Structure des assemblages de diatomées benthiques en rivière

THÈSE DE DOCTORAT
PRÉSENTÉE À
L'UNIVERSITÉ BORDEAUX I
ÉCOLE DOCTORALE
« Sciences et environnments »
par Marius BOTTIN
pour obtenir le grade de
DOCTEUR en
Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
Structure des assemblages de diatomées benthiques en rivière :
l'environnement explique-t-il tout ?
Processus écologiques et développement méthodologiques.
Sous la direction de Michel COSTE et Sovan LEK
Soutenue le 28 juin 2012,
devant le jury composé de
Didier Alard
Professeur , UMR BIOGECO, Université Bordeaux I
Président
Rapporteur de soutenance
Jean-Pierre Descy
Professeur, FUNDP Namur
Rapporteur
Isabelle Lavoie
Chargée de recherche, INRS Centre Eau Terre et Environnement, Québec
Rapporteur
Janne Soininen
Professeur, Department of Geoscience and Geography, University of Helsinki
Examinateur
Juliette Tison-Rosebery
Chargée de recherche, Irstea, Unité REBX
Examinateur
Sovan Lek
Professeur, Laboratoire EDB, Université Toulouse Paul Sabatier
Examinateur
Michel Coste
Directeur de recherche émérite, Irstea Unité REBX
Examinateur
Numéro d'ordre : 4538

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Résumé
Les diatomées sont des algues microscopiques qui sont largement utilisées
pour évaluer la qualité écologique des cours d’eau.Les méthodes utilisées se
basent sur des modèles simplifiés de biologie des communautés, dans lesquels
seules les réponses individuelles des espèces à l’environnement sont prises en
compte.Le test de l’importance de processus complémentaires a montré un im-
pact fort des dynamiques de colonisation des espèces, mais un impact négligeable
des phénomènes de compétition ou de facilitation.Ces processus impliquent une
structure des assemblages bien plus complexe que celle habituellement assumée
par les méthodologies de bioindication.L’adaptation et la mise en oeuvre de mé-
thodes de réseaux de neurones et de logique floue nous ont permis de redéfinir
des éco-régions françaises et de décrire des relations générales entre les traits
biologiques des espèces et l’environnement, tout en prenant mieux en compte
cette complexité.
English title
Structure of benthic diatom assemblages in rivers : is environment the only
explanation ?
Abstract
Diatoms are microscopic algae which are widely used to monitor the eco-
logical quality of streams and rivers. The regular methodologies are based on
simpllified community models. In these models, only the invidual species res-
ponses to environment are accounted for.Testing the importance of complemen-
tary processes showed a significant effect of colonization dynamics, but only a
slight effect of biotic relationships. These processes led us to considerate a more
complex assemblage structure than the one usually assumed by the biomonito-
ring methodologies.Therefore we implemented both neural networks models and
fuzzy logic methodologies, in order to refine French ecoregions and to describe
relationships between species traits and environment.
Mots-clefs
Diatomées ; Assemblage ; Dispersion ; Relations biotiques ; Carte auto-organisatrice
de Kohonen ; Pattern trees
Keywords
Diatoms ; Assemblage ; Dispersal ; Biotic relationships ; Self organizing map ;
Artificial neural network ; Pattern trees

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Cette thèse a été financé par Irstea (qui s’appelait alors CEMAGREF) grâce
des contrats avec l’ONEMA. Merci à ces deux organismes pour cela, ainsi qu’aux
citoyens français et européens pour avoir participé à ce projet par leurs impôts !
Une thèse a cela de particulier qu’elle demande tellement d’implication per-
sonnelle que se retrouvent alors imbriqués les mondes professionnels et privés,
pour le meilleur et pour le pire ! Je parlerai ici surtout du meilleur...
Je tiens à remercier tous les gens qui ont participé, de près ou de loin à cette
aventure, à tous ceux qui ont été là au bureau, dans les réunions professionnelles
et colloques plus ou moins éloignés, dans mes successives colocations, ou même
dans les bars ou à la plage !
Voici quelques mentions spéciales, rituelles et non moins sincères :
Merci aux rapporteurs de cette thèse, Jean-Pierre Descy et Isabelle Lavoie,
pour avoir relu, commenté ma thèse et s’être déplacé jusqu’à Bordeaux pour ma
soutenance. Vos remarques m’ont été très utile et j’essaierai de m’en souvenir
pour la suite de mon travail. Merci aussi à Janne Soininen d’être venu à cette
soutenance, ainsi qu’à Didier Alard de l’avoir présidé.
Juliette l’extraordinaire humanité, l’humilité 1le dévouement aux autres,
l’humour sont quelques unes de tes qualités qui m’ont facilité la vie pendant
ces quatre ans. Malgré tes réticences, il faut le dire, ces qualités font de toi une
chef/manager extraordinaires ! ! ! A cela il faut rajouter une aide concrète, de
tous les jours, sans laquelle je n’aurai jamais réussi à affirmer quoique ce soit...
tout cela ne serait rester qu’hypothèses assorties de contre-hypothèses tout aussi
probables, un fouilli informe. Bref, je ne saurai jamais te remercier assez !
Sovan et Michel, je vous suis très reconnaissant d’avoir accepter d’être mes
directeurs de thèses. Votre rôle n’a pas été de m’accompagner tous les jours sur
les petites questions, doutes et choix à faire c’est Juliette qui a assumé cela,
mais les discussions avec vous m’ont toujours été utiles, notamment lors de mes
comités de thèse ou juste dans le couloir pour Michel. Chacun à votre manière,
vous êtes et resterez des exemples pour moi, Michel par ton humilité1 et ton
humour malgré une connaissance énorme et reconnue par tous, Sovan pour ton
sérieux et ton exigence. Merci à vous deux d’avoir cru en moi et de m’avoir
soutenu jusqu’au bout !
KIITOS Janne, Aion kirjoittaa Englanti, koska luulen, että minun huono
Suomen kielen olisivat todellisuudessa vähemmän ymmärrettävää sinulle kuin
minun Englanti. Thank you for coming from so far at every Ph.D. comitee
meeting, for having invited me in your lab, for teaching me how to write a
paper, and for helping so efficiently and quickly to write them. I won’t go into
details here, but I will also remember you showing me the "undergroung part"
of Helsinki, and I’m grateful for that too.
François, merci de m’avoir pris en stage avant cette thèse, d’en avoir rédigé
le sujet avec Juliette et de l’avoir défendu. Merci aussi pour ta vision globale des
écosystèmes, et je ne peux pas faire ces remerciements sans mentionner, c’est
maintenant une tradition à laquelle je ne peux déroger) tes débits et puissances
1. je pense que j’ai eu une chance extraordinaire de faire ma thèse avec vous pour cela en
particulier, il y a, à mon avis, peu de gens qui ont pu marquer tant de fois « humilté » dans
leurs remerciements de thèse, vu l’ambiance générale du milieu . . .