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Ecologie, évolution
/ 19-12-2019
Meyer-Grandbastien Alice
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Dans un contexte d’urbanisation mondiale croissante, des travaux de recherche interdisciplinaire sont nécessaires pour une approche intégrée et appliquée articulant les bénéfices environnementaux et sociaux des espaces verts urbains (EVU) publics. Le premier objectif de ce travail de thèse a été d’analyser les processus sous-jacents de la relation établie dans la littérature entre la diversité d’espèces dans les EVU publics et la restauration psychologique ressentie par les usagers. L’hypothèse posée était que l’hétérogénéité paysagère, un paramètre environnemental qui est associé à la diversité d’espèces dans les EVU publics, est perceptible par les usagers et favorable à leur restauration psychologique. Sur la base des résultats, le second objectif a été d’identifier des pratiques d’aménagement et de gestion des EVU publics permettant de favoriser à la fois la biodiversité et le bien-être psychologique des usagers. Nous avons démontré que l’hétérogénéité paysagère configurationnelle, précisément le mélange des trois strates de végétation et des zones fleuries, est perçue par les usagers et favorise leur restauration psychologique. L’hétérogénéité paysagère est donc un facteur explicatif dans la relation établie entre la diversité d’espèces dans les EVU publics et la restauration psychologique ressentie par les usagers. Nous avons également mis en évidence que la perception de l’hétérogénéité paysagère par les usagers est particulièrement induite par des variations de hauteur de la végétation. En outre, le sexe, le parcours géographique, et la diversité des activités des usagers ont une influence sur leur perception de l’hétérogénéité paysagère. Nous avons ensuite identifié des pratiques d’aménagement et de gestion des EVU publics permettant d’augmenter le mélange de différentes hauteurs des trois strates de végétation et des zones fleuries.
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Écologie, évolution
/ 07-07-2023
Middleton Harriet
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Ici, grâce au séquençage petits ARNs, nous avons découvert la présence de miARNs dans la rhizosphère d’Arabidopsis thaliana et Brachypodium distachyon. A travers le séquençage 16S/ITS des communautés microbiennes des racines et de la rhizosphère de plantes mutantes, affectées dans la biosynthèse des petits ARNs, nous avons observé le rôle structurant de ces derniers sur le microbiote. Nous avons d’ailleurs confirmé ce rôle en utilisant une approche plus fine, à base de miRNA-endoded peptides (miPEPs), qui permettent d’augmenter la production spécifique d’un miARN in planta. Cette méthodologie a démontré l’impact que peut avoir un unique miARN rhizosphérique sur la composition du microbiote. Afin d’évaluer le mécanisme moléculaire derrière ce shift taxonomique, nous avons mis au point au outil de prédiction des cibles de miARNs de plantes dans des génomes bactériens. La confirmation biologique de certains gènes cibles a été faite, d’abord en explorant le transcriptome, en confrontant une culture bactérienne à un mélange de miARNs synthétiques, imitant ceux de la rhizosphère ; puis, de façon plus fine, en applicant le miPEP159c sur des plantules d’A. thaliana, parallèlement inoculées avec Variovorax paradoxus EPS et en quantifiant les gènes cibles par qPCR. L’ensemble de ces résultats démontre que les miARNs de plantes retrouvés dans la rhizosphère ont un rôle de modulation de la composition et de l’activité du microbiote racinaire et rhizosphérique.
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Écologie, évolution
/ 13-12-2022
Misteli Benjamin
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Les proliférations végétales sont une source majeure de préoccupations pour les gestionnaires. Les herbiers denses de macrophytes peuvent entraver les activités humaines telles que la navigation de plaisance, la pêche, etc. Afin de limiter ces nuisances, l’arrachage mécanique est la mesure de gestion généralement utilisée. Néanmoins, ces herbiers aquatiques constituent des habitats pour la faune et un potentiel support de biodiversité. Les effets des herbiers denses de macrophytes et de leur arrachage sur la biodiversité ne sont pas clairement connus. Nous supposons que les herbiers denses de macrophytes ont un impact positif sur la richesse et l'abondance du zooplancton, du phytoplancton et des macroinvertébrés. Ainsi, notre hypothèse est que l’arrachage réduise la biodiversité dans les sites gérés. Nos résultats ont démontré que la présence des herbiers de macrophytes est favorable à la biodiversité et ce pour les trois groupes étudiés. Toutefois l’effet est site dépendant. Nous avons mis en évidence par ailleurs qu’une pression d'échantillonnage plus importante est nécessaire au sein des herbiers par comparaison avec l’eau libre. Nous avons également établi que le zooplancton est influencé par la présence de plantes mais que l’effet varie en fonction du type biologique de l’espèce de macrophyte. L' arrachage mécanique des macrophytes affecte négativement la biodiversité globale, en particulier le zooplancton et les assemblages de macroinvertébrés. En revanche, il a un effet positif sur le phytoplancton. L’impact de l’arrachage sur les communautés est plus marqué une semaine après mais diminue avec le temps. Il est également site dépendant. Cette thèse souligne l'importance de considérer les impacts de la gestion sur les services écosystémiques (rôle d’habitat) et sur la biodiversité dans le cadre du développement durable.
