Faculté des arts et des sciences – Département de sciences biologiques - Thèses et mémoires

URI permanent de cette collectionhttps://hdl.handle.net/1866/2994

Cette collection présente les thèses et mémoires des étudiant.e.s du Département des sciences biologiques de l'Université de Montréal.

1990 - : Couverture exhaustive (quelques titres manquants)
avant 1990 : Période non couverte ou couverture partielle

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Une première centrale hydroélectrique au fil de l'eau au Nunavik : impacts à court terme sur les cycles du mercure et du carbone
St-Aubin, Mariane; Amyot, Marc; Lapierre, Jean-François (2024-09)
Une première centrale au fil de l'eau (FDE) au Nunavik (QC, Canada), construite en zone de pergélisol continu, alimente la communauté d'Inukjuak en énergie renouvelable depuis 2024. De petite taille, ces constructions ont été peu étudiées par le passé, notamment en lien avec la modification du cycle du mercure (Hg) et à la bioaccumulation de méthylmercure (MeHg) dans les réseaux alimentaires adjacents. Le pergélisol est cependant un potentiel réservoir substantiel de Hg, et la mise en eau pourrait favoriser son dégel, remobilisant ainsi du Hg historique, co-transporté par du carbone (C) ancien. Afin de mieux cerner les impacts d’une inondation en contexte septentrional, des sols, de l’eau de surface et des invertébrés benthiques ont été échantillonnés le long de la rivière Innuksuac avant, pendant et trois mois suivants la mise en eau. Afin d’investiguer le Hg dans la colonne d’eau, la qualité du carbone organique dissous (COD) (i.e. âge et composition) a été étudiée, tandis que le transfert trophique du MeHg au sein du réseau alimentaire a été clarifié à l’aide de l’isotopie stable (ẟ13C et ẟ15N), reflétant la diète et le niveau trophique des organismes. Le ratio Hg : C suggère que les concentrations de Hg dans le sol de la zone d’étude étaient moindres que ce qui était attendu, en se basant de précédentes estimations circompolaires, tandis que la majorité du Hg mesuré se trouvait dans la couche active du pergélisol et n’était donc pas immobilisé par le gel. Néanmoins, la mise en eau a généré une hausse de la concentration de MeHg (~ 7x) et du potentiel de méthylation (~ 4x) dans la couche organique superficielle des sols ennoyés. Cette hausse d’activité s’est reflétée dans les eaux de surface de la baie inondée, qui présentait des concentrations de MeHg dix fois plus élevées que dans les autres sites échantillonnés. Tandis que le COD exogène dérivant du milieu terrestre semble important pour l’apport de Hg inorganique dans le système riverain, le COD récemment dégradé par l’activité microbienne s’est avéré être le meilleur indicateur du potentiel de la méthylation. Une augmentation de la concentration tissulaire de MeHg a finalement été observée au bas de la chaîne trophique, chez les consommateurs primaires (~ 4x) ainsi que chez les invertébrés benthiques arborant une diète omnivore (~ 3x), mais pas chez les organismes prédateurs, suggérant l’existence d’un délai de transfert trophique. Chez les consommateurs primaires, cette augmentation était surtout apparente chez les invertébrés intimement associés à l’environnement benthique de la nouvelle baie inondée, où les signatures de ẟ13C étaient également les plus faibles. Ces résultats offrent un premier portrait à court terme du transport et des transformations du Hg lors d’une inondation en région subarctique, et les hausses enregistrées, bien que non négligeables, se limitent pour l’instant à une faible superficie (< 1 km2) et ne semblent pas se répercuter en aval de la petite baie inondée.
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L’implication de la ligase de l’ubiquitine ITCH dans la réparation couplée à la transcription
Campbell, Amy; Angers, Annie (2025-04)
Les dommages à l’ADN, tels que ceux causés par les radiations UV, peuvent bloquer la progression de la transcription chez les eucaryotes. Ces blocages doivent être éliminés pour permettre la réparation de l'ADN et la reprise de la transcription. Un échec à cet égard conduit à un arrêt prolongé de la polymérase aux sites de lésion, ce qui entrave globalement la réplication, la transcription et la réparation des lésions. L’ubiquitylation de la grande sous-unité de l'ARN polymérase II (RPB1) est essentielle pour éliminer le blocage, mais toutes les ligases impliquées n'ont pas encore été identifiées. Une étude antérieure de spectrométrie de masse examinant les protéines se liant à la ligase de l’ubiquitine ITCH, RPB1 était la protéine la plus fortement représentée. De plus, dans les cellules HeLa knock-out pour ITCH, le niveau de RPB1 est plus élevé, suggérant que ITCH pourrait ubiquitiner RPB1. L'absence d'ITCH entraîne également une diminution de la prolifération cellulaire. Dans cette étude, nous avons montré qu’ITCH co-immunoprécipitait avec RPB1 et que plus de RPB1 ubiquitinée était précipitée à partir des cellules WT que des cellules ITCH. Ces résultats indiquent qu’ITCH influence l’ubiquitination et la dégradation de RPB1 en réponse aux dommages à l’ADN, l’identifiant ainsi comme une ligase impliquée dans la réparation de l’ADN.
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Modélisation d'un réseau trophique paléoécologique de la faune fossile des schistes de Fezouata (Maroc) de l'Ordovicien inférieur
P. Soucy, Corinne; Cameron, Christopher B. (2024-04)
Les schistes de Fezouata sont un site fossilifère à préservation exceptionnelle découvert au début des années 2000 au Maroc. Les fossiles qu’on y retrouve datent du début de l’Ordovicien, une période située entre l’explosion cambrienne et la grande biodiversification ordovicienne (GOBE). Ces deux événements ayant engendré une complexification des écosystèmes et de leurs réseaux trophiques, ce projet avait pour but d’approfondir notre compréhension de l’évolution des communautés marines. Pour ce faire, une liste de toutes les espèces fossiles présentes à Fezouata, la plus exhaustive publiée à ce jour, a été compilée. Celle-ci a ensuite permis de reconstruire le réseau trophique empirique de Fezouata pour en calculer 15 propriétés et, par la suite, les comparer à une modélisation de la structure trophique de Fezouata par le modèle de niche, un modèle reconnu pour représenter adéquatement des réseaux trophiques modernes. Le réseau trophique de Fezouata était ainsi assez similaire à un réseau trophique moderne, mais possédait tout même des proportions d’espèces top (sans prédateurs) et d’espèces herbivores légèrement plus élevées. Ce réseau a également été comparé à deux autres du Cambrien : ceux des schistes de Chengjiang et de Burgess. Le réseau ordovicien était plutôt similaire à celui de Burgess, mais avait une proportion d’espèces basales supérieure ainsi qu’un niveau trophique moyen inférieur à celui de Chengjiang. Ceci est logique pour le début de l’Ordovicien quand les animaux filtreurs prolifèrent à la suite d’une diversification du plancton. Cependant, les 13 autres propriétés des trois réseaux trophiques fossiles demeuraient similaires entre elles, mais plusieurs démontraient tout de même une croissance ou une décroissance progressive à travers le temps, des schistes de Chengjiang, à ceux de Burgess, puis finalement à ceux de Fezouata. Ces résultats supportent l’idée que le GOBE ne soit pas aussi indépendant de l’explosion cambrienne que précédemment cru et que les deux événements représenteraient plutôt deux parties d’un seul et même événement de diversification à long terme.
