La Seine est un écosystème profondément affecté par les activités humaines. Il a subi des changements améliorant le traitement des eaux usées parisiennes et les apports diffus de l'agriculture. Des campagnes de prélèvements en profils longitudinaux ont été menées à l'amont et à l'aval de la station d'épuration Seine-Aval (step SAV) pour décrire la dynamique de l'azote et des activités des micro-organismes nitrifiants et la comparer aux observations disponibles antérieures à l'implémentation d'un traitement de l'azote. Les résultats prouvent que la step SAV rejette moins d'ammonium et plus d'organismes nitrifiants mais avec un développement plus lent et moins important qui disparaissent en aval améliorant le déficit en oxygène en Seine. De plus, le bilan et le rôle du phosphore ont été démontrés avec des apports au milieu fluvial diminués d'un facteur 2.7 depuis le début des années 2000. La mesure expérimentale des paramètres de l'adsorption du phosphore sur la matière en suspension a permis d'affirmer que ceux-ci sont influencés par les rejets des stations d'épuration mettant en oeuvre un traitement du phosphore. Nous montrons, par modélisation, que la dynamique de développement des algues est sensible au processus d'adsorption du phosphore. Les changements apparus dans la fréquence et l'intensité des blooms algaux en Seine peuvent s'expliquer par la réduction de la charge ponctuelle en phosphore. Avec des concentrations en orthophosphates proches de la limitation dans les secteurs amont, une modélisation précise de l'apparition du phytoplancton à l'échelle du bassin versant reste cependant encore difficile avec les outils mécanistiques actuels que nous avons développés. / The Seine river system is an ecosystem deeply affected by human activities. The new water quality requirements have led to significant changes. We provided an overview of nitrogen transfers in the Seine basin. We conducted sampling campaigns in order to describe the dynamics of nitrogen and nitrification. Furthermore, we compared our results with the observations before the implementation of nitrogen treatment at the wastewater treatment plant Seine Aval (WWTP SAV). The results proved that the WWTP discharges less ammonium and more nitrifiers but with a slower development than before. These communities disappear downstream, without causing low oxygen concentrations in the lower Seine and its estuary, as they did before... A simplified modelling of nitrogen concentrations and nitrification before and after the implementation of nitrogen treatment helped to reproduce the past and the present trends.Moreover, the assessment of the fluxes and the analysis of the role of phosphorus were realized. The inputs to the river system have been reduced almost three times in the early year 2000. The experimental measurement of phosphorus sorption characteristics onto suspended solids has shown that particles could be affected by the discharges coming from the WWTP SAV after the introduction of an advanced treatment. We show also by modelling, that the algal growth is very sensitive to adsorption process. The changes in frequency and amplitude of algal blooms observed in the Seine can be explained by the reduction of point phosphorus loadings. The modelling of algal blooms throughout the entire basin remains difficult with the currently available mechanistic tools.

With the formal adoption of the Water Framework Directive in 2000, into European legislation it committed all member states to ensure that all inland waterbodies should reach good ecological status by 2015. As a result examination of the influence of hydromorphology on the ecological health of riverine ecosystems has become an increasingly important priority for statutory monitoring agencies such as the Environment Agency of England and Wales and equivalents in other parts of the UK. It is anticipated that by increasing our understanding of the role that hydromorphological processes play in shaping river habitats and the ecosystems that they support, river management strategies can be developed that will help lead to waterbodies achieving good ecological status. In this thesis, the influence of river hydromorphology and instream channel management activities on instream macroinvertebrate communities is explored. A two-scale approach was used at a regional macro-scale and local / catchment micro-scale. The macro-scale study examines the ecological, hydrological and geomorphological data for 88 river reaches located within the Environment Agency , Anglian Central and Anglian Northern regions, over a twenty year period (1986-2005). At the micro-scale two sub-catchments were selected, the River Bain and River Lymn, both located in Lincolnshire, England for detailed investigation. The micro-scale study was undertaken using ecological, hydrological and geomorphological data collected over three successive seasons (Autumn 2008, Spring 2009 and Summer 2009) enabling the seasonal variations and the influence of both stream size and habitat biotope on macroinvertebrate community composition and structure to be explored. The hydromorphological characteristics and condition of the rivers were quantified using ecologically relevant hydrological indices, calculated from flow discharge paired with geomorphological indices from River Habitat Survey data. The response of the instream macroinvertebrate communities was examined using a range of ecological indices including the Lotic-invertebrate Index for Flow Evaluation (LIFE). The results of the macro-scale investigation demonstrate that the macroinvertebrate community is directly influenced by instream hydromorphology and the level of anthropogenic modification. The micro-scale study highlights important differences in macroinvertebrate communities associated with instream habitat / biotope composition. The quantification of river hydromorphology, with the use of ecologically relevant hydrological indices and geomorphological indices, derived from River Habitat Survey data, is discussed with regards its ability to help explain the structure and composition of macroinvertebrate communities within highly managed /regulated riverine ecosystems. The implications of this research for river managers and for implementing river restoration and rehabilitation schemes are explored.

Dans le contexte d'un environnement soumis à des pressions humaines de plus en plus importantes, l'évaluation de la qualité écologique des milieux naturels est devenue un enjeu scientifique, politique et sociétal majeur. Au début des années 2000, les méthodes de bio-évaluation existantes se sont révélées insuffisantes au regard des exigences affichées par la Directive Européenne Cadre sur l'Eau de maintenir ou recouvrer le bon état écologique pour les masses d'eau continentales. En parallèle de cette prise de conscience politique de la nécessité d'une amélioration des méthodes de bio-évaluation, un certain nombre d'auteurs ont plaidé pour une prise en compte explicite des caractéristiques biologiques et écologiques des espèces (i.e. leurs « traits ») de façon à mieux comprendre les processus de mise-en-place et d'organisation des communautés en relation avec les caractéristiques de leur habitat. Le but principal de ce travail de thèse a été d'étudier comment les approches « traits », à plusieurs échelles d'organisation biologique, peuvent permettre d'améliorer la bio-évaluation des cours d'eau Français. Pour cela, nous avons étudié dans un premier temps l'application sur les communautés benthiques de l'approche « traits bio-écologiques potentiels » pour l'évaluation (i) de la qualité écologique, (ii) des risques d'altération et (iii) du degré d'homogénéisation fonctionnelle des cours d'eaux. Ensuite, nous avons exploré le potentiel de nouveaux traits (i.e. isotopiques, stoechiométriques et protéomiques) pour la caractérisation des réponses biologiques des invertébrés benthiques soumis à des pressions anthropiques 'simples' (i.e. acidification et contamination organique). Nos résultats ont démontré que les traits bio-écologiques potentiels permettaient d'améliorer de