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Biologie et physiologie végétales
/ 17-07-2023
Mounier Léa
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Depuis l’essor des nanoparticules d’oxydes de fer (NPs-OxFe), leur application a rapidement été étendue à la gestion environnementale car leurs propriétés physico-chimiques leur confèrent une affinité spécifique pour l'adsorption des éléments traces. Dès lors, les recherches sur la nanoremédiation se sont accrues pour tenter d’améliorer les processus de phytoremédiation existants. La première partie de cette thèse étudie l’impact à long terme des NPs-OxFe sur une culture de tournesol dans un contexte de sol pollué par le plomb. Leur phytotoxicité, nanofertilisation, mobilité, ainsi que leur potentiel de nanoremédiation y sont examinés. Dans cette étude, nous montrons que les NPs-OxFe ne génèrent aucune phytotoxicité, réduisent le stress oxydatif et sont peu mobiles dans le sol. De plus, elles améliorent la phytoextraction du plomb tout en limitant le lessivage de celui-ci vers la solution du sol. Dans un second temps, des travaux étudiant l’effet sur les plantes d’un cocktail d’éléments traces associés à l’application de NPs-OxFe sont menés. Le cocktail de contaminants n’induit pas de phytotoxicité. La réponse des plantes à l’exposition des NPs-OxFe se traduit par une augmentation de la biomasse végétale, une amélioration de la phytoextraction du cadmium et cuivre ainsi que de la réduction de l’accumulation de l’arsenic. L’ajout de NPs-OxFe enrobées à l’acide citrique induisent des effets similaires en toutes proportions à ceux des NPs-OxFe seules. À l’ensemble de ses résultats s’ajoute également une observation et quantification de l’amélioration de la tolerance au stress hydrique chez les plantes de tournesol traitées aux NPs-OxFe.
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Écologie, évolution
/ 04-02-2022
Omoniyi Gbenga Emmanuel
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La dégradation généralisée d'origine anthropique du système lotique a nécessité la restauration de nombreux cours d'eau dans le monde entier. En Europe, la Directive Cadre sur l'Eau de l'Union européenne impose à tous les États membres de restaurer les cours d'eau pour qu'ils atteignent un bon état écologique et propose une évaluation basée sur les éléments structurels de l'écosystème pour surveiller l'état écologique des cours d'eau restaurés. Cependant, les composantes de l'état écologique des cours d'eau comprennent des éléments structurels mais également fonctionnels. En raison de la non homogénéité des résultats issus des évaluations de la biodiversité en tant qu'indicateurs de l'état écologique des cours d'eau restaurés, un besoin croissant de protocoles d'évaluation plus adaptés et inclusifs sont requis. Nous proposons l'oxygénation du lit du cours d'eau et le taux de décomposition de la litière comme indicateurs fonctionnels en plus des indices classiques basés sur les communautés de macro-invertébrés pour surveiller le succès de la restauration de cours d'eau situés en tête de bassin versant. Nous avons montré que les indicateurs fonctionnels proposés sont complémentaires aux indicateurs relatifs à la diversité biologique pour suivre la restauration écologique. Nous avons également constaté qu'en combinaison avec les indices de biodiversité, ces indicateurs fonctionnels sont utiles pour démêler les effets d'autres facteurs des impacts des activités de restauration sur la santé des cours d'eau. Cette thèse souligne également l'importance d'élaborer un programme de surveillance suffisamment long pour dissocier les effets à court et à long terme des opérations de restauration.
