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The metacommunity concept allowed to explicitly incorporate the role of dispersal in the structure of local communities at multiple spatial and temporal scales in ecological studies. In river systems, which are highly structured spatially and where hydrological and environmental conditions vary in time and space, taking dispersal into account improved substantially our knowledge of aquatic biodiversity organisation. However, our knowledge of the metacommunity dynamics in the headwaters, the upstream parts of river networks, remains sparse. Yet, headwaters constitute the majority of river networks and play a key role in the functioning of river ecosystems thanks to their high biodiversity. Due to their upstream position, which isolates their communities within river networks, and the high fragmentation they undergo, by both natural drying and man-made structures, the metacommunity framework seems the most relevant to understand the spatio-temporal structure of their biodiversity. The objective of this thesis is to improve our understanding of metacommunity dynamics in headwaters (i) by revealing the processes at work in ten headwaters undergoing different degrees of fragmentation, (ii) by describing the temporal dynamics of these processes in a headwater fragmented by man-made structures and drying, and (iii) by developing a novel molecular identification method to refine invertebrate community differentiation within the network and better characterize the dynamics of their metacommunities. First, our results showed that alpha diversity was lower in intermittent reaches than perennial ones and that intermittent communities constituted subsets of those of perennial reaches. At the network scale, metacommunities were structured primarily by spatial distances, particularly those associated with fragmentation. All these results suggest that dispersal process is a major process in dynamic and fragmented headwaters, through extinction and recolonization events of intermittent reaches by perennial refuge zones and by dispersal limitation induced by fragmentation and network dendritism. Second, we showed that the processes structuring metacommunity in dynamic and fragmented headwater varied considerably through time, echoing recent studies which emphases the importance of integrating the temporal component in metacommunity studies of dynamic ecosystems. This result, coupled with the fact that dispersal is the dominant process, reflects the response of communities to the hydrological cycles characterizing these ecosystems, which involves frequent events of extinction and recolonization from refuges. In the headwater context of high fragmentation by man-made structures, responses to fragmentation by drying were undetectable, suggesting that the role of fragmentation in metacommunity structure depends on the nature and context of the fragmentation. Finally, we developed an efficient and reliable molecular identification method to obtain qualitative, and even quantitative, information for metacommunity studies in comparison with molecular identification methods traditionally used. The use of the developed method on in situ collected samples demonstrated its potential to study spatial distribution patterns in invertebrate groups for which morphological identification analyses are not possible due to coarse taxonomic level. This thesis offers many areas for further research and improvement in the assessment of metacommunity structure with a need to better describe and quantify dispersal and fragmentation and in the development of molecular methods. Nevertheless, our findings can already be used to guide headwater management and conservation programs by highlighting some priorities, particularly related to the dispersal, temporal variability and fragmentation context encountered in these ecosystems. In addition, this thesis proposes many avenues for optimisations of the molecular identification method; Le concept de métacommunauté a permis d’intégrer explicitement le rôle de la dispersion dans la structure des communautés locales à de multiples échelles spatiales et temporelles. Dans les réseaux hydrographiques, systèmes très structurés spatialement où les conditions hydrologiques et environnementales varient dans le temps et l’espace, la prise en compte de la dispersion a permis d’améliorer nos connaissances sur l’organisation de leur biodiversité. Cependant, nos connaissances concernant la dynamique des métacommunautés dans les têtes de bassin versant, parties les plus amont des réseaux, restent parcellaires. Elles représentent pourtant une majorité des cours d’eau et jouent un rôle clé dans leur fonctionnement. Du à leur position amont qui les isolent au sein des réseaux hydrographiques et de la fragmentation forte qu’elles subissent, naturelle et artificielle, une approche métacommunauté semble la plus pertinente pour comprendre l’organisation spatio-temporelle de leur biodiversité. L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension de la dynamique des métacommunautés de têtes de bassin versant (i) en déterminant les processus à l’œuvre dans dix têtes de bassins subissant différents degrés de fragmentation, (ii) en caractérisant la dynamique temporelle de ces processus dans un bassin versant fragmenté par des structures anthropiques et des assèchements et (iii) en développant une méthode d’identification moléculaire pour affiner la différenciation des communautés d’invertébrés et mieux caractériser leur dynamique. Dans un premier temps, nos résultats ont montré que la diversité alpha était plus faible dans les tronçons intermittents que dans les tronçons pérennes et que les communautés de tronçons intermittents étaient des sous-ensembles de celles des tronçons pérennes. A l’échelle du réseau, les métacommunautés étaient structurées par les distances spatiales, notamment celles associées à la fragmentation. Ces résultats suggèrent que le processus de dispersion est majoritairement à l’œuvre dans les têtes de bassin versant dynamiques et fragmentées à travers des événements d’extinction et de recolonisation des tronçons intermittents par des zones refuges pérennes et par la limitation de la dispersion due à la fragmentation et au dendritisme du réseau. Dans un deuxième temps, nous avons montré que les processus structurant les métacommunautés d’une tête de bassin versant dynamique et fragmentée variaient dans le temps. Ce résultat, couplé au fait que la dispersion est le processus dominant, reflète la réponse des communautés au dynamisme des cycles hydrologiques caractérisant ces écosystèmes. Dans ce contexte de forte fragmentation par les structures anthropiques, les réponses à l’assèchement étaient indécelables suggérant que le rôle de la fragmentation dans la structure des métacommunautés dépend de la nature et du contexte de fragmentation. Enfin, la méthode d’identification moléculaire développée s’est montrée efficace et fiable pour obtenir des informations qualitatives, voire quantitatives, pour les études de métacommunautés par rapport à celle d’identification morphologique classique. L’application de la méthode sur des échantillons prélevés in situ a permis de montrer son potentiel pour étudier les patrons de distribution de groupes d’invertébrés pour lesquels les analyses en identification morphologique ne sont pas possibles dû à une résolution grossière. Ce travail de thèse laisse entrevoir de nombreux axes d’améliorations que ce soit dans la compréhension de la structure des métacommunautés ou dans le développement de la méthode moléculaire. Ce travail peut déjà servir à guider les programmes de gestion et de conservation des têtes de bassin versant en mettant en avant certaines priorités liées à la dispersion, à la variabilité temporelle et au contexte de fragmentation rencontrés dans ces écosystèmes. Cette thèse propose aussi des pistes d'optimisation pour la méthode d’identification moléculaire

