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Cutting is frequently used to control invasive species, but the ability of plants to produce stump sprouts is little studied, even though it has strong consequences on the efficiency of this management, and a structural effect on ecosystems. Here we have studied the intraspecific variability of resprouting capacities of the common gorse, (Ulex europaeus) by comparing regions of its native and invaded areas. We conducted a comparative study in an experimental garden between two invaded regions (Reunion, New Zealand) and two native regions (Scotland, Brittany). Results show that (1) regrowth is mainly governed by the basal architecture of individuals (2) there are differences in resprouting capacity depending on the geographic regions, but no clear trend within native and invasive areas (3) life-history traits linked with resprouting capacity also vary depending on geographic regions. These results show large intraspecific variation in the resprouting capacity of gorse, and provide guidance for the management of gorse in invaded areas.; La coupe est fréquemment utilisée pour contrôler les espèces envahissantes, mais la capacité des plantes à produire des rejets de souche est peu étudiée alors qu’elle a de fortes conséquences sur l'efficacité de cette gestion, et un effet structurel sur les écosystèmes. Ici, nous avons étudié la variabilité intraspécifique des capacités de repousse de l'ajonc commun, (Ulex europaeus) en comparant des régions de ses zones d'origine et envahies. Nous avons mené une étude comparative dans un jardin expérimental entre deux régions envahies (Réunion, Nouvelle-Zélande) et deux régions natives (Ecosse, Bretagne). Les résultats montrent que (1) la repousse est principalement gouvernée par l'architecture basale des individus (2) il existe des différences dans la capacité de repousse selon les régions géographiques, mais pas de tendance claire entre des régions natives et envahies (3) les traits d'histoire de vie liés à la capacité de repousse dépendent de la région. Ces résultats montrent une grande variation intraspécifique dans la capacité de repousse de l'ajonc, et fournissent des indications pour la gestion de l'ajonc dans les zones envahies.

Protected areas are among the key elements of global biodiversity conservation strategies and aim to conserve native species, habitats and ecosystems. Globalisation has led to increased introductions of species outside their natural range. In their new environment, some of these non-native species have the potential to affect ecosystems and compete with or threaten native species. The environment in close proximity to protected areas is likely to be the stepping stone for non-native species to become established in protected areas. However, little is known about the role that protected area surroundings play in the permeability of protected areas to non-native species. In this thesis, I focused on protected areas and their surrounding belts to address the issue of permeability to non-native species. Examining protected areas in Norway, I showed that non-native species surrounding protected areas have a qualitative impact on the community of non-native species in protected areas. Moreover, the proportion of invasive species was higher in protected areas (40 %) compared to their belts (12 %). The number of non-native species in the surrounding areas also significantly determined the number of non-native species in protected areas. I have also highlighted the dynamics of colonization from the belts to the protected areas by showing that non-native species were detected in the protected areas on average several years after they were recorded in the belts. In addition, I showed in four European countries that the type of land use and land cover in the proximity and within protected areas plays a central role in the establishment of non-native species in protected areas. Anthropogenic land use and land cover around protected areas promoted the establishment of non-native species inside protected areas, regardless of the land use and land cover present in them. Finally, I investigated the colonization dynamics of Acacia dealbata, an invasive t ree species, in and around protected areas in central Portugal over the last twenty years. I showed that disturbances by fires and the loss of tree cover had a significant positive effect on the presence of the species. This thesis highlights the importance of the protected area surroundings for the colonization of non-native species. This is particularly relevant for future management strategies for non-native species in protected areas., Les aires protégées sont des éléments clés de la stratégie mondiale de conservation de la biodiversité, en visant à préserver les espèces, les habitats et les écosystèmes. La mondialisation a entraîné une augmentation des introductions d'espèces en dehors de leur aire de répartition naturelle. Dans leur nouvel environnement, certaines de ces espèces non indigènes ont le potentiel d’affecter les écosystèmes, de concurrencer ou de menacer les espèces locales. L'environnement à proximité des aires protégées est susceptible de servir de tremplin à ces espèces introduites avant qu’elles ne pénètrent dans les aires protégées. Cependant, on sait peu de choses sur le rôle que jouent les zones entourant les aires protégées dans cette dynamique de colonisation. Dans cette thèse, nous nous sommes concentrés sur les zones entourant les aires protégées pour aborder la question de la perméabilité des aires protégées aux espèces non indigènes. En étudiant les aires protégées en Norvège, nous avons montré que le pool d’espèces non indigènes présent autour des aires protégées a un impact qualitatif sur la communauté d'espèces non indigènes présentes dans les aires protégées, les espèces non indigènes envahissantes étant présentes dans une plus grande proportion dans les aires protégées (40 %) que dans leurs ceintures (12 %). Le nombre d'espèces non indigènes présentes autour des aires protégées détermine également le nombre d'espèces non indigènes présentes dans les aires protégées. Nous avons aussi mis en évidence la dynamique de la colonisation de l’extérieur vers l’intérieur des aires protégées en montrant que les espèces non indigènes étaient détectées dans les aires protégées plusieurs années après avoir été détectées autour d’elles. En outre, nous avons montré dans quatre pays européens que le type d’occupation du sol à proximité et au sein des aires protégées joue un rôle central dans l'établissement des espèces non indigènes dans les aires protégées. Ainsi, les habitats fortement anthropisés autour des aires protégées favorisent la présence d'espèces non indigènes dans les aires protégées, quel que soit le type d’occupation du sol dans ces dernières. Enfin, nous avons étudié la dynamique de colonisation d'Acacia dealbata, une espèce d'arbre non indigène envahissante au centre du Portugal, autour et dans cinq aires protégées, au cours de ces vingt dernières années. Nous avons montré que les perturbations par les incendies et la perte de couverture forestière favorisaient la présence de l'espèce. Cette thèse a mis en évidence l'importance des zones autour des aires protégées dans la colonisation de celles-ci par les espèces non indigènes. Ces résultats sont particulièrement pertinents pour les futures stratégies de gestion des espèces non indigènes dans les aires protégées.

International audience; Involving recreational users in the management of environmental issues implies imagining new modes of cooperative actions, which have been built for professional managers. In this article, we propose to reflect on this question from the case of invasive aquatic plants on the shore lakes of Aquitaine in South Western France. We analyze these collective actions as territorial coproduction processes, relying on service economics analytical tools. We show that the collective actions that have succeeded in involving outdoor recreationists value first their operational and relational skills and rather little (if any) expertise. These actions are strongly conditioned by the type of support where the plants develop, at least as much as by the plants on which they are supposed to intervene. The involvement of recreational users will largely contribute to shaping the nature of the collective action and, as a result, add a territorial dimension. However, such a process favours the micro-localization of operations and responsibilities specialization. The latter is not adapted to the spatial dynamics of the plants. Technicians and traditional managers currently seem to be the only ones to overcome such difficulties. Neverthelss, these first initiatives are pioneering in character and a trustworthy source of inspiration for future experiments in participatory management.; Engager les pratiquants de loisirs dans la gestion du milieu naturel suppose d’être en capacité d’imaginer des modes de coordination adéquats, jusqu’à présent plutôt conçus par et pour les experts de la profession. Dans cet article, nous proposons de réfléchir à cette question à partir du cas des plantes aquatiques invasives, en étudiant les dispositifs mis en place sur les lacs Aquitains, dans le Sud Ouest de la France. Nous abordons ces dispositifs comme des processus de co-production territoriale, grâce à des outils d’analyse empruntés à l’économie des services. Nous montrons que les expérimentations ayant réussi à impliquer des pratiquants valorisent tout d’abord leurs compétences opérationnelles et relationnelles, et assez peu (voire pas) expertes. Ces formes d’actions collectives sont autant conditionnées par les plantes que par les supports sur lesquels celles-ci se développent. Dans ce contexte, l’implication des pratiquants de loisirs va largement contribuer à façonner la nature des actions mises en place et, par ce fait, conférer une dimension territoriale à la gestion. Ce processus s’accompagne néanmoins d’une tendance à la micro-localisation des tâches, ainsi que d’une certaine spécialisation des responsabilités, finalement assez peu compatibles avec les dynamiques spatiales des plantes, et que seuls les techniciens et les gestionnaires traditionnels de l’espace semblent en mesure de dépasser. Ces premières initiatives n’en conservent pas moins un caractère pionnier, véritable source d’inspiration pour de futures expériences de gestion participative.

International audience; C'est quoi une punaise ? Quelles punaises, espèces invasives, émergentes, auxiliaires ? Exposé rappelant ce que recouvre le terme punaise, la diversité des punaises rencontrées et l’importance du diagnostic pour la gestion de ces arthropodes invasifs.

The southern coastal cliffs of Reunion Island (tropical island in the Western Indian Ocean) host a unique flora and fauna: the last populations of Manapany day gecko (Phelsuma inexpectata, an endemic reptile in critically endangered), relics of indigenous vegetation including endemic and/or threatened species (e.g.: Euphorbia viridula, Psiadia retusa, Latania lontaroides) and breeding colonies of three native seabirds (white-tailed tropicbirds, Phaethon lepturus ; brown noddies, Anous stolidus and wedge-tailed shearwaters, Ardenna pacifica). This biodiversity is threatened by habitat transformations due to invasive plants, human activities (urbanization and culture) and invasive mammals (especially cats, felis catus, and rodents). Moreover, little is known about biology and ecology of the native species, which does not allow the implementation of effective conservation strategy. Based on hand-in-hand collaboration between researchers (UMR ENTROPIE) and managers (CDL, NOI, AVE2M) working on different taxa, the aim of this thesis was to provide multispecies conservation prescriptions on cliffs study for the Manapany day gecko and the wedge-tailed shearwater. We undertook a progressive approach from describing of species conservation states through understanding threatening processes to the prescription and monitoring of management actions. Three research topics were targeted: (i) demography and reproductive biology, (ii) terrestrial habitat requirements, and (iii) impacts and management of invasive mammals (especially cats). Our results highlighted the critical conservation state of Manapany day geckos and wedge-tailed shearwaters populations. Invasive plants and mammals (especially cats) are threats to the conservation of native biodiversity. We provide several local and general conservation prescriptions, including management of invasive species, multispecies terrestrial habitat restoration and captive head-start program of Manapany day geckos. Several of these prescriptions were implemented during this thesis (invasive species management and captive breeding program) and monitored as part of active adaptive management approach. This multispecies study at the interface between research and management must be continued and supported by a strong federating regulatory tool as a National Nature Reserve (NNR)., Le littoral sud de La Réunion (île tropicale de l’océan Indien) est composé de falaises spectaculaires abritant une faune et une flore remarquable. On y retrouve les dernières populations sauvages de geckos verts de Manapany (Phelsumainexpectata, un reptile endémique en danger critique d’extinction), des reliques de végétation indigènes littoralescomprenant certaines espèces menacées et/ou endémiques (ex. : Euphorbia viridula, Psiadia retusa, Latanialontaroides,…), ainsi que des sites de reproduction de trois espèces d’oiseaux marins indigènes (le paille-en-queue à brins blancs, Phaethon lepturus ; le puffin du Pacifique, Ardenna pacifica ; et le noddi brun, Anous stolidus). Cette biodiversité subit des menaces importantes, notamment la transformation des habitats par la végétation exotique envahissante, les activités humaines (ex. : urbanisation, culture) et les mammifères introduits (ex. : chats, Felis catus ; rongeurs). Par ailleurs,les connaissances sur cet écosystème littoral sont lacunaires, tant sur la biologie des espèces que sur leur écologie, ce qui ne permet pas de mettre en place des mesures de gestion adaptées. Fondée sur une collaboration entre chercheurs (UMRENTROPIE) et gestionnaires (CDL, NOI, AVE2M) travaillant sur des taxons différents (reptiles, oiseaux marins), cette thèse avait pour objectifs d’apporter des solutions de gestion multispécifique pour conserver deux espèces patrimoniales de ces falaises : le gecko vert de Manapany et le puffin du Pacifique. Nous avons entrepris une démarche progressive de la description de l’état de conservation des espèces, en passant par la compréhension des menaces, jusqu’au suivi des actions de conservation prescrites. Trois axes de recherche ont été ciblés : (i) la démographique et la biologie de la reproduction,(ii) les besoins écologiques concernant des habitats terrestres, et (iii) les impacts et la gestion des mammifères exotiques(notamment les chats). Nos résultats montrent que les populations de geckos verts de Manapany et de puffins du Pacifique sont dans des états critiques de conservation. Les pestes végétales et les mammifères exotiques (tout particulièrement les chats) sont des menaces pour la préservation des deux espèces. Nous apportons plusieurs prescriptions de gestion locales et applicables à d’autres écosystèmes insulaires, notamment concernant la gestion des mammifères exotiques, la restauration multispécifique de l’habitat terrestre, et la mise en place d’un élevage de geckos ex-situ. Plusieurs de ces recommandation sont pu être mises en place durant cette thèse (contrôle des prédateurs, élevage transitoire de geckos) et certaines suivies dans le cadre d’une démarche adaptative active. Ces travaux de conservation multispécifiques, à l’interface entre recherche et gestion, devraient continuer et être soutenus par des outils règlementaires fédérateurs de grande ampleur, comme par exemple la mise en place d’une Réserve Naturelle Nationale (RNN).

De 1,1 à 10,2 milliards d’euros en 25 ans ! Voilà l’estimation des coûts économiques des invasions biologiques en France. En s’appuyant sur les résultats du programme de recherche InvaCost, ce rapport présente une nouvelle évaluation des coûts économiques des espèces exotiques envahissantes (EEE) en France. Il propose une analyse spécifique de ces coûts selon i) les différentes voies d’introductions des EEE, ii) les différentes régions françaises concernées, iii) les secteurs d’activités impactés et les types de coûts et iv) les différentes espèces impliquées. Les coûts en France sont également comparés avec ceux d’autres pays. Enfin, des recommandations sont présentées pour renforcer la prévention et l’anticipation des invasions biologiques.