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Suivre les changements : utilisation de l’intelligence artificielle pour identifier la biodiversité dans les tourbières du Québec
Picard-Krashevski, Charles; Laliberté, Etienne; Germain, Mickaël (2024-07)
Les programmes de surveillance de la biodiversité sont essentiels pour détecter les changements dans la répartition des espèces et établir une corrélation entre ces changements et les facteurs biotiques et abiotiques. Ces informations sont cruciales pour identifier les problèmes précoces avant qu'ils ne deviennent trop difficiles à résoudre et pour mettre en oeuvre des stratégies de gestion efficaces. Traditionnellement, la surveillance de la biodiversité pour les petites espèces végétales repose sur la méthode des quadrats, qui exige que les botanistes identifient les espèces sur le terrain. Bien que cette méthode présente des avantages, elle est limitée par la disponibilité des botanistes, ce qui restreint l'ampleur des programmes de surveillance. Dans cette étude, nous avons exploré le potentiel de l'utilisation de photos à haute résolution et de l'intelligence artificielle pour estimer la couverture des petites espèces végétales dans les tourbières, réduisant ainsi la nécessité d'une identification des espèces sur le terrain par les botanistes. Notre approche consiste à diviser les images de quadrats en tuiles plus petites, à appliquer un modèle de classification multi-étiquette à chaque tuile et à calculer la couverture des espèces sur la base des tuiles identifiées. Les données ont été recueillies sur 32 sites au Québec et les images ont été annotées pour cinq espèces communes : Chamaedaphne calyculata, Kalmia angustifolia, Andromeda polifolia, Rhododendron groenlandicum et Larix laricina. Notre modèle a obtenu un score F1 global de 71,68 et l’espèce avec le meilleur score (Larix laricina) a atteint 87,17 %. Bien que certaines espèces aient obtenu des scores moins élevés, l'estimation de la couverture des espèces par notre modèle dans un quadrat entier était comparable aux méthodes traditionnelles. Nos résultats suggèrent que cette méthode offre des avantages significatifs pour suivre les changements de végétation.
Embargo
Un nouveau mécanisme de S-glutathionylation des cystéines de la glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase d’Arabidopsis thaliana
Clément, Camille; Rivoal, Jean (2024-08)
La S-glutathionylation est une modification redox post-traductionnelle qui résulte de la formation d’un pont disulfure mixte entre une Cys protéique et le tripeptide glutathion. Chez les plantes, cette réaction peut se produire de manière spontanée, mais quelques études indiquent la possibilité qu’elle soit également catalysée par une enzyme. Parmi les molécules impliquées dans les processus de modification redox, on trouve le méthylglyoxal (MG), un sous-produit de la glycolyse et de la fixation photosynthétique du CO2. Le MG exerce une fonction essentielle de signalisation cellulaire chez les plantes, mais il peut être cytotoxique s’il se retrouve en trop grand quantité. Les niveaux de MG sont donc contrôlés par la voie des glyoxalases qui permet sa détoxification à l’aide de deux enzymes: la glyoxalase I (GLXI) et la glyoxalase II (GLXII). La GLXII forme du glutathion déprotoné très réactif à partir du S-D-lactoylglutathion. Chez l’humain, il existe des preuves expérimentales de la capacité de la GLXII et du S-D-lactoylglutathion à promouvoir la S-glutathionylation de protéines. Malgré leur implication dans la réponse à plusieurs stress, le rôle de la GLXII ou du S-D-lactoylglutathion dans la modification redox des protéines chez les plantes n’a pas encore été caractérisé. Pour évaluer ceci une GLXII recombinante a été utilisée pour effectuer des essais de S-glutathionylation in vitro sur une protéine connue pour être inhibée par S-glutathionylation. La glycéraldéhyde-3-phosphate déshydrogénase cytosolique recombinante d’Arabidopsis thaliana (GAPC1) a été sélectionnée comme cible potentielle. Des essais enzymatiques réalisés en présence de la GLXII et de son substrat, le S-D-lactoylglutathion (SLG), n’ont pas révélé d’effet inhibiteur sur l’activité de la GAPC1. Toutefois, une inhibition de l’activité de la GAPC1 par le SLG seul a été observée et l’analyse par spectrométrie de masse a révélé la S-glutathionylation de la GAPC1. La caractérisation plus détaillée a révélé que la réaction dépendait de la concentration en S-D-lactoylglutathion, était favorisée par des conditions alcalines et que la modification était réversible en présence de dithiotréitol (DTT). De plus, une caractérisation des enzymes possiblement impliquées dans la restauration de l’activité des enzymes de la GAPC1 modifiée par le S-D-lactoylglutathion a montré l’implication de thiorédoxines et d’une glutarédoxine dans le processus. Ces résultats suggèrent un nouveau mécanisme d’inhibition de la GAPC1 par modification post-traductionnelle redox réversible.