Le Bacillus thuringiensis var. israelensis est un insecticide entomopathogène qui agit par ingestion et provoque une lyse des tissus épithéliaux de l’intestin ainsi qu’une paralysie des pièces buccales. Le sérotype H-14 (de Barjac), présente une très forte spécificité d’action vis-à-vis des larves de moustiques ainsi que des simulies.Utilisé de manière expérimentale en Côte d’Ivoire dans le cadre d’essais de contrôle des populations larvaires de Simulium damnosum s.l., puis en campagne de lutte contre ces mêmes Diptères, il s’est avéré peu toxique pour la faune aquatique non-cible.Son épandage dans un milieu vierge entraîne une augmentation de l’intensité de dérive des invertébrés présents qui ne dépasse pas 4 à 5 fois sa valeur normale (contre 50 à 200 fois pour des insecticides organophosphorés comme le téméphos ou le chlorphoxim). L’action traumatisante induite par les traitements semble par contre plus longue qu’avec d’autres produits mais est sans conséquences pour le maintien des équilibres.Une action significative sur les Trichoptères Hydropsychidae, qui s’était traduite par une baisse sensible de leur densité après neuf semaines d’un traitement expérimental de saison sèche avec une formulation de B.t.i. H-14, n’a pas été retrouvée à la suite de traitements de campagne de plusieurs mois effectués sur de nombreuses rivières de Côte d’Ivoire, avec une autre formulation.En milieu stagnant, des concentrations très supérieures aux doses actives contre les larves de moustiques ont été lestées et se sont révélées très peu toxiques pour la faune non-cible.D’une manière générale, l’utilisation de B.t.i. H-14 comme moyen de lutte antivectorielle, avec application en milieu aquatique, ne semble pas devoir entraîner de risques écologiques, tout au moins à court et moyen terme. Bacillus thuringiensis var. israelensis is a spore forming bacterium with a pathogenic action caused by the production of a toxic protein. The ingestion by insects of the cristal produced by the spores lead to a paralysis of the mouthparts and a rapid destruction of the gut epithelium. The H-14 serotype isolated by de Barjac (1978) present a strong larvicide specificity against mosquitoes and also Simuliidae.Experimental use of the primary powder or formulations have been done in several rivers of the Ivory Coast, in order to estimate their toxicity against aquatic non-target organisms in the case of Simulium control applications.Some medium term experiments have also been studied as well as a dry season campaign of weekly treatments, covering the main rivers of that country.Applications of a formulation of B.t.i. H-14 on a virgin biotope produces an increase of the invertebrate drift intensity which rise about 4 to 5 times its normal value. Such an increase as to be considered as very low compared to the value which occures after organophosphorus insecticides treatments (respectively 50 to 200 times with temephos and chlophoxim for example…). However, the traumatisation induced on invertebrates by action of B.t.i. seems to be longer than in the case of application of other compounds, but is without any consequences lo the aquatic population balance.A significant decrease of density was found for Hydropsychidae after a 9 weeks experimental treatment of a small river with a B.t.i. formulation. The same phenomenon was not detected after the campaign of treatments with an other formulation, covering most of the Ivorian rivers.A B.t.i. H-14 Sandoz formulation experimented in stagnant biotopes in order to control mosquitoes larvae has been applied without any injury for the non target fauna, even at high dosages never used in a normal campaign.It can be concluded from the present results that B.t.i. H-14 have a nearly total short term innocuity against non target fauna associated lo Simulium damnosum s.l., or mosquitoes larvae. There is also no evidence of a deleterious action on invertebrate populations after a regular application at medium term.

Ce guide propose une démarche permettant d'évaluer le danger potentiel relatif aux sites d'accumulation de sédiments d'eau douce continentale (ouvrages et voies navigables), notamment en amont d'opérations d'entretien. Il est également adapté au diagnostic des causes de déclassement en mauvais état d'un site lors de suivi de qualité dans un contexte DCE. Ce guide opérationnel est à destination des acteurs en lien avec des problématiques impliquant les sédiments d'eau douce (maîtres d'ouvrages et opérateurs de la gestion des sédiments, bureaux d'études, syndicats d'aménagement et gestion des milieux aquatiques, services instructeurs, et agences de l'eau). Il met à disposition des connaissances et des méthodes développées dans le cadre de travaux de recherche (notamment le projet scientifique ANR-PRECODD et la littérature scientifique disponible sur le sujet). Le guide est en cohérence avec la réglementation en vigueur concernant la gestion des sédiments et des ouvrages. Il cible la gestion des sédiments au sein de la voie d'eau, à l'exception des opérations de chasse sédimentaire, et n'aborde pas non plus le cas de la gestion des sédiments à terre, ni celui du dragage à proprement parler. Il prend la forme d'une démarche d'évaluation graduée, comprenant une étape préliminaire de recueil d'informations (étape 0), et deux étapes d'évaluation du danger lié à la contamination : un dépistage (étape 1) et une évaluation poussée (étape 2). La démarche s'articule autour de trois éléments de preuves : la toxicité vis-à-vis de la faune benthique, l'accumulation des contaminants dans le benthos et l'impact sur les communautés de macroinvertébrés benthiques. La démarche d'évaluation ayant notamment pour objectif de tester l'acceptabilité ou non d'une opération de gestion, les données obtenues permettent de se positionner dans 3 classes décisionnelles : acceptable, inacceptable, ou incertaine. Le guide comprend des « fiches étapes » et des « fiches opérationnelles », décrivant l'évaluation du danger des sédiments sous différentes approches complémentaires basées sur des protocoles standardisés : « bioessais », « analyse chimique », « estimation de la bioaccumulation ». Il est accompagné d'un outil informatique pour faciliter le calcul d'indices.

The city of La Plata, Argentina, is situated in a low alluvial zone, with streams having insufficient drainage into the Río de la Plata estuary. In April 2013, a prodigious storm front caused unprecedented flooding in the city and environs that resulted in extensive loss of life and property, especially in the Del Gato stream basin. Through an analysis of water quality and the conditions of the habitat on the basis of the macroinvertebrates present as bioindicators of environmental quality, this work aims to contribute to a reevaluation of the role of the marshes adjacent to the stream as flood-alleviation elements, and then propose alternatives for flooding management in the basin. Consequently, quantitative seasonal samples of vegetation, sediments, and benthic organic matter were taken and limnologic parameters measured in three sectors of the basin having different land uses: rural, periurban, and urban-industrial. The macroinvertebrate assemblages, as analyzed through the application of ecological indices, exhibited a marked decline in richness and in the Pampean Biotic Index towards the low-lying basin. Principalcomponents analysis associated Site 1 with the dissolved-oxygen concentration, Site 2 with high nitrate values, and Site 3 with oxygen demands. Redundancy analysis indicated a positive relationship between Baetidae and Aeolosomatidae with the dissolved-oxygen concentration and between Enchytraeidae and Stratiomyidae with the conductivity. These marshes are fundamental in maintaining good environmental conditions and attenuating the effects of the flooding that is predicted to become increasingly catastrophic in this region as the climate changes., La ville de La Plata, en Argentine, est située dans une zone alluvionnaire, avec des cours d’eau ayant un écoulement insuffisant dans l’estuaire du Río de la Plata. En avril 2013, un front de tempête exceptionnel a causé des inondations sans précédent dans la ville et dans les environs, qui a entraîné des pertes en vie humaine et en propriétés, en particulier dans le bassin de Del Gato. Grâce à une analyse de la qualité de l’eau et des conditions de l’habitat sur la base des macroinvertébrés présents en tant que bioindicateurs de la qualité de l’environnement, ce travail vise à contribuer à une réévaluation du rôle des marais adjacents à la rivière en tant qu’éléments d’atténuation des inondations et propose ensuite des solutions alternatives pour la gestion des inondations dans le bassin. Simultanément des échantillons saisonniers quantitatifs de végétation, de sédiments et de matières organiques benthiques ont été pris et des paramètres limnologiques mesurés dans trois secteurs du bassin ayant des utilisations de terres différentes : rurales, périurbaines et urbaines-industrielles. Les différences de macroinvertébrés, analysées par l’application d’indices écologiques, ont montré un déclin marqué de la richesse et de l’indice biotique Pampean vers l’aval. L’analyse en composantes principales associe le site 1 avec la concentration en oxygène dissous, le site 2 avec des valeurs élevées de nitrate et le site 3 avec des demandes en oxygène. L’analyse de redondance a indiqué une relation positive des Baetidae et Aeolosomatidae avec la concentration en oxygène dissous et des Enchytraeidae et Stratiomyidae avec la conductivité. Ces marais sont fondamentaux pour maintenir de bonnes conditions environnementales et atténuer les effets des inondations qui devraient devenir de plus en plus catastrophiques dans cette région à mesure que le climat change., Facultad de Ciencias Naturales y Museo

