L'écosystème pélagique Est Antarctique est dominé par le poisson Pleuragramma antarcticum qui représente jusqu'à 90% de la biomasse des poissons dans la colonne d'eau. P. antarcticum est la seule espèce de la famille des Nototheniidae dont la totalité du cycle de vie se déroule dans la colonne d'eau. Cette espèce se caractérise par un état larvaire particulièrement long qui dure un an et une distribution verticale avec les larves en surface et les individus les plus âgés en profondeur. P. antarcticum est planctonophage à tous ses stades de développement et est la proie principale d'un grand nombre de prédateurs supérieurs. Ainsi, P. antarcticum apparait comme une espèce clé de l'écosystème qui fait le lien entre le phytoplancton / zooplancton et les niveaux trophiques supérieurs. Dans le cadre de cette thèse nous avons étudié l'écologie trophique de cette espèce. Dans la première partie de la thèse, nous avons étudié les variations d'abondance larvaire et la distribution verticale des différents stades de développement. Nous avons poursuivi l'étude de l'état larvaire afin de déterminer les paramètres qui influencent la condition des individus et si P. antarcticum peut être considéré comme un bon indicateur des changements de l'environnement polaire. La seconde partie de cette thèse a comme objectif de clarifier les relations trophiques de P. antarcticum et son rôle dans l'écosystème. Nous avons couplé différentes méthodes qui nous ont permis d'aborder le régime alimentaire instantané (contenus digestifs), sur quelques semaines (acides gras) et sur le mois (isotopes stables). P. antarcticum apparait comme une espèce clé dans un écosystème supposé en " taille de guêpe ". De ce fait, des changements d'abondance de cette espèce pourraient avoir un fort impact sur les niveaux trophiques inférieurs et supérieurs.

Notre objectif est de contribuer à la compréhension du fonctionnement du système Méditerranéen grâce à la modélisation.<br />Nous nous intéressons d'abord à la formation et au devenir des masses d'eau en Méditerranée nord-occidentale. L'influence de la résolution spatiale du modèle océanique est examinée lors de l'étude de la convection profonde au large pour une année réelle. Le rôle essentiel joué par les structures de méso-échelle dans la formation et le devenir de l'eau profonde est mis en évidence. La comparaison de simulations effectuées avec différents forçages atmosphériques permet de montrer l'influence de la résolution spatiale de ce forçage sur la modélisation de la convection, liée à l'importance des extrêmes atmosphériques. Puis nous examinons l'impact de la variabilité interannuelle atmosphérique et du changement climatique sur la formation d'eau dense sur le plateau du Golfe du Lion. Les volumes d'eau dense formée, exportée, et cascadant sont corrélés à la perte de chaleur atmosphérique hivernale. L'intensification de la stratification de la colonne d'eau d'ici la fin du XXIème siècle provoque une quasi-disparition du cascading.<br />L'influence des processus physiques sur l'écosystème planctonique pélagique est examinée au moyen d'un modèle couplé hydrodynamique-biogéochimie. L'étude d'une année de référence permet de valider le modèle et d'en soulever les points faibles. Si les bilans de production présentent une faible variabilité interannuelle, celle de l'exportation de carbone et du métabolisme net est plus marquée. Le changement climatique provoque une augmentation de la production primaire et une intensification de la boucle microbienne.

