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Effets De La Géomorphologie Des Rivières En Tresses Sur Les Effets de la géomorphologie des rivières en tresses sur les communautés d’invertébrés aquatiques et sur la structuration génétique des populations du crustacé isopode souterrain Proasellus walteri Cécile Capderrey To cite this version: Cécile Capderrey. Effets de la géomorphologie des rivières en tresses sur les communautés d’invertébrés aquatiques et sur la structuration génétique des populations du crustacé isopode souterrain Proasellus walteri. Ecologie, Environnement. Université Claude Bernard - Lyon I, 2013. Français. NNT : 2013LYO10124. tel-01869733 HAL Id: tel-01869733 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01869733 Submitted on 6 Sep 2018 HAL is a multi-disciplinary open access L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est archive for the deposit and dissemination of sci- destinée au dépôt et à la diffusion de documents entific research documents, whether they are pub- scientifiques de niveau recherche, publiés ou non, lished or not. The documents may come from émanant des établissements d’enseignement et de teaching and research institutions in France or recherche français ou étrangers, des laboratoires abroad, or from public or private research centers. publics ou privés. N° d’ordre : 124-2013 Année 2013 THESE DE L‘UNIVERSITE DE LYON présentée devant l’UNIVERSITE CLAUDE BERNARD LYON 1 pour l’obtention du DIPLOME DE DOCTORAT (arrêté du 7 août 2006) et soutenue publiquement le 11 juillet 2013 par Cécile CAPDERREY Effets de la géomorphologie des rivières en tresses sur les communautés d’invertébrés aquatiques et sur la structuration génétique des populations du crustacé isopode souterrain Proasellus walteri Sylvain DOLEDEC Président du Jury Jean-Nicolas BEISEL Rapporteur François POMPANON Rapporteur Hervé PIEGAY Examinateur Loïc BOLLACHE Examinateur Christophe DOUADY Directeur de thèse Florian MALARD Co-directeur de thèse Bernard KAUFMANN Encadrant Résumé Les rivières en tresses sont des grandes rivières alluviales de piémont montagneux à forte dynamique spatio-temporelle et à géomorphologie particulière. Leur cours traverse alternativement de vastes plaines et des rétrécissements de vallées ou canyons. Cette géomorphologie influence fortement les échanges d’eau entre la rivière avec sa nappe souterraine et sur l’épaisseur sédimentaire. Les échanges d’eau entre la rivière et sa nappe se produisent à différentes échelles allant de la vallée jusqu’à des bancs de graviers et peuvent créer des filtres biotiques et abiotiques qui influencent les communautés d’invertébrés. Les canyons créent des zones de moindre épaisseur sédimentaire voire d’absence de sédiments et peuvent représenter de fortes barrières à la dispersion pour des organismes inféodés au milieu sédimentaire souterrain. Ce travail de thèse a cherché à évaluer dans quelle mesure la géomorphologie pouvait donc structurer les communautés d’invertébrés de surface et souterraines et pouvait jouer sur la dispersion d’un organisme souterrain Proasellus walteri. Les différents résultats obtenus ont permis de montrer que la géomorphologie structurait les communautés d’invertébrés en mettant en évidence une forte réponse des communautés souterraines mais pas de surface et créait des zones de forte biodiversité à l’aval des plaines. Les résultats de cette étude ont également permis de conclure sur un effet positif de la géomorphologie des rivières en tresses sur la structuration génétique de P. walteri et de mettre en évidence de grandes tailles de populations ainsi que de fortes capacités de dispersion, permettant d’écarter certaines idées reçues sur le milieu souterrain. Mots clés : géomorphologie ; rivières en tresses ; eau souterraine ; invertébrés ; communautés ; structuration génétique ; taille efficace de populations 1 Title Geomorphology of large braided rivers as driver of biodiversity; how it can shape patterns of aquatic invertebrate communities and populations structure Abstract Braided rivers are large alluvial rivers found in piedmont mountainous areas. These rivers are very dynamic systems in space and time and exhibit particular geomorphology. The river flows alternatively into large alluvial plains or narrowing parts (also defined as canyons). This geomorphology impacts groundwater-surface water exchanges and sedimentary thickness. Groundwater- surface water exchanges occur at different scales, then interacting to shape biotic and abiotic filters for invertebrate communities. Canyons can reduce sedimentary continuity or interrupt it and may represent strong barriers to dispersal for sedimentary-dwelling organisms. This present work aimed at evaluating the effects of geomorphology in invertebrate community structure and as a potential barrier to dispersal in the subterranean organism Proasellus