Roque-Haute represents one of the Southeast volcanic table in Southern France where are recorded some protected aquatic plants from the wetland zone which includes temporary helocrenes, pools and ruisselets. In this paper, the author gives an outline of the typology and principles characteristics with respect to hydrological, physical and biological quality of the wetland area. Three types of both temporary helocrenes and pools are believed to characterise the domain of Roque-Haute. Recent investigations (1994-97) have allowed us to generate a list of 327 taxa of aquatic invertebrates which includes more than 150 ecotypical elements encountered in a high variety of habitats and microhabitats. Biological indicators (cold stenothermic and eurythermie species) are also recorded and believed to evaluate the ecotypical potential and the biological quality of the emergent water habitats. Helocrenes are the most typical habitats (madicolous, hygropetricolous, bryocolous, interstitiels, etc.) where low variation in temperature and heterogeneity of aquatic plants provide a wide variety of refuges for ecotypical representatives., Roque-Haute représente un des plateaux volcaniques du sud de la France le plus proche du littoral méditerranéen. Il se caractérise par sa zone humide à submersion temporaire qui comprend des mares, des ruisselets et des résurgences assimilées à des sources de type hélocrène où se développent certaines espèces végétales protégées. Dans ce travail, l’auteur donne un aperçu général sur les principales caractéristiques descriptives de la zone humide (typologie, hydrogéologie, topographie, zonation écologique, etc.) ainsi que des données concernant sa qualité biologique globale. Trois types de mares et de résurgences hélocrènes sont répertoriés. Des prélèvements récents (1994-97) nous ont permis de recenser un peuplement de 327 invertébrés aquatiques. Plus de 150 espèces, récoltées principalement dans les sources hélocrènes, correspondent à des types écologiques considérés comme des indicateurs biologiques du milieu naturel. Celles-ci trouvent des conditions favorables à leur épanouissement dans une variété de refuges et de microhabitats madicoles, hygropétriques, muscicoles, interstitiels, etc. dont la capacité biotique et les potentialités biogéographiques méritent d’être soulignées., Moubayed Joël. Le plateau basaltique de Roque-Haute (Hérault, France) : principales caractéristiques et qualité globale de la zone humide. In: Ecologia mediterranea, tome 24 n°2, 1998. pp. 185-206.

The implementation of the European Water Framework Directive (WFD, 2000) has promoted the rapid development of many stream restoration programmes. However, very few studies have tried to improve the understanding of how anthropogenic pressure mitigation efforts contribute to the ecological recovery of streams. Moreover, available feedbacks have mainly focused on the taxonomic responses of aquatic communities. Nowadays, the assessment of stream ecological quality is increasingly driven by functional approaches, including the use of biological traits of benthic invertebrates. The main goal of my PhD work has been to characterize the specific responses of benthic macroinvertebrate communities to different restoration actions implemented to reduce nutrient inputs or to improve stream hydromorphological conditions, and to compare such actions using different approaches (taxonomic and functional). Two sections of the Vistre River (south France) were studied. On a 3 km-long river section, we have surveyed the invertebrate assemblage recovery during a four year period including the commissioning of a new Waste Water Treatment Plan (WWTP) equipped with biological treatment capable of significantly reducing N, P, and C inputs in the River. Five kilometres upstream, a 2 km-long reach was morphologically restored, including remaindering work, riparian vegetation planting and pebble input. Invertebrate assemblages were assessed simultaneously on six restored sites and three canalized, non-restored sites during three years. Our results have shown that among the metrics that reflect community recovery to nutrient input reduction, those based on taxonomic criteria respond faster than trait-based ones, but do not imply a complete recovery of invertebrate community functioning. Community recovery assessment based on biological traits has demonstrated also a better correlation with site hydromorphological characteristics which varied with restoration works. Moreover, trait-based approach allows a better explanation of the functional mechanisms that occur in benthic assemblages after chemical water quality or hydromorphological characteristic improvement. In a multi-stressor context, invertebrate community responses to different restoration actions have underlined the need for acting on both water chemical quality and hydromorphological environment to improve global stream quality and to allow convenient biological community recovery. Lessons from the Vistre River study have been examined to (i) identify practical implications for the development of an assessment tool for evaluating the ecological gain provided by restoration actions, and (ii) give elements to help managers in optimizing the definition and monitoring of restoration actions; A l'approche des échéances fixées par la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE 2000), les actions de restauration se sont multipliées sur les cours d'eaux européens. Cependant, peu d'études ont été menées en parallèle pour évaluer les bénéfices apportés par de telles opérations aux biocénoses. En outre, bien que l'évaluation de la qualité écologique des cours d'eau soit de plus en plus alimentée par des approches fonctionnelles (dont l'utilisation des traits biologiques des invertébrés benthiques est un axe majeur), les retours d'expériences des opérations de restauration sont majoritairement basés sur les réponses taxonomiques des communautés aquatiques. Les objectifs de ce travail de thèse sont (i) de caractériser et de comparer les réponses spécifiques des communautés macrobenthiques à différentes actions de restauration physico-chimique et hydromorphologique et (ii) d'évaluer la pertinence de différentes approches basées, soit sur la taxonomie, soit sur les traits biologiques, dans le diagnostic de récupération des communautés d'invertébrés benthiques. Pour répondre à ces objectifs, deux sites d'un même cours d'eau méditerranéen, le Vistre (Gard), ont été étudiés. Le premier a fait l'objet de travaux de restauration hydromorphologique en 2004 et les réponses des assemblages d'invertébrés ont été étudiées simultanément sur six stations restaurées et trois stations non restaurées (canalisées) de 2008 à 2010. Sur le deuxième site, situé 5 km en aval, nous avons suivi la dynamique de récupération des communautés benthiques suite à une levée de pression physico-chimique (réduction des apports en azote et phosphore) imputable à l'arrêt du rejet d'une ancienne station d'épuration (STEP) et la mise en service d'une nouvelle STEP plus performante, 1 km en aval. Il a été montré que les indices basés sur des critères taxonomiques réagissent rapidement à la réduction des apports en nutriments mais ne traduisent pas une reprise complète du fonctionnement des communautés d'invertébrés. Au contraire les métriques basées sur les traits biologiques des invertébrés mettent en évidence une récupération biotique plus progressive qui n'atteint toutefois pas les valeurs attendues dans des conditions dites « de référence ». L'évaluation de la récupération des communautés d'invertébrés basée sur les profils de traits biologiques affiche également une meilleure corrélation avec les caractéristiques hydromorphologiques des stations en fonctions des travaux de restauration qu'elles ont, ou non, subis. L'utilisation des traits biologiques permet en outre de fournir des explications mécanistes aux processus de récupération des communautés d'invertébrés. Dans un contexte de pressions multiples, les réponses des communautés d'invertébrés ont souligné la nécessité d'agir à la fois sur la qualité physico-chimique de l'eau et le fonctionnement hydromorphologique du cours d'eau pour améliorer la qualité globale du système et permettre une récupération optimale des communautés. Les enseignements tirés de l'étude du Vistre ont été examinés afin de (i) dégager des implications concrètes pour le développement d'un outil d'évaluation du gain écologique par des opérations de restauration et (ii) soumettre des éléments d'aide à la décision dans le choix des actions de restauration à mener, et l'optimisation de leur suivi