International audience; Les invasions biologiques ont un impact important sur les cultures : sur la biodiversité et sur les activités humaines, dont l’agriculture et la santé des plantes. Les Arthropodes invasifs sont les moins étudiés mais les plus diversifiés. L’objet de cette étude est de suivre les invasions d’insectes susceptibles d’avoir un impact sur la santé des cultures.

Intraspecific variability is now recognized for its importance on ecosystem functioning. In the context of biological invasions, which can strongly impact ecological processes, it is of high importance to understand the determinants and the patterns of genetic and phenotypic variability to fully apprehend the consequences of invasive individuals on recipient ecosystems. We demonstrated a high variability among and within populations of two crayfish species, Procambarus clarkii and Faxonius limosus, with distinct life-history traits and colonization histories in a narrow-invaded area. We highlighted that colonization history and environmental conditions were the main drivers of the contrasting patterns of genetic and phenotypic variability between the two species. Genetic analyses provided a great inference of local invasion pathways for P. clarkii, which had a great genetic variability, compared to F. limosus for which the local invasion pathways were more cryptic. We found that neutral and adaptive processes shaped the phenotypic variability of the two species in differing proportions. Then, we demonstrated the existence of a stable resource polymorphism along the benthic littoral-pelagic axis within populations of P. clarkii, suggesting that invaders could have contrasting impacts on ecosystem functioning between littoral and pelagic trophic chains. Finally, in an experiment context using a multi-traits approach, we demonstrated that the structure of trait covariations differed between species in a sympatric population, suggesting that P. clarkii impacts would be more predictable than F. limosus, and that P. clarkii could affect a higher range of ecological processes or impact the ecosystem functioning with a greater intensity than F. limosus. Overall, our findings stress the need to integrate intraspecific variability in the context of biological invasions to better understand their impacts on ecosystem functioning.; L'importance de la variabilité intraspécifique dans le fonctionnement des écosystèmes est maintenant reconnue. Dans le contexte des invasions biologiques, qui impactent fortement les processus écologiques, il est donc important de décrire les patrons de variabilité génétique et phénotypique et d'en identifier les déterminants, afin de mieux comprendre les conséquences des individus invasifs sur les écosystèmes natifs. Nous avons mis en évidence une très grande variabilité intraspécifique au sein et entre populations de deux espèces d'écrevisses invasives aux traits d'histoires de vie et aux histoires de colonisation différentes, Procambarus clarkii et Faxonius limosus. Les deux espèces possédaient des patrons de variabilité génétique et phénotypique différents. Nous avons montré que les principaux déterminants de la variabilité inter populationnelle étaient la durée d'invasion et les conditions environnementales. Les analyses génétiques nous ont permis d'identifier les routes locales d'invasion pour P. clarkii, qui possédait une grande variabilité génétique, tandis que pour F. limosus, qui avait une faible variabilité génétique, il était plus complexe d'inférer les routes locales d'invasion. Nous avons montré que des processus neutres et adaptatif avaient façonné la variabilité phénotypique en différentes proportions pour chaque espèce. Ensuite, nous avons mis en évidence l'existence d'un polymorphisme de ressource stable le long de l'axe benthique littoral-pélagique au sein de populations de P. clarkii, ce qui suggérait que des individus avaient des impacts différents sur le fonctionnement de l'écosystème entre les chaînes trophiques littorales et pélagiques. Enfin, dans un contexte expérimental avec une approche multi-traits sur des individus provenant d'une population sympatrique, nous avons montré que la structure de covariation de traits différait entre les deux espèces. Nos résultats suggèrent que P. clarkii aurait des impacts plus prédictibles que F. limosus, et qu'elle pourrait affecter plus de processus écologiques ou impacter plus fortement le fonctionnement de l'écosystème par rapport à F. limosus. Globalement, les résultats du présent travail soulignent l'importance d'intégrer la variabilité intraspécifique dans le contexte des invasions biologiques, afin de mieux comprendre et évaluer leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmes.

Invasive plant species cause serious environmental and sanitary issues and their control is today a major challenge. Disturbances involving vegetation removal and an increase in resource availability offer particularly favorable conditions for invasive plant colonization. Establishing a plant cover rapidly sequestering resources could be a relevant strategy to limit invasion. However, little is known about the characteristics enabling newly established communities to exert strong invasion resistance, especially in the early growth stages.In this thesis, I focused on two potential determinants of invasion resistance of herbaceous plant communities in the early growth stages after a major disturbance, which are (1) the concept of limiting similarity, stating that the coexistence of species sharing the same ecological niche is limited by competitive exclusion, and (2) priority effects, which occur when the establishment of a species affects the performance or survival of later arriving species. The application of limiting similarity to control invasive plants appears complex, ineffective and unsuitable for the most common situations. In contrast, integrating priority effects into invasive plant management strategies seems more promising. One strategy consists in restoring a plant cover exerting strong negative priority effects, decreasing the success of subsequent invasive plant establishment. In two greenhouse experiments, I explored the role of priority effects in early invasion resistance. In a first experiment, I manipulated species composition, sowing density and the elapsed time between community sowing and invasion by Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis and Cortaderia selloana. A higher invasion resistance was observed when communities produced a high aboveground biomass, which was associated with the presence of productive species. Delaying invasive species arrival also decreased invasion success, but only if it allowed a sufficient increase in biomass production. A second experiment investigated how the identity of the first native colonizer (one of two grasses: Dactylis glomerata and Lolium perenne, or one of two legumes: Onobrychis viciifolia and Trifolium repens) and the timing of species establishment (synchronous vs. sequential sowing) influenced the structuration of the recipient community and its resistance to invasion by A. artemisiifolia. Small differences in assembly history of the recipient community substantially affected community structure, biomass production, soil nutrient content, as well as early invasion resistance. Sequential sowing generally decreased invasion resistance compared with a synchronous sowing. Early colonizers generated priority effects of variable strength most likely via belowground competition, which affected A. artemisiifolia’s invasion success. A prior establishment of the N-fixing legume T. repens particularly boosted A. artemisiifolia’s performance. In conclusions, this thesis work highlights the inadequacy of revegetation strategies based on limiting similarity and reveals promising perspectives of manipulating assembly history and priority effects for designing invasion resistant communities. Assembly history significantly influenced early invasion success by inducing differences in biomass production and resource preemption by the recipient community. Priority effects of newly established communities and associated invasion resistance could be enhanced by (1) giving as much time advance as possible to the recipient community over invasives, (2) introducing species displaying an ability to rapidly produce biomass and preempt soil resources, or (3) avoiding sequential sowing especially when early colonizers are nitrogen-fixing, productive species.; Les plantes invasives posent d’importants problèmes environnementaux et de santé publique, et leur contrôle est aujourd’hui un défi majeur. Elles rencontrent des conditions particulièrement favorables après des perturbations conduisant à une suppression du couvert végétal. La mise en place d’un couvert végétal séquestrant rapidement ces ressources parait alors une réponse probante pour réduire l’invasion. Néanmoins, les caractéristiques des communautés nécessaires pour exercer une résistance efficace dans les premières phases d’installation sont encore peu connues.Je me suis intéressée à deux mécanismes qui pourraient influencer la résistance à l’invasion des communautés végétales herbacées lors des premiers stades d’installation après une perturbation majeure, que sont (1) la ‘limiting similarity’, impliquant que la coexistence d’espèces partageant la même niche écologique est limitée par l’exclusion compétitive, et (2) les effets de priorité, qui surviennent lorsque l’installation d’une espèce affecte la performance ou la survie d’une espèce arrivant par la suite. L’examen de la littérature confirme que l’application de la ‘limiting similarity’ pour lutter contre les plantes invasives est complexe et n’a, jusqu’à aujourd’hui, fait preuve d’efficacité. Intégrer les effets de priorité aux méthodes de contrôle des plantes invasives après une perturbation semble d’avantage prometteur. Une des stratégies consiste en la mise en place d’un couvert végétal exerçant de forts effets de priorité négatifs, diminuant le succès d’installation des plantes invasives. Deux expérimentations en serre ont été réalisées à cet effet, visant à jouer sur les effets de priorité de la communauté native receveuse afin d’en comprendre l’implication dans la résistance à l’invasion. Dans une première expérimentation, le temps d’avance de la communauté receveuse sur l’arrivée de trois espèces invasives (i.e. Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis et Cortaderia selloana), la composition en espèces et la densité des semis ont été manipulés. Une meilleure résistance à l’invasion a été observée lorsque les communautés produisent une forte biomasse aérienne, cette dernière étant associée à la présence d’espèces productives. Retarder l’arrivée des espèces invasives a également réduit le succès d’invasion, mais ceci uniquement lorsque la production de biomasse était suffisamment importante. Une seconde expérimentation a porté sur l’influence de l’identité de la première espèce installée dans la communauté receveuse ainsi que l’ordre de semis des espèces (semis simultané de la communauté ou séquentiel) sur la structuration de la communauté et les conséquences sur sa résistance à l’invasion par A. artemisiifolia. Des différences minimes dans la dynamique de colonisation de la communauté receveuse a substantiellement affecté sa structure, sa production de biomasse, la concentration du sol en nutriments, ainsi que sa résistance précoce à l’invasion. Le semis séquentiel a généralement diminué la résistance à l’invasion par rapport au semis simultané de l’ensemble de la communauté. Les espèces installées en premier ont généré des effets de priorité d’intensité variable, vraisemblablement par le biais de la compétition racinaire, impactant l’invasibilité.En conclusion, la dynamique de colonisation a considérablement influencé le succès d'invasion par le biais de différences de production de biomasse et de préemption des ressources. Les effets de priorité des communautés récemment établies et la résistance à l'invasion associée pourraient être améliorés en (1) maximisant le temps d’avance à la communauté receveuse par rapport aux espèces invasives, (2) introduisant des espèces capables de produire rapidement de la biomasse et de préempter les ressources du sol, et (3) évitant le semis séquentiel, en particulier lorsque les premières espèces installées sont des espèces productives fixatrices d'azote.

Invasive plant species cause serious environmental and sanitary issues and their control is today a major challenge. Disturbances involving vegetation removal and an increase in resource availability offer particularly favorable conditions for invasive plant colonization. Establishing a plant cover rapidly sequestering resources could be a relevant strategy to limit invasion. However, little is known about the characteristics enabling newly established communities to exert strong invasion resistance, especially in the early growth stages. In this thesis, I focused on two potential determinants of invasion resistance of herbaceous plant communities in the early growth stages after a major disturbance, which are (1) the concept of limiting similarity, stating that the coexistence of species sharing the same ecological niche is limited by competitive exclusion, and (2) priority effects, which occur when the establishment of a species affects the performance or survival of later arriving species. The application of limiting similarity to control invasive plants appears complex, ineffective and unsuitable for the most common situations. In contrast, integrating priority effects into invasive plant management strategies seems more promising. One strategy consists in restoring a plant cover exerting strong negative priority effects, decreasing the success of subsequent invasive plant establishment. In two greenhouse experiments, I explored the role of priority effects in early invasion resistance. In a first experiment, I manipulated species composition, sowing density and the elapsed time between community sowing and invasion by Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis and Cortaderia selloana. A higher invasion resistance was observed when communities produced a high aboveground biomass, which was associated with the presence of productive species. Delaying invasive species arrival also decreased invasion success, but only if it allowed a sufficient increase in biomass production. A second experiment investigated how the identity of the first native colonizer (one of two grasses: Dactylis glomerata and Lolium perenne, or one of two legumes: Onobrychis viciifolia and Trifolium repens) and the timing of species establishment (synchronous vs. sequential sowing) influenced the structuration of the recipient community and its resistance to invasion by A. artemisiifolia. Small differences in assembly history of the recipient community substantially affected community structure, biomass production, soil nutrient content, as well as early invasion resistance. Sequential sowing generally decreased invasion resistance compared with a synchronous sowing. Early colonizers generated priority effects of variable strength most likely via belowground competition, which affected A. artemisiifolia’s invasion success. A prior establishment of the N-fixing legume T. repens particularly boosted A. artemisiifolia’s performance. In conclusions, this thesis work highlights the inadequacy of revegetation strategies based on limiting similarity and reveals promising perspectives of manipulating assembly history and priority effects for designing invasion resistant communities. Assembly history significantly influenced early invasion success by inducing differences in biomass production and resource preemption by the recipient community. Priority effects of newly established communities and associated invasion resistance could be enhanced by (1) giving as much time advance as possible to the recipient community over invasives, (2) introducing species displaying an ability to rapidly produce biomass and preempt soil resources, or (3) avoiding sequential sowing especially when early colonizers are nitrogen-fixing, productive species., Les plantes invasives posent d’importants problèmes environnementaux et de santé publique, et leur contrôle est aujourd’hui un défi majeur. Elles rencontrent des conditions particulièrement favorables après des perturbations conduisant à une suppression du couvert végétal et une remobilisation des ressources disponibles. La mise en place d’un couvert végétal séquestrant rapidement ces ressources parait alors une réponse probante pour réduire l’invasion. Néanmoins, les caractéristiques des communautés nécessaires pour exercer une résistance efficace, notamment dans les premières phases d’installation, sont encore peu connues. Dans cette thèse, je me suis intéressée à deux mécanismes qui pourraient influencer la résistance à l’invasion des communautés végétales herbacées lors des premiers stades d’installation après une perturbation majeure, que sont (1) la ‘limiting similarity’, impliquant que la coexistence d’espèces partageant la même niche écologique est limitée par l’exclusion compétitive, et (2) les effets de priorité, qui surviennent lorsque l’installation d’une espèce affecte la performance ou la survie d’une espèce arrivant par la suite. L’examen de la littérature confirme que l’application de la ‘limiting similarity’ pour lutter contre les plantes invasives est complexe et n’a, jusqu’à aujourd’hui, fait preuve d’efficacité. Elle apparait inadaptée aux situations les plus communes. Intégrer les effets de priorité aux méthodes de contrôle des plantes invasives après une perturbation semble d’avantage prometteur. Une des stratégies consiste en la mise en place d’un couvert végétal exerçant de forts effets de priorité négatifs, diminuant le succès d’installation des plantes invasives. Deux expérimentations en serre ont été réalisées à cet effet. Elles visent à jouer sur les effets de priorité de la communauté native receveuse composée d’espèces classiquement utilisées en revégétalisation, afin d’en comprendre l’implication dans la résistance à l’invasion. Dans une première expérimentation, le temps d’avance de la communauté receveuse sur l’arrivée de trois espèces invasives (i.e. Ambrosia artemisiifolia, Bothriochloa barbinodis et Cortaderia selloana), la composition en espèces et la densité des semis ont été manipulés. Une meilleure résistance à l’invasion a été observée lorsque les communautés produisent une forte biomasse aérienne, cette dernière étant associée à la présence d’espèces productives. Retarder l’arrivée des espèces invasives a également réduit le succès d’invasion, mais ceci uniquement lorsque la production de biomasse était suffisamment importante. Une seconde expérimentation a porté sur l’influence de l’identité de la première espèce installée (deux poacées : Dactylis glomerata ou Lolium perenne et deux fabacées : Onobrychis viciifolia ou Trifolium repens) dans la communauté receveuse ainsi que l’ordre de semis des espèces (semis simultané de la communauté ou séquentiel) sur la structuration de la communauté et les conséquences sur sa résistance à l’invasion par A. artemisiifolia. Des différences minimes dans la dynamique de colonisation de la communauté receveuse a substantiellement affecté sa structure, sa production de biomasse, la concentration du sol en nutriments, ainsi que sa résistance précoce à l’invasion. Le semis séquentiel a généralement diminué la résistance à l’invasion par rapport au semis simultané de l’ensemble de la communauté. Les espèces installées en premier ont généré des effets de priorité d’intensité variable, vraisemblablement par le biais de la compétition racinaire, impactant le succès d’invasion par A. artemisiifolia. L’introduction précoce de la fabacée fixatrice d’azote T. repens a particulièrement stimulé la performance de A. artemisiifolia. En conclusion, tandis que l’application de la ‘limiting similarity’ se révèle être incompatible avec la conception de communautés résistantes à l’invasion précoce, manipuler la dynamique de colonisation et les effets de priorité semble d’avantage prometteur. La dynamique de colonisation a considérablement influencé le succès d'invasion en induisant, chez la communauté receveuse, des différences de production de biomasse et de préemption des ressources. Les effets de priorité des communautés récemment établies et la résistance à l'invasion associée pourraient être améliorés en (1) maximisant le temps d’avance à la communauté receveuse par rapport aux espèces invasives, (2) introduisant des espèces capables de produire rapidement de la biomasse et de préempter les ressources du sol, et (3) évitant le semis séquentiel, en particulier lorsque les premières espèces installées sont des espèces productives fixatrices d'azote

