Abstract: L'importance des forêts tropicales dans le cycle du carbone à l'échelle planétaire est majeure, tant en terme de stock qu'en terme de flux de CO2. Plusieurs études mettent en évidence des changements au sein des forêts tropicales au cours des 20 dernières années, notamment des changements de la dynamique forestière et une augmentation de la biomasse aérienne. Les déterminants de ces variations sont aujourd'hui discutés et nous proposons ici d'apporter une contribution à ce débat. Les données utilisées dans ce travail proviennent du dispositif de suivi forestier à long terme de Paracou, Guyane Française, mis en place en 1984 et qui recouvre plus de 120 ha de forêt tropicale humide. Les données météorologiques proviennent de la tour à flux du dispositif, Guyaux. Les mesures de diamètre proviennent de la base Guyafor pour les données annuelles et bisannuelles, et des mesures de 260 arbres à proximité de la tour à ux pour les mesures diamétriques intra-annuelles.
Cette thèse se divise en deux grandes parties. La première concerne l'analyse de la biomasse du dispositif de suivi forestier de Paracou en Guyane et l'implication des changements de structure de cette forêt sur le bilan de carbone. Cette partie est constituée de deux points. (i) Quelles échelles temporelles et spatiales sont pertinentes pour analyser les composantes de structure (biomasse, aire basale et nombre de tiges) et de dynamique (croissance, recrutement et mortalité) des forêts tropicales afin de minimiser les effets d'échantillonnage ? Nous avons établi une méthodologie permettant de relier les intervalles de temps et la surface de mesure aux coeficients de variation de chacune des variables de structure et de dynamique de la forêt. (ii) Quels processus démographiques sont prépondérants dans l'explication des variations de biomasse et comment se redistribue la biomasse accumulée dans le système ? L'augmentation de la biomasse observée sur le dispositif de Paracou serait liée à la rareté des évènements de mortalité des gros arbres qui portent une part très importante de la biomasse. La deuxième partie de la thèse concerne l'analyse de l'etat du climat à moyen terme, inter et intra-annuel, et les effets directs du climat dans les changements de dynamique de la forêt. Cette partie se divise en 3 points. (i) Comment quantifier le stress hydrique en forêt tropicale humide ? Nous avons réalisé un modèle journalier de réserve en eau du sol pour les arbres en forêt tropicale. (ii) Quelles variables sont explicatives de la croissance des arbres en forêt guyanaise ?
Nous avons montré que l'eau dans le sol est le facteur le plus explicatif du déterminisme climatique parmi un panel de variables climatiques. (iii) Quels traits fonctionnels sont prédicateurs de la réponse des arbres aux variations climatiques ? Nous avons déterminé que des traits spécifiques, la densité du bois et la hauteur maximale, ainsi que le diamètre de l'arbre au moment de la mesure, modulent la croissance des arbres en réponse au climat.

Abstract: La Guyane française, territoire de 84000 km² sur le continent sud américain est
couverte de forêts tropicales humides sur plus de 95 % de sa superficie ; ce qui en fait le plus vaste massif forestier de France et de l’Union Européenne. A l’heure des préoccupations liées à la déforestation et aux changements climatiques, l’origine et le devenir de ces forêts tropicales sont au centre des études scientifiques actuelles. Mais, si les déterminants physiques et biologiques de ces forêts ont été et sont encore largement étudiés, il n’en est pas de même des déterminants historiques probablement essentiels à la compréhension de ces
écosystèmes forestiers.
L’étude proposée ici s’intègre dans le projet pluridisciplinaire COUAC financé par le programme « Amazonie 2 » du CNRS, et s’intéresse en conséquence aux impacts des
occupations amérindiennes anciennes sur la diversité des forêts et sur les propriétés des sols de la frange côtière guyanaise. Une première approche de modélisation, nous a alors permis d’évaluer l’influence de différentes variables spatiales et environnementales sur la répartition des sites d’occupations anciennes afin de proposer une cartographie des zones anciennement les plus impactées par l’Homme à l’échelle de la Guyane. Puis une seconde approche,
d’analyses de sols à l’échelle régionale et de végétation à l’échelle locale, nous a permis de mettre en évidence la présence d’impacts visibles au sein de la forêt actuelle et d’identifier des marqueurs pédologiques et floristiques de ces occupations humaines passées.

Abstract: Une entité botanique peut être considérée comme une succession ordonnée d’entités botaniques d’un niveau d’organisation inférieur (ex : une unité de croissance peut se décrire comme une succession de métamères).
Pour chaque entité botanique, il est possible de mesurer un certain nombre de variables qui traduisent ses caractéristiques (longueur de l’entre-noeud, type de production axillaire). La succession des valeurs prises par une ou plusieurs variables mesurées est alors appelée « séquence d’événements botaniques ». Des travaux récents menés chez des arbres fruitiers et forestiers ont permis de développer une approche statistique adaptée à l’analyse d’échantillons de séquences allant de l'analyse exploratoire à la construction de processus Markoviens. L’objectif de cette thèse est (i) d’évaluer la pertinence d’une approche couplant analyse architecturale et analyse de séquences extraites d’architectures mesurées, (ii) d’apporter une vision et une compréhension nouvelle des phénomènes de croissance, de ramification et de floraison par l’utilisation de modèles statistiques adaptés et (iii) d’analyser les applications possibles des comparaisons de séquences et de modèles dans l’étude de l’influence du milieu et la caractérisation de la plasticité architecturale. Cette problématique est illustrée par (i) l’étude des structures de ramification des différents types d’unités de croissance des pousses annuelles mono- ou polycycliques de chêne rouge d’Amérique (Quercus rubra), (ii) des synchronismes de ramification et de floraison chez Cecropia obtusa et (iii) par l’étude de l’évolution de la phyllotaxie et des modalités de ramification au cours de l’ontogénie sur plusieurs espèces de Cupressus.
Les résultats montrent que la répartition des productions axillaires sur une entité porteuse n'est pas aléatoire mais qu’elle est le plus souvent organisée en une succession de zones homogènes ou montre des motifs répétés à un niveau plus local. Les mécanismes sous-jacents potentiellement responsables des organisations révélées à diverses échelles et l’apport de la prise en compte de l’information structurelle des arbres dans la mesure et l’analyse statistique des données sont discutés.