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La dynamique interannuelle du CO₂ et O₂ en eau de surface dans un petit lac de tête
Blanchette, Brandon; Maranger, Roxane; Couture, Raoul-Marie (2024-09)
Le métabolisme des lacs est le plus souvent évalué avec des observations en continue d’oxygène dissout (O2), où une stœchiométrie de 1 : -1 avec le dioxyde de carbone CO2 est assumée en raison des rôles que ces deux gaz jouent dans la photosynthèse et la respiration. Cependant, plusieurs processus physiques, chimiques et biologiques dans les lacs découplent les concentrations de CO2 et O2. Suivre les différences par rapport à la stœchiométrie 1 :-1 peut ainsi fournir des perspectives plus larges sur les processus à grande échelle des écosystèmes lors des changements saisonniers. En utilisant des mesures en continue d’O2 dissous et CO2, dans un petit lac de tête, nous regardons le découplage interannuel des gaz à l’automne sur une période de sept ans. Le début du changement des couleurs des feuilles, définissant le début de la période de perte des feuilles, des feuilles,coïncidait fortement avec le début de la déstratification du lac, marquant un changement plus important dans les dynamiques du bassin versant. Les taux d’accumulation de CO2 en eau de surface pendant l’automne variaient considérablement d’une année à l’autre, tandis que les taux de pertes en O2 étaient plutôt similaires. Les patrons de découplage des gaz étaient largement associés aux différences entre des conditions froides, sèches et venteuses versus chaudes et pluvieuses. Plus de CO2 atteignait la surface pendant les années chaudes et pluvieuses, présumément d’apports d’eau du bassin versant riches en CO2. Moins de CO2 atteignait la surface pendant les années froides et sèches en raison des apports dominants de l’export de l’hypolimnion, qui avait potentiellement des taux plus élevés de production de méthane lors d’années avec une période prolongée d’hypoxie. Les différences interannuelles des patrons de découplage des gaz pendant l’automne fournissent un signal métabolique intégratif des lacs tempérés stratifiés.
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Étude des facteurs d'induction de la diapause chez Leptopilina japonica et Ganaspis kimorum, parasitoïdes de la drosophile à ailes tachetées (Drosophila suzukii)
Vossen, Ariane; Brodeur, Jacques; Firlej, Annabelle (2024-08)
Le contrôle de la drosophile à ailes tachetées (Drosophila suzukii) dans les cultures de petits fruits repose principalement sur la lutte chimique. Cependant, un vaste programme de lutte biologique classique cible deux parasitoïdes larvaires d’origine asiatique, Leptopilina japonica et Ganaspis kimorum (Hyménoptères : Figitidae), afin de contrôler ce ravageur. Ces deux espèces sont abondantes et possèdent des hauts taux de parasitisme envers leur hôte. Elles se sont établies naturellement dans le sud de la Colombie-Britannique depuis 2019, confirmant ainsi leur capacité à hiverner sous certains climats canadiens. Cette étude a pour objectif de déterminer les principaux facteurs environnementaux qui induisent la diapause chez ces deux espèces, à la fois en laboratoire (populations en quarantaine de L. japonica) et sur le terrain (populations de L. japonica et G. kimorum établies en Colombie-Britannique) en vue de leur établissement éventuel au Québec. La température (<18°C) représente le principal facteur environnemental qui initie la diapause chez une population en quarantaine de L. japonica. Lorsque le facteur d'induction est détecté à un stade précoce du développement larvaire du parasitoïde (stade œuf/L1), la proportion d’individus en diapause s’avère supérieure à 99 % à 14°C et 18°C, mais inférieure à 50 % chez les parasitoïdes exposés plus tard lors de leur développement larvaire (stade prépupe). Les travaux menés en conditions extérieurs avec des populations de parasitoïdes naturelles en Colombie-Britannique montrent également que la température est un facteur déterminant à l’induction de la diapause à l’automne des espèces L. japonica et G. kimorum. Le potentiel d’établissement de ces espèces de parasitoïdes au Québec demeure incertain et pourrait varier en fonction des conditions environnementales régionales.
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Étude sur la biodynamique et la distribution des éléments du groupe du platine en milieu aquatique
Bluteau, Gabriel; Amyot, Marc; Rosabal, Maikel (2025-03)
La dépendance croissante à l'égard des éléments du groupe du platine (EGPs) comme minéraux essentiels pour les technologies émergentes soulève des inquiétudes quant à leur comportement environnemental et biologique. Grâce à l'analyse ICP-MS/MS (spectrométrie de masse à plasma à couplage inductif), leur devenir environnemental dans diverses matrices inorganiques et biologiques provenant du Canada a pu être évalué. Bien que nos résultats confirment les gradients de concentration de rhodium (Rh), de palladium (Pd) et de platine (Pt) publiés entre les poussières de route, les sédiments, les sols et l'eau, ils diffèrent de la littérature faisant état d'une forte contamination biologique, ce qui n'a pas été observé dans notre étude. Nous avons également utilisé un modèle prédateur-proie en exposant Chaoborus americanus à des mélanges d’EGPs par l’eau pendant 24 heures et à des proies contaminées (Daphnia magna) pendant 8 jours, suivis d'une période d'excrétion de 3 jours. Les taux de prise en charge par l'eau (kuw = 1.6–3.5 mL•g-1•d-1), les efficacités d'assimilation (AEs = 0.024–32.2%) et les taux de pertes physiologiques (ke = 0.51–0.69 d-1) ont ainsi été évalués pour quatre EGPs (ruthénium (Rh), Rh, Pd et Pt). Dans l’ensemble, les larves de Chaoborus ont montré de faibles niveaux de bioaccumulation et de transfert trophique pour les EGPs, alors que l’excrétion fut élevée. Cohérents avec la faible détection des EGPs dans les organismes naturels, ces résultats expérimentaux soulignent la prudence requise lors de l'interprétation d'études rapportant des niveaux élevés d'EGPs dans les matrices biologiques. Ainsi, cette étude améliore notre compréhension du devenir des EGPs dans l’environnement tout en révélant plusieurs corrélations QICAR (relations quantitatives entre les caractéristiques et l'activité des ions), mettant en évidence la mollesse des liaisons chimiques (σParr) comme propriété prédictive de l’assimilation et de l’excrétion biologiques.