Invasive alien plants are species introduced and naturalized outside of their native distribution range and which have the capacity to maintain and expand their population. Some of these species are considered to be ecosystem transformers by altering their structure, functioning as well as resident animal and plant communities. These induced alterations make some of these species undesirable through their ecological and economical impacts. The work presented in this thesis aimed at a better understanding of the impact of biological invasions by alien plants. The soil fauna, native vegetation and their substrate, as well as ecosystem functioning, were studied at different spatial scales. Two exotic alien species, invasive in Europe, were considered as biological models for this work: the black locust (Robinia pseudoacacia) and the Japanese knotweed (Reynoutria japonica). Firstly, a global meta-analysis demonstrated the positive impact that plant invasions can exert on the abundance of some groups within the soil fauna, notably primary consumers, within different types of habitats (open or closed). Then, a large-scale study on the black locust revealed the differences that can can occur in the response of forest ecosystems to invasions along a latitudinal gradient. Study sites along this gradient, distributed amog four distinct regions in western Europe, exhibit differences in climate and dominant native vegetation which can alter the impact of the black locust. A detailed study on black locust impact in Normandy demonstrated the impact of R. pseudoacacia on native plant and soil fauna communities, as well as some ecosystem functions, in comparison to two native tree species. Finally, a laboraty experiment demonstrated the impact that allelopathic compounds extracted from Japanese knotweed rhizomes can have on some organisms within the soil fauna. This study showed that some invasive alient plants can influence the soil fauna, and soil food webs, through their secondary metabolism. This thesis illustrates that simultaneous study of both aboveground and belowground ecosystem compartments at different spatial scales is of interest in the context of biological invasions., Les espèces exotiques envahissantes végétales sont des plantes introduites et naturalisées hors de leur aire de répartition native et capables de maintenir et d’accroitre leur population. Certaines sont considérées comme transformatrices de par leur effet sur les écosystèmes : leur structure, leur fonctionnement ainsi que leur communauté végétale et animale. Ces transformations peuvent rendre certaines de ces espèces nuisibles de par leurs impacts écologiques et économiques important. Les travaux réalisés dans le cadre de cette thèse et présentés ici ont pour objectif d’approfondir les connaissances sur l’impact des invasions biologiques. La faune du sol, la végétation native et leur substrat ainsi que son fonctionnement ont été étudiés à différentes échelles spatiales. Deux espèces exotiques, envahissantes en Europe, ont été considérées comme modèles pour ces travaux : le robinier faux-acacia (Robinia pseudoacacia) et la renouée du japon (Reynoutria japonica). Premièrement, une méta-analyse globale a permis de démontrer l’effet positif des invasions biologiques végétales sur l’abondance de certains groupes de la faune du sol, notamment les consommateurs primaires, en fonction de la structure de l’habitat (ouvert ou fermé). Ensuite, une étude à large échelle sur le robinier faux-acacia a permis d’illustrer les différences qui peuvent exister dans la réponse des écosystèmes forestiers aux invasions le long d’un gradient latitudinal. Ce gradient, composé de quatre régions distinctes en Europe de l’Ouest présente des différences de climat et de végétation dominante, ces différences modifiant l’impact du robinier faux-acacia. Une étude approfondie sur le robinier faux-acacia en Normandie a permis de mieux comprendre l’effet du robinier faux-acacia sur les communautés animales et végétales ainsi que sur le fonctionnement des écosystèmes par comparaison avec deux essences natives dominantes. Finalement, une manipulation expérimentale en laboratoire a démontré l’impact des composés allélopathiques de la renouée du Japon sur une partie de la faune du sol. Cette étude a montré que certaines espèces exotiques envahissantes sont susceptibles d’influencer la faune, et les réseaux trophiques, du sol par leur métabolisme secondaire. Ces travaux illustrent l’intérêt, dans le contexte des invasions biologiques végétales, de l’étude simultanée des compartiments aériens et souterrains à différentes échelles spatiales.

Depuis son premier signalement en 2008 à Weil-am-Rhein en Allemagne, la pyrale du buis Cydalima perspectalis, n’a pas cessé de se propager dans toute l’Europe et notamment en France qu’elle a presque totalement colonisé en 10 ans. Arrivant d’Asie et plus précisément de Chine grâce au commerce ornementale du buis, elle a su user de ses capacités de vol pour se disperser rapidement. Ceci couplé à une multiple introduction en France venant de Chine et des pays voisin, créant des populations dites « tête de pont », et un commerce du buis florissant leur servant de disperseur passif, l’invasion de C. perspectalis est devenu fulgurante. [br/] Cette étude est consacrée à la compréhension des voies d’invasions de la pyrale du buis à travers la variabilité génétique. Des marqueurs microsatellites ont été utilisés pour cela. Les résultats obtenus ont permis d’observer une structuration génétique des populations en France par rapport aux primo-foyers cités dans la littérature reflétant l’invasion de C. perspectalis jusqu’en Région Centre. La présence de plusieurs clusters bien distincts reflète le phénomène d’introduction multiple. Mais aussi, la présence d’admixture entre les différents clusters, ont aussi montré une migration évidente qui lorsqu’elle n’était pas cohérente (effet « Patchwork ») a permis de déterminer le rôle important du commerce du buis dans ce processus d’invasion en servant de transporteur accidentel., Since its first report in 2008 in Weil-am-Rhein in Germany, the box tree moth Cydalima perspectalis, has not stopped spreading throughout Europe and especially in France that it has almost completely colonized in 10 years. Coming from Asia and more precisely from China thanks to the ornamental boxwood trade, it was able to use its flying abilities to spread quickly. This coupled with a multiple introduction into France from China and neighbouring countries, creating so-called « bridgehead » populations, and a flourishing boxwood trade serving as a passive disperser, the invasion of C. perspectalis has become fast. This study is devoted to understanding the invasion pathways of box tree moth through genetic variability. Microsatellite markers were used for this. The obtained results made it possible to observe a genetic structuring of the populations in France compared to the primofoyers cited in the literature reflecting the invasion of C. perspectalis up to the Région Centre. The presence of several distinct clusters reflects the phenomenon of multiple introductions. But also the presence of admixture between the different clusters, also showed an obvious migration which when it was not coherent (Patchwork effect) made it possible to determine the important role of the boxwood trade in this invasion process by serving as accidental transporter.

The Rhine River has undergone major engineering works that led to severe alterations which helped to alter the biodiversity of the entire floodplain. Restoration actions have been initiated to give it back a part of its natural hydro morphological functioning. The thesis consisted in evaluating the effects of these restorations and in highlighting the mechanisms and processes involved in biocoenosis changes of the restored environments. The results also showed that the post-restoration biological community is not only defined by post-restoration physical changes but also by the discrete influence of external determinants of restoration such as biological invasions or the internal dynamics of the river. The transitional aspect of the benefits incurred has been identified as the main limit of the gravel augmentation, while the implementation of transverse artificial groynes in the controlled bank erosion has proved to be factors of sustainability of the ecological effects., Le Rhin a subi d’importantes modifications qui ont altéré la biodiversité de l’ensemble de la plaine alluviale. Des actions de restauration ont été initiées pour lui redonner une part de son fonctionnement hydromorphologique naturel. Le travail de thèse a consisté à évaluer les effets de ces restaurations et à mettre en évidence les processus mis en jeu dans les changements de la biocénose des milieux restaurés. Les résultats ont démontré que les communautés biologiques sont non seulement gouvernées par les modifications physiques post-restauration mais aussi par l’influence discrète de déterminants externes à la restauration tels que les invasions biologiques ou la dynamique interne du fleuve. L’aspect transitoire des bénéfices obtenus a été souligné comme la principale limite de l’injection sédimentaire alors que les épis transversaux artificiels mis en place dans le cadre d’un essai d’érosion maitrisée se sont révélés être les facteurs de durabilité des effets écologiques.

The Rhine River has undergone major engineering works that led to severe alterations which helped to alter the biodiversity of the entire floodplain. Restoration actions have been initiated to give it back a part of its natural hydro morphological functioning. The thesis consisted in evaluating the effects of these restorations and in highlighting the mechanisms and processes involved in biocoenosis changes of the restored environments. The results also showed that the post-restoration biological community is not only defined by post-restoration physical changes but also by the discrete influence of external determinants of restoration such as biological invasions or the internal dynamics of the river. The transitional aspect of the benefits incurred has been identified as the main limit of the gravel augmentation, while the implementation of transverse artificial groynes in the controlled bank erosion has proved to be factors of sustainability of the ecological effects.; Le Rhin a subi d’importantes modifications qui ont altéré la biodiversité de l’ensemble de la plaine alluviale. Des actions de restauration ont été initiées pour lui redonner une part de son fonctionnement hydromorphologique naturel. Le travail de thèse a consisté à évaluer les effets de ces restaurations et à mettre en évidence les processus mis en jeu dans les changements de la biocénose des milieux restaurés. Les résultats ont démontré que les communautés biologiques sont non seulement gouvernées par les modifications physiques post-restauration mais aussi par l’influence discrète de déterminants externes à la restauration tels que les invasions biologiques ou la dynamique interne du fleuve. L’aspect transitoire des bénéfices obtenus a été souligné comme la principale limite de l’injection sédimentaire alors que les épis transversaux artificiels mis en place dans le cadre d’un essai d’érosion maitrisée se sont révélés être les facteurs de durabilité des effets écologiques.

The river landscape evolves according to long-term dynamics with regard to environmental action. Their management supposes to adopt a long-term perspective which causes, among the actors of the water, a great diversity of representations concerning the practices to be adopted. This article analyzes how their representations articulate with this temporality. It aims to define what management and riparian representations associate with Asian knotworm (Reynoutria spp. [Polygonaceae]), invasive on riverbanks, and the river landscapes they form. The results, from a documentary corpus analysis and questionnaires, show that residents and managers want to preserve or restore landscapes without knots, especially if they know these plants. These representations reflect an ideal that is disconnected from the current dynamics of ecosystems. These results call for a rethinking of management practices: introducing "à la carte" management of territories and mobilizing the imagination to "do with" these "new ecosystems" integrating invasive species., Les paysage fluviaux évoluent selon des dynamiques de temps long au regard de l'action environnementale. Leur gestion suppose d'adopter une perspective de long terme qui occasionne, chez les acteurs de l'eau, une grande diversité de représentations concernant les pratiques à adopter. Cet article analyse comment leurs représentations s'articulent avec cette temporalité. Il vise à définir quelles représentations gestionnaires et riverains associent aux renouées asiatiques (Reynoutria spp. [Polygonaceae]), invasives sur les berges de cours d'eau, et aux paysages fluviaux qu'elles forment. Les résultats, issus d'une analyse de corpus documentaire et de questionnaires, montrent que riverains et gestionnaires souhaitent préserver ou restaurer des paysages sans renouées, en particulier s'ils connaissent ces plantes. Ces représentations rendent compte d'un idéal de nature déconnecté de la dynamique actuelle des écosystèmes. Ces résultats invitent à repenser les pratiques de gestion : instaurer une gestion des territoires « à la carte » et mobiliser l'imagination pour « faire avec » ces « nouveaux écosystèmes » intégrant les espèces invasives.

