L'étude des mouvements et du comportement de plongée des prédateurs marins en relation avec les caractéristiques biotiques et abiotiques de l'environnement permet d'apporter des indications précieuses sur les stratégies comportementales innées et/ou qu'ils ont développé afin de maximiser l'acquisition des proies dans un environnement donné. Le phoque de Weddell est le seul mammifère marin vivant toute l'année dans la banquise permanente. Bien que son comportement ait été bien étudié en été lorsque les individus se reproduisent et muent sur la glace de mer, nous ne savons presque rien de leur l'écologie hivernale. Cependant, l'hiver est une période cruciale dans le cycle de vie des phoques de Weddell durant laquelle ils passent 80% de leur temps à chasser sous la glace afin de stocker l'énergie nécessaire pour la saison de reproduction suivante. Grâce à l'utilisation de données télémétriques, l'objectif principal de cette thèse était d'améliorer notre compréhension des stratégies de recherche alimentaire adoptées par les phoques de Weddell pendant l'hiver dans deux régions de l'Antarctique de l'Est (Dumont D'Urville et Davis). Tout d'abord, nous avons développé deux méthodes permettant d'identifier et de quantifier l'effort de recherche alimentaire au sein de la plongée, pour des données de plongée haute et basse résolutions. Ces indices de l'effort de recherche alimentaire ont été ensuite utilisés afin d'étudier l'influence de plusieurs paramètres clés de l'environnement (topographie, intensité lumineuse, glace de mer, masses d'eau) sur le comportement de recherche alimentaire des phoques de Weddell. / Studying the movement patterns and diving behaviour of top predators in relation with biotic and abiotic environmental features can provide valuable insights in the behavioural tactics they have evolved and/or learned to maximize prey acquisition in a given environment. The Weddell seal is the only marine mammal inhabiting the coastal fast-ice area year-round. While its behaviour has been well studied in summer when individuals are breeding or moulting on the sea-ice, virtually nothing is known about their winter ecology. However, winter is a crucial period in Weddell seals life cycle during which they spend 80% of their time diving under the ice to store the energy needed for the following breeding season. Using telemetric data, the main aim of this thesis was to improve our understanding of the foraging strategies adopted by Weddell seals during winter in two locations of East Antarctica (Dumont D’Urville and Davis). First, we developed two methods to identify and quantify within dive foraging effort from both high and low-resolution dive datasets. Then, these foraging metrics were used to investigate the influence of several key abiotic parameters of the Antarctic environment (topography, light intensity, sea-ice, water masses) on Weddell seals’ foraging behaviour.

C'est dans le contexte délicat du milieu marin, marqué par l'écroulement des stockshalieutiques et la conservation urgente des espèces de prédateurs marins, que s'inscrit cette étude sur la déprédation (i.e. prélèvement des poissons capturés) par les orques et les cachalots sur la pêche à lapalangre dans la ZEE de l'Archipel de Crozet.Le premier objectif a été d'évaluer les conséquences socio-économiques du phénomène. Entre 2003 et2010 les orques ont interagi avec un total de 43,3% des palangres relevées et les cachalots avec 57,5%,les deux espèces étant présentes simultanément sur 27.8% des palangres (n=5438). Les orques, seulesou associées aux cachalots ont été estimées prélever 926 ± 76 tonnes de légines sur l'ensemble de lapériode, représentant un taux de déprédation de 17,7%.Trois facteurs opérationnels ont été identifiés comme faisant varier la déprédation par les orques : i)utilisation de palangres courtes (<5000m) en absence d'orques, ii) déplacement du navire sur desdistances supérieures à 40nq pour quitter une zone confrontée à la déprédation et changer de zone, iii)utilisation de vitesse de remontée des hameçons à bord supérieures à 50 H.min-1.Le deuxième objectif de cette étude a été d'évaluer les conséquences démographiques de ladéprédation sur la population d'orques de Crozet. Le suivi à long terme des individus a permis demettre en évidence des réponses différentielles des unités sociales en fonction de leur degréd'interaction avec les pêcheries. / Over the last 50 years, fisheries have undergone a major decline worldwide. With an increasedcompetition for resource, depredation (i.e. removal of catches on fishing gear) has recently become amajor case of conflict between humans and marine predators. In this study I focused on thedepredation on Patagonian toothfish fisheries by killer and sperm whales in the Crozet EEZ. The firstpart of the study aimed at assessing the socio-economic consequences of this issue. Killer and spermwhales have interacted with 43.3% and 57.5% of longlines (n=6751) respectively from 2003 to 2010.Killer whales, alone or co-occurring with sperm whales were responsible for an estimated loss of 926± 76 tons of toothfish over that period, which represents 17.7% of the total catch.Three operational factors were identified as influencing significantly depredation levels: i) the use ofshort longlines (<5000m) in absence of killer whales, ii) the displacement of vessels on distances>40nq to leave the whales behind and iii) the use of longline hauling speed > 50 H.min-1.The second aim of the study was to investigate the consequences of depredation on the Crozet killerwhale population. The long term monitoring of individuals showed divergent demographic trajectoriesrelated to the depredation level of matrilines. During the 1990s, matrilines interacting with fisherieshave undergone a high mortality due to lethal interactions with illegal fishing vessels using explosivesto repel the whales.