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Performances variables en conditions d’élevage selon les souches de ténébrion meunier (Insecta : Coleoptera : Tenebrionidae : Tenebrio molitor)
Losier, Chloé; Favret, Colin (2024-08)
L’utilisation des insectes comestibles dans l’alimentation humaine et animale est en augmentation. À l’échelle mondiale, de nombreuses espèces d’insectes sont consommées, l’une étant Tenebrio molitor L. (Coleoptera : Tenebrionidae). Tenebrio molitor, communément appelé le ténébrion meunier ou le ver de farine est une espèce prometteuse pour les élevages de grande envergure. De façon similaire aux éleveurs de viandes traditionnelles, les éleveurs de ténébrion meunier cherchent à maximiser le rendement de leur élevage. La maximisation du rendement des élevages de ténébrion meunier requiert le contrôle de nombreux paramètres tels que l’environnement et l’alimentation. Des études récentes indiquent que différentes souches de ténébrion meunier en élevage pourraient démontrer différents niveaux de rendement. Ces études sont cependant récentes et de nombreuses questions restent sans réponse par rapport au rôle des souches dans les élevages. Afin d’en apprendre davantage sur la variabilité des souches de ténébrion meunier en élevage, nous avons mesuré la croissance de diverses souches européennes et nord-américaines à différentes conditions d’élevage. Des différences dans la croissance larvaire des souches ont été observées soutenant l’idée que certaines souches de ténébrion meunier pourraient être plus ou moins adaptées pour les élevages de grande envergure. Les résultats obtenus lors de ce projet de maîtrise nous mènent à suggérer que la variabilité entre souches de ténébrion meunier devrait être étudié davantage. Cette maîtrise est un pas vers une meilleure connaissance des facteurs impactant le rendement des élevages de ténébrion meunier. Outre les variations entre les souches, ce mémoire tente également d’observer l’importance de la température, l’alimentation et la densité larvaire sur la croissance du ténébrion meunier.
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A quantitative study of leaf development in the moss Physcomitrium patens
Lin, Wenye; Kierzkowski, Daniel (2025-03)
The diverse shapes and architectures of plant organs are closely linked to their specialized functions. For instance, laminar structures of leaves are optimized for photosynthesis, while the elongated and branching architecture of roots facilitates anchoring and nutrient absorption. The formation of these specialized organ shapes involves a complex interplay of genetic instructions, individual cellular behaviors, and coordinated organ-level processes. Developmental processes such as cell division, growth, differentiation, and patterning are regulated by both local and global cues in a spatiotemporal manner, ultimately shaping the final organ structure. In this PhD thesis, I investigated the development of phyllids, the leaf-like structures of bryophytes, in the model moss species Physcomitrium patens. The current knowledge on moss phyllid development, focusing on cellular resolution and molecular regulation was summarized in Chapter 2. Using a multidisciplinary approach that combined genetics, chemical treatments, time- lapse imaging, and computer modeling, we explored two key aspects of moss phyllid morphogenesis: the role of auxin in regulating developmental gradients (Chapter 3) and the impact of cytokinesis defects on organ formation (Chapter 4). In the first research project (Chapter 3), we show how auxin coordinates spatial-temporal cellular behavior to control phyllid shapes. We tracked phyllid morphogenesis from a single initial cell to maturity, uncovering how auxin shapes developmental gradients. Our findings reveal that auxin spatially inhibits cell divisions and promotes cellular elongation, tuning intrinsic gradients that drive organ development. Interestingly, in contrast to vascular plants, we suggest that PIN proteins in moss may limit basipetal auxin transport by reducing intracellular auxin concentrations. These results suggest that while the role of auxin in development is conserved between mosses and angiosperms, its transport mechanisms have diverged through evolution.
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Comprendre le rôle du microbiote des bonsaïs dans leur vulnérabilité et résilience face aux maladies émergentes
Dariel, Laurine; Lajoie, Geneviève; Bruneau, Anne (2025-03)
Les changements climatiques et les activités humaines facilitent la dispersion d’espèces pathogènes dans de nouveaux écosystèmes, où elles peuvent infecter des plantes indigènes vulnérables. Le Jardin botanique de Montréal abrite une précieuse collection de bonsaïs, dont plusieurs présentent depuis peu des symptômes foliaires inhabituels. Compte tenu de leur valeur culturelle et artistique, l’identification des causes microbiologiques potentielles de ces symptômes est prioritaire. Cette étude vise à identifier les agents pathogènes potentiels chez trois espèces de bonsaïs symptomatiques (Acer palmatum, Pinus thunbergii, Ulmus parvifolia) et à évaluer si le microbiote foliaire influence leur vulnérabilité ou résistance aux maladies. À l’aide du séquençage d’amplicons, nous avons comparé les microbiotes foliaires fongiques d’arbres sains et malades au cours d’une saison de croissance. Les résultats révèlent des différences dans la composition des communautés fongiques avant l’apparition des symptômes, suggérant un rôle de la dysbiose dans leur manifestation. Des variations dans la diversité alpha et bêta des microbiotes au fil du temps étaient également associées à l’apparition des symptômes. Enfin, plusieurs souches fongiques opportunistes, comme Pleurotus ostreatus et Alternaria spp., ont été identifiées chez les spécimens malades, mais aucun phytopathogène classique n’a été détecté. Ces observations suggèrent une origine racinaire possible de la maladie et soulignent la vulnérabilité des bonsaïs à des maladies émergentes, exacerbées par les conditions artificielles dans lesquelles ils sont cultivés.
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La disponibilité des champignons mycorhiziens et l’ajustement des valeurs de traits racinaires associés à l’acquisition des nutriments et la performance de semis d’arbres hôtes des champignons arbusculaires et ectomycorhiziens.