Feral cat (Felis catus) is one of the most successful and harmful invasive predator species for island biodiversity. The presence of this alien predator species generally lead to dramatic loss of native island biodiversity and represents a serious threat for numerous endemic and threatened species. Feral cats have invaded the whole New-Caledonian archipelago and all its habitats. In this study, we focused on the ecology and impacts of this invasive predator on the outstanding endemic fauna found in the different habitats of the exceptional New-Caledonia biodiversity hotspot. Feral cat diet analyses on 14 selected sites representing the 4 main natural habitats revealed a high diversified diet and high predation rates on native species particularly on squamates, flying foxes and petrels. Among the 44 vertebrates species found into the feral cat diet, 20 are IUCN red-listed threatened species. Cat movements of eleven feral cats fitted with GPS collars have been studied in a western coast Peninsula hosting an important seabird colony. Male cats showed large home ranges while female showed small home ranges. Feral cats exhibited important movements within the studied peninsula linked with the breeding cycles of seabirds. GPS data coupled with dietary informations suggested a predation that concerned both breeding adults and fledgings bird, and at a large geographic scale as some feral cats have their core home range distant to the colony (>3km). We evaluated the effects of a high level but intense cat control on this site that showed a low sustainability of feral cat culling and a rapid recolonization process. Our results are pleading for the future limitation of feral cat impacts and call to focus first abundance limitation measures on maquis mosaic and humid forest habitats This study also provided information on the spatial extent and intensity of future control measures in the special context of a large and highly invaded island.; Le chat haret est l’un des prédateurs invasifs les plus dommageables pour la biodiversité insulaire. Sa présence est associée à une perte de biodiversité sur l’ensemble des îles sur lesquelles il est établi, et où il constitue une menace pour de nombreuses espèces de vertébrés souvent endémiques et menacés. En Nouvelle-Calédonie des populations de chats harets sont présentes dans tous les milieux et habitats et l’étude de son écologie et de ses impacts sur la faune ont fait l’objet de ce travail de thèse. L’analyse du régime alimentaire sur 14 sites d’études représentatifs des 4 habitats majeurs a révélé un régime très diversifié et une forte prédation sur les vertébrés natifs et notamment sur le groupe des scinques, des roussettes et des pétrels. Parmi les 44 espèces de vertébrés retrouvées dans le régime alimentaire de ce prédateur invasif, la plupart sont endémiques et 20 listées comme menacées sur la liste rouge mondiale de l’UICN. Le suivi des déplacements d’individus équipés de colliers GPS au niveau d’une presqu’île abritant une importante colonie d’oiseaux marins, a permis de mettre en évidence de grands domaines vitaux pour les mâles, des domaines vitaux petits pour les femelles et des patrons de déplacements liés aux différentes étapes du cycle reproducteur des oiseaux marins. Ces éléments, couplés aux analyses de régime alimentaire suggèrent une prédation à une large échelle géographique, à la fois sur les adultes reproducteurs mais également sur les jeunes oiseaux proches de l’envol. Une opération expérimentale de contrôle d’une population de chats harets a été conduite sur cette presqu’île et a montré une faible durabilité des effets de la suppression des individus sur les densités observées et une rapide recolonisation du site. Les résultats de ce travail plaident pour la mise en place de mesures de limitation des impacts occasionnés et permettent en particulier de cibler les habitats de maquis et forêt humide comme prioritaires en matière de limitation des abondances.

Feral cat (Felis catus) is one of the most successful and harmful invasive predator species for islandbiodiversity. The presence of this alien predator species generally lead to dramatic loss of native islandbiodiversity and represents a serious threat for numerous endemic and threatened species. Feral cats haveinvaded the whole New-Caledonian archipelago and all its habitats. In this study, we focused on the ecologyand impacts of this invasive predator on the outstanding endemic fauna found in the different habitats of theexceptional New-Caledonia biodiversity hotspot. Feral cat diet analyses on 14 selected sites representing the 4main natural habitats revealed a high diversified diet and high predation rates on native species particularly onsquamates, flying foxes and petrels. Among the 44 vertebrates species found into the feral cat diet, 20 areIUCN red-listed threatened species. Cat movements of eleven feral cats fitted with GPS collars have beenstudied in a western coast Peninsula hosting an important seabird colony. Male cats showed large home rangeswhile female showed small home ranges. Feral cats exhibited important movements within the studiedpeninsula linked with the breeding cycles of seabirds. GPS data coupled with dietary informations suggested apredation that concerned both breeding adults and fledgings bird, and at a large geographic scale as some feralcats have their core home range distant to the colony (>3km). We evaluated the effects of a high level butintense cat control on this site that showed a low sustainability of feral cat culling and a rapid recolonizationprocess. Our results are pleading for the future limitation of feral cat impacts and call to focus first abundancelimitation measures on maquis mosaic and humid forest habitats This study also provided information on thespatial extent and intensity of future control measures in the special context of a large and highly invadedisland., Le chat haret est l’un des prédateurs invasifs les plus dommageables pour la biodiversité insulaire. Saprésence est associée à une perte de biodiversité sur l’ensemble des îles sur lesquelles il est établi, et où ilconstitue une menace pour de nombreuses espèces de vertébrés souvent endémiques et menacés. EnNouvelle-Calédoniedes populations de chats harets sont présentes dans tous les milieux et habitats et l’étudede son écologie et de ses impacts sur la faune ont fait l’objet de ce travail de thèse. L’analyse du régimealimentaire sur 14 sites d’études représentatifs des 4 habitats majeurs a révélé un régime très diversifié et uneforte prédation sur les vertébrés natifs et notamment sur le groupe des scinques, des roussettes et des pétrels.Parmi les 44 espèces de vertébrés retrouvées dans le régime alimentaire de ce prédateur invasif, la plupartsont endémiques et 20 sont listées comme menacées sur la liste rouge mondiale de l’UICN. Le suivi desdéplacements d’une dizaine d’individus équipés de colliers GPS au niveau d’une presqu’île de la côte ouestabritant une importante colonie d’oiseaux marins, a permis de mettre en évidence de grands domaines vitauxpour les mâles, des domaines vitaux petits pour les femelles et des patrons de déplacements importants liésaux différentes étapes du cycle reproducteur des oiseaux marins. Ces éléments, couplés aux analyses derégime alimentaire suggèrent une prédation à la fois sur les adultes reproducteurs mais également sur lesjeunes oiseaux proches de l’envol, et ceci à une large échelle géographique puisque certains des chats haretsconcernés avaient le coeur de leur domaine vital situé à plus de 3km de la colonie. Une opérationexpérimentale de contrôle d’une population de chats harets a été conduite sur cette presqu’île et a montréune faible durabilité des effets de la suppression des individus sur les densités observées et une rapiderecolonisation du site. Les résultats de ce travail plaident pour la mise en place de mesures de limitation desimpacts occasionnés et permettent en particulier de cibler les habitats de maquis et forêt humide commeprioritaires en matière de limitation des abondances. Ces travaux nous éclairent également sur l’emprisespatiale et l’intensité des futures mesures de contrôle à conduire dans le contexte d’îles de grande superficieet fortement envahies.

The biosphere is experiencing a biodiversity crisis, which for islands are the epicenter. Biological invasions are there, one of the main drivers, especially regarding the alteration of mutualistic relationships for the functioning and the maintenance of ecosystems. Thus, during our work in New Caledonia, we focused on a key group for ecosystem functions: ants, and their involvement in seed dispersal (myrmecochory). We carried out the first assessment of this mutualism in New Caledonia with the identification of indigenous myrmechorous plants, with a preponderance of species on ultramafic soils. Then, we evaluated the magnitude of seed dispersal by ants on these soils. After the characterisation of ant communities across an anthropic disturbance gradient, we evaluated seed dispersal capabilities of exotic ant compared to native ones. Solenopsis geminata appears to offer a more efficient seed dispersal than natives. On the other hand, Wasmannia auropunctata excludes native species without ensuring effective dispersal. In the context of an intense disturbance regime, our work illustrates a neo-assembled community of ants, dominated by exotic ones, some of which could provide a function relay with respect to maintaining the dynamic of maquis. Our work illustrates the “context dependency” of invasive species’ impacts as a function of anthropogenic disturbance’s level. It also discusses the possible contribution of these ants in a context of restoration after disturbance of habitats on ultramafic substrates, or even their use in ecological engineering program.; La biosphère traverse une crise de biodiversité pour laquelle les milieux insulaires sont l’épicentre. Les invasions biologiques y constituent l’un des principaux facteurs de forçage, notamment du point de vue de l’altération des mutualismes, pour le fonctionnement et le maintien des écosystèmes. Durant notre travail en Nouvelle-Calédonie, nous nous sommes intéressés à un groupe clé de voute pour le fonctionnement des écosystèmes, les fourmis, et leur implication vis-à-vis de la dispersion de graines (myrmécochorie). Nous avons réalisé la première identification de plantes autochtones myrmécochores, avec une prépondérance des espèces sur substrats ultramafiques. Puis, nous avons testé la dispersion par les fourmis sur ces substrats. Après avoir caractérisé les communautés selon un gradient de perturbation anthropique, nous avons évalué la dispersion et la contribution des fourmis invasives à ce service par rapport aux fourmis natives. Ainsi, Solenopsis geminata semble capable d'une meilleure dispersion que les espèces natives. A contrario, Wasmannia auropunctata exclue les espèces natives sans assurer de dispersion efficace. Dans le contexte d’un régime de perturbations intense, nos travaux illustrent une communauté néo-assemblée de fourmis, dominée par des exotiques dont certaines pourraient assurer un relai de fonction pour la dynamique des maquis. Nos travaux illustrent la « contexte dépendance » des impacts d’espèces invasives en fonction du niveau de perturbation anthropique. Ils permettent de discuter la contribution possible de ces fourmis pour la restauration après perturbation sur substrats ultramafiques, voire de leur valorisation en ingénierie écologique.

La biosphère traverse une crise de biodiversité pour laquelle les milieux insulaires sont l’épicentre. Les invasions biologiques y constituent l’un des principaux facteurs de forçage, notamment du point de vue de l’altération des mutualismes, pour le fonctionnement et le maintien des écosystèmes. Durant notre travail en Nouvelle-Calédonie, nous nous sommes intéressés à un groupe clé de voute pour le fonctionnement des écosystèmes, les fourmis, et leur implication vis-à-vis de la dispersion de graines (myrmécochorie). Nous avons réalisé la première identification de plantes autochtones myrmécochores, avec une prépondérance des espèces sur substrats ultramafiques. Puis, nous avons testé la dispersion par les fourmis sur ces substrats. Après avoir caractérisé les communautés selon un gradient de perturbation anthropique, nous avons évalué la dispersion et la contribution des fourmis invasives à ce service par rapport aux fourmis natives. Ainsi, Solenopsis geminata semble capable d'une meilleure dispersion que les espèces natives. A contrario, Wasmannia auropunctata exclue les espèces natives sans assurer de dispersion efficace. Dans le contexte d’un régime de perturbations intense, nos travaux illustrent une communauté néo-assemblée de fourmis, dominée par des exotiques dont certaines pourraient assurer un relai de fonction pour la dynamique des maquis. Nos travaux illustrent la « contexte dépendance » des impacts d’espèces invasives en fonction du niveau de perturbation anthropique. Ils permettent de discuter la contribution possible de ces fourmis pour la restauration après perturbation sur substrats ultramafiques, voire de leur valorisation en ingénierie écologique., The biosphere is experiencing a biodiversity crisis, which for islands are the epicenter. Biological invasions are there, one of the main drivers, especially regarding the alteration of mutualistic relationships for the functioning and the maintenance of ecosystems. Thus, during our work in New Caledonia, we focused on a key group for ecosystem functions: ants, and their involvement in seed dispersal (myrmecochory). We carried out the first assessment of this mutualism in New Caledonia with the identification of indigenous myrmechorous plants, with a preponderance of species on ultramafic soils. Then, we evaluated the magnitude of seed dispersal by ants on these soils. After the characterisation of ant communities across an anthropic disturbance gradient, we evaluated seed dispersal capabilities of exotic ant compared to native ones. Solenopsis geminata appears to offer a more efficient seed dispersal than natives. On the other hand, Wasmannia auropunctata excludes native species without ensuring effective dispersal. In the context of an intense disturbance regime, our work illustrates a neo-assembled community of ants, dominated by exotic ones, some of which could provide a function relay with respect to maintaining the dynamic of maquis. Our work illustrates the “context dependency” of invasive species’ impacts as a function of anthropogenic disturbance’s level. It also discusses the possible contribution of these ants in a context of restoration after disturbance of habitats on ultramafic substrates, or even their use in ecological engineering program.