Dans les plaines alluviales fluviales, les chenaux latéraux (appelés « lônes » sur le Rhône français) sont des milieux aquatiques plus ou moins connectés au cours principal du fleuve. Ce sont des milieux menacés. Dans le cadre du programme de restauration du Rhône, certains de ces milieux vont être restaurés et ce travail fourni un état de référence des communautés de macroinvertébrés aquatiques de certaines lônes du Bas-Rhône (entre Lyon et la Méditerranée) avant leur restauration. Il a été effectué avec la volonté de pouvoir comparer les résultats à ceux obtenus précédemment pour certaines lônes du Haut-Rhône (entre le lac Léman et Lyon). Deux hypothèses peuvent être formulées : 1) Le Rhône étant connecté avec la Saône à Lyon et cette dernière étant une voie d'arrivée possible de nouvelles espèces de par sa connexion avec le Rhin, les richesses spécifiques et les densités d'espèces exogènes attendues sont plus élevées sur le Bas- Rhône. 2) Les aménagements anthropiques du Haut-Rhône permettent au exogènes de se retrouver en plus grand nombre dans le Haut-Rhône après la restauration. Des données de faune et d'habitat ont été acquises dans 28 sites répartis dans 14 lônes du Bas-Rhône et ont été étudiées à l'aide de méthodes statistiques. Des données acquises précédemment sur le Haut-Rhône ont également été utilisées. La connectivité latérale des lônes avec le Rhône est un des facteurs ayant une influence sur la composition des communautés de macroinvertébrés. Elle ne peut cependant pas être mesurée directement. Une analyse en composante principale (ACP) a été utilisée pour sélectionner des variables synthétiques de la connectivité latérale à partir de plusieurs variables environnementales liées à elle. La densité d'individus appartenant à des espèces exogènes commune entre les blocs (Bas-Rhône, Haut-Rhône pré-restauré, Haut-Rhône post-restauré) a ensuite été modélisé via une ACC en fonction des variables précédemment sélectionnées. Enfin, les trois blocs ont été modélisés via une régression linéaire multiples. Les résultats obtenus confirment les hypothèses formulées et fournissent d'autres constatations importantes. Ils montrent que les sites du Bas-Rhône s'ordonnent de manière relativement homogène le long du gradient de connectivité latérale. Les sites du Haut-Rhône et ceux du Bas-Rhône se situent dans une même gamme de degrés de connectivité latérale, ce qui représente une condition essentielle pour les comparaisons faunistiques entre les deux secteurs. Les comparaisons effectuées entre le Haut-Rhône et le Bas-Rhône montrent que la densité dans le Haut- Rhône est globalement plus pauvre en espèces exogènes, notamment les espèces lentiques. Pour les comparaisons entre les sites pré-restauration et post-restauration, la densité en exogène est plus importante après la restauration, notamment des espèces lotiques.

In a global change context, ecosystems are subjected to more and more severe human pressures. In this context, optimizing the biomonitoring of natural ecosystems has become a major scientific, political and societal issue. In the early 2000th, most of the freshwater bioassessment methods did not succeed in fulfilling the requirements of the European Water Framework Directive, for efficiently evaluating the ecological status of rivers with the main objective to maintain or to reach the good ecological status for all the water bodies. In the same time, a major advance in community ecology was the explicit consideration of the biological and ecological attributes of species (i.e. their ?traits?) to better explain the role of habitat characteristics in community assembly. The main goal of this PhD work was to establish how trait-based approaches, at different biological scales, could enhance the bioassessment of French streams. We have first focused on the utilization of potential bio-ecological traits of macrobenthic communities for (i) evaluating the ecological quality of rivers, (ii) assessing the risk of significant alteration of benthic assemblages by specific pressure categories and (iii) appraising the human pressure-drived functional homogenization process in benthic communities. We examined the potential of new traits (derived from stable isotopy, stoichiometry and proteomics) for depicting the benthic invertebrate responses to 'simple' anthropogenic pressures (i.e. acidification and organic contamination). We have demonstrated that using potential bio-ecological traits efficiently enhances the ecological monitoring of wadeable rivers, at large spatial scale (e.g. on National survey networks). The stable isotope and stoichiometry analyses, when applied at reach scale, have allowed to link biological traits (i.e. diet and development) to ecological functions provided by macrobenthic communities, such as nutriment and organic matter flows in rivers. Finally, the proteomic analysis, performed along an acidification gradient, has brought out very interesting perspectives for the development of an integrative ?expert system? that early detects the biological effects of water quality alteration on benthic invertebrate assemblages; Dans le contexte d'un environnement soumis à des pressions humaines de plus en plus importantes, l'évaluation de la qualité écologique des milieux naturels est devenue un enjeu scientifique, politique et sociétal majeur. Au début des années 2000, les méthodes de bio-évaluation existantes se sont révélées insuffisantes au regard des exigences affichées par la Directive Européenne Cadre sur l'Eau de maintenir ou recouvrer le bon état écologique pour les masses d'eau continentales. En parallèle de cette prise de conscience politique de la nécessité d'une amélioration des méthodes de bio-évaluation, un certain nombre d'auteurs ont plaidé pour une prise en compte explicite des caractéristiques biologiques et écologiques des espèces (i.e. leurs « traits ») de façon à mieux comprendre les processus de mise-en-place et d'organisation des communautés en relation avec les caractéristiques de leur habitat. Le but principal de ce travail de thèse a été d'étudier comment les approches « traits », à plusieurs échelles d'organisation biologique, peuvent permettre d'améliorer la bio-évaluation des cours d'eau Français. Pour cela, nous avons étudié dans un premier temps l'application sur les communautés benthiques de l'approche « traits bio-écologiques potentiels » pour l'évaluation (i) de la qualité écologique, (ii) des risques d'altération et (iii) du degré d'homogénéisation fonctionnelle des cours d'eaux. Ensuite, nous avons exploré le potentiel de nouveaux traits (i.e. isotopiques, stoechiométriques et protéomiques) pour la caractérisation des réponses biologiques des invertébrés benthiques soumis à des pressions anthropiques 'simples' (i.e. acidification et contamination organique). Nos résultats ont démontré que les traits bio-écologiques potentiels permettaient d'améliorer de manière significative l'évaluation du statut écologique des cours d'eaux et des pressions anthropiques qu'ils subissent, à large échelle spatiale (e.g. sur les réseaux nationaux de suivi de la qualité de l'eau). Les analyses isotopique et stoechiométrique ont permis également, sur des problématiques plus locales, de relier des informations sur des traits biologiques (régime alimentaire et développement) aux transferts de nutriments et de matière organique réalisés par les communautés benthiques au sein des systèmes lotiques. Enfin, l'analyse protéomique réalisée le long d'un gradient d'acidification ouvre des perspectives intéressantes pour la mise en place d'un « système expert » précoce des effets d'une détérioration de la qualité de l'eau sur les invertébrés benthiques