Parasquive, Vlad-Guillaume; Chagnon, Pierre-Luc; Brisson, Jacques; Laliberté, Etienne (2025-03)
La croissance des plantes dépend de la quantité de nutriments qu'elles peuvent acquérir, lesquels se présentent sous des formes organiques et inorganiques. Bien que les plantes obtiennent principalement des nutriments inorganiques, la quantité qu'elles peuvent acquérir varie considérablement d'un écosystème à l'autre. La majorité des études tiennent compte des variations entre les plantes mais négligent souvent les interactions entre les plantes et leur environnement, telles que la disponibilité des nutriments, des communautés microbiennes du sol. Parmi les micro-organismes du sol, les champignons mycorhiziens jouent un rôle crucial en améliorant l'acquisition des nutriments par les plantes et soutenant leur croissance. Parmi les partenaires fongiques, les champignons arbusculaires (AM) et ectomycorhiziens (ECM) sont les plus étudiés. Les champignons AM facilitent l'acquisition des nutriments inorganiques, tandis que les champignons ECM facilitent pour leurs hôtes végétaux l’accès aux nutriments organiques. Il a été suggéré que les plantes colonisées par ces champignons pouvaient être interconnectées entre elles grâce à un réseau mycorhizien commun favorisant la circulation des ressources, l’établissement et la croissance des plantes. À latitude intermédiaire, l’invasion et l’établissement de semis d’arbres forestiers dans des milieux ouverts herbacés sont des phénomènes récurrents. Ces deux habitats bien que géographiquement proches peuvent présenter des dissimilarités. Par exemple, au sein des forêts tempérées et des milieux ouverts, les plantes peuvent rencontrer des niveaux contrastés de disponibilité de partenaires mycorhiziens AM et ECM plutôt qu'une grande variation dans l'abondance et la nature des nutriments. Cette disponibilité de partenaires fongiques peut considérablement affecter la colonisation des racines par les champignons mycorhiziens, la morphologie racinaire ainsi que l'acquisition des nutriments et la croissance des plantes. Le cadre conceptuel du gradient de collaboration suggère que la variation des valeurs de traits racinaires pouvant décrire l’ensemble des stratégies d’exploration du sol par les racines des plantes pourrait se résumer le long d’un axe balisé par la nutrition autonome et la collaboration fongique. Ce cadre théorique pourrait donc se révéler robuste et pertinent pour comprendre comment la disponibilité des partenaires mycorhiziens pourrait influencer la nutrition et la croissance des plantes hôtes de ces champignons dans un contexte de faible variation de nutriments. À travers cette thèse, des semis d’arbres ont été récoltés en milieux naturels, complétés par des expériences en serre sous conditions contrôlées et en conditions réelles. Les résultats ont montré qu'une haute disponibilité de partenaires mycorhiziens AM et ECM augmentait le degré de colonisation des racines des plantes hôtes. Cependant, ce haut degré de colonisation mycorhizienne n'entraînait pas systématiquement une augmentation de la croissance ou un ajustement de la morphologie racinaire. De plus, la présence de plantes herbacées colonisées par des champignons mycorhiziens pouvaient constituer une source de compétition pour les ressources, limitant ainsi la croissance des semis d’arbres. En conclusion, cette thèse a enrichi les connaissances sur l'influence de la disponibilité des partenaires fongiques AM et ECM sur les possibles variations de la morphologie racinaire contribuant à l’acquisition des nutriments et la croissance des plantes hôtes des champignons AM et ECM. En explorant le cadre conceptuel du gradient de collaboration, il ne s'est pas avéré suffisamment robuste pour étudier l’ensemble de la variation intraspécifique des traits racinaires, surtout lorsque la disponibilité des partenaires fongiques était le principal facteur de variation. Cette thèse souligne l'importance d'intégrer d’autres paramètres environnementaux, telle que la fertilité des sols pour mieux comprendre les stratégies d'acquisition des nutriments et la distribution des plantes.
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Influence des parasites et du temps d’acclimatation à une température chaude sur la tolérance thermique de trois populations de crapets-soleil (Lepomis gibbosus)
Serres, Andréa; Binning, Sandra Ann (2025-03)
Les changements climatiques entraînent une augmentation de la température moyenne et de la fréquence des vagues de chaleur, ce qui affecte la physiologie et la tolérance thermique des ectothermes aquatiques, y compris les poissons. La capacité d'acclimatation à de hautes températures peut varier entre les populations, ce qui est crucial pour leur survie. De nombreuses recherches se sont concentrées sur l'impact de l'acclimatation à des températures élevées sur la tolérance thermique. Cependant, peu d'études se sont intéressées à la durée d’acclimatation nécessaire pour que les poissons s'acclimatent complètement et sur la façon dont les dynamiques d'acclimatation varient entre les populations, soit comment et à quelle vitesse un organisme s’adapte à des changements environnementaux au fil du temps. Avec les changements climatiques, il est important de savoir si certaines populations peuvent être plus sensibles aux vagues de chaleur. De plus, les ectothermes sont exposés à divers facteurs de stress, tels que des parasites, dont la prévalence et l'intensité devraient augmenter avec la hausse des températures. La physiologie de l'hôte peut être modifiée par l'infection, ce qui peut avoir des effets négatifs sur la tolérance thermique de l'hôte. Cependant, aucune étude n'a encore examiné l'influence des infections parasitaires sur les dynamiques d'acclimatation de plusieurs populations. Nous avons donc étudié ces interactions chez trois populations de crapets-soleil (Lepomis gibbosus) provenant de lacs du Québec, Canada, chacun présentant différents gradients d'infection naturelle. Les crapets-soleil ont été acclimatés à une température contrôle (22 °C) ou à une température chaude de +5 °C (27 °C) pendant des périodes allant de 3 heures à 60 jours, suivie d'une évaluation de leur tolérance thermique à l'aide d'un protocole de température critique maximale (CTmax). Les résultats ont montré que le CTmax augmentait avec le temps d'acclimatation pour toutes les populations. Cependant, la tolérance thermique était plus faible dans les lacs où la prévalence des parasites était plus élevée. Étonnamment, ces différences n'étaient pas dues à l'intensité des infections individuelles. Toutes les populations se sont complètement acclimatées en 10 jours à 27 °C; cependant, une diminution de la tolérance thermique a été observée après 60 jours pour les populations à forte prévalence parasitaire. Ces résultats suggèrent qu’autant les facteurs biotiques et abiotiques dans les lacs peuvent influencer l’acclimatation parmi les différentes populations. Par conséquent, il est important de comparer plusieurs populations lorsqu’on étudie un trait physiologique dans un contexte écologique.