Three model species with a large distribution along European coasts, along a latitudinal gradient from Norway to Portugal was chosen: Sargassum muticum, Codium fragile and Gracilaria vermiculophylla. The aims of this PhD thesis were to study the phenology, ecophysiology and the metabolom of these non-native marine macrophytes and their ability to cope with a variation of environmental factors 1) at a population scale, 2) along the latitudinal gradient (in relation with the global climatic change) and to propose 3) bio-inspired molecules for industrial purposes. The latitudinal gradient corresponding to a thermic gradient, allows to imitate the global warming as climatic change ¡mpacts are most of the time only visible at decennial scale.Monitorings of ecology, metabolome and potential impacts of these macroalgae, at a population scale, allowed to study the development and life cycle of these models. In particular, G. vermiculophylla exhibited a specific phenology (with a majority of small vegetative fragments, Trois modèles invasifs à large répartition en Europe, le long d'un gradient latitudinal Norvège-Portugal, ont été choisis : Sargassum muticum, Codium fragile et Gracilaria vermiculophylla. Cette thèse a pour objectif l'étude de la phénologie, de l'écophysiologie et du métabolome de ces macrophytes invasifs face à une variation de facteurs environnementaux 1) à une échelle locale, 2) à l'échelle du gradient latitudinal (en lien avec le changement climatique global) ainsi que l'étude 3) des voies de valorisation possibles des métabolites de stress par bio-inspiration. Le gradient latitudinal, se traduisant par un gradient thermique, permet de mimer le réchauffement climatique car les conséquences de ce changement climatique sur les espèces en milieu naturel ne sont généralement appréciables qu'à l'échelle de dizaines d'années. Les suivis de l'écologie, dumétabolome ainsi que des impacts potentiels de ces espèces à une échelle locale en France, a permis d'étudier le développement et le cycle de vie des espèces. En particulier, G. vermiculophylla se caractérise par une phénologie spécifique (avec la prépondérance de petits fragments végétatifs

Global trade and human movements increase the likelihood of long-distance transportation of propagules and their subsequent introduction into new geographic regions. In some instances, newly established species can become dominant in invaded communities, at the expense of native species. Besides threatening invaded communities and ecosystem functions, biological invasions constitute natural experiments that allow to study eco-evolutionary processes in real time, including the occurrence of new biotic interactions affecting community composition, rapid adaptation to novel environmental conditions, or dispersal evolution at range margins. Because of their impoverished native communities, oceanic islands’ ecosystems are particularly sensitive to biological invasions, and the French subantarctic islands are no exception. For instance, the flightless predatory carabid beetle Merizodus soledadinus is native from the southern tip of South America, and has been accidentally introduced to the Kerguelen Islands in 1913. In the present work, we aimed at understanding the main mechanisms underlying the invasive success of this insect at the Kerguelen Islands. Using a vast array of methodologies, ecological features of M. soledadinus were investigated with analytical procedures scaling from population to molecule through the individual level. Genetic investigations support the historically-based hypothesis of a single introduction event at a unique location of the Kerguelen Islands. No genetic structure was observed among individuals sampled from different populations along the invasion gradient. We tested the hypothesis of spatial sorting of populations during range expansion, by exploring phenotypic changes among individuals sampled along the invasion gradient. The measured phenotypic traits revealed major differentiation of adults according to the residence time of their populations, confirming the occurrence of spatial sorting of populations during geographic expansion. We also demonstrated that the geographic expansion of M. soledadinus, and microhabitat selection, are primarily governed by the availability of water resources, as suggested by the high sensitivity to water stress of adults of this ground beetle. In parallel, colonisation of altitudinal habitats is governed by thermal conditions, which seem to be physiologically constraining from 200m asl onwards. As the altitudinal distribution of M. soledadinus still extends, we concluded that ongoing climatic changes play a pivotal role in this expansion. Finally, adults of this ground beetle are long-lived and active year-round. The ecological knowledge of M. soledadinus characteristics and spatial expansion dynamics suggest that the colonisation process of the Kerguelen archipelago by this species will continue. Altogether, these data could be used for parametrising range expansion models that would delineate dispersal pathways and expansion rates, in the objective to assist stakeholders’ management decisions., 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.

Horizon scanning for future issues affecting invasive species management: The first phase of the Alien Futures project. Neobiota 2016: 9. International Conference on Biological Invasions Biological Invasions: Interactions with Environmental Change

Climatic models predict a rise of globale surface temperature about 1 to 4°C by 2100. Climate modifications generated by this warming might favor biological invasions. The general objectif of this thesis was to explore the impacts of climate warming and climate change on four macrophytes invasive in Europe. This work focused on germination, growth, physiology and distribution of these species, through experiments in controlled conditions, in experimental garden and by using species distribution models. We showed that i) higher temperatures favor moderately the germination capacity of Ludwigia hexapetala and Ludwigia peploides subsp. montevidensis, decrease the seedlings survivorship but improve their biomass production, ii) the effect of increased temperature on macrophytes depends on the season, iii) a 3°C warming can modify metabolism without generating changes on the growth, iv) the water primroses L. hexapetala is the only species that showed both better apical and lateral growth when facing a warming, v) models predict an increase of the distribution surface of Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum and E. densa in their invasive ranges, and a decrease of their distribution area in the other continents, including their native range. This thesis offer a better understanding of climate changes consequences on invasive macrophytes in order to anticipate their futur colonisation potential., Les modèles climatiques prédisent une augmentation globale de la température de 1 à 4°C d’ici 2100. Les modifications de climat engendrées par ce réchauffement devraient favoriser les invasions biologiques. L’objectif général de cette thèse est d’explorer l’impact du réchauffement et du changement climatique sur quatre espèces de macrophytes invasifs en Europe. Le travail réalisé a porté sur la germination, la croissance, la physiologie et la distribution des ces espèces à travers des expérimentations en conditions contrôlées, en jardin expérimental, et via des modèles de distribution d’espèces. Nous avons montré que i) des températures plus élevées améliorent modérément les capacités de germination de Ludwigia hexapetala et Ludwigia peploides subsp. montevidensis, diminuent la survie des plantules mais augmentent leur production de biomasse, ii) l’effet d’une augmentation de température sur les macrophytes dépend de la saison à laquelle elle a lieu, iii) une augmentation de 3°C peut avoir des conséquences sur le métabolisme sans pour autant affecter la croissance, iv) la Jussie L. hexapetala est la seule espèce qui a de meilleures capacités de croissance à la fois apicale et latérale face à un réchauffement, v) les modèles prédisent une augmentation de l’aire de distribution de Ludwigia spp., Myriophyllum aquaticum et E. densa dans leurs aires d’invasion, et une diminution de leur distribution sur les autres continents, y compris dans leur aire d’indigénat. Ce travail permet de mieux comprendre les conséquences possibles des modifications climatiques sur les macrophytes invasifs, afin d’appréhender et d’anticiper leur potentiel de colonisation futur.

La science économique s’attache à analyser l’allocation des ressources rares à des fins alternatives. Pour qu'elles soient utilisées le plus efficacement possible, l’économie s’est dotée d’outils d’analyse et d’évaluation, qui sont appliqués au domaine de l’environnement et des ressources naturelles ainsi qu’à l’évaluation des politiques publiques.

Urbanization is a complex process involving simultaneous changes in several environmental conditions, including ground and air temperature (urban heat island effect), habitat fragmentation and chemical pollution. These changes are often associated with biodiversity loss and changes in ecosystems functioning. However, more than a sink for biodiversity, urban areas constitute true ecosystems where many native and alien species survive and even grow stable populations. The “urban ecosystem” is now considered as an important element in the functioning of densely populated environments, in human health and well-being, as well as in biodiversity conservation. More fundamentally, urbanization constitutes “real life experiment” offering ecologists an opportunity to better understand ecological and evolutionary processes over fine spatial and temporal scale. This thesis investigates ecological and evolutionary consequences urbanization at different biological organization levels using ants (Formicidae) as biological models. First, at the biological community level, we showed that native and alien ant responses to urbanization were species-specific as each species was affected by its own set of environmental changes associated with urbanization (e.g., fragmentation, ground temperature) and climate. Second, we explored the little studied process of human-mediated dispersal by (i) proposing a novel theoretical framework focusing on human activities rather than directly on species and (ii) developing an innovative simulation model of dispersal by transport in terrestrial landscapes, MoRIS (Model of Routes of Invasive Spread). Third, we investigated how urbanization affected novel biotic interactions between an alien ant species (Lasius neglectus), an alien ectoparasite fungus (Laboulbenia formicarum) and native ant species. We showed that urbanization impacted the size of L. neglectus colonies, which were smaller in urban area, as well as L. formicarum prevalence on L. neglectus, which was higher in urban areas. Finally, we investigated intraspecific variations between urban and rural conspecifics of an urban tolerant species: Lasius niger. We found that urban young queens were smaller and lighter, less stressed by high temperature and performed multiple mating more often than rural young queens. In common garden, colony founding success were globally similar but urban incipient colonies produced significantly less pupae (and consequently workers). We also found that workers produced in common garden experiments were more variable in size (higher head width variance in both inter- and intra-colony) in urban colonies than in rural colonies. No evidence for genetic differentiation between urban and rural populations was found, suggesting that gene flow was not disrupted between urban and rural populations. All our results converge to a renewed vision of ecological and potential evolutionary dynamics occurring in urban environments. Further investigation will be necessary to assess how ecological processes influence evolutionary trajectories in urban ecosystems, using both ecological (e.g. ant densities and abundances along the urban gradient) and genomic approaches (e.g. using “genotyping by sequencing” methods to identify genes responsible for adaptation to urbanization), L'urbanisation est un processus complexe tant par les mécanismes historiques, sociaux, économiques et environnementaux qu'il implique que par les multiples modifications qu'il provoque au sein des écosystèmes. Ainsi, les paysages urbanisés sont soumis à des changements spatialement et temporellement abrupts des conditions environnementales comme la température au sol et dans l'air, la fragmentation des habitats et les concentrations de divers polluants. Pourtant, malgré leur apparente inhospitalité pour la biodiversité, les milieux urbanisés sont de véritables écosystèmes où de nombreuses espèces, natives et invasives, sont capables de survivre et même de prospérer. L‟ « écosystème urbain » est désormais considéré comme un élément important du fonctionnement des environnements densément peuplés, de la santé et du bien être humain ainsi que de la conservation de la biodiversité. De manière plus fondamentale, l'urbanisation, au même titre que le changement climatique et les processus d'invasions biologiques, est une « expérience grandeur nature » nous offrant l'opportunité de comprendre les règles d'assemblage des communautés biologiques, les processus de sélection d'habitat et de dispersion ou encore les processus évolutifs d'adaptation et de diversification. Ce travail s'inscrit dans ce cadre de pensée en se proposant d'étudier les conséquences écologiques et évolutives de l'urbanisation à différents niveaux d'organisations biologiques chez les Formicidae. Cette thèse comprend 4 chapitres s'organisant autour des thèmes et questions suivants : Chapitre 1 : Urbanisation et communautés biologiques : Comment l'urbanisation affecte-t-elle la distribution des espèces à l'échelle du paysage ? Chapitre 2 : Urbanisation et dispersion par l'être humain : Conceptualisation et modélisation du rôle des activités humaines et des réseaux de transports dans la dispersion d'espèces. Chapitre 3 : Urbanisation et interactions biotiques : L'urbanisation affecte-t-elle les patrons de co-invasions d'un couple invasif hôte-parasite introduits indépendamment ? Chapitre 4 : Urbanisation et variations intraspécifiques : Les populations urbaines et rurales présentent-elles des différences de traits biologiques ? Nos résultats démontrent qu'en tant que changement multifactoriel, l'urbanisation affecte de manière complexe la composition des communautés biologiques en modifiant de manière idiosyncrasique la distribution des espèces natives et invasives. En effet, chacune des 7 espèces de fourmis étudiées était affecté par une combinaison unique de facteur environnementaux associés à l'urbanisation (p.ex. fragmentation des milieux ouverts, température de surface) mais également au climat (Chapitre 1, Gippet et al. 2016 Urban Ecosystems). Parce qu'ils concentrent des activités humaines, les paysages urbanisés sont le théâtre de multiples invasions biologiques. En effet, l'être humain déplace de nombreuses espèces, leur permettant de franchir des barrières biogéographiques mais aussi de se propager au sein des paysages. Afin de provoquer la discussion autour du concept de la dispersion des espèces par l'Homme, nous proposons un nouveau point de vue général centré sur les activités humaines (Chapitre 2, Partie 1, Gippet et al. soumis) ainsi qu'un modèle de propagation secondaire d'espèce invasive par les activités humaines : MoRIS, dont la principale innovation est d'utiliser la structure du réseau de transport pour influencer la direction des événements de dispersion (Chapitre 2, Partie 2, Gippet et al. In prep). La suite est à retrouver sur la version téléchargeable du manuscrit

Human imprint on Earth is actually so profound leading global environmental changes that affects and modifies the functioning of ecosystems. Among the natural biomes, freshwater ecosystems are remarkable habitats that comprise great species biodiversity but are also the most threatened by human activities. The main causes of the loss of water quality anddisruption of freshwater ecosystems includes water pollution and the introduction of alien species. The fisrt part of this thesis showed invasion of parasites on native freshwater turtle populations, carried by introduced turtle species. Furthermore, it highlighted the necessary to study and describe the new invasive parasite species with more performant technics. The second part of this thesis consisted in the development of a tool to evaluate the status of thehealth of wild freshwater turtle populations, allowed also the level of contamination of the watercourses., L’empreinte humaine sur Terre est si profonde qu’elle entraine des changements environnementaux qui affectent et modifient le fonctionnement des écosystèmes. Parmi tous les biotopes, les écosystèmes aquatiques continentaux sont des habitats remarquables qui abritent une grande biodiversité, mais qui sont aussi les plus menacés par les activitéshumaines. Les principales causes de la perte de qualité de l'eau et de la perturbation des ces écosystèmes comprennent la pollution des eaux et l'introduction d'espèces exotiques. La partie première partie de ce travail de thèse a montré des invasions parasitaires sur les populations de tortues d'eau douce indigènes, transmis par des espèces de tortues introduites. De plus, la nécessité d'étudier et de décrire les nouvelles espèces de parasites invasives avec des techniques plus performantes a été soulignée. La deuxième partie de cette thèse a consisté en l'élaboration d'un outil pour évaluer l'état de la santé des populations de tortues d'eau douce sauvages, ce qui reflète également le niveau de contamination des cours d'eau.

