Les phénomènes étudiés par les sciences de la biodiversité sont complexes. Que peut apporter un chercheur, de son point de vue particulier, d'un champ d'investigation réduit, et de par ses moyens limités, à la compréhension de tels phénomènes ? Le sujet de ce mémoire s'inscrit dans ce registre, tout en précisant : " Quelle est la situation des analyses de la diversité génétique dans la recherche en écologie ? "

La compréhension de la connectivité entre les nourriceries estuariennes et les habitats marins est fondamentale pour l'étude de la dynamique des peuplements et des populations de poissons et pour la conception de stratégies efficaces de conservation et de gestion des pêches. Le but de ce travail était donc de fournir une première référence faunistique et écologique des poissons des estuaires et du lagon de l'île de Socotra (Nord-Ouest de l'Océan Indien) pour les gestionnaires de la zone côtière, avec un accent particulier sur le fonctionnement des populations d'une espèce sentinelle: Terapon jarbua. Dans cette étude, une approche multidisciplinaire a été développée afin de comprendre le fonctionnement et l'importance des estuaires (TOCE's : Temporarily Open / Closed Estuaries) et du lagon de l'île de Socotra pour les poissons marins. Différents outils de la biologie et de la chimie (taxonomie, écologie, phylogéographie, génétique des populations, microstructure et microchimie des otolithes) ont été utilisés et les principales conclusions de ce travail sont les suivantes: 1) Les estuaires de Socotra sont composés de 64 espèces dans 30 familles, un chiffre élevé par rapport aux normes régionales. La comparaison avec les inventaires faunistiques d'Afrique du Sud et du Yémen suggère que Socotra joue le rôle de tremplin biogéographique, en permettant la connexion d'une grande variété de groupes taxonomiques provenant de différentes unités biogéographiques. De plus 33 des 64 espèces recensées sont considérées comme importantes pour l'économie locale, soulignant l'importance primordiale des estuaires comme sites de fraie et nourriceries, pour le fonctionnement durable des services écosystémiques. 2) La phylogéographie et la structure génétique des populations de T. jarbua ont été analysées considérant des marqueurs de type Cytochrome c Oxydase sous-unité I et microsatellites. Une différenciation génétique élevée et significative a été observée à l'échelle de l'Indo-Ouest Pacifique. Trois groupes de populations ont pu être identifiés, le groupe du Nord-Ouest de l'Océan Indien (Socotra, Yémen et Iran), le groupe de l'Ouest de l'Inde et le groupe de la Mer de Chine. Cependant, les grandes différences nucléotidiques observées soulèvent certaines questions concernant l'identification de l'espèce et suggèrent que T. jarbua pourrait être en réalité un complexe d'espèces, en dépit du fait que la coloration caractéristique de T. jarbua facilite son identification. A l'échelle plus restreinte du Nord-Ouest de l'Océan Indien, une expansion récente de la population de T. jarbua après des extinctions locales au cours des glaciations du Pléistocène pourrait expliquer la faible mais significative différenciation génétique. Le génotypage des marqueurs microsatellites souligne une différenciation génétique relativement élevée et significative entre les estuaires, sur le secteur Socotra-Yémen. Si la distance géographique n'est pas un facteur structurant majeur des populations de T. jarbua dans la région du Golfe d'Aden, le lien étroit entre les juvéniles T. jarbua et les TOCE, ainsi que les phénomènes d'ouverture associés à de possibles goulots d'étranglement démographiques dans ces systèmes côtiers, peuvent expliquer la mise en place d'une différenciation génétique locale significative entre les estuaires. Bien que l'environnement dynamique de la région puisse limiter la différenciation génétique, la courte durée du stade larvaire de cette espèce (25 jours estimés par la lecture des microstructures de l'otolithe) et la possible rétention des larves dans certains secteurs peuvent réduire l'homogénéisation à plus grande échelle géographique. 3) Les analyses de la composition élémentaire des nucleus d'otolithes suggèrent l'existence de plusieurs zones de fraie marines; ces données confrontées aux résultats des investigations en génétique des populations suggèrent un modèle régional de métapopulation composée de sous-populations ouvertes (sources multiples et mélange plus ou moins marqué des flux larvaires présentant une variabilité spatio-temporelle). De plus, les analyses des ratios Sr:Ba le long de l'axe de croissance des otolithes ont clairement montré des patrons de migrations des post-larves dans les estuaires où les juvéniles resteront deux ans. Enfin, les tests d'assignation d'empreintes géochimiques en bordure d'otolithe à des nourriceries spécifiques se sont avérés être très précis et pourraient conduire à terme à estimer la contribution d'une nourricerie à une population adulte de T. jarbua ainsi que d'autres espèces d'importance écologiques et économiques.