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Plasticité et connectome dans l'aire visuelle V2 du chat
Lussiez, Rudy; Molotchnikoff, Stéphane (2024-08)
Au niveau des cortex visuels primaire et secondaire (respectivement V1 et V2), les neurones répondent à ce qu’on appelle l’orientation, qui peut représenter par exemple le contour d’une cible visuelle. Plus précisément, chaque neurone répond de façon optimale à une unique orientation, aussi appelée leur orientation préférée. Chez le chat, comme chez plusieurs autres espèces, les neurones sont organisés en colonnes d’orientation, dans laquelle la grande majorité des neurones ont la même orientation préférée. L’établissement de réseaux neuronaux, aussi appelés connectomes, à l’intérieur de cette colonne d’orientation mènerait à un encodage plus efficace de l’orientation observée. Plusieurs études ont précédemment démontré la plasticité des neurones de l’aire V1, qui sont capables de changer leur orientation préférée en réaction à un protocole d’adaptation. En parallèle, d’autres études ont démontré que chaque orientation présentée menait à l’établissement d’un connectome « signature » dans V1, permettant l’encodage unique de cette orientation. Cependant, bien que les neurones de l’aire V2 ont des propriétés similaires à ceux de V1, la plasticité et la capacité de ceux-ci à former des connectomes « signatures » pour l’encodage du stimulus sont encore très peu explorés. L’objectif de cette thèse est donc dans un premier temps de venir étudier la sélectivité à l’orientation des neurones de l’aire V2 et la formation de connectomes entre ceux-ci, mais aussi d’étudier la relation qui existe entre les deux. Dans le but de mener ces projets à bien, nous avons eu recours à des enregistrements extracellulaires sur des chats anesthésiés. L’utilisation d’électrode d’enregistrements en profondeur nous a permis d’acquérir l’activité neuronale dans les couches II/III et V, soit tout au long de la colonne d’orientation. Dans un premier temps, les résultats de cette thèse montrent que les neurones de l’aire V2 peuvent eux aussi changer leur orientation préférée en réaction à l’adaptation. En revanche, les effets de celle-ci sont beaucoup plus accentués sur les neurones de V2 que ceux de V1. De plus, nous avons observé un effet différentiel sur V2 en fonction de la couche corticale. Même si ces résultats viennent confirmer les nombreuses similitudes entre V1 et V2, ils viennent aussi introduire l’idée que V2 joue un rôle indépendant dans l’encodage visuel, plutôt que d’être un simple copier/coller supplémentaire de V1. Dans un second temps, nos résultats viennent mettre en lumière la façon dont le cortex vient palier à la surreprésentation des orientations cardinales à 0° et 4 90°. En effet, afin de contrer le manque de colonne sélectives aux orientations obliques, le cortex compense en augmentant le nombre de connexions fonctionnelles établies entre les neurones, produisant des réseaux neuronaux plus grands afin de garantir l’encodage correct du stimulus. Finalement, le dernier volet de cette thèse s’intéresse à l’évolution des connexions neuronales dans la colonne d’orientation avant et après adaptation. Les résultats de ce chapitre montrent qu’en situation normale, les connexions fonctionnelles sont nombreuses entre les neurones de différentes couches, favorisant les communications tout au long de la colonne. Après l’adaptation cependant, les communications entre les couches sont rompues, au bénéfice de connexions locales avec des neurones contenus dans la même couche corticale. Cette dissociation de la colonne vient donc remettre en question cette réputation « d’unité fonctionnelle », suggérant plutôt que les couches superficielles et profondes sont deux unités bien distinctes et indépendantes, qui collaborent en situation normale afin d’augmenter l’efficacité de l’encodage neuronale.
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Évaluation des effets aigus et chroniques du palladium sur Daphnia magna, et l'influence de la matière organique naturelle
Boukhari, Rania; Amyot, Marc; Rosabal, Maikel (2024-09)
L’utilisation croissante du palladium (Pd) dans les industries, en raison de ses propriétés uniques et de son importance économique, a conduit à une augmentation significative de ses rejets dans les milieux aquatiques. Membre des éléments du groupe du platine (EGP), le Pd est classé comme un métal critique et stratégique, notamment au Québec, où les normes environnementales spécifiques pour ce métal n’ont pas encore été définies. Cette étude s’inscrit dans un projet collaboratif visant à évaluer les risques écotoxicologiques du Pd et du platine (Pt) au Québec, en association avec des institutions universitaires et gouvernementales. La présente étude a évalué les effets létaux et sous létaux du Pd sur Daphnia magna, en tenant compte de l’influence de la matière organique naturelle. Les tests d’exposition aiguë ont révélé une toxicité marquée avec une CL10 de 33 ± 3 μg/L et une CL50 de 52 ± 2 μg/L. La présence de matière organique naturelle a modulé la bioaccumulation et la toxicité du Pd, réduisant significativement ces effets à des concentrations de carbone organique dissous entre 0,8 et 8 mg C/L, avec une CL50 augmentée à 74 ± 1 μg/L pour la concentration la plus faible de carbone organique testée. Lors des expositions chroniques, une réduction de la viabilité des descendants, une diminution du nombre de pontes, ainsi qu’une perte de poids et une mortalité accrue chez les adultes ont été observés, bien que la consommation d’oxygène ne soit pas affectée. Ces résultats révèlent que le potentiel toxique du Pd sur la faune aquatique, en particulier en présence de matière organique, n'apparaît qu'à des concentrations élevées, bien supérieures aux niveaux environnementaux observés. Toutefois, il demeure crucial d'établir des critères de qualité environnementale afin d'assurer une protection efficace des écosystèmes aquatiques. De plus, il est essentiel d'étudier les mélanges métalliques, car le Pd, bien qu’il ne présente pas de risques significatifs à des concentrations environnementales, pourrait le devenir en présence d'autres métaux.
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Comparaison de la diversité spécifique et fonctionnelle dans les plantations abandonnées de saules et de peupliers
Beauchemin-Nadeau, Andréanne; Labrecque, Michel; Pellerin, Stéphanie (2023-12)
Ce mémoire vise à évaluer l’impact des plantations de saules et de peupliers, souvent utilisées pour la phytoremédiation de sols contaminés, sur la biodiversité et à comprendre l’influence des variables environnementales sur la végétation spontanée. L’inventaire floristique de treize plantations de saules et de peupliers a été réalisé dans la grande région de Montréal. Les caractéristiques locales des plantations, les conditions édaphiques et les variables relatives au paysage ont été évaluées. À l'aide d'arbres de régression multiples, nous avons observé que l'âge et la présence de contamination organique (principalement due à la présence d’hydrocarbure aromatique polycyclique, HAP) dans les plantations ont provoqué des changements au niveau de la composition des communautés. Le paysage n’a induit aucune différence au niveau de la composition fonctionnelle des communautés, mais était associé à la formation de communautés uniques au niveau de la composition taxonomique. De façon générale, on ne retrouve des espèces ligneuses et à croissance lente, typiques de successions tardives, que dans les milieux ruraux et dans les plantations matures. Dans les autres contextes, on observe plutôt des espèces rudérales et généralistes. En outre, des espèces exotiques envahissantes sont présentes dans tous les milieux. Bien que ces plantations puissent être des outils efficaces pour améliorer la biodiversité, la présence d'espèces exotiques et envahissantes indique la nécessité d'une gestion responsable pour éviter les impacts négatifs sur les écosystèmes naturels.