Variability within natural populations plays a major role in maintaining functional diversity in communities and ecosystems. The marble trout (Salmo marmoratus) is a species of great conservation concern given its restricted geographical area. Few populations persist in the Adriatic basin, threatened by the impacts of global change (increase of the frequency and intensity of flood events) and by biological invasions. In this thesis, we aimed to quantify trophic variability of this species both at the population and individual levels and to understand the underlying mechanisms. The diet of 1523 marble trout from the seven remnant populations persisting in the Soca River basin (Slovenia) were sampled between 2011 and 2013 and were analyzed with stable isotopes (d15N and d13C). Our results show strong variability through ontogeny within as well as between individuals. This intraspecific variation was observed at the population level and was determined by both environmental variables and size-structured demography effects on fish physiology and ecological opportunities. Results indicate a high rate of opportunistic cannibalism (from 6 to 32 % in populations) promoted by prey densities. This permanent behavior may lead to modification of the populations' size structures and dynamics. Studying trophic interactions between the marble trout and an invasive salmonid species (rainbow trout, Oncorhynchus mykiss), we showed that trophic niches of the native trout shifted because of interspecific competition. However, our results suggest that the piscivorous behavior of the marble trout, rare for stream-dwelling salmonids, would be a strong advantage for biotic resistance against biological invaders. This thesis demonstrates the high trophic plasticity, both at the individual and population levels, in this freshwater predator that could be an adaptative advantage in a global change context.; La variabilité au sein des populations naturelles est un facteur primordial de maintien de la diversité fonctionnelle dans les communautés et les écosystèmes. Présente dans une aire géographique restreinte, la truite marbrée (Salmo marmoratus) est une espèce aujourd'hui menacée par les effets du changement climatique (augmentation de la fréquence et de l'intensité des crues) et par les invasions biologiques. Seules quelques populations persistent dans le bassin adriatique. Les objectifs de cette thèse sont de quantifier la variabilité trophique de cette espèce dans des populations naturelles de l'échelle populationnelle à l'échelle individuelle et d'en identifier les mécanismes. Le régime alimentaire de 1523 individus issus des sept populations du bassin de la Soca (Slovénie) échantillonnées entre 2011 et 2013 a été analysé à l'aide des isotopes stables (d15N et d13C). Les résultats mettent en évidence une forte variabilité trophique entre les individus et au sein des individus au cours de leur ontogénie. Cette variabilité trophique également observée à l'échelle populationnelle, dépend d'une part de la structure en taille des populations et d'autre part des effets des variables environnementales à la fois sur la physiologie des organismes et sur la disponibilité des ressources alimentaires. Les résultats indiquent un fort taux de cannibalisme chez cette espèce (de 6 à 32 % à l'échelle de la population) survenant par opportunisme et favorisé par la densité des proies. Le cannibalisme est un comportement permanent qui va affecter la dynamique des populations. L'étude des interactions trophiques entre la truite marbrée et une truite exotique (la truite arc-en-ciel, Oncorhynchus mykiss) montre que la compétition entre ces deux Salmonidés engendre un déplacement de niches trophiques de l'espèce native. Cependant, nos résultats suggèrent que le comportement piscivore de la truite marbrée, rarement observé chez des Salmonidés de rivière, confère à l'espèce une résistance biologique face aux invasions biologiques. L'ensemble des résultats démontre la forte plasticité trophique, à la fois individuelle et populationnelle, de ce prédateur aquatique, qui pourrait constituer un avantage adaptatif dans un contexte de changement climatique.

Alien Futures: Horizon scanning for future issues affecting invasive species management. 9. Annual Meeting of the British Ecological Society

Ce document correspond à la version finale révisée du rapport du projet « R-Mines » (Impactsdes espèces invasives sur les communautés de reptiles des massifs miniers ; application à laconservation durable d’un patrimoine faunistique exceptionnel et menacé), financé par le CNRTNickel et son environnement, dans le cadre de l’appel à projet 2012 Nickel et sonenvironnement – Volet « faune terrestre ».Ce programme de recherche débuté en janvier 2013 s’est achevé en Août 2014 du point de vuede l’accord de consortium rassemblant les différents partenaires du projet (IMBE-IRD, IAC etAustralian Museum à Sydney). Bien qu’il s’agisse sur le plan administratif et comptable durapport final du projet R-Mines, l’exploitation et la valorisation des données acquises ainsi queleur publication dans des revues scientifiques d’audience internationale va se poursuivrependant plusieurs mois et années.

International audience

Les invasions biologiques ou proliférations de nuisibles, de plus en plus fréquentes, sont l'une des premières causes de perte de biodiversité, la source de pertes économiques importantes et dans certains cas entrainent des retentissements sanitaires. Face aux problèmes de résistance et de toxicité des produits chimiques largement utilisés jusqu'ici, les pouvoirs publics se penchent de plus en plus sur les méthodes dites "biologiques" pour y remédier. Ces méthodes s'appuient sur la connaissance de l'écologie des organismes "nuisibles", qui ne peut être envisagée sans une meilleure compréhension du fonctionnement des écosystèmes et du rôle de la biodiversité. C'est dans cet esprit que nous abordons le cas d'insectes qualifiés de synanthropes (vivant dans nos maisons), un commensal, la blatte, et un parasite, la punaise des lits. La blatte germanique, Blattella germanica, entraîne des problèmes d'hygiène et est aussi à l'origine de manifestations allergiques. La punaise des lits Cimex lectularius est un ectoparasite piqueur hématophage qui est en forte recrudescence depuis une dizaine d'années. Ces Insectes sont devenus résistants à de nombreux insecticides et pour cette raison la mise en place de méthodes de lutte dites intégrées s'avère indispensable. Pour chacun nous rapportons les connaissances sur leur biologie permettant de mener cette lutte "biologique" associée si nécessaire à une lutte chimique dans le but d'améliorer le conseil à l'officine.

Climate change and biological invasions are both among the greatest threats to biodiversity and their impacts might increase by the end of the century. Among invasive species, ants are a prominent group due to their negative impacts on native species, ecosystem processes, human and animal health, agro-ecosystems and the economy. The objective of this thesis was to forecast future ant invasions – especially in the light of on-going climate change, which is generally thought to favour invasive species by removing thermal barriers. I used three complementary approaches to study the potential of different ant species to invade in the future: species distribution modelling, behavioural experiments and the analysis of a database of ecological traits. I modelled suitable area for 15 of the worst invasive ant species, both currently and with predicted climate change, globally, regionally and within the world’s 34 biodiversity hotspots. Surprisingly, the potential distribution of only five species was predicted to increase (up to 35.8%) with climate change, with most declining by up to 63.3%. The ant invasion hotspots are predominantly in tropical and subtropical regions of South America, Africa, Asia and Oceanic islands, and particularly correspond with biodiversity hotspots. Contrary to general expectations, climate change and biological invasions will not systematically act synergistically for ants. In addition, I found that the impacts of climate change can change over time and even reverse the trend of the impact (i.e., an increase instead of a decrease or vice versa). However, ant invasions will likely remain as a major global problem, especially where invasion hotspots coincide with biodiversity hotspots. The species distribution models have identified large potentially overlapping distributions of several invasive ants. In the future, these species may arrive simultaneously in the same regions and compete with each other. In a series of experiments, I tested behavioural differences among 7 highly invasive ant species (Anoplolepis gracilipes, Paratrechina longicornis, Myrmica rubra, Linepithema humile, Lasius neglectus, Wasmannia auropunctata and Pheidole megacephala). I discovered two different behavioural strategies among invasive ants. Interactions at the colony level, exhibited more complex demographic processes and more variability. Further, I investigated resource competition and differences in resource exploitation. I found significant differences among species, with competitive abilities that were negatively correlated with behavioural dominance. This series of experiments suggests that the ‘mechanisms’ of invasiveness are more complex than previously thought and that different invasive ant species may use different behavioural strategies. Since there are more than 250 exotic species of ants, it would be interesting to identify potential future invaders. In order to identify traits associated with invasiveness in ants, I set up a database with 2193 ant species and 24 ecological characteristics. I performed a preliminary analysis of trait differences between native and invasive ants that shows clearly different clusters of invasive and native species, with exotic species in between. These results could be used as a basis to construct a predictive model of future ant invasions. The different methods used (models, experiments, database) are complementary in that they explore different aspects of the future ant invasions which are likely to be influenced by on-going climate change. The worst invaders of tomorrow may not be the same as today and similarly, areas most at risk are likely to change.; Le changement climatique et les invasions biologiques sont parmi les plus grandes menaces de la biodiversité et leurs impacts pourraient augmenter jusqu’à la fin du siècle. Parmi les espèces envahissantes, les fourmis sont un groupe particulièrement néfaste dû à leurs impacts sur les espèces natives, les processus écosystémique, la santé, l’agriculture et l’économie. L’objectif de cette thèse était de prédire les invasions de fourmis – en particulier avec le changement climatique qui pourrait favoriser les invasions en éliminant des barrières thermiques. J’ai utilisé trois approches complémentaires afin d’étudier le potentiel de différentes espèces à envahir : des modèles de distribution, des expériences comportementales et l’analyses d’une base de données de traits écologiques. J’ai modélisé l’aire favorable pour 15 espèces de fourmis parmi les pires, à la fois globalement, par continents, et dans les 34 hotspots de biodiversité. La distribution potentielle de seulement cinq espèce est prédite de diminuer (jusqu’à 35.8%) avec le changement climatique et l’aire potentielle diminue pour la plupart des espèces jusqu’à 63.2%. Les hotspots d’invasions de fourmis se situaient surtout dans des régions tropicales et subtropicales et ils correspondent particulièrement aux hotspots de biodiversité. Contrairement à ce qui est généralement admis, le changement climatique et les invasions biologiques n’agiront pas de manière synergique pour les fourmis. Par contre, les invasions de fourmis resteront probablement un problème global majeur, en particuliers dans les zones où les hotspots de biodiversité et les hotspots d’invasion se superposent. Les modèles de distribution ont identifié de larges zones de recouvrement entre aires favorables de plusieurs espèces de fourmis envahissantes. Dans le futur, ces espèces pourraient arriver simultanément dans les mêmes régions et entrer en compétition. Dans une série d’expériences, j’ai testé les différences comportementales entre 7 espèces de fourmis envahissantes (Anoplolepis gracilipes, Paratrechina longicornis, Myrmica rubra, Linepithema humile, Lasius neglectus, Wasmannia auropunctata et Pheidole megacephala). J’ai découvert deux stratégies comportementales différentes. Les interactions au niveau de la colonie ont suivi des processus démographiques plus complexes. De plus, j’ai mis au point deux expériences pour tester la capacité des fourmis envahissantes à explorer un nouvel espace et à exploiter des ressources. J’ai trouvé des différences significatives entre espèces et leur capacité à dominer par interférence comportementale était négativement corrélée à leurs capacités à découvrir et exploiter des ressources. Cette série d’expériences suggère que les ‘mécanismes’ d’invasion sont plus complexes que ce qui est généralement suggéré et que différentes espèces pourraient utiliser des stratégies comportementales différentes. Étant donné qu’il existe plus de 250 espèces de fourmis exotiques, il serait intéressant de pouvoir identifier à l’avance des futurs envahisseurs potentiels. Afin d’identifier des traits associés au caractère envahissant des fourmis, j’ai mis en place une base de données qui contient 2193 espèces de fourmis et 24 traits écologiques. J’ai effectué une analyse préliminaire de différences de traits entre fourmis natives et envahissantes qui a montré qu’il existe clairement des groupement distincts de natives et envahissantes, avec les espèces exotiques au milieu. Ces résultats pourraient servir de base pour construire un modèle prédictif des invasions de fourmis. Ces différentes approches (modèles, expériences, base de données) sont complémentaires car elles s’intéressent à des aspects différents du futur des invasions de fourmis qui sera vraisemblablement fortement influencé par le changement climatique. Le pires envahisseurs de demain ne seront probablement pas les même qu’aujourd’hui et les zones les plus à risque pourraient changer également.