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Biologie
/ 19-12-2016
Ouisse Tiphaine
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Le commerce mondial et les mouvements humains accroissent les probabilités de transport à longue distance de propagules, et leur introduction dans de nouvelles aires géographiques. Dans certains cas, des espèces récemment établies peuvent devenir dominantes dans la communauté envahie. Malgré les menaces sur les communautés natives et le fonctionnement des écosystèmes, les invasions biologiques constituent des expériences naturelles qui permettent d’étudier les processus éco-évolutifs en temps réel, notamment l’impact de nouvelles interactions biotiques sur la composition et la dynamique des communautés, l’adaptation rapide à de nouvelles conditions environnementales, ou la dispersion en limite de répartition. Les îles océaniques sont particulièrement sensibles aux invasions biologiques en raison de la faible diversité de leurs communautés natives. Dans les terres australes françaises, le carabique marcheur Merizodus soledadinus, natif de Patagonie, a été accidentellement introduit à Kerguelen en 1913. La présente étude vise à comprendre les principaux mécanismes à l’origine du succès invasif de cet insecte aux Iles Kerguelen. Un large ensemble de méthodes ont été utilisée pour explorer les traits écologiques de M. soledadinus, des populations à la molécule. Les analyses génétiques confortent l’hypothèse historique d’un unique évènement d’introduction dans un seul site des Iles Kerguelen. Les populations échantillonnées le long du gradient d’invasion ne montrent pas de structuration génétique. Les traits phénotypiques mesurés montrent une forte différentiation entre les individus selon le temps de résidence des populations, confirmant l’hypothèse de tri spatial des populations au cours de l’expansion géographique. Nous avons démontré que l’expansion géographique et la sélection d’habitats par M. soledadinus est principalement gouvernée par la disponibilité en eau, comme le suggère par la forte sensibilité des adultes au stress hydrique. En parallèle, la colonisation d’habitats en altitude dépend des conditions thermiques, qui semblent être contraignantes pour cet insecte à partir de 200m d’altitude. La colonisation d’habitats d’altitude progresse pourtant, probablement assistée par le changement climatique. Pour finir, les adultes M. soledadinus sont longévifs et actifs toute l’année. Les connaissances apportées sur l’écologie de M. soledadinus et sur la dynamique de son expansion géographique suggèrent la poursuite de la colonisation de l’archipel par ce prédateur. L’ensemble de ces connaissances pourraient être utiles à la paramétrisation d’un modèle d’expansion géographique, qui permettrait de définir les routes de dispersion et les taux d’expansion, dans l’objectif d’assister les mesures de gestion par les agents de la Réserve naturelle des Terres Australes et Antarctiques Françaises.
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Biologie
/ 31-05-2016
Perez Grégoire
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Une recrudescence de l’émergence ou de la réémergence de maladies infectieuses touchant l’homme ou ses animaux domestiques a été constatée ces dernières décennies. La majorité de ces maladies sont zoonotiques, c’est à dire originaires de la faune sauvage, et impliquent souvent un vecteur dans leur cycle de transmission. Parallèlement, des changements d’utilisation du sol en lien avec une intensification agricole modifient les paysages. L’objectif de cette thèse était d’améliorer l’état des connaissances de l’influence du paysage sur les relations entre hôtes, vecteurs et pathogènes. En Europe, les micromammifères peuvent abonder dans la plupart des écosystèmes terrestres, ce qui en fait des hôtes de choix pour les tiques généralistes Ixodes ricinus. Ils sont aussi des réservoirs d’agents infectieux transmis par les tiques. Les résultats de la thèse sont basés sur deux ans d’échantillonnage, printemps et automne, des micromammifères et des tiques dans différents paysages. Nous avons aussi recherché trois agents infectieux qu’ils hébergent et transmettent : Borrelia burgdorferi sensu lato (maladie de Lyme), Anaplasma phagocytophylum (anaplasmose) et Theileria (Babesia) microti (piroplasmose), ce dernier n’ayant pu être exploité en raison de sa trop faible prévalence. Les 24 sites d’échantillonnage étaient pour moitié en cœur ou en lisière de forêt et pour moitié dans des paysages agricoles offrant un gradient d’occupation du sol et d’ouverture du paysage. Le meilleur facteur explicatif de l’abondance de nymphes est la présence de larves d’I. ricinus l’année précédente. Les résultats indiquent aussi une relation entre le nombre de larves portées par les mulots sylvestres (Apodemus sylvaticus ; 76,5% des captures) et l’abondance de nymphes l’année suivante. Les campagnols roussâtres (Myodes glareolus ; 22,3% des captures) portaient moins de larves au printemps, certainement du fait d’une résistance acquise aux tiques des individus hivernants. Bien que ces deux espèces réagissent différemment aux variables de composition et de configuration du paysage, les abondances de nymphes n’étaient pas expliquées par ces variables. D’autres hôtes, comme les chevreuils (Capreolus capreolus), et des facteurs microclimatiques et météorologiques influencent donc probablement aussi les abondances et la distribution des tiques dans le paysage. La richesse spécifique des hôtes et l’abondance des campagnols roussâtres, trois fois plus infectés que les mulots sylvestres, amplifieraient les prévalences d’A. phagocytophylum de ces deux espèces de rongeurs. A l’inverse, la fragmentation du paysage, via la réduction de la taille des populations d’hôtes, semble agir négativement sur ces prévalences. Aucun patron spatial évident n’a été observé pour B. burgdorferi s.l.. De même, aucun lien n’a pu être fait entre les prévalences des rongeurs et celles des nymphes d’I. ricinus. Ces résultats suggèrent un rôle probable d’espèces de tiques plus spécialistes, I. trianguliceps et I. acuminatus, dans la circulation des agents infectieux étudiés, soulignant l’intérêt qu’il pourrait y avoir à considérer l’ensemble de la communauté de vecteurs dans de futures études. L’ensemble des résultats soulignent aussi l’importance qu’il y aurait à considérer un maximum d’hôtes micromammifères réservoirs, même peu abondants, à l’échelle du paysage pour mieux comprendre la transmission de ces maladies infectieuses vectorielles.
