Les interactions plantes-insectes ouvrent de nombreuses voies d’investigation des processus de diversification des espèces, de spécialisation écologique, ou d’interférences de certaines espèces avec la distribution et l'abondance d’autres espèces. Les écosystèmes forestiers forment des arènes propices à des interactions complexes et dynamiques entre les arbres et les insectes phytophages. Cette complexité résulte notamment de leur exposition privilégiée à deux des grands défis posés aux biocénoses par l’Anthropocène : les changements climatiques et les invasions biologiques. A travers différents systèmes d’interactions dans deux grands types d’écosystèmes forestiers, j’aborde dans ce mémoire des liens clés qui s’établissent dans les populations d’arbres et d’insectes, et comment les changements environnementaux peuvent interférer avec ceux-ci jusqu’à en devenir déterminants pour leur dynamique. Dans une première partie, je décris comment la spécialisation écologique offre un cadre d’évolution des stratégies de reproduction et d’exploitation des ressources chez des Hyménoptères chalcidiens spécialistes des graines. Je décris également comment des modifications de l’environnement biotique et abiotique des communautés de Coléoptères cambiophages peuvent moduler leur impact sur l’état sanitaire de forêts naturelles et exploitées. Dans une seconde partie, je montre que les invasions d’insectes forestiers procèdent de voies d’introduction et de scénarios démographiques qui peuvent être contrastés selon les systèmes considérés, et que des traits associés à la phénologie, la reproduction et aux capacités de dispersion dans le temps et dans l’espace sont des facteurs explicatifs forts de leur succès. Dans la dernière partie, j’entreprends une démarche d’écologie prédictive des interactions biotiques dans les écosystèmes forestiers par des approches mécanistes. Elles permettent d’identifier les mécanismes du succès de l’invasion d’un insecte spécialiste des graines et du déplacement compétitif qu’il opère sur une espèce résidente. Elles permettent également de montrer pour la première fois que la prédation des graines avant la dispersion par un insecte spécialiste est une source possible de maintien de la diversité génétique dans une population d’arbres en expansion. Ces travaux apportent un éclairage pluridisciplinaire original sur des interactions arbres-insectes-environnement fortement influencées par les grands changements qui caractérisent l’Anthropocène.