers of species geographical distributions in a changing world. In this thesis we explored the effects of adaptation to environmental gradients under two different interaction scenarios: in a monospecific context and for a two-species predator-prey community. In a third time, we studied the effects of adaptation to pathogens in an invasion scenario, where three species interact: a native population and an exotic competitor co-introduced with a pathogen. The studied models reveal the effects of adaptation and interaction through eco-evolutionary propagation speeds that are closely linked to the species' adaptation potentials. We discuss implications of these results for description and interpretation of currently utilized Species Distribution Models

La « montée en puissance des Régions » semble aujourd’hui une évidence dans nombre de travaux universitaires, en France comme à l’étranger. Dans quelle mesure l’apparition de nouveaux enjeux comme l’environnement participe-t-elle à ce mouvement ? Cette montée en puissance s’observe-t-elle dans le domaine des politiques climatiques, énergétiques et de qualité de l’air en France ? Si tel est le cas, comment se traduit-elle ? Pour répondre à ces questions, la présente thèse étudie les évolutions du rôle de la Région Île-de-France en matière de politiques énergétiques, climatiques et de qualité de l’air des années 1990 à aujourd’hui. Il est mis en lumière un mouvement de montée en puissance de cette Région sur les questions climat-air-énergie, processus qui se traduit par une place de plus en plus centrale de cette collectivité dans le système d’acteurs intervenant en la matière. Le constat de ce « gain de centralité » de la Région Île-de-France a été permis par une combinaison d’approches relevant du droit et de la science politique. Croiser les apports de ces disciplines a contribué à appréhender à la fois les acteurs en présence, leurs relations, leurs compétences, les contraintes et ressources dont ils disposent, et les usages faits de ces dernières. Sont explorés dans cette thèse les compétences de la Région Île-de-France, ses moyens financiers et humains, son positionnement vis-à-vis des autres acteurs franciliens et son usage des normes juridiques. Deux outils des politiques climat-air-énergie régionales apparaissent comme essentiels dans le positionnement central de la Région : le schéma régional du climat, de l’air et de l’énergie (SRCAE), d’une part, présenté comme le vecteur d’une approche intégrée, et le chef de filât des Régions en matière de climat, d’air et d’énergie, d’autre part. La logique qui préside à ses outils et les usages qui en sont faits permettent d’avancer l’idée d’une Région Île-de-France de plus en plus au centre du jeu sur les enjeux de climat, d’air et d’énergie
The rising power of regions seems obvious in academic literature in France and abroad. What is the contribution of emerging issues such as environment to this shift? Is there such an increasing power of regions in the climate, air, and energy field? If so, how does it happen? To answer these questions, this doctoral thesis focuses on the changing role of the Île-de-France regional council in climate, air and energy policies since the 90’s. The study highlights an increase in power of the Île-de-France Region (also known as « Paris Region ») to address climate, air, and energy issues. This Region has taken a major position among all stakeholders. This observation has been made possible through a combination of a law and political sciences approaches. It allowed to study the actors, their relationships, their area of competence, their constraints, their means, and the way they use it. We studied in this doctoral thesis the jurisdiction of the Île-de-France regional council, its human and financial resources, its positioning regarding other actors in the region, and the way the regional council uses legal rules. Two schemes seem to be essential to understand the increasingly central position of the Île-de-France regional council on climate, air, and energy questions: first, the climate, air, and energy regional plan (schéma régional du climat, de l’air et de l’énergie) and then the chef de file (which could be translate by “leadership role”) of regional councils

Devant la question des changements climatiques, l’accent a souvent été mis sur les efforts visant à diminuer les émissions de gaz à effet de serre. Cependant, avec la découverte que certaines transformations profondes de nos environnements sont déjà irréversibles, la notion d’adaptation a gagné en intérêt depuis le tournant du 21e siècle. D’ailleurs, alors que les municipalités, en tant que gouvernement de proximité, sont de plus en plus considérés comme des acteurs importants dans cette volonté d’adaptation, le programme Climat-Municipalité a permis à quatre entités municipales québécoises de produire un plan d’adaptation aux changements climatiques (PACC) entre 2009 et 2016. La question se pose alors : comment l’adaptation aux changements climatiques est-elle interprétée dans le contexte municipal québécois ? Et de manière plus spécifique, comment l’adaptation est-elle interprétée en tant que processus et comment l’adaptation est-elle interprétée en tant qu’action ? Après tout, l’un des grands défis de l’adaptation s’exprime dans ce passage difficile entre la prise de conscience devant les enjeux climatiques et l’opérationnalisation de ce constat, que ce soit dans la mise en œuvre concrète ou, même, dans la simple compréhension sensible des problématiques auxquels la société est confrontée. Devant un phénomène globale affectant une planète où peu d’écosystèmes échappent à l’influence humaine, l’urgence climatique représente ainsi un défi technique, psychologique et sociopolitique unique. Comme notre analyse des PACC de Trois-Rivières, de Sherbrooke et de Laval l’indiquent, ces PACC représentent de remarquables premiers pas dans la bonne direction, mais ils restent insuffisants. Leur ambition, leur mécanisme et leur portée sont, pour l’instant, trop limités pour assurer la pérennité des territoires et des populations ; leur vision généralement à court terme et réactive contribue à se préparer aux défis déjà connus aujourd’hui, mais n’assure probablement pas à nos sociétés la capacité de faire face aux chocs de demain.
For a long time, when facing the daunting challenge of climate changes, the emphasis has been put on the efforts to mitigate greenhouses gases emissions. Yet, when it became clear that our ecosystems were subjects to some deep transformations that were irreversible, the notion of “adaptation” slowly gain traction at the turn of the 21st century. Thus, while the municipalities, as government of proximity, are considered as increasingly important actors in this adaptation scheme, the program Climat-Municipalité offered the opportunity to four municipal entities in Quebec to produce a Climate Change Adaptation Plan (CCAP) between 2009 and 2016. The question is then raised: how is climate change adaptation interpreted at the local level in Quebec? And, to be more specific, how is the Adaptation interpreted as a process and how is Adaptation interpreted as an action? After all, one the greatest challenge of Adaptation is that difficult transition from awareness of climate issues to the operationalization of this realization, whether through concrete implementation or even through a simply better and complex understanding of the hardships faced by our society. Indeed, this global phenomenon of climate change, that can be felt throughout this planet where few ecosystems escape human influence, is at the same time a technical, psychological and sociopolitical challenge. As our analysis of the CCAP of Trois-Rivières, Sherbrooke and Laval shows, those plans represent great “first steps” in the right direction, but they are still insufficient. Their ambition, their inner mechanics and their reach are, at least for now, too limited to guarantee the stability and sustainability of territories and populations. Their mostly short-term and reactive vision helps prepare for today’s challenges but doesn’t ensure our societies the capacity to face tomorrow’s shocks.