L'influence de la diversité génétique sur la stabilité démographique des populations constitue un paradigme de l'écologie évolutive. Au sein des populations naturelles, l'étude de cette relation est complexifiée par l'influence réciproque de la stabilité sur la diversité, et leur degré d'interconnexion. Ces interrelations ont été explorées chez la plante marine Zostera marina et les coraux d'eau froide Lophelia pertusa et Madrepora oculata, des espèces partiellement clonales. Ce trait d'histoire de vie, influençant profondément la dynamique démographique et la trajectoire évolutive des espèces, a constitué le fil d'Ariane de ce travail. L'échantillonnage dans l'espace (échelle régionale) et le temps (un pas de trois ans) d'herbiers de Zostère a permis de mieux comprendre la dynamique clonale de ces plantes. L'architecture et la diversité clonale apparaissent comme la résultante de l'équilibre entre dispersion/recrutement de nuages de graines dispersées collectivement, et la compétition pour l'espace entre clones. Les perturbations affectent localement l'équilibre de l'herbier. Cette dynamique originale rend impossible l'identification des contours populationnels. En revanche, nos résultats semblent indiquer que la diversité génétique au sens strict (hétérozygotie et nombre d'allèles) des herbiers de Zostères constitue un facteur de stabilité démographique, via sa potentielle influence sur les capacités de résistance aux perturbations saisonnières. Les coraux d'eau froide, quant à eux, présentent des patrons biogéographiques en accord avec l'hypothèse d'une extinction dans le Golfe de Gascogne, lors des derniers épisodes glaciaires. Les marques visibles des activités de pêche posent la question des capacités de résilience de ces écosystèmes, qui dépendent entre autres du potentiel de dispersion de ces espèces. L'absence de structure génétique observée chez L. pertusa suggère, au moins pour cette espèce, un fort degré d'interconnexion entre les récifs, tandis que M. oculata montre davantage de structure régionale. La sensibilité de ces espèces aux variations climatiques et à la pression des activités anthropiques souligne la nécessité d'études approfondies, pour leur conservation.Les résultats obtenus pendant cette thèse permettent de mieux comprendre la dynamique populationnelle des herbiers et récifs profonds, le taux de clonalité et la connectivité des populations. Ces informations sont essentielles pour avancer vers une meilleure compréhension de la dynamique et la résistance de ces espèces structurantes, et sont donc primordiales pour la conservation de ces écosystèmes clé.

Les transitions terrestre-aquatique jouent un rôle primordial dans le fonctionnement des écosystèmes. Dans les cours d'eau qui cessent de s'écouler périodiquement, ces transitions se développent latéralement au travers des zones ripariennes mais aussi longitudinalement le long du lit du cours d'eau. L'objectif de ce travail de thèse était de déterminer les effets de ces transitions terrestre-aquatique dans les lits des cours d'eau sur les communautés d'invertébrés terrestres et sur dynamique de la matière organique particulaire, un processus écologique fondamental au fonctionnement des cours d'eau. Les résultats montrent que communautés d'invertébrés ripariens sont peu dépendantes des ressources aquatiques du cours d'eau mais sont essentielles au maintien de la diversité en invertébrés dans les lits asséchés. La matière organique est transportée et se décompose par à coup lors des conditions aquatiques, influençant potentiellement la disponibilité en nutriments dans les réseaux hydrographiques