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Biologie
/ 21-12-2017
Potard Kevin
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Les composés Organiques Volatils (COVs) sont des gaz carbonés rares, émis en faible concentration depuis les surfaces continentale et marine vers l’atmosphère. Très réactifs, ces composés sont impliqués dans la chimie atmosphérique et sont au cœur de nombreuses problématiques environnementales actuelles telles que le changement climatique lié aux gaz à effet de serre, la qualité de l’air et les rétroactions sur le fonctionnement des écosystèmes. Les couverts végétaux terrestres étaient jusqu’alors identifiés comme les sources principales de COVs d’origine biogénique. Mais, de récentes études suggèrent que les sols pourraient constituer des sources majeures de COVs. Or dans les paysages anthropisés agricoles, les sols sont l’objet d’usages et de gestions divers et variés et sont susceptibles de modifier qualitativement et quantitativement les patrons d’émissions de COVs. Paradoxalement, les sols d’agrosystèmes ont fait l’objet de peu d’inventaires de leurs émissions de COVs. La rareté des connaissances sur la contribution des sols d’agrosystèmes dans les émissions de COVs a motivé ce travail de thèse dans lequel trois objectifs ont été poursuivis : i) inventorier les spectres et quantifier les flux de COVs émis par les sols dans les paysages agricoles, ii) déterminer le rôle des microorganismes du sol dans les émissions et iii) identifier les déterminants abiotiques régulant les émissions de COVs par les sols. Une première partie du travail a consisté à analyser les dynamiques temporelles d’émissions de COVs sur le terrain, dans deux sites observatoires représentatifs du paysage agricole Breton : le site EFELE (SOERE-PRO) comprenant des sols cultivés soumis à des pratiques de fertilisation contrastées, et la Zone Atelier Armorique (ZAAr) comprenant des prairies permanentes fertilisées et des prairies humides caractérisées par un faible degré d’anthropisation. La deuxième partie du travail a été menée en laboratoire pour expliciter et compléter les observations de terrain, deux séries d’expérimentations en laboratoire ont été réalisées permettant de manipuler, i) la source de carbone organique du sol via l’apport de différentes molécules modèles, ii) les communautés microbiennes par la transplantation de communautés microbiennes naturelles dans trois sols distincts. Cette étude aura permis de montrer, en laboratoire et sur le terrain, qu’un sol émet une quarantaine de masses dont seules quelques-unes (1 à 4) sont dominantes. Ces spectres de COVs sont par ailleurs spécifiques des usages des sols (culture vs prairie) et des pratiques de fertilisation. Nous montrons aussi : i) qu’il existe une temporalité des émissions de COVs par les sols allant de 22 à 167 μg de COVs par m−2 h−1, la période hivernale étant la moins émissive et que ii) s’ajoute que certaines pratiques de fertilisation, comme l’apport de lisier de porc, induisent un flux de méthanol pouvant atteindre jusqu’à 10 fois celui qui est observé par les sols amendés avec du digestat de lisier de porc. Concernant, le rôle des microorganismes du sol dans la production de COVs, nous démontrons que le spectre de COVs n’est pas représentatif de la diversité phylogénétique de la communauté du sol mais plutôt de l’activité métabolique des microorganismes actifs. S’agissant de l’exploration des déterminants abiotiques susceptibles de réguler les émissions, nos résultats suggèrent que l’ajout de molécules organiques au sol, induit un changement rapide dans le spectre de COVs émis par le sol. Cette modification est dépendante du degré de polymérisation de la molécule apportée. Pour conclure, l’approche intégrative et interdisciplinaire mise en œuvre dans ce travail de thèse a permis d’accroître les connaissances sur les émissions de COVs biogéniques par les sols. L’ensemble des recherches suggère que les émissions de COVs par les sols ne sont pas négligeables. Leur position dans les cycles biogéochimiques nécessite leur intégration dans les scenarii futurs des changements globaux.