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Caractérisation fonctionnelle de deux nouvelles protéines mitochondriales chez l’humain
Nadeau-Lachance, Ludovic; Breton, Sophie (2024-08)
Autrefois considérée exclusivement comme la centrale électrique de la cellule, la mitochondrie est maintenant reconnue pour accomplir de multiples fonctions essentielles comme la régulation de l’apoptose, la signalisation cellulaire, la production des ROS, le vieillissement, la prolifération, et bien d’autres processus. Chez la majorité des métazoaires, dont l’humain, le génome mitochondrial se limite à 37 gènes. La nature extrêmement compacte de l’ADNmt laisse penser qu’il y a peu de place pour des nouveautés évolutives. Cependant, des études récentes ont démontré que le potentiel codant du mitogénome humain avait été sous-estimé, une découverte qui entraîne des conséquences majeures sur notre compréhension des fonctions mitochondriales et du rôle des mitochondries dans l’évolution et la santé humaine. Un premier peptide dérivé de la mitochondrie (MDP) identifié dans une région non codante du génome mitochondrial est l'Humanine. Puis, une multitude d'autres MDPs ont été découverts dans des régions non codantes, tels que MOTS-c et SHLP1-6, mais aussi dans des régions codantes, tels que SHMOOSE et CYTB-187AA. L'équipe du Dr. Breton a découvert deux protéines d'origine mitochondriale, nommées MTALTCO1 et MTALTND4, et localisées dans les gènes de référence CO1 et ND4, respectivement, dans des cadres de lecture alternatifs. Cette étude a pour objectif d'examiner premièrement l’effet de MTALTND4 sur l’expression génique des lignées cellulaires humaines HeLa et HEK293, et deuxièmement caractériser les partenaires d’interaction de MTALTCO1. Selon nos résultats de séquençage ARN, MTALTND4 semble avoir un impact minimal sur l'expression génique, ce qui contredit les résultats précédemment obtenus par puces à ARN. Nous avons cependant démontré un effet significatif de MTALTND4 sur l’expression de son partenaire d'interaction C1QBP identifié dans une étude précédente. De plus, les résultats de séquençage ARN et de RT-qPCR ont révélé que le milieu de culture exerce un effet notable sur l'expression génique. D'autre part, nous avons découvert que MTALTCO1 interagit avec plusieurs partenaires impliqués dans divers processus tels que le remaniement du cytosquelette, la prolifération cellulaire, l'apoptose et la régulation du métabolisme. Cela suggère que MTALTCO1 pourrait être une protéine multifonctionnelle.
Embargo
Diversité et composition des communautés végétales des pelouses urbaines en gestion différenciée
LeBlanc-Gagné, Chloé; Pellerin, Stéphanie; Brice, Marie-Hélène (2024-08)
Au cours des dernières décennies, de nombreuses initiatives visant à favoriser la biodiversité urbaine, à atténuer les impacts environnementaux des pelouses et à diminuer les ressources consacrées à leur entretien ont été mises sur pied. L’objectif de ce mémoire était d’identifier les facteurs qui gouvernent la diversité et la composition des communautés végétales d’anciennes pelouses converties en prairies urbaines par le biais de la gestion différenciée, une approche qui implique notamment de réduire la fréquence de tonte à un maximum de deux tontes par année. Des inventaires de la végétation ont été réalisés dans 42 prairies urbaines à Montréal et à Brossard. Des variables décrivant les conditions environnementales locales (ex. topographie, propriétés du sol, ensoleillement, aire, âge) et les caractéristiques du paysage environnant (ex. densité de population, proportion de surfaces imperméables) ont été mesurées. Les relations entre ces variables et la diversité α ont été évaluées à l’aide de régressions linéaires multiples et de modèles linéaires généralisés. Les différences de diversité β entre des groupes de sites fondés sur l’âge et le niveau d’urbanisation du paysage (densité de population des secteurs avoisinants) ont été analysées à l’aide de tests d’homogénéité des dispersionsmultivariées. Des analyses de redondances ont été réalisées afin d’identifier les variables qui expliquent le mieux la composition en espèces des sites d’étude. La diversité végétale locale (diversité α) diminuait en fonction du piétinement, de la densité de population dans les quartiers avoisinant les sites d’étude etde la distance entre ces derniers et les cours d’eau bordant l’Île de Montréal, mais augmentait en fonction de la proportion de bâtiments dans les environs des sites. L’urbanisation (la densité de population) avait également un effet négatif sur la diversité β et était l’une des principales variables influençant lacomposition en espèces. L’âge des sites n’avait pas d’effet sur la diversité α, mais la diversité β augmentait avec l’âge. Cette augmentation s’accompagnait de changements en ce qui a trait à la composition en espèces. En somme, nos résultats suggèrent que l’urbanisation du paysage environnant et le nombre d’années en gestion différenciée sont des facteurs clés façonnant les communautés végétales des prairies urbaines. Ils soulignent l’importance de tenir compte du contexte paysager dans le cadre de la planification de projets de verdissement en milieux urbains. Des recherches supplémentaires sont requises afin d’évaluer l’impact de différents régimes d’entretien (fréquences de tonte) sur la végétation des prairies urbaines.
