Abstract: If plants are known for centuries as a valuable source of molecules, complexity remains and can open up numerous perspectives. Plants have indeed evolved a wide range of secondary metabolites as defense, competition or attraction compounds [1]. More particularly, the exceptional biodiversity encountered in the tropics, along with the presence of various pathogens and a strong herbivory especially linked to a rich entomofauna, leads to a promising chemodiversity, due to the constant and dynamic interactions between plants and their environment. Taking into account the role and “raison d'être”[2] of natural products, and the fact that all these molecules work together as complex mixtures can therefore lead to a new point of view, by shifting from the “magic bullet” classical approach to a “herbal shotgun” strategy[3]. We will illustrate the fact that, inspired by their ecological functions, and taking into account synergistic interactions, some therapeutic applications can be found for these versatile mixtures of compounds. In particular we examined whether the antidermatophytic activity of essential oils (EOs) obtained from particularly fragrant plant species from French Guiana could be used as an indicator for the discovery of active natural products against Leishmania amazonensis. A significant correlation was observed between antidermatophytic and antileishmanial activity, confirming the “alternative use” strategy in the case of EOs, and allowed us to highlight P. hispidum Sw. (Piperaceae) EO as a promising antileishmanial product [4]. We also illustrated the importance of synergistic effects through the example of the antifungal EO of Otacanthus azureus (Linden) Ronse (Plantaginaceae) [5] and the biomimetic design of optimized synergistic mixtures thanks to a full factorial experiment approach.

Abstract: Mes travaux de recherche portent sur la caractérisation de l’hétérogénéité, précisément des structures spatiales et de la diversité. J’ai développé de nouvelles mesures de la structure spatiale appliquées principalement en économie géographique et des mesures de diversité appliquées principalement à la biodiversité des arbres. Le fil directeur de ces travaux méthodologiques est de construire des mesures correspondant à une réalité physique, facilement compréhensible, pouvant être utilisées ensuite pour comprendre sans ambiguïté les processus économiques ou écologiques concernés.
Mon projet de recherche à moyen terme consiste à combiner les deux approches pour caractériser la diversité explicitement dans l’espace et dans le temps, et à étendre mes méthodes à d’autres objets (diversité microbienne par exemple) plus complexes. Au-delà de ces travaux méthodologiques, mon objectif à plus long terme est d’aller vers la modélisation des processus générant les patrons de diversité.

Abstract: L’objectif de cette thèse est d’étudier les processus d’assemblage responsables de la structuration spatiale des communautés d’arbres à une échelle locale en forêt tropicale et plus particulièrement en Guyane française. L’utilisation de patrons spatiaux est répandue afin d’inférer les processus d’assemblage. L’hypothèse sous-jacente est que les patrons gardent une empreinte spatiale des différents processus. Cependant le lien patron-processus est controversé principalement car (i) différents processus peuvent conduire à des patrons similaires et (ii) la causalité n’est pas évidente du fait que de multiples processus interagissent dans l’espace et le temps et qu’ils peuvent avoir des signatures spatiales antagonistes ou confondues, pouvant masquer les effets de chacun sur le patron final étudié. C’est dans ce contexte que nous proposons une approche intégrative afin d’améliorer l’inférence des processus d’assemblage. Cette approche consiste dans un premier temps à étudier les distributions d’abondance et de performance des arbres dans une analyse espèce par espèce, afin de caractériser la distribution des espèces par rapport à leur niche. Cette approche consiste ensuite à tester l’implication des processus d’assemblage à partir de patrons de diversité au niveau de la communauté entière (i) en considérant les trois facettes de la diversité, (ii) à différentes échelles spatiales et (iii) en tenant compte de l’hétérogénéité environnementale qui structure une majorité d’espèces. L’étude de la distribution d’abondance face à l’altitude relative par rapport au cours d’eau le plus proche a permis de mettre en évidence une forte association d’habitat le long de ce gradient, pour la majorité des espèces communes. Comme le gradient d’altitude relative représente un proxy de l'hydrologie et de la fertilité des sols, la distribution contrastée des espèces le long de ce gradient altitudinal suggère l'importance du filtrage environnemental quant aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols. Cependant, cette distribution d’abondance contrastée le long du gradient altitudinal ne concorde ni avec une distribution différentielle de performance face au même gradient ; ni avec une analyse significative des patrons de diversité fonctionnelle face à ce même gradient. L’importance du filtrage environnemental, face aux propriétés hydrologiques et chimiques des sols, est alors remise en cause. Enfin, nos résultats suggèrent que les distributions d’espèces puissent être influencées par la dynamique forestière en lien avec les chutes d’arbres et donc avec la disponibilité en lumière. Cette hypothèse est cohérente avec l’observation d’une forte association d’habitat le long du gradient d’altitude relative puisqu’il y a une plus forte fréquence de chute d’arbres dans les bas-fonds par rapport aux plateaux. De plus, l’importance de la limitation de dispersion mise en évidence sur ce site pourrait renforcer de tels patrons. Bien que l’on ait développé l’approche intégrative afin d’améliorer l’inférence des processus et qu’on l’ait validée via des patrons de diversité simulés, l’inférence n’est pas toujours évidente face à la complexité des écosystèmes étudiés.

Abstract: L’Humanité est en train de transformer les paysages de la Terre à une échelle et à des taux encore inégalés. Les invasions biologiques sont l’une des conséquences de ces perturbations anthropiques et engagent souvent des enjeux socio-économiques importants. Ces invasions peuvent également modifier la structure et le fonctionnement des écosystèmes investis, conduisant parfois à des bouleversements écologiques. Le moustique Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) a été introduit dans les Amériques depuis le continent africain il y a environ 400 ans. Actuellement, cette espèce est la principale responsable des épidémies de dengue et de chikungunya dans la zone pantropicale et sa large répartition a très probablement joué un rôle important dans l’expansion récente du virus Zika. La biologie d’Ae. (Stg.) aegypti est particulièrement bien connue, ce qui n’est pas le cas de son écologie, en particulier de ses interactions avec les communautés résidentes. En adoptant une démarche pluridisciplinaire je me suis intéressé à la
contribution relative des facteurs biotiques et abiotiques ainsi que de certains processus évolutifs dans la distribution de cette espèce à différentes échelles en Guyane française. Dans un premier temps j’ai participé à la révision des connaissances fondamentales sur la diversité des moustiques de Guyane. En alliant la taxonomie classique et moléculaire, cette étape a permis de découvrir plusieurs nouvelles espèces et de mettre en place des outils adaptés à la gestion de ce type de données, notamment pour une utilisation future. Dans un second temps la structuration spatio-temporelle des communautés résidentes de
macro-invertébrés aquatiques a été étudiée en milieu urbain. Cela a permis de mettre en évidence l’existence d’interactions antagonistes et mutualistes avec les taxons des communautés résidentes. En particulier, le moustique autochtone Limatus durhamii Theobald 1901 semble empêcher l’établissement durable d’Ae. (Stg.) aegypti dans les milieux faiblement urbanisés via un mécanisme d’exclusion compétitive. Cependant, il apparaît que les interactions avec les communautés résidentes demeurent relativement limitées dans l’espace et dans le temps. À travers l’étude de la spécialisation d’hôtes chez les moustiques associés aux phytotelmes, cette étude suggère que l’histoire évolutive des espèces autochtones pourrait fortement influencer la diversité et la composition des communautés urbaines actuellement en place.