In a global change context, ecosystems are subjected to more and more severe human pressures. In this context, optimizing the biomonitoring of natural ecosystems has become a major scientific, political and societal issue. In the early 2000th, most of the freshwater bioassessment methods did not succeed in fulfilling the requirements of the European Water Framework Directive, for efficiently evaluating the ecological status of rivers with the main objective to maintain or to reach the good ecological status for all the water bodies. In the same time, a major advance in community ecology was the explicit consideration of the biological and ecological attributes of species (i.e. their ?traits?) to better explain the role of habitat characteristics in community assembly. The main goal of this PhD work was to establish how trait-based approaches, at different biological scales, could enhance the bioassessment of French streams. We have first focused on the utilization of potential bio-ecological traits of macrobenthic communities for (i) evaluating the ecological quality of rivers, (ii) assessing the risk of significant alteration of benthic assemblages by specific pressure categories and (iii) appraising the human pressure-drived functional homogenization process in benthic communities. We examined the potential of new traits (derived from stable isotopy, stoichiometry and proteomics) for depicting the benthic invertebrate responses to 'simple' anthropogenic pressures (i.e. acidification and organic contamination). We have demonstrated that using potential bio-ecological traits efficiently enhances the ecological monitoring of wadeable rivers, at large spatial scale (e.g. on National survey networks). The stable isotope and stoichiometry analyses, when applied at reach scale, have allowed to link biological traits (i.e. diet and development) to ecological functions provided by macrobenthic communities, such as nutriment and organic matter flows in rivers. Finally, the proteomic analysis, performed along an acidification gradient, has brought out very interesting perspectives for the development of an integrative ?expert system? that early detects the biological effects of water quality alteration on benthic invertebrate assemblages, Dans le contexte d'un environnement soumis à des pressions humaines de plus en plus importantes, l'évaluation de la qualité écologique des milieux naturels est devenue un enjeu scientifique, politique et sociétal majeur. Au début des années 2000, les méthodes de bio-évaluation existantes se sont révélées insuffisantes au regard des exigences affichées par la Directive Européenne Cadre sur l'Eau de maintenir ou recouvrer le bon état écologique pour les masses d'eau continentales. En parallèle de cette prise de conscience politique de la nécessité d'une amélioration des méthodes de bio-évaluation, un certain nombre d'auteurs ont plaidé pour une prise en compte explicite des caractéristiques biologiques et écologiques des espèces (i.e. leurs « traits ») de façon à mieux comprendre les processus de mise-en-place et d'organisation des communautés en relation avec les caractéristiques de leur habitat. Le but principal de ce travail de thèse a été d'étudier comment les approches « traits », à plusieurs échelles d'organisation biologique, peuvent permettre d'améliorer la bio-évaluation des cours d'eau Français. Pour cela, nous avons étudié dans un premier temps l'application sur les communautés benthiques de l'approche « traits bio-écologiques potentiels » pour l'évaluation (i) de la qualité écologique, (ii) des risques d'altération et (iii) du degré d'homogénéisation fonctionnelle des cours d'eaux. Ensuite, nous avons exploré le potentiel de nouveaux traits (i.e. isotopiques, stoechiométriques et protéomiques) pour la caractérisation des réponses biologiques des invertébrés benthiques soumis à des pressions anthropiques 'simples' (i.e. acidification et contamination organique). Nos résultats ont démontré que les traits bio-écologiques potentiels permettaient d'améliorer de manière significative l'évaluation du statut écologique des cours d'eaux et des pressions anthropiques qu'ils subissent, à large échelle spatiale (e.g. sur les réseaux nationaux de suivi de la qualité de l'eau). Les analyses isotopique et stoechiométrique ont permis également, sur des problématiques plus locales, de relier des informations sur des traits biologiques (régime alimentaire et développement) aux transferts de nutriments et de matière organique réalisés par les communautés benthiques au sein des systèmes lotiques. Enfin, l'analyse protéomique réalisée le long d'un gradient d'acidification ouvre des perspectives intéressantes pour la mise en place d'un « système expert » précoce des effets d'une détérioration de la qualité de l'eau sur les invertébrés benthiques

Dans le cadre du programme de restauration du Rhône, certains chenaux latéraux aquatiques vont être restaurés et ce travail fourni un état de référence des communautés de macroinvertébrés aquatiques avant leur restauration. Trois hypothèses sont formulées : 1) Le gradient de connectivité latérale établi sur le Haut-Rhône, à l'aide de variables environnementales, est valide sur le Bas-Rhône. 2) Les aménagements étant plus anciens et la pollution plus importante sur le Bas-Rhône, les groupes faunistiques y sont plus pauvres. 3) Le Rhône étant connecté avec la Saône et cette dernière étant une voie d'arrivée d'espèces exogènes de par sa connexion avec le Rhin, les richesses et les densités d'espèces exogènes sont plus élevées sur le Bas- Rhône. Des données ont été acquises dans 28 de 14 lônes. La connectivité latérale des lônes est un des facteurs ayant une influence sur la composition des communautés de macroinvertébrés. Elle ne peut cependant pas être mesurée directement. Une analyse en composante principale a été utilisée pour construire une variable synthétique de connectivité latérale à partir de variables environnementales. Parmi les paramètres considérés se trouvent notamment : les richesses spécifiques brutes et raréfiées en EPT, en gastéropodes et en espèces exogènes, la densité d'espèces exogènes, ainsi que la composition faunistique. Cette dernière a été étudiée à l'aide de l'analyse factorielle des correspondances. Les résultats confirment les hypothèses formulées et fournissent d'autres constatations importantes. Les sites du Haut-Rhône et du Bas-Rhône se situent dans une même gamme de connectivité latérale. Les comparaisons entre le Haut-et le Bas-Rhône montrent que le Haut-Rhône est globalement plus riche en EPT et en gastéropodes, alors que le Bas-Rhône est plus riche en espèces exogènes. Ces résultats constituent la première étude à grande échelle des communautés de macroinvertébrés des lônes du Bas-Rhône.