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Écologie, évolution
/ 03-12-2021
Privet Kaïna
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Comprendre leurs origines est l'un des principaux défis de l'écologie moderne. En particulier, les milieux tropicaux sont les écosystèmes terrestres les plus riches en espèces et parmi les moins bien connus. Les araignées constituent un groupe modèle pertinent en écologie, car elles sont abondantes et diverses, avec une grande importance écologique, et dont l'étude devrait permettre de mieux comprendre les processus responsables des patterns de diversité. Nous avons étudié les patterns de diversité et les processus responsables des assemblages d'araignées dans les forêts Néotropicales et dans l'archipel d'Hawaï en utilisant un ensemble d'approches complémentaires (basées sur les taxons, les traits, les unités évolutives). En raison du manque de connaissances sur l'échantillonnage et la diversité des araignées tropicales, nous avons testé et comparé différentes méthodes d'échantillonnage et protocoles standardisés en nous concentrant sur différentes strates de végétation. Nous avons développé une base de données morpho-espèces pour pallier le manque de connaissances taxonomiques. Nous avons étudié un ensemble de traits (taille du corps, longueur des pattes et guildes de chasse) afin de tester leur caractère informatif pour les assemblages tropicaux. Enfin, nous avons déterminé des unités évolutives pour étudier la diversité en appliquant une approche multilocus (mitochondriale et nucléaire) sur une grande collection d'araignées tropicales, pour lesquelles les connaissances taxonomiques sont incomplètes et problématiques. Nous avons montré que les paterns de diversité des taxons, des traits et des unités évolutives des araignées tropicales sont influencés par l'habitat, et que par conséquent le filtrage de l'habitat est crucial pour déterminer les assemblages de ces araignées. En outre, nous avons montré la nature dépendante du contexte et de l'échelle des patterns de diversité des araignées tropicales avec des variations des assemblages d'araignées tropicales à une échelle plus fine que celle des habitats. Dans l'ensemble, cela plaide pour davantage d'études de cas étudiant les patterns de diversité tropicaux à l'échelle des strates, des sous-structures de végétation et des conditions de micro-habitats, pour lesquels nous suggérons des axes de recherche.
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Écologie, évolution
/ 25-11-2021
Ricono Claire
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La chute de diversité des agrosystèmes est liée à l’intensification des pratiques agricoles et à la destruction d'éléments paysagers semi naturels au cours de la révolution verte. Peu d'études ont analysé leurs conséquences sur le microbiote des plantes, pourtant responsable de nombreuses fonctions pour son hôte. Ainsi, nous avons tenté de comprendre les effets de ces deux facteurs, sur le microbiote racinaire du blé, à deux échelles spatiales. Un dispositif unique d'échantillonnage aux échelles spatiales emboîtées (locale et paysagère) a été utilisé. Dans un premier axe, nous avons montré que l’agriculture biologique et les bords de champs, plus que les haies, ont des effets positifs sur la diversité du microbiote du blé. Toutefois, les effets des facteurs locaux et paysagers sont contrastés entre les champignons et bactéries indiquant des mécanismes d’assemblage se jouant à différentes échelles spatiales. Nous avons également déterminé que l’utilisation d’intrants synthétiques (phytosanitaire et fertilisant) et les paramètres physico-chimiques du sol affectent plus particulièrement la richesse des champignons et l’équitabilité des bactéries. Les modifications de microbiote induites par ces paramètres se sont répercutées sur la production de grains du blé et sur sa résistance à l’attaque de pathogènes. Dans un deuxième axe, nous avons montré la possible utilisation des adventices comme plantes auxiliaires via leur fonction de transfert et d’enrichissement de microorganismes endosphérique à une plante cible, le blé. Nos travaux suggèrent que les pratiques agricoles biologiques et la présence d'éléments semi naturels ont un effet positif sur le maintien de la diversité du microbiote endosphérique du blé à des échelles locale et paysagère mais également que la flore adventice peut représenter un réservoir riche de microorganismes recrutable par le blé. Les facteurs paysagers peuvent donc affecter le microbiote des plantes et ont besoin d’être mieux pris en compte afin promouvoir la fertilité des agrosystèmes.
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