Le régime alimentaire est un élément clé de l’écologie des espèces et dépend à la fois des besoins nutritionnels des individus et des ressources alimentaires disponibles. Ainsi, les stratégies alimentaires peuvent varier en fonction de l’âge, du sexe ou de l’état physiologique des individus, mais également de paramètres environnementaux et, en particulier, de la saisonnalité. Reconstruire le régime alimentaire d’espèces cryptiques ou difficiles à observer en milieu naturel nécessite l’emploi de marqueurs capables de détecter les variations du régime alimentaire sur le court terme. L’analyse des patrons de micro-usures dentaires et des ratios d’isotopes stables du carbone et de l’azote constitue une approche pertinente pour distinguer le régime alimentaire entre différentes espèces ou entre populations. Dans le cadre de cette thèse, nous avons évalué le pouvoir prédictif de ces deux types de marqueurs sur les variations saisonnières et interindividuelles du régime alimentaire dans une population naturelle de mandrills (Mandrillus sphinx) sur laquelle des données comportementales étaient disponibles. Conformément aux comportements alimentaires observés, les patrons de micro-usures dentaires et les signatures isotopiques varient en fonction de la saison, de l’âge et du sexe des individus. L’ensemble de nos résultats nous indique que la diversité importante d’aliments consommés à faible fréquence par les mandrills ne peut être détectée par les marqueurs analysés qui semblent être, en revanche, pertinents pour identifier des changements significatifs de consommation d’aliments majoritaires tels que les fruits et les feuilles. Enfin, les signatures isotopiques varient en fonction du cycle reproducteur des femelles et de leur rang de dominance, nous indiquant que l’utilisation de tels marqueurs peut permettre la mise en évidence d’aspects de la physiologie des individus non reportés par des observations comportementales. Les résultats présentés dans cette thèse apportent des données de référence essentielles pour la reconstruction du régime alimentaire d’espèces éteintes partageant des traits communs avec le mandrill, telles que des primates généralistes de forêts tropicales. / Diet is a critical factor of species’ ecology and depends on both individuals’ nutritional needs and availability of their food resources. As such, feeding strategies may vary with age, sex or physiological condition of the individuals but also depend on environmental factors and, in particular, seasonality. In cryptic species and those that are difficult to observe in their natural habitat, diet reconstruction requires the use of proxies with the ability to detect dietary variations over the short term. Analyses of dental microwear patterns along with carbon and nitrogen stable isotopes constitute a relevant approach to discriminate between diets of different species or populations. In the framework of this thesis, we assessed the predictive power of these two proxies on seasonal and inter-individual variations of diet in a natural population of mandrills (Mandrillus sphinx) for which behavioural data was available. According to the feeding behaviours observed, dental microwear patterns and isotopic signatures vary depending on the season as well as individual’s age and sex. Taken together our results indicate that the large diversity of rarely consumed food items cannot be detected by the proxies analysed, which are however, relevant to identify significant changes in the consumption of major foods such as fruits and leaves. Finally, isotopic signatures vary across females’ reproductive statuses and dominance ranks, indicating that the use of those proxies may allow the highlighting of some aspects of individuals’ physiology not detected by behavioural observations. The results presented in this thesis provide a baseline data essential for dietary reconstruction of extinct species sharing similar traits with mandrills, such as generalist primates from tropical forests.