walteri. The different results obtained have shown that geomorphology structured invertebrate communities, highlighting a strong response in groundwater communities but not in surface communities and have shown that downstream parts of alluvial plains were hotspots of biodiversity. The results of this study also concluded on a positive effect of geomorphology in braided rivers on the genetic structure of P. walteri and underlined large effective population size and high dispersal ability, then removing some misconceptions about subterranean environment. Keywords: geomorphology, braided rivers, groundwater, invertebrates, communities, genetic structure, effective population size. 2 A mon père. 3 Remerciements REMERCIEMENTS Mes plus sincères remerciements s’adressent en premier lieu à l’ensemble des membres de mon jury de thèse pour l’intérêt qu’ils ont porté à mon travail. Plus particulièrement, merci à François Pompanon et Jean-Nicolas Beisel, rapporteurs de ce travail, qui ont pris le temps de lire et de commenter ce manuscrit, merci à Loïc Bollache, Hervé Piégay et Sylvain Dolédec d’avoir accepté d’être respectivement examinateurs de ce travail et président du jury. Après quatre années bien remplies, j’arrive au terme d’une belle histoire et souhaite en remercier les différents protagonistes en espérant n’oublier personne. Tâche difficile que d’écrire des remerciements ; trop long, trop court, des oublis… Tant pis, je prends le risque. Je veux bien sûr commencer par remercier mes encadrants Christophe Douady, mon directeur de thèse, ainsi que Florian Malard, mon co-directeur et Bernard Kaufman. Christophe, merci pour la confiance que tu m’as accordée et pour ta rigueur qui m’auront permis de grandir lors de cette expérience. Merci pour le partage de ton amour de la science et ton aide sur mes nombreux terrains. Florian, un très grand merci pour l’enseignement permanent de ton expérience, de tes connaissances et ta générosité. Nos nombreuses discussions m’ont bien souvent retourné positivement le cerveau et je te suis reconnaissante d’une telle disponibilité et patience. D’un côté plus pratique, merci de m’avoir appris à « lire une rivière » et je n’oublie pas bien sûr de te dire merci pour tous les coups de frappe et de pompe que tu as donnés pour ce travail, en espérant ne pas avoir trop contribué à l’usure du cartilage de tes articulations. Bernard, merci pour ton aide aussi bien scientifique que morale. Merci pour tes conseils, ta disponibilité, ta bonne humeur, et les « à côtés » culturels propices à l’évasion. Encore merci pour la logistique qui m’aura permis de découvrir des coins superbes dans les Alpes de Haute-Provence. Je souhaite également remercier chaleureusement Thibault Datry et Cécile Claret qui ont fortement contribué à ce travail par leur encadrement et conseils bienveillants. Merci Thibault, pour ton aide aussi bien théorique que technique et merci d’avoir grandement contribué à l’ambiance du terrain pour en faire de très bons souvenirs. Cécile, un très grand merci pour ton aide en identification, pour tes relctures et ton soutien, même à distance. Merci également aux acteurs de l’équipe rivières en tresse de l’ENS. Un grand merci notamment à Hervé Piégay et Barbara Belletti pour leur éclairage permanent sur ce qui constituait pour moi la terra incognita de la géomorphologie. Merci pour votre aide et votre sourire. Merci à l’ensemble des membres de l’équipe E3S, à commencer par Pierre Marmonier, pour ses conseils précieux et ses encouragements dans les périodes de doute, sans oublier sa bonne humeur communicative. Merci à la bande des « affreux ». Merci donc à Tristan Lefébure qui s’est retrouvé embarqué sur le terrain et dans mes microsat. Merci à Laurent Simon pour son aide quand j’ai été confrontée au côté obscur de la matière organique et pour sa gentillesse. Merci également à Florian Mermillod-Blondin pour m’avoir fait bénéficier de ses conseils et pour sa bonne humeur admirablement 4 Remerciements récurrente qui redonne le sourire à chaque café bu au 3ème. Merci aussi à Frédéric Hervant, Christophe Piscart, Michel Creuzé des Châtelliers et Damien Lemoine. Un immense merci à Dominique Martin, pour son soutien indéfectible au cours de cette thèse. Les mots me manquent, mais tu es une vraie tatie. Le même immense merci à Marie-Jo Dole-Olivier, pour toute l’aide qu’elle a pu m’apporter, pour ses conseils, pour la relecture de nombreux éléments pendant la difficile étape de rédaction du manuscrit, pour sa gentillesse et pour toutes nos discussions qui ont fait du bien. Merci à Nadjette Houriez, que je remercie pour tellement de choses, la liste est aussi très longue. Un gros, très gros merci à Lara Konecny-Dupré d’avoir été la bonne fée de mes manips. Merci à Lara pour son soutien et sa gentillesse face à mes déroutes moléculaires. Merci
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