La biodiversité dans les plaines alluviales est principalement structurée par la dynamique fluviale et la connectivité hydrologique entre les différents milieux terrestres et aquatiques. Cependant, de nombreux auteurs postulent une influence de la productivité de ces milieux sur les variations de la biodiversité observée. Cinq annexes fluviales appartenant à la plaine alluviale du Rhône court-circuité dans le secteur de Belley ont été choisies pour y tester la relation entre la biodiversité, la productivité et la connectivité. La biodiversité a été étudiée à travers la richesse spécifique et l'abondance relative de trois groupe de taxons : les mollusques gastéropodes, les insectes éphéméroptères, plécoptères et trichoptères (EPT) et les macrophytes aquatiques. La productivité primaire dans les différents sites a été évaluée à travers deux groupes de végétaux : le périphyton se développant sur des supports artificiels et les macrophytes aquatiques submergés en place dans les milieux. Les connectivités latérales et souterraines entre les différents sites et le fleuve ont été évaluées par la mesure horaire du niveau d'eau et de la température durant onze mois ainsi que par des mesures mensuelles de la turbidité, de la conductivité, du phosphore et des différentes formes de l'azote (azote ammoniacal, nitrites, nitrates). Nos résultats montrent que la grande complexité des milieux étudiés est générée notamment, par la diversité des sources d'eau qui les alimentent. Nous observons aussi que certains paramètres clés ont un effet déterminant sur les communautés. La fréquence et l'intensité des perturbations provoquées par les crues modulent ainsi fortement le développement des macrophytes. Les mesures de la productivité montrent que les différents sites présentent deux fonctionnements trophiques distincts. Les milieux plus déconnectés sont dominés par la production autogène de matière organique alors que la production des milieux plus connectés au fleuve dépend principalement des échanges avec le reste de la plaine alluviale. Des difficultés ont étés rencontrées à différents niveaux. La connectivité hydrologique est un concept multidimensionnel complexe. Elle n'a malheureusement pas pu être caractérisée de la façon la plus complète. Le dispositif expérimental pilote servant à mesurer la croissance du périphyton a présenté la caractéristique inattendue d'accumuler les particules fines en suspension. Cet effet a occulté la croissance du périphyton durant la totalité de l'année dans un des sites et durant une grande partie de l'année dans les autres. Quelques propositions visant à améliorer la caractérisation de la connectivité et de la productivité dans les milieux alluviaux sont donc proposées.

Landscape has never been as altered by urbanization and road development as it occurred during the XXth century. Wetlands have been greatly affected by these transformations that leaded to a decrease by about 90 % of their number in Europe. In order to avoid the contamination of water resource from road traffic pollution, the French water law, voted in 1992, compelled highway companies to treat road run-off waters. This leaded to the construction of stormwater ponds along roads which main objectives are (i) limiting pollution risk (chronic and accidental) and (ii) reducing flooding events. Because of their number in the landscape, these engineering structures represent a large network of small virgin wetlands, quickly colonised by a variety of aquatic organisms. Despite their numbers and originality these systems are still poorly understood. Our study, located in southern France, in the Mediterranean region, aimed at studying the annual biological cycle of aquatic invertebrates, dragonfly and amphibians in six stormwater ponds of the Autoroutes du Sud de la France (ASF) road network. Three main questions were asked, that is to say (i) are these sites polluted and how much?, (ii) what about their biological richness deals with such ponds? and (iii) can we describe and quantify an impact of this eventual pollution on aquatic communities?.We showed that the pollution was heterogeneous in space and time, mainly characterised by a contamination of sediments by hydrocarbons and trace metals (copper and zinc mainly) and by the irregular presence of herbicides (mainly glyphosate and its by-product AMPA) in the water column. Community structure of invertebrates and vertebrates assemblages was characterised. It appeared to be rich and diversified, mainly for the dragonfly community.If road pollution alone is not enough to explain distribution patterns of species in ponds, biodiversity seems to be more sensitive to other environmental features acting at different scales : landscape mosaic structure for amphibians and pond surface or macrophyte richness for dragonflies. These observations point out the issue of Nature's adaptation face to the increasing artificialisation of our environment., Le XXème siècle a connu une transformation sans précédent des milieux naturels du fait d'une urbanisation galopante et par voie de conséquence un développement très important du réseau routier et autoroutier. Les zones humides ont été fortement touchées par ces modifications puisqu'elles ont régressé de près de 90 % en Europe au cours de cette période. Afin d'éviter une contamination des milieux aquatiques due au trafic routier, la loi sur l'eau de 1992 a obligé les sociétés d'autoroutes à traiter les écoulements de chaussées résultant de l'activité routière. Ces mesures se sont traduites par la création de bassins d'eaux pluviales dont les objectifs sont de (i) limiter les risques de pollution (chronique ou accidentelle) et (ii) de réduire les risques de perturbation hydrauliques. La multiplication de ces ouvrages dans le paysage a engendré la constitution d'un vaste réseau de micro-zones humides, soit autant de nouveaux espaces écologiques vierges rapidement colonisés par une grande variété d'organismes. Malgré leur grand nombre et leur originalité, ces milieux ont été peu étudiés jusqu'à présent.Notre étude, localisée dans le sud de la France, en région Méditerranéenne, a consisté en un suivi d'un an des communautés d'invertébrés aquatiques, d'odonates et d'amphibiens dans six bassins d'eau pluviale autoroutiers du réseau des Autoroutes du Sud de la France (ASF). Nous avons cherché à répondre à trois questions principales, à savoir (i) quel est le degré de contamination de ces sites? (ii) quelle est leur richesse biologique? et (iii) peut-on qualifier et quantifier un impact de la pollution routière sur les communautés vivantes de ces bassins?.Nous avons démontré la présence d'une pollution très hétérogène dans l'espace et le temps, principalement caractérisée par une contamination des sédiments par les hydrocarbures, le cuivre et le zinc ainsi que par la présence plus ou moins régulière d'herbicides dans la colonne d'eau. Les faunes d'invertébrés et de vertébrés ayant colonisé ces espaces ont été caractérisées en terme de structure des communautés. Ces dernières s'avèrent riches et diversifiées, et en particulier pour le peuplement d'odonates. Si la pollution routière ne permet pas d'expliquer les patrons de distribution des espèces dans les mares, à l'exception d'un effet notable du salage hivernal, la biodiversité échantillonnée se révèle être sensible à des variables écologiques jouant à différentes échelles : la composition de la matrice paysagère adjacente pour le peuplement amphibien et la surface des bassins ou la richesse en macrophytes pour les odonates. Ces résultats nous amènent à porter une réflexion sur les adaptations de la Nature face à une anthropisation croissante de notre environnement.