Dans l’optique de la gestion de population du puffin d’Audubon de Martinique, cette thèse a permis d’établir un diagnostic démographique et d’apporter des connaissances indispensables sur l’écologie marine de cette espèce. La population a connu une croissance assez marquée les dernières années, correspondant à une période où les rats ont été exterminés et le suivi de la colonie réduit pour limiter le dérangement. Cependant, le principal facteur ayant expliqué cette augmentation de la population, a été une amélioration des conditions marines favorisant une disponibilité des proies plus importante, particulièrement hors reproduction. L’augmentation de la survie des adultes a été alors expliquée en grande partie par un effet positif des variations de température d’eau de surface de l’océan (SST) hors reproduction et un effet positif du débit de l’Amazone avec un décalage d’un an. En mer, on remarque que le puffin d’Audubon de Martinique a un comportement sédentaire avec une distribution très régionale limitée aux Petites Antilles et proche des côtes du nord de l’Amérique du Sud. Sa niche alimentaire est sous la forte influence d’apports fluviaux de l’Amazone et de l’Orénoque, milieux à faible salinité et à SST élevée. De plus, les zones d’alimentation de la population de Martinique diffèrent de celle de Bahamas et cela suggère une double problématique de gestion de la sous-espèce de la Caraïbe. Ces nouvelles connaissances permettront de mieux orienter les mesures de conservation mais soulignent également le besoin de clarifier la taxonomie de cette espèce à l’échelle de la Caraïbe, la dynamique de la population et d’évaluer plus précisément les menaces en mer. / In the context of management of Audubon’s shearwater population from Martinique, this thesis has established a demographic diagnosis and provided essential knowledge on the marine ecology of this species. The population has experienced a fairly marked growth in recent years, corresponding to a period where the rats were exterminated and monitoring of colony was limited to reduce the disturbance. However, the main factor that explained the increase in population was improved marine conditions favoring greater availability of prey, especially outside reproduction. The increase in adult survival was then explained in large part by a positive effect of changes in ocean surface water temperature (SST) out of reproduction and a positive effect of the flow of the Amazon with a lag one year. At sea, we notice that the puffin Audubon Martinique has sedentary behavior with very limited regional distribution and the Lesser Antilles near the northern coast of South America. Its food niche is under the strong influence of riverine inputs of the Amazon and Orinoco, low salinity and high SST environments. In addition, foraging areas of Audubon's Shearwater from Martinique differ from that of the Bahamas and this suggests a double subspecies of the Caribbean management problematic. This new knowledge will help guide conservation measures but also underline the need to clarify the taxonomy of this species throughout the Caribbean, the dynamics of the population and to more accurately assess its threats at sea.

