Avis de soutenance - doctorat - Charlotte MENTION

Forêts et savanes tropicales représentent les deux principaux écosystèmes tropicaux, couvrant 30% de la surface terrestre. Ils jouent un rôle majeur dans la régulation du climat via les cycles du carbone et de l'eau, et un cinquième de la population mondiale dépend de leurs services écosystémiques. Forêts et savanes subissent cependant de fortes pressions liées aux activités humaines et aux changements climatiques. Leur opposition fonctionnelle et structurelle entraîne des réponses contrastées à ces forçages, d'autant que des inconnues majeures restent à éclaircir sur leur fonctionnement. Des études antérieures du couvert arboré ont montré que ces écosystèmes peuvent constituer des états stables alternatifs (ESA) persistant sous une même zone bioclimatique. Dans cette zone de bistabilité, chaque état est entretenu par des boucles de rétroaction végétation-feu, mais si ces boucles sont perturbées par des changements des conditions environnementales ou le franchissement de seuils climatiques, elles peuvent provoquer des transitions abruptes. Néanmoins, les variables impliquées dans ces transitions restent mal identifiées, ce qui complique la prédiction de leur évolution face au changement global actuel. Si précipitations et régimes de feu sont des facteurs majeurs, d'autres variables comme l'humidité relative (HR), directement liées à la physiologie végétale, sont déterminantes mais demeurent peu étudiées. De plus, les activités humaines actuelles ajoutent de la complexité à l'analyse, leurs impacts dépassant les seuls forçages naturels. L'étude des paléoenvironnements en Afrique centrale à l'Holocène récent constitue alors un cadre idéal pour étudier ces transitions. D'importants changements de végétation ont été reconstruits, concomitants à des changements climatiques et des modifications de l'usage des terres par les populations humaines. Dans ce contexte, et dans la perspective de discriminer les déterminants d'une transition forêt-savane (F->S), les assemblages de phytolithe sont utilisés comme indicateurs de paléovégétation et leur triple composition isotopique en oxygène (17O-excess) comme nouvel indicateur climatique pour reconstruire l'HR. Avant son application sur des échantillons fossiles, un travail méthodologique a été mené pour développer un protocole permettant de concentrer les phytolithes d'autres particules de silice biogénique présentes dans les sédiments (e.g. frustules de diatomées, spicules d'éponges). Cette étape était nécessaire pour limiter le biais que ces particules introduisent dans la mesure du 17O-excess, puisqu'elles signent une triple composition isotopique en oxygène différente de celles des phytolithes, liée à l'environnement dans lequel elles se sont formées. Ce nouveau protocole a ensuite été utilisé pour calibrer le 17O-excess des phytolithes à partir d'échantillons modernes provenant de différents types d'archives (sols, sédiments lacustres, tourbeux). Les valeurs obtenues ont été comparées aux données modernes d'HR issues de la réanalyse ERA5, afin d'évaluer les biais liés au type d'archive, de confirmer la robustesse de la relation entre 17O-excess et HR et d'en évaluer la précision pour les reconstitutions paléoclimatiques. Enfin, l'application du 17O-excess des phytolithes pour reconstruire les changements d'HR, couplée à l'analyse des assemblages des mêmes phytolithes pour reconstituer la végétation durant l'Holocène récent (~2000 BP), a été effectuée sur les sédiments du lac Ngofouo (République du Congo). Les résultats, confrontés à d'autres indicateurs paléoenvironnementaux et archéologiques, montrent qu'il n'y a pas de changement significatif d'HR au moment du de la transition. En revanche, un changement du régime de feux est observé. La transition de la végétation vers la mosaïque actuelle, s'étend sur près de 400 ans. Ces résultats apportent des éléments clés sur les mécanismes et la temporalité de cette transition F->S, et sont discutés dans le cadre de la théorie des ESA.