Landscape has never been as altered by urbanization and road development as it occurred during the XXth century. Wetlands have been greatly affected by these transformations that leaded to a decrease by about 90 % of their number in Europe. In order to avoid the contamination of water resource from road traffic pollution, the French water law, voted in 1992, compelled highway companies to treat road run-off waters. This leaded to the construction of stormwater ponds along roads which main objectives are (i) limiting pollution risk (chronic and accidental) and (ii) reducing flooding events. Because of their number in the landscape, these engineering structures represent a large network of small virgin wetlands, quickly colonised by a variety of aquatic organisms. Despite their numbers and originality these systems are still poorly understood. Our study, located in southern France, in the Mediterranean region, aimed at studying the annual biological cycle of aquatic invertebrates, dragonfly and amphibians in six stormwater ponds of the Autoroutes du Sud de la France (ASF) road network. Three main questions were asked, that is to say (i) are these sites polluted and how much?, (ii) what about their biological richness deals with such ponds? and (iii) can we describe and quantify an impact of this eventual pollution on aquatic communities?.We showed that the pollution was heterogeneous in space and time, mainly characterised by a contamination of sediments by hydrocarbons and trace metals (copper and zinc mainly) and by the irregular presence of herbicides (mainly glyphosate and its by-product AMPA) in the water column. Community structure of invertebrates and vertebrates assemblages was characterised. It appeared to be rich and diversified, mainly for the dragonfly community.If road pollution alone is not enough to explain distribution patterns of species in ponds, biodiversity seems to be more sensitive to other environmental features acting at different scales : landscape mosaic structure for amphibians and pond surface or macrophyte richness for dragonflies. These observations point out the issue of Nature's adaptation face to the increasing artificialisation of our environment., Le XXème siècle a connu une transformation sans précédent des milieux naturels du fait d'une urbanisation galopante et par voie de conséquence un développement très important du réseau routier et autoroutier. Les zones humides ont été fortement touchées par ces modifications puisqu'elles ont régressé de près de 90 % en Europe au cours de cette période. Afin d'éviter une contamination des milieux aquatiques due au trafic routier, la loi sur l'eau de 1992 a obligé les sociétés d'autoroutes à traiter les écoulements de chaussées résultant de l'activité routière. Ces mesures se sont traduites par la création de bassins d'eaux pluviales dont les objectifs sont de (i) limiter les risques de pollution (chronique ou accidentelle) et (ii) de réduire les risques de perturbation hydrauliques. La multiplication de ces ouvrages dans le paysage a engendré la constitution d'un vaste réseau de micro-zones humides, soit autant de nouveaux espaces écologiques vierges rapidement colonisés par une grande variété d'organismes. Malgré leur grand nombre et leur originalité, ces milieux ont été peu étudiés jusqu'à présent.Notre étude, localisée dans le sud de la France, en région Méditerranéenne, a consisté en un suivi d'un an des communautés d'invertébrés aquatiques, d'odonates et d'amphibiens dans six bassins d'eau pluviale autoroutiers du réseau des Autoroutes du Sud de la France (ASF). Nous avons cherché à répondre à trois questions principales, à savoir (i) quel est le degré de contamination de ces sites? (ii) quelle est leur richesse biologique? et (iii) peut-on qualifier et quantifier un impact de la pollution routière sur les communautés vivantes de ces bassins?.Nous avons démontré la présence d'une pollution très hétérogène dans l'espace et le temps, principalement caractérisée par une contamination des sédiments par les hydrocarbures, le cuivre et le zinc ainsi que par la présence plus ou moins régulière d'herbicides dans la colonne d'eau. Les faunes d'invertébrés et de vertébrés ayant colonisé ces espaces ont été caractérisées en terme de structure des communautés. Ces dernières s'avèrent riches et diversifiées, et en particulier pour le peuplement d'odonates. Si la pollution routière ne permet pas d'expliquer les patrons de distribution des espèces dans les mares, à l'exception d'un effet notable du salage hivernal, la biodiversité échantillonnée se révèle être sensible à des variables écologiques jouant à différentes échelles : la composition de la matrice paysagère adjacente pour le peuplement amphibien et la surface des bassins ou la richesse en macrophytes pour les odonates. Ces résultats nous amènent à porter une réflexion sur les adaptations de la Nature face à une anthropisation croissante de notre environnement.

1. Dans le cadre du suivi scientifique du programme décennal de restauration écologique et hydraulique du Rhône français, huit annexes fluviales (appelées lônes) ont été étudiées dans les secteurs de Belley et de Brégnier-Cordon afin de fournir un état de référence des milieux avant restauration. 2. La description des milieux a tenu compte des caractéristiques physico-chimiques des eaux, de la teneur en matière organique des sédiments, des communautés de macroinvertébrés aquatiques et de leur habitat. Les macroinvertébrés fournissent une gamme de renseignements sur la qualité, le fonctionnement et les modifications anthropiques du milieu. Une exploration des relations entre la macrofaune et leur habitat a été entreprise afin de modéliser la réponse biologique des macroinvertébrés aux modifications de leur habitat potentiellement induites par la restauration. 3. La macrofaune des huit annexes fluviales a été échantillonnée à deux dates au printemps et en été (2003 ou 2004) à l'aide d'une épuisette au sein d'un quadrat de 50cm par 50cm et la structure de l'habitat a été décrite à l'intérieur de ce même quadrat. Cette opération a été répétée à chaque date en 4 points dans des sites à l'amont et à l'aval de chaque annexe. Les prélèvements d'eau et de sédiment ont été effectués dans les mêmes sites en période hivernale. 4. Après tri, détermination et dénombrement des macroinvertébrés, les données récoltées ont permis de calculer plusieurs métriques exprimant la diversité biologique du milieu (richesse taxonomique, composition faunistique, statut des espèces), ainsi que certains aspects du fonctionnement des milieux (métriques basées sur les traits biologiques et écologiques des taxons). 5. La chimie des eaux et les teneurs en matière organique des sédiments montrent que ces milieux sont très influencés par le cours actif du Rhône et par les terrains agricoles avoisinants, les milieux étudiés sont donc dirigés par des processus allogènes dominants. Ces milieux constituent un ensemble diversifié en terme de composition faunistique. Cette diversification est régie par leur degré de connexion avec le cours actif du Rhône. L'analyse des traits révèle un fonctionnement relativement homogène entre les différentes annexes et au cours des saisons. Des espèces exogènes au système rhodanien (principalement des mollusques) sont présentes dans toutes les annexes, à l'exception d'un seul site. Certaines annexes représentent des sites très diversifiés en Coléoptères ou en Trichoptères. La modélisation des richesses taxonomiques en fonction de la structure de l'habitat conduit à des premiers résultats satisfaisants et encourageants, mais nécessite encore des améliorations. 6. Ce travail offre une description instantanée des milieux et de leur originalité avant restauration. Le suivi après travaux permettra d'entreprendre une description de l'évolution de leurs composantes abiotiques et biotiques et d'évaluer les conséquences des opérations de restauration sur la biodiversité aquatique. Une attention particulière devra être apportée au suivi des espèces exogènes au système rhodanien.