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Sélectionner les plantes en phytoremédiation à l'aide des traits fonctionnels
Gervais-Bergeron, Béatrice; Labrecque, Michel; Chagnon, Pierre-Luc (2024-09)
La phytoremédiation est une méthode durable de gestion de la contamination des sols à l’aide de plantes vivantes. Elle représente une alternative prometteuse et économique aux techniques de remédiation conventionnelles, telles que l'excavation des sols. Cependant, la sélection des espèces adaptées à chaque projet reste un défi, faute de cadre théorique permettant de prédire la performance des espèces en phytoremédiation. Cette thèse vise ainsi à établir les premières assises d’un tel cadre, en explorant le potentiel prédictif des traits fonctionnels en phytoremédiation, plus particulièrement à l’adaptation fonctionnelle des espèces végétales face aux contraintes induites par l’excès d’éléments trace métalliques dans le sol (p. ex. toxicité, carences, etc.). À cette fin, deux groupes modèles d’espèces sont étudiés, les saules arbustifs (Salix spp.) et les espèces hyperaccumulatrices, à travers différents gradients fonctionnels, de phytoremédiation et phylogénétiques. Les deux premiers chapitres examinent les corrélations entre les traits fonctionnels des saules (Salix spp.) et leurs services de phytoremédiation (p. ex. Phytoextraction ou phytostabilisation) dans des expériences menées sur le terrain et en mésocosme. Une première expérience, menée sur une friche industrielle contaminée dans l’est de Montréal, évalue les effets de l’assemblage d'espèces et du recépage sur les traits fonctionnels et les services de phytoremédiation. Bien que les traitements aient des effets inconstants sur les services, les résultats révèlent des corrélations significatives entre ceux-ci et les traits liés aux stratégies d'acquisition des ressources, le long du spectre de croissance rapide-lent. Parallèlement, une expérience en mésocosme, combinant trois espèces de saules dans diverses combinaisons, montre que les traits moyens des assemblages, plutôt que la composition des espèces, étaient de meilleurs prédicteurs des services de phytoremédiation (Respectivment R2 = 0.52 et R2 =0.05). Pour les deux études, les corrélations entre traits et services demeurent cohérentes entre contaminants, soulignant le potentiel de généralisation de cette approche. Ces études concluent également que les saules adoptant des stratégies de croissance plus modérées et tolérantes au stress offrent de meilleurs services de phytoremédiation. Ces résultats démontrent le potentiel prédictif des traits fonctionnels pour orienter la sélection des espèces en phytoremédiation. Le troisième chapitre explore les stratégies fonctionnelles chez les plantes hyperaccumulatrices, capable d’accumuler de grandes concentrations d’éléments traces dans leurs tissus foliaires. En croisant les traits fonctionnels de la base TRY avec la liste globale d’espèces hyperaccumulatrices, aucune stratégie fonctionnelle commune ni d’acquisition de ressource conservatrice n’a été identifiée pour ces espèces. Toutefois, les traits fonctionnels de seulement 2,7 % des espèces hyperaccumulatrices (n = 19) sont disponibles sur TRY, soulignant le manque de données. Ce chapitre suggère que la collaboration internationale pourrait jouer un rôle clé pour réduire ces lacunes, et comprendre les compromis fonctionnels chez les espèces hyperaccumulatrices à l'échelle mondiale. Cette thèse démontre le fort potentiel de l’approche fonctionnelle pour améliorer la prédictibilité en phytoremédiation. Les études sur les saules et les espèces hyperaccumulatrices permettent d’établir les premières assises d’un cadre prédictif et d’ouvrir des pistes de recherche pour améliorer la sélection des plantes en phytoremédiation, et ce pour divers sites contaminés ou métallifères.
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Vers une théorie de l’entropie maximale des réseaux trophiques
Banville, Francis; Poisot, Timothée; Gravel, Dominique (2024-08)
Pour mieux comprendre le fonctionnement et la dynamique des écosystèmes, nous devons approfondir nos connaissances sur les réseaux d’interactions entre espèces. Cependant, la difficulté d’observer les interactions prédateurs-proies et plantes-herbivores au sein des milieux naturels complique l’étude des propriétés et déterminants des réseaux trophiques. Les modèles prédictifs peuvent pallier le manque de données, mais bien interpréter les caractéristiques des réseaux prédits exige une bonne compréhension de leur incertitude. De plus, les réseaux peuvent être reconstruits sur la base de différentes variables et mécanismes écologiques, de telle sorte qu’il peut être difficile de savoir lesquels sont les plus importants. Cette thèse jette les bases de la théorie de l’entropie maximale des réseaux trophiques (Trophique-METE) pour mieux saisir les propriétés et déterminants des réseaux trophiques sous un angle probabiliste. En reconnaissant que la structure des réseaux est écologiquement contrainte, cette théorie prédit, de manière cohérente et non biaisée, différentes distributions de probabilité caractérisant la structure des réseaux trophiques. Ne reposant sur aucun mécanisme écologique explicite, elle prédit ces distributions à l’aide du principe d’entropie maximale et d’un ensemble limité de variables d’état, dont le choix permet de formuler différentes versions de la théorie. En décrivant les sources d’incertitude des interactions entre espèces, l’article 1 présente la vision probabiliste des réseaux trophiques dans laquelle s’inscrit la théorie. Cette incertitude résulte autant de notre manque de connaissances sur les interactions entre espèces que de leur variabilité intrinsèque dans le temps et l’espace. Je distingue deux types d’interaction probabiliste qui diffèrent dans leurs sources d’incertitude : les interactions locales décrivant la probabilité qu’elles soient réalisées à un endroit et moment particuliers, et les interactions régionales décrivant la probabilité qu’elles soient biologiquement faisables. À l’aide d’interactions hôtes-parasites en Europe, je montre que ces deux représentations ont différentes propriétés statistiques, la probabilité d’interaction locale variant dans le temps et l’espace, mais pas la probabilité d’interaction régionale. Comprendre les propriétés des interactions probabilistes précise le champs d’application de la théorie, qui est mieux adaptée aux réseaux locaux. L’article 2 développe les deux premières versions de la théorie. La première utilise les nombres d’espèces et d’interactions comme variables d’état pour prédire la distribution jointe de degrés et la matrice d’adjacence, alors que la seconde utilise le nombre de proies et de prédateurs par espèce pour prédire la matrice d’adjacence. Ces versions emploient deux approches complémentaires basées sur le principe d’entropie maximale : l’approche analytique utilisant la méthode des multiplicateurs de Lagrange et l’approche heuristique utilisant la méthode du recuit simulé. Je montre que la seconde version, basée uniquement sur l’approche heuristique, prédit bien la structure des réseaux trophiques aquatiques et terrestres à l’échelle globale. Cependant, elle surestime leur diamètre et niveau trophique maximal, ce qui suggère qu’une version subséquente de la théorie contraignant la longueur des chaînes trophiques pourrait s’avérer plus précise. Globalement, Trophique-METE facilite la prédiction des réseaux trophiques en réduisant le nombre d’informations requises, tout en guidant nos efforts d’identification des mécanismes écologiques importants à partir des variables d’état choisies et des erreurs de prédiction.

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