Le refroidissement global et les oscillations entre cycles glaciaires et interglaciaires du Pléistocène inférieur ont pour conséquence une alternance entre milieux steppiques et forestiers, favorisant par là-même renouvellements et dispersions fauniques dont celui du genre Homo.Dans les interprétations paléoenvironnementales basées sur les assemblages fauniques, les cervidés, parmi les plus abondants mammifères, sont classiquement considérés comme forestiers, mais ce paradigme ne reflète pas la complexité de la diversité écologique réelle des cervidés.L'analyse texturale de 921 spécimens représentant les 5 cervidés actuels à l'écologie référencée a permis d'établir une robuste base de données et d'attester du lien significatif entre micro-usure dentaire et ressources végétales. L'analyse de 547 cervidés fossiles issus de 15 localités européennes souligne leur grande diversité écologique. Eucladoceros ctenoides et Metacervoceros rhenanus présentent une alimentation plastique. Leur analyse permet l'identification de réponses alimentaires adaptatives aux modifications environnementales liées aux oscillations climatiques. Ces deux cervidés, eurytopiques, constituent des indicateurs écologiques incontournables. La composante forestière supportée par la présence des cervidés est ici remise en cause ; les cervidés étant plus diversifiés écologiquement. L'analyse de la texture de la micro-usure dentaire des cervidés présents dans des sites européens, où la présence du genre Homo a été avancée, vise à identifier le type potentiel d'habitat favorable à sa dispersion en Eurasie. / The early Pleistocene is a period of global cooling and climatic oscillations punctuated by glacial and interglacial cycles. This period of climatic instability leads to an alternation of steppe and forest habitats resulting in faunal renewals and dispersals, including Homo dispersal.In paleoenvironmental reconstructions based on faunal assemblages, deer, which are among the most abundant mammals, are traditionally considered forest dwellers. However, this paradigm is far from reflecting the real complexity of deer ecological diversity.Via the textural analysis of 921 representatives of the 5 extant European deer with known ecology, a solid reference database has been setup. It attests of the significative link existing between dental micro-wear and vegetal resources. The analysis of 547 fossils from 15 European localities underlines the ecological diversity among fossil deer. Eucladoceros ctenoides and Metacervoceros rhenanus are plastic in their diet. The analysis of such deer allows the identification of dietary adaptive answers to environmental modifications resulting from climatic oscillations. Being eurytopic, they constitute essential proxies for paleoenvironmental reconstructions. The results challenge the link existing between the occurrence of deer and the presence of forest habitats, as deer are ecologically more diversified.The textural analysis of deer from European human bearing localities aims at characterizing potential habitats favorable toward Homo dispersion in Eurasia.

L’océan Austral est soumis à la redistribution globale des contaminants par les voies atmosphérique et océanique. Cependant, la contamination des écosystèmes austraux est très peu connue, en particulier dans le secteur Indien. De par leur toxicité, leur mobilité et leur capacité à se bioaccumuler dans les tissus des organismes et à se bioamplifier dans les réseaux trophiques, le mercure (Hg) et les polluants organiques persistants (POPs) comptent parmi les contaminants les plus préoccupants. Du fait de leur position élevée dans les réseaux trophiques, les oiseaux marins sont exposés à de grande quantités de contaminants par la voie alimentaire. En conséquence, ils sont souvent utilisés comme bioindicateurs de l’état de contamination des écosystèmes, par le biais des plumes et du sang, qui peuvent être échantillonnés de façon non destructive. Ma thèse s’est intéressée aux nombreuses espèces d’oiseaux marins (plus de 40) qui nichent au sein des Terres Australes et Antarctiques Françaises, au sud de l’Océan Indien, afin de décrire et expliquer les niveaux de contaminants le long d’un large gradient latitudinal, de l’Antarctique à la Zone Subtropicale, et d’identifier les meilleures espèces bioindicatrices pour un suivi à long terme de la contamination de ces écosystèmes. Au cours d’une première étape méthodologique, les manchots et les poussins de toutes les espèces ont été identifiés comme de bons bioindicateurs de contamination puisque, à la différence de la plupart des oiseaux adultes, ils présentent une faible variabilité des niveaux de contaminants dans les plumes. Au cours d’une seconde étape explicative, l’effet de facteurs intrinsèques (traits individuels) et extrinsèques (écologie alimentaire déduite grâce à la méthode des isotopes stables) sur les niveaux de contaminants a été évalué dans les plumes des oiseaux de la communauté de Kerguelen (27 espèces) et dans le sang du grand albatros de Crozet (180 individus dont les traits de vie sont connus). L’écologie alimentaire s’est avérée être le principal facteur explicatif des niveaux de contaminants, tandis que