We sought to improve the ecological relevance of the existing effect assessment methods for benthic invertebrate communities. We have thus developed a method, which permits to build test batteries that are representative of the functioning of natural communities. It is based on the statistical analysis of the combinations of 22 biological and ecological traits for 479 western European invertebrate species. We used this method in order to build a test battery that represents the functioning of benthic communities that inhabit fine sediments of lowland rivers and lakes in Western Europe. This battery gathers five species: Chironomus riparius, Valvata piscinalis, Branchiura sowerbyi, Lumbriculus variegatus and Sericostoma personatum. We have then sought to characterize the biological response to zinc of lab populations for C. riparius, V. piscinalis and B. sowerbyi. For these species, we developed handling and breeding methods and described their life cycle at the lab in clean sediments. Then, we ran toxicity tests to characterize the effects of zinc on individual survival, growth and reproduction. Test data were first analyzed at the individual level using mechanistic models based on the perturbation of energy budgets by the toxicant. On the basis of both the data from toxicity tests and the effects models, we estimated the effects of zinc at the population level using matrix population models. Finally, we used population level results to derive a no effect concentration for the benthic community. The study of population effects of zinc on C. riparius, V. piscinalis and B. sowerbyi allowed us to estimate (at the lab) a no effect concentration for the benthic community, which is reliable when compared to field results. The validation and the adaptation the methods we used for routine effect assessment of chemicals represents the major prospects of our work., Nous avons cherché à améliorer la pertinence écologique des méthodes existantes d'évaluation des effets des substances chimiques pour les communautés d'invertébrés benthiques. Nous avons tout d'abord mis au point une méthode qui permet de construire des batteries de test représentatives du fonctionnement des communautés naturelles grâce à l'analyse statistique des combinaisons de 22 caractéristiques biologiques et écologiques pour 479 espèces d'invertébrés rencontrées en Europe de l'Ouest. Nous avons utilisé cette méthode afin de construire une batterie de test représentative de la communauté d'invertébrés inféodés aux sédiments de zone aval de cours d'eau et de lacs. Cette batterie est constituée de cinq espèces: Chironomus riparius, Valvata piscinalis, Branchiura sowerbyi, Lumbriculus variegatus et Sericostoma personatum. Nous avons alors caractérisé la réponse biologique au zinc des populations de laboratoire pour C. riparius, V. piscinalis et B. sowerbyi. Pour ce faire, nous avons mis au point des méthodes d'élevage, décrit le cycle de vie en laboratoire en milieu propre et réalisé des tests de toxicité afin de caractériser les effets d'une contamination du sédiment par le zinc sur la survie, la croissance et la reproduction des organismes. Ces effets ont été analysés au niveau individuel grâce à des modèles basés sur la perturbation de la gestion de l'énergie par le toxique. A partir de données individuelles, nous avons estimé les effets attendus au niveau des populations en couplant ces modèles d'effets sur les individus avec des modèles biodémographiques matriciels basés sur l'étude du cycle de vie des organismes. L'étude de la sensibilité au zinc des populations de C. riparius, V. piscinalis et B. sowerbyi nous a permis d'estimer une concentration sans effet du zinc sur les communautés benthiques qui est relativement fiable par rapport aux résultats observés sur le terrain. La validation et l'adaptation des outils proposés en vue d'une utilisation en routine pour l'évaluation des effets des substances chimiques représentent les perspectives majeures de la thèse.

Le Département du Bas-Rhin (CG67) est porteur du projet de réintroduction de la cistude d’Europe (Emys orbicularis), inscrit dans sa Charte de l'Environnement de 1990, pour lequel le Ministère de l’Ecologie et du Développement Durable a donné son accord en septembre 2004. Cette espèce aurait disparu de la zone du Rhin supérieur vers la fin du 19ème siècle, notamment en raison de la destruction de son habitat. Le projet de réintroduction de la cistude, au-delà du relâcher des animaux, a permis d’aménager et de protéger des milieux naturels, et ainsi, de favoriser le retour de tout un cortège d’animaux et de plantes inféodés aux zones humides.Le site de relâcher est le site frontalier du Woerr, à Lauterbourg : d’une superficie d’environ 150 hectares situés entre le Rhin et la Vieille Lauter, il répond aux exigences variées, aquatiques et terrestres, de la cistude et bénéficie d'un bon cadre de protections réglementaires (Natura 2000, Zone Naturelle d’Intérêt Ecologique Faunistique et Floristique, Réserve Biologique Domaniale et Espace Naturel Sensible du CG67). En 2011 et 2012, des travaux de restauration des milieux aquatiques ont été réalisés par le CG67 afin de donner toutes les chances de réussite au projet de réintroduction et de rétablir des continuités écologiques aquatiques. Ainsi, six nouveaux milieux lentiques ont été créés : quatre mares et deux « étangs » dont un connecté à la gravière ; des zones de berges peu profondes ont également été aménagées sur la gravière. En vue d’estimer une partie des ressources alimentaires disponibles pour les cistudes relâchées, nous avons tenté d’approcher la biomasse disponible en macro-invertébrés aquatiques du site. Des échantillonnages en macro-invertébrés couplés aux relevés des caractéristiques habitationnelles de chaque milieu lentique ont été réalisés en 2012 et en 2013. Tous milieux confondus, en 2013, 140 taxons ont été identifiés, aux niveaux du genre ou de la famille principalement, et dénombrés. Dix taxons, parmi les plus abondants ou les plus gros, ont été pesés par lots de 50 à 100 individus, à raison de 3 répliquats par taxon. Il s’agit des gastéropodes Planorbidae et Physa, des bivalves Dreissena (l’espèce exotique invasive D. polymorpha : la moule zébrée), des crustacés Daphnies, Assellidae, et Mysidae, des larves d’insectes Chironomidae et Leptocerus, Ephemeroptères principalement représentées par les Caenidae et Anisoptères. Les poids frais unitaires trouvés sont compris entre 0.032 mg pour les Mysidae et 113.6 mg pour les Anisoptères, avec une moyenne de 14.89 mg. La calcination (à 550°C) des échantillons a permis d’estimer que la part de matières organiques allait de plus de 90% chez les Arthropodes pesés à 49% chez les mollusques (Dreissena). Pour le calcul de biomasse invertébrée par milieu, nous avons attribué aux taxons non pesés les poids des animaux pesés aux proportions les plus proches. En tenant compte pour chaque milieu de sa surface totale en eau, des surfaces échantillonnées et du dénombrement de chaque taxon par habitat, ainsi que la proportion de chaque habitat présent. En 2013, les biomasses estimées variaient en 2013 de 0.06 kg à 12 kg dans les mares dont les surfaces vont de 82 à 1 646 m² et de 5 à 10 kg dans les étangs d’environ 1 000 m² chacun. Globalement, ces biomasses ont augmenté par rapport à 2012 dans ces nouveaux milieux. La biomasse de la gravière (surface 8 ha) a été estimée à 484 kg, dont 95% est constituée de Dreissena. Les moules zébrées représentent donc le réservoir de la biomasse en macro-invertébrés aquatiques sur le Woerr. Ce résultat nous a conduits à mettre en œuvre des tests de prédation de Dreissena par les cistudes en captivité.