Global biodiversity is changing at an unprecedented rate due to loss of habitat, biological invasions, pollution, overexploitation. Furthermore, climate changes and their synergies with other threats will probably become the main drivers of biodiversity loss in the next century. Nowadays, the multiplicity of approaches and the resulting variability in projections make it difficult to get a clear picture of the future of biodiversity due to climate change. Yet, the majority of models indicate alarming consequences for biodiversity, with the worst- case scenarios leading to an increase of extinction rates. The aim of this thesis was to improve the knowledge about of the different consequences of climate change on biodiversity worldwide. To do that I mainly used modelisation and meta-analyses approaches. The first part of my work was to investigate the consequences of sea level rise for the ten insular biodiversity hotspot and their endemic species, during which I highlighted that between 6 and 19% of the islands would be entirely submerged. Then I studied the effects of climate and land use changes on biological invasions worldwide. The results showed that invasives species response to climate and land use changes depend on region, taxa and species considered. We also emphasized that some regions could lose a significant number of invasive alien species. Besides, we also found that hotspot that are mainly islands or group of islands are highly suitable for invasive species. Finally, in the last part, I quantified the exposure of biodiversity hotspots to the combined effects of climate change, land use change and biological invasions. This work highlighted the pressing need to consider different drivers of global change in conservation planning. In addition, we established some prioritization framework among the hotspot. Finally, conservation strategies to protect habitat and species under global changes, can only be achieved through closed collaboration with park managers. Overall, implementation of effective adaptation strategies to climate change can only succeed with public support.; Nous traversons actuellement une crise de perte de la biodiversité sans précédant. La dégradation des sols et la perte d’habitat, la pollution, la surexploitation et les invasions biologiques contribuent à cette perte mondiale de biodiversité. Par ailleurs, le changement climatique et ses interactions avec les autres menaces, sont probablement l’un des défis majeurs des prochaines décennies pour la biodiversité. À l’heure actuelle, en raison de la multiplication des études et des approches employées, il est difficile d’avoir une vision synthétique des conséquences potentielles de ces changements sur la biodiversité. L’objectif principal de ce travail de thèse a été d’améliorer la caractérisation et la quantification des différents impacts des changements climatiques sur la biodiversité, à l’échelle mondiale par des approches de modélisations et de méta-analyses. Une première partie de mes travaux a ainsi porté sur les conséquences potentielles de la hausse du niveau des mers sur les hotspots insulaires, au cours de laquelle j’ai mis en évidence les conséquences majeures d’une telle hausse pour certains de ces hotspots. Je me suis ensuite intéressée à l’étude des effets conjugués des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les invasions biologiques à l’échelle mondiale. Cette partie a permis de mettre en évidence que les conséquences des changements climatiques et des changements d’utilisation des sols sur les espèces invasives dépendent de la région, du taxon et de l’espèce considérée. Ainsi, j’ai mis en évidence que certaines régions pourraient être moins favorables à la présence d’espèce invasives dans le futur. En outre, cette partie a également mis en évidence que les hotspots majoritairement composés d’îles étaient particulièrement favorables à la présence de ces espèces invasives. Finalement, dans une dernière partie, j’ai étudié les conséquences des menaces futures pour les hotspots de biodiversité dans une perspective de conservation. Cette partie a notamment permis d’établir des priorités de recherche et de conservation entre les hotspots de biodiversité en tenant compte des futures menaces qui pèsent sur la biodiversité à l’échelle des hotspots, mais également au sein même des hotspots de biodiversité. Cependant, la mise en œuvre de plans de gestion de sauvegarde d’habitats ou d’espèces ne pourra se faire qu’en intensifiant les collaborations avec l’ensemble des acteurs impliqués. Plus généralement, la mise en œuvre de stratégies d’atténuation et d’adaptation efficaces aux changements climatiques ne pourra pas avoir lieu sans un soutien du grand public.

not available; La première partie de cette thèse visait à tester l’hypothèse de processus de sélection suite à l’introduction de C. fornicata en dehors de son aire d’origine. Une approche par scan génomique a été menée sur 22 populations des aires d’origine et d’introduction. Une forte diversité génétique et une faible structure génétique entre les deux types d’aires indiquent une forte pression en propagules et de multiples introductions de différentes sources. Aucune signature de sélection n’a été identifiée entre aires native et introduites ; en revanche, huit locus « outliers », séparant les populations le long des côtes de la Floride, ont été identifiés, indiquant la probable évolution sur le long terme d’adaptations locales dans l’aire d’origine de la crépidule. Dans une seconde partie, les effets à une échelle locale de la dispersion naturelle et de la dérive génétique ont été analysés afin de tester l’hypothèse de « loterie familiale » (i.e. un nombre limité de familles assure le renouvellement complet de la population), à partir d’échantillonnages répétés de différents stades du cycle de vie (adultes, larves et juvéniles) au sein de la baie de Morlaix. Les variations de composition génétique des pools larvaires et des juvéniles suggèrent une variance du succès reproducteurs des adultes. En outre, de façon inattendue, des larves et juvéniles fortement apparentés sont observés. Enfin, les tailles efficaces estimées à partir de l’analyse des juvéniles (échantillonnés durant 9 ans) sont inférieures à celle de la population in situ. Ces résultats sont en faveur de l’hypothèse de loterie familiale chez cette espèce.

Disponible en ligne : http://www.set-revue.fr/apports-de-l-economie-la-gestion-des-especes-invasives-le-cas-de-la-crepidule-en-baie-de-saint-brieu; National audience; En quoi les sciences économiques peuvent-elles représenter un outil d'aide à la décision pour la gestion des espèces exotiques envahissantes ? Quelques réponses ici à travers l'analyse d'un travail réalisé sur le cas d'étude de l'invasion de la pêcherie de coquille Saint-Jacques de la baie de Saint-Brieuc par la crépidule.

The study of biological invasions is essential in conservation biology. In addition, invasive species represent natural experiments to explore ecological and evolutionary processes. The topic of this thesis is the study of evolutionary processes involved in the worldwide invasive success of gorse, Ulex europaeus, in relation to the loss of its natural enemies (Enemy Release). The first part of this thesis deals with the evolution of gorse in its native range and during its introduction into new regions, (i) by synthesizing results on trait polymorphism and on phenotypic plasticity in the native range, (ii) by combining historical and molecular data to infer the mode of introduction of gorse across the world, and its consequences on introduced genetic diversity. The second part of the thesis deals with the post-introduction evolution of gorse populations. It is mainly based on common garden comparisons of gorses from native and invaded regions. The evolution of life-history traits and defense strategies against specialists was investigated in connection with Enemy Release. Our results suggest that the evolutionary history in the native range and the deliberate introduction by man provided introduced gorse populations with a high evolutionary potential. In addition, a relaxation of some genetic correlations in the invaded range could have allowed traits to evolve more freely, and could have promoted local adaptation to various environments. These results suggest that the joint study of G matrix and niche expansion could provide new insights into the processes involved in biological invasions., Etudier les invasions biologiques est essentiel dans le cadre de la conservation de la biodiversité. De plus, elles représentent de véritables expérimentations grandeur nature pour appréhender les processus écologiques et évolutifs. La problématique de cette thèse est d‟étudier la contribution de processus évolutifs dans le succès envahissant de l‟ajonc d‟Europe, Ulex europaeus, à travers le monde, notamment en relation avec la perte de ses ennemis naturels (Enemy Release). La première partie s‟intéresse à l‟évolution de l‟ajonc dans sa zone d‟origine et au moment de l‟introduction dans de nouvelles régions, (i) en synthétisant les résultats concernant le polymorphisme de traits et la plasticité phénotypique, (ii) en couplant des données historiques et moléculaires pour inférer le mode d‟introduction de l‟ajonc dans le monde et ses conséquences sur la diversité génétique introduite. La deuxième partie s‟intéresse à l‟évolution post-introduction des populations d‟ajonc. Elle s‟appuie principalement sur des comparaisons en jardin expérimental d‟ajoncs issus de populations de régions d‟origine et envahies. L‟évolution des traits d‟histoire de vie et des stratégies de défense contre les ennemis a été étudiée en lien avec la perte d‟ennemis spécialistes en zone introduite. Nos résultats suggèrent que l‟histoire évolutive dans la zone d‟origine et le mode d‟introduction volontaire par l‟Homme ont conféré un fort potentiel évolutif aux populations d‟ajonc introduites. De plus, un relâchement des corrélations génétiques dans les régions d‟introduction a pu entraîner une évolution plus libre des traits d‟histoire de vie, facilitant l‟adaptation locale à une large gamme d‟environnements. Ces résultats suggèrent que l‟étude conjointe des niches écologiques et des matrices G pourrait permettre une meilleure compréhension des processus impliqués dans les invasions biologiques.

206 p.; The study of biological invasions is essential in conservation biology. In addition, invasive species represent natural experiments to explore ecological and evolutionary processes. The topic of this thesis is the study of evolutionary processes involved in the worldwide invasive success of gorse, Ulex europaeus, in relation to the loss of its natural enemies (Enemy Release). The first part of this thesis deals with the evolution of gorse in its native range and during its introduction into new regions, (i) by synthesizing results on trait polymorphism and on phenotypic plasticity in the native range, (ii) by combining historical and molecular data to infer the mode of introduction of gorse across the world, and its consequences on introduced genetic diversity. The second part of the thesis deals with the post-introduction evolution of gorse populations. It is mainly based on common garden comparisons of gorses from native and invaded regions. The evolution of life-history traits and defense strategies against specialists was investigated in connection with Enemy Release. Our results suggest that the evolutionary history in the native range and the deliberate introduction by man provided introduced gorse populations with a high evolutionary potential. In addition, a relaxation of some genetic correlations in the invaded range could have allowed traits to evolve more freely, and could have promoted local adaptation to various environments. These results suggest that the joint study of G matrix and niche expansion could provide new insights into the processes involved in biological invasions.; Etudier les invasions biologiques est essentiel dans le cadre de la conservation de la biodiversité. De plus, elles représentent de véritables expérimentations grandeur nature pour appréhender les processus écologiques et évolutifs. La problématique de cette thèse est d‟étudier la contribution de processus évolutifs dans le succès envahissant de l‟ajonc d‟Europe, Ulex europaeus, à travers le monde, notamment en relation avec la perte de ses ennemis naturels (Enemy Release). La première partie s‟intéresse à l‟évolution de l‟ajonc dans sa zone d‟origine et au moment de l‟introduction dans de nouvelles régions, (i) en synthétisant les résultats concernant le polymorphisme de traits et la plasticité phénotypique, (ii) en couplant des données historiques et moléculaires pour inférer le mode d‟introduction de l‟ajonc dans le monde et ses conséquences sur la diversité génétique introduite. La deuxième partie s‟intéresse à l‟évolution post-introduction des populations d‟ajonc. Elle s‟appuie principalement sur des comparaisons en jardin expérimental d‟ajoncs issus de populations de régions d‟origine et envahies. L‟évolution des traits d‟histoire de vie et des stratégies de défense contre les ennemis a été étudiée en lien avec la perte d‟ennemis spécialistes en zone introduite. Nos résultats suggèrent que l‟histoire évolutive dans la zone d‟origine et le mode d‟introduction volontaire par l‟Homme ont conféré un fort potentiel évolutif aux populations d‟ajonc introduites. De plus, un relâchement des corrélations génétiques dans les régions d‟introduction a pu entraîner une évolution plus libre des traits d‟histoire de vie, facilitant l‟adaptation locale à une large gamme d‟environnements. Ces résultats suggèrent que l‟étude conjointe des niches écologiques et des matrices G pourrait permettre une meilleure compréhension des processus impliqués dans les invasions biologiques.

[Departement_IRSTEA]Eaux [TR1_IRSTEA]BELCA; Lorsqu’une espèce exotique envahissante a débuté son extension dans sa région d’accueil, il est souvent impossible de l’éradiquer. Même son confinement et la limitation de ses effectifs restent des opérations excessivement compliquées, coûteuses et souvent dommageables pour le milieu naturel. C’est pourquoi il est nécessaire de mettre l’accent sur la prévention pour lutter contre les invasions futures. L’établissement de listes d’espèces hiérarchisées comportant, pour un certain nombre d’espèces, des mesures restrictives (" listes noires ") demeure un premier pas important en matière d’amélioration des dispositifs réglementaires actuels et de mise en place d’une stratégie de prévention contre les espèces invasives. En parallèle, des démarches volontaires et participatives peuvent être lancées comme c’est déjà le cas depuis plusieurs années dans certains secteurs. Enfin, la mise en place de réseaux de veille est indispensable, du fait de l’impossibilité actuelle de connaitre les espèces qui entrent chaque année sur le territoire français. Ces réseaux doivent non seulement permettre la détection précoce des nouvelles espèces établies, mais aussi faciliter la mise en ½uvre des mesures de gestion adéquates (réponse rapide), à un coût plus soutenable que la lutte classique. Pour qu’ils soient pleinement opérationnels, il est nécessaire de cibler les zones de détection précoce, et développer des outils spécifiques. Cette nouvelle stratégie implique aussi de mieux identifier et former les acteurs qui la feront vivre. / It is quite difficult to eradicate an invasive alien species when it has already begun to spread. Even containment is very complicated, expensive andmay be harmful for natural ecosystems. For these reasons, it is necessary to improve prevention in order to foresee future invasions. The creation of a national list prioritized by negative impacts and specifying restrictivemeasures (black list) would be a consistent progress for the enhancement of actual legislation and the nation could take a step forward on the way to prevention. In the same way, voluntary approaches and participative initiatives can be developed as it is already done for several years with different stakeholders. Finally, because of the unfeasibility tomaster the knowledge of incoming species, setting up surveillance networks is essential. These networks are useful for a better detection of newly established species, but they alsomust facilitate rapid responses to control incipient populations of undesirable invaders. With the purpose of driving these networks to optimization, early detection areas have to be targeted and specific toolsmust be developed. This new strategy also involves a better targeting and training of the stakeholders that willmake it become alive.

Afin d'élaborer des stratégies de gestion efficaces, il est nécessaire de mieux connaître les espèces exotiques envahissantes et de pouvoir les classer selon leur potentiel invasif. En France, le groupe de travail national sur les invasions biologiques en milieux aquatiques a engagé la mise en place d’une liste des espèces animales et végétales introduites en milieux aquatiques d'eau douce ou marins, afin de contribuer à dresser un premier bilan de la situation sur le territoire métropolitain.

Minimiser le risque posé et réduire les impacts négatifs causés par les espèces invasives sur le territoire britannique sont les objectifs du " GB Mechanism ", collectif d'experts mis en place au Royaume-Uni afin de coordonner les recherches et les actions dans le domaine de la gestion des espèces exotiques envahissantes.