La répétitivité de l’Eastern Mediterranean Transient et le changement climatique affecte les écosystèmes marins du Levantin. La compréhension des réponses du zooplancton à ces variations est donc d’une importance majeure pour les services écosystèmiques. Ce travail est le premier à étudier la variabilité saisonnière et interannuelle et les spectres de taille du zooplancton en relation avec l’environnement au point B2 (N34º14.856 ; E35º36.067, Liban Nord). Dans ce contexte, une série temporelle unique de 14 ans a été effectuée avec un filet de 52 µm et analysée à l’aide d’un système d’imagerie semi-automatique, le Zooscan, pour détecter un changement dans le système pélagique. Les résultats ont montré que la biomasse maximale du zooplancton a été couplée au bloom phytoplanctonique printanier. Alors qu’une abondance maximale de petits organismes a été observée en été suggérant une période de recrutement des organismes. Suite à l’EMT-like en 2005, la salinité a augmenté dans la zone d’étude et tout le bassin. L’abondance et la biomasse du zooplancton ont augmenté subitement, lié à une augmentation probable de la production du phytoplancton cependant masquée par un possible contrôle de type "top down". L’enrichissement de la couche de surface en nutriments anthropiques a mené à des périodes ponctuels plus ou moins productives. La structure en taille du zooplancton a varié en fonction des facteurs hydrologiques. L’analyse des pentes a présenté une variabilité interannuelle liée aux abondances du zooplancton. Tandis que les formes ont montré une domination des individus de grandes tailles en hiver et au printemps. Cette mesure automatique peut être utilisée comme proxy de changement dans l’écosystème pélagique. / The occurring of the cyclic Eastern Mediterranean Transient and the climatic change have effects on the Levantine marine ecosystem. Understanding the response of zooplankton to such variations is of importance for ecosystem services. This thesis represents a pioneer study in enlightening the seasonality and the interannuality, as well as the spectra size of the zooplankton at a fix point B2 (N34º14.856; E35º36.067, North Lebanon). In this context, a 14 years unique time-series was conducted by a 52 µm mesh size net and analyzed with a powerful synthetic index, the Zooscan to monitor changes in the pelagic system. The results found that the maximum zooplankton biomass was coupled to the phytoplankton spring bloom, whereas abundances increased in the summer possibly due to the recruitment. Following the EMT-like in 2005, the salinity increased in the study area and the whole basin. Zooplankton abundance and biomass increased abruptly possibly related to the enhanced primary production which is hidden by the "top down" control by zooplankton. Moreover, the nutrients enrichment of anthropogenic origin at the sea surface characterized the site by more or less productive occasional periods. The zooplankton size structure has also changed along the period depending on the hydrological factors. The spectral slope analysis showed an interannual variability according to the abundances. While the spectra shape analysis displayed a domination of big size individuals during winter and spring seasons. This automatic measurement highlighted the efficiency of detecting changes in zooplankton that can be related to broader ecosystem perturbation.

Le mésozooplancton de la couche épipélagique (0-200 m) a été étudié dans deux écosystèmes contrastés ; le premier se situe au niveau de la partie sud du plateau des Kerguelen et d'une partie de la zone HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) de l'océan Austral, à la fin de floraison estivale entretenue par des apports naturels en fer (KEOPS : janvier-février 2005). La deuxième étude s'est intéressée à l'ensemble de la Méditerranée, le long d'une radiale de 3 000 km caractérisée par un degré d'oligotrophie croissant d'Ouest en Est (BOUM juin-juillet 2008). La communauté mésozooplanctonique a été caractérisée à la fois par la description des stocks (abondance et biomasse) et de sa structure (composition taxonomique et spectre de taille). La distribution spatiale à l'échelle régionale a été étudiée et mise en relation avec différents paramètres environnementaux et trophiques. L'impact de la communauté sur les producteurs primaires a été également estimé à partir de l'analyse de différents processus physiologiques (ingestion, respiration et excrétion). La communauté mésozooplanctonique australe était caractérisée par de fortes abondance et biomasse sur le plateau des Kerguelen et plus faible en zone HNLC. Elle était composée essentiellement de stades copépodites avec une présence importante de mues et des taux élevés de respiration indiquant une croissance active. Cependant l'impact du broutage sur la production primaire était faible ce qui suggère l'utilisation d'autres ressources alimentaires tel que le microzooplancton. En Méditerranée, l'abondance zooplanctonique présentait un gradient croissant est-ouest auquel s'ajoutait un gradient nord-sud décroissant dans le bassin occidental. Cette distribution était fortement liée à la quantité de chlorophylle a. Le broutage du mésozooplancton sur les producteurs primaires était important. Les flux de matière liés à l'activité métabolique supportaient plus de 100 % des besoins de la production primaire en carbone, azote et phosphore. L'étude des relations entre la diversité spécifique et les variables environnementales (physique, chimique et biologique) a révélé une forte régionalisation en Méditerranée alors que sur le plateau des Kerguelen ces relations sont faibles.