l’âge, le sexe, la phylogénie et le statut reproducteur jouent un rôle mineur. La classe d’âge est néanmoins un facteur à prendre en compte, puisque les poussins montrent souvent des concentrations inférieures aux adultes. Au cours d’une troisième étape, les variations spatio-temporelles de la contamination ont été étudiées en utilisant une sélection d’espèces bioindicatrices et en tenant compte de leur écologie alimentaire. Plusieurs résultats portant sur différentes espèces (oiseaux océaniques) et populations (poussins de skua) ont montré que, contrairement aux prédictions, l’exposition des oiseaux au Hg augmente graduellement des eaux antarctiques aux eaux subantarctiques puis aux subtropicales, alors que l’exposition aux POPs, en accord avec la théorie de la distillation globale, montre la tendance inverse. D’autre part, la comparaison des concentrations en Hg dans les plumes de manchot, effectuée entre des spécimens de musée et des échantillons actuels, indique que leur exposition au Hg n’a pas changée depuis les années 1950-1970. Toutefois, des espèces subantarctiques montrent une tendance à la hausse. De futures études devraient viser à l’utilisation des plumes comme tissu de référence pour l’évaluation et le suivi de la contamination des écosystèmes, en particulier en ce qui concerne les POPs. Parmi les nombreuses espèces étudiées au cours de ces travaux de thèse, les bioindicateurs les plus pertinents se révèlent être le manchot empereur et le pétrel des neiges (Antarctique), le manchot royal, le pétrel bleu et l’albatros à sourcil noirs (subantarctique), le gorfou sauteur subtropical et l’albatros à bec jaune (subtropical). Le suivi à long terme de ces espèces permettra d’évaluer l’évolution temporelle de l’état de contamination de l’océan Austral. / Antarctic and subantarctic marine environments are reached by inorganic and organic contaminants through ocean circulation and atmospheric transport. Yet, environmental contamination is poorly known in the Southern Ocean, in particular in the Indian sector. Among environmental contaminants, mercury (Hg) and persistent organic pollutants (POPs) are primarily of concern, because they are toxic, highly mobile, and they bioaccumulate in the tissues of living organisms and biomagnify up the food web. Seabirds, as upper predators, are exposed to large quantities of contaminants via food intake and have widely served as biomonitors of marine contamination, notably through the non-destructive sampling of their feathers and blood. My doctoral work has focussed on the abundant and diverse seabird species (more than 40) breeding in the French Southern and Antarctic Lands, southern Indian Ocean, in order to describe and explain contaminant concentrations over a large latitudinal gradient, from Antarctica to the subtropics, and to identify the best bioindicator species for contaminant biomonitoring. In a first methodological step, seabirds with synchronous moult of body feathers (adult penguins and chicks of all species) were recognised as good candidates as bioindicators, because, unlike most adult birds, they present low within-individual variation in feather contaminant concentrations. In a second explanatory step, the influence of intrinsic (individual traits) and extrinsic factors (feeding ecology inferred from the stable isotope method) driving variation in contaminant concentrations was evaluated in feathers of the large avian community of the Kerguelen Islands (27 species) and in blood of wandering albatrosses from the Crozet Islands (180 birds of known individual traits). Feeding ecology was the main factor driving variation in contaminant concentrations of blood and feathers, both at the community, population and individual levels, whereas age, sex, phylogeny and breeding status played a minor role. Age-class was however an important intrinsic factor to consider, with chicks usually having lower concentrations than adults. In a third step, spatio-temporal patterns of contamination were studied through selected bioindicator species and by taking into account their feeding habits. Results from different species (oceanic seabirds) and populations (skua chicks) showed that, contrary to predictions, Hg exposure gradually increases from Antarctic to subantarctic and subtropical waters, whereas, in accordance with the global distillation theory, POPs exposure has the opposite pattern. Comparisons between penguin feathers from museum collections and contemporary samples showed that bird exposure to Hg is overall not different today when compared to 50-70 years ago, but subantarctic species are possibly experiencing an increasing trend. Future research efforts should be focussed on the use of feathers as biomonitoring tools, in particular for POPs determination. The best recommended bioindicator species include the emperor penguin and snow petrel (Antarctic), king penguin, blue petrel and black-browed albatross (subantarctic), and northern rockhopper penguin and Indian yellow-nosed albatross (subtropical). Future biomonitoring studies on these species will give invaluable insights into the poorly-known temporal trends of environmental contamination in the Southern Ocean.