Enjeu de recherche scientifique majeur, les espèces exotiques envahissantes représentent également des sources importantes de difficultés pour les populations humaines qui y sont confrontées, notamment pour les responsables des territoires envahis qui doivent décider et engager des actions pour les résoudre. Faut-il intervenir ? Quelles techniques utilisées pour se débarrasser des espèces invasives ou bien comment faire pour vivre avec ? Des questions abordées ici pour tenter d'améliorer la gestion de ces espèces.

Biological invasions constitute an important economical burden when they affect key resources for human alimentation, health or agronomic productions. Potato pests are important as this tuber is a key food source in Andean countries. The recent dispersion of the Guatemalan potato tuber moth, T. solanivora in South America can be traced back to the introduction in Venezuela, with progressive dispersion towards the South. Recent invasions provide, in addition, a unique model to analyse the process of adaptation of the whole receiving ecosystem to the new comers. This introduction of T. solanivora and its coexistence with the endemic potato tuber moth, Phthorimaea operculella offer us the possibility of studying the adaptation to T. solanivora of virus populations infeodated to the later. A survey has been carried out in the potato-producing regions of Colombia. From the T. solanivora larvae collected, granulovirus infections were detected in five different locations. All virus isolates are related to the previously described Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV). Differences in the pathogenicity against the two hosts were observed. Variability was detected in some isolates at two genetic markers. Genetically diverse populations appear to be more pathogenic for both hosts than genetically homogeneous populations. They provide a possible solution for the biological control of these insect pests. Artificial populations were constructed to mimic the mixed natural populations. They behave similarly from a biological point of view, but the evolution of the markers frequencies is not related to the biological efficacy, suggesting that undetected differences in the genomes could be responsible of this host adaptation. The productivity of the infections in both hosts has been studied as it constitutes a key point for the development of a biocontrol agent. The productivity in P. operculella (1.36 to 2.69 × 108 OBs/ mg) and T. solanivora (0.48 to 3.64 × 108 OBs/mg) are not very different. Genotypically mixed populations cannot be differentiated from homogeneous populations by their total production in one or the other host, however, the yields (virus output/doses to infect) show clear differences, mixed populations (natural or artificial) perform better in both hosts. No reduction in the pathogenicity for one host was observed after few cycles of replication of the virus population in the second host. Virus populations originally adapted to P. operculella had evolved to infect T. solanivora. In regions where both host are present, the populations developed a strategy to be efficient on both hosts.; Les invasions biologiques sont un fardeau économique important si elles affectent des ressources critiques pour l’alimentation, la sante humaine ou les productions agricoles. Les ravageurs de la pomme de terre sont un challenge économique important tant ce tubercule est un aliment clé dans les pays andins. Il est possible de suivre la dispersion récente de la teigne du Guatemala, T. solanivora en Amérique du Sud depuis son introduction au Vénézuela à sa propagation progressive vers le sud. Par ailleurs, les invasions récentes fournissent un modèle unique pour analyser les processus d’adaptation de tout l’écosystème receveur au nouveau venu. Cette introduction de T. solanivora et sa coexistence avec la teigne endémique Phthorimaea operculella, nous offre la possibilité d’étudier l’adaptation de populations virales inféodées à P. operculella au nouvel hôte T. solanivora. Une étude de terrain a été engagée dans les régions productrices de pomme de terre en Colombie. A partir des larves de T. solanivora collectées sur 5 sites distincts, des infections à granulovirus ont été détectées. Tous les isolats viraux sont apparentés au Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) précédemment décrit. Des différences de pathogénicité envers les deux hôtes ont été observées. Une variabilité a été détectée pour certains isolats au niveau de deux marqueurs génétiques. Les populations présentant une diversité génétique s’avèrent plus pathogènes sur les deux hôtes que des populations génétiquement homogènes. Elles offrent une opportunité pour le contrôle biologique de ces ravageurs. Des populations artificielles ont été construites pour mimer des populations naturelles mélangées. Elles se comportent de la même manière d’un point de vue biologique, mais l’évolution de la fréquence des marqueurs n’est pas liée à l’efficacité biologique, ce qui suggère que des différences non détectées dans le génome pourraient être responsables de l’adaptation de l’hôte. La productivité des infections dans les deux hôtes a été étudiée car elle est la clé de voute du développement d’un agent de contrôle biologique. Les productivités sur P. operculella (1,36 à 2,69 × 108 OBs/ mg) et T. solanivora (0,48 à 3,64 × 108 OBs/mg) ne sont pas très différentes. Les populations génétiquement mélangées ne se distinguent pas des populations homogènes par leur production totale dans l’un ou l’autre des deux hôtes, cependant, les rendements (production virale/inoculum) montrent des différences claires, les populations mélangées (naturelles ou artificielles) sont plus performantes sur les deux hôtes. Aucune réduction de la pathogénicité sur l’hôte d’origine n’a été observée après plusieurs cycles de réplication de la population virale sur l’hôte alternatif. Les populations virales originellement adaptées à P. operculella ont évolué pour infecter T. solanivora. Dans les régions où les deux hôtes sont présents, les populations virales développent une stratégie pour être efficaces sur les deux hôtes.

Biological invasions constitute an important economical burden when they affect key resources for human alimentation, health or agronomic productions. Potato pests are important as this tuber is a key food source in Andean countries. The recent dispersion of the Guatemalan potato tuber moth, T. solanivora in South America can be traced back to the introduction in Venezuela, with progressive dispersion towards the South. Recent invasions provide, in addition, a unique model to analyse the process of adaptation of the whole receiving ecosystem to the new comers. This introduction of T. solanivora and its coexistence with the endemic potato tuber moth, Phthorimaea operculella offer us the possibility of studying the adaptation to T. solanivora of virus populations infeodated to the later. A survey has been carried out in the potato-producing regions of Colombia. From the T. solanivora larvae collected, granulovirus infections were detected in five different locations. All virus isolates are related to the previously described Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV). Differences in the pathogenicity against the two hosts were observed. Variability was detected in some isolates at two genetic markers. Genetically diverse populations appear to be more pathogenic for both hosts than genetically homogeneous populations. They provide a possible solution for the biological control of these insect pests. Artificial populations were constructed to mimic the mixed natural populations. They behave similarly from a biological point of view, but the evolution of the markers frequencies is not related to the biological efficacy, suggesting that undetected differences in the genomes could be responsible of this host adaptation. The productivity of the infections in both hosts has been studied as it constitutes a key point for the development of a biocontrol agent. The productivity in P. operculella (1.36 to 2.69 × 108 OBs/ mg) and T. solanivora (0.48 to 3.64 × 108 OBs/mg) are not very different. Genotypically mixed populations cannot be differentiated from homogeneous populations by their total production in one or the other host, however, the yields (virus output/doses to infect) show clear differences, mixed populations (natural or artificial) perform better in both hosts. No reduction in the pathogenicity for one host was observed after few cycles of replication of the virus population in the second host. Virus populations originally adapted to P. operculella had evolved to infect T. solanivora. In regions where both host are present, the populations developed a strategy to be efficient on both hosts., Les invasions biologiques sont un fardeau économique important si elles affectent des ressources critiques pour l’alimentation, la sante humaine ou les productions agricoles. Les ravageurs de la pomme de terre sont un challenge économique important tant ce tubercule est un aliment clé dans les pays andins. Il est possible de suivre la dispersion récente de la teigne du Guatemala, T. solanivora en Amérique du Sud depuis son introduction au Vénézuela à sa propagation progressive vers le sud. Par ailleurs, les invasions récentes fournissent un modèle unique pour analyser les processus d’adaptation de tout l’écosystème receveur au nouveau venu. Cette introduction de T. solanivora et sa coexistence avec la teigne endémique Phthorimaea operculella, nous offre la possibilité d’étudier l’adaptation de populations virales inféodées à P. operculella au nouvel hôte T. solanivora. Une étude de terrain a été engagée dans les régions productrices de pomme de terre en Colombie. A partir des larves de T. solanivora collectées sur 5 sites distincts, des infections à granulovirus ont été détectées. Tous les isolats viraux sont apparentés au Phthorimaea operculella granulovirus (PhopGV) précédemment décrit. Des différences de pathogénicité envers les deux hôtes ont été observées. Une variabilité a été détectée pour certains isolats au niveau de deux marqueurs génétiques. Les populations présentant une diversité génétique s’avèrent plus pathogènes sur les deux hôtes que des populations génétiquement homogènes. Elles offrent une opportunité pour le contrôle biologique de ces ravageurs. Des populations artificielles ont été construites pour mimer des populations naturelles mélangées. Elles se comportent de la même manière d’un point de vue biologique, mais l’évolution de la fréquence des marqueurs n’est pas liée à l’efficacité biologique, ce qui suggère que des différences non détectées dans le génome pourraient être responsables de l’adaptation de l’hôte. La productivité des infections dans les deux hôtes a été étudiée car elle est la clé de voute du développement d’un agent de contrôle biologique. Les productivités sur P. operculella (1,36 à 2,69 × 108 OBs/ mg) et T. solanivora (0,48 à 3,64 × 108 OBs/mg) ne sont pas très différentes. Les populations génétiquement mélangées ne se distinguent pas des populations homogènes par leur production totale dans l’un ou l’autre des deux hôtes, cependant, les rendements (production virale/inoculum) montrent des différences claires, les populations mélangées (naturelles ou artificielles) sont plus performantes sur les deux hôtes. Aucune réduction de la pathogénicité sur l’hôte d’origine n’a été observée après plusieurs cycles de réplication de la population virale sur l’hôte alternatif. Les populations virales originellement adaptées à P. operculella ont évolué pour infecter T. solanivora. Dans les régions où les deux hôtes sont présents, les populations virales développent une stratégie pour être efficaces sur les deux hôtes.

In this thesis, we investigated (1) the relative role of climate and biotic factors varying with climate in the selection of local adaptations of drosophila parasitoids (2) how the phenotypic plasticity of life history traits has evolved in reponse to the environment and egg maturation strategies of these organisms. Contrarily to the primary consumers in which evolution of life histories is directly affected by temperature, biotic factors varying with climate, such as host distribution and interspecific competition may be the principal agent of natural selection in parasitoids. Host distribution may explain the very strong variations that we observed, such as the existence of proovigenic and synovigenic populations in a same species and populations able or not to synthesise lipids during adult life. This last intraspecific variation may have affected trade-offs between traits and the evolution of metabolic rate. Strong variations in the level of phenotypic plasticity were also observed. Variability of the environment of origin explained these variations whereas life histories of organisms did not. To predict evolution of parasitic wasps in response to the global warming, biotic factors and environmental variability depending on climate should thus be integrated, and not only climate., Durant cette thèse, nous avons cherché à (1) déterminer le rôle du climat et de facteurs biotiques associés à celui-ci dans la sélection d'adaptations locales chez des parasitoides de drosophiles (2) comprendre comment la plasticité phénotypique des traits d'histoire de vie a évolué en réponse à l'environnement et aux stratégies de maturation de ces organismes. Contrairement aux consommateurs primaires pour lesquels la température d'origine affecte directement l'évolution des histoires de vie, il semblerait que les facteurs biotiques dépendants du climat comme la distribution des hôtes et la compétition interspécifique soient le moteur principal de la sélection naturelle chez les parasitoides. La distribution des hôtes expliquerait les très fortes variations géographiques observées sur des échelles fines, comme l'existence de populations proovogéniques ou synovogéniques au sein d'une même espèce, ainsi que de populations capables ou non de lipogenèse à l'age adulte. Cette dernière variation aurait notamment affecté les compromis entre traits et l'évolution du taux de métabolisme. La force de la plasticité phénotypique présente également de fortes variations géographiques. Celles-ci peuvent être attribuées à la variabilité de l'environnement d'origine et non aux histoires de vie des organismes. Prédire l'évolution des parasitoides en réponse au réchauffement global nécessite donc d'intégrer non pas seulement un effet direct du climat, mais également les facteurs biotiques et la variabilité environnementale associés au climat.

ISBN : 978-2-7592-0372-7 ; ISSN : 1777-4624

The eastern mosquitofish (Gambusia holbrooki) is among the most invasive fish worldwide and yet, while very abundant in most Mediterranean countries, it is unable to tolerate the colder winters of northern and central Europe. Understanding the effects of latitude on its life-history traits is essential to predict the potential for its invasion of central Europe in current scenarios of climate change. We studied the variation of life-history traits and parasite load in the eastern mosquitofish along a latitudinal gradient from southern France to southern Spain, sampling mosquitofish populations in eight Mediterranean river mouths ranging 5° in latitude. Southern mosquitofish populations displayed higher catch rates, allocated more energy to reproduction (gonadosomatic index and gonadal weight after accounting for fish size) and had a lower condition (total weight and eviscerated weight after accounting for fish size) than in northern populations. Despite variability among populations, size-at-maturity (L50) significantly varied with latitude and northern individuals matured at smaller size (lower L50). Parasite prevalence ranged from 0.0 to 26.7% but parasite richness was very low; all the parasites identified were larvae of pleurocercoid cestodes belonging to the order Pseudophyllidea. The abundance of mosquitofish parasites decreased with latitude and the presence and number of parasites infecting the mosquitofish had a significant negative effect on fish condition. The significant effects of latitude on the catch rates, life history and parasites of mosquitofish highlight the importance of latitudinal studies of invasive species to understand the interactive mechanisms of climate change and biological invasions This study was financially supported by the Government of Catalonia (AIRE 2003 and Catalan Government Distinction Award for university research 2004 to EGB) and the Spanish Ministry of Education (REN2003-00477 and CGL2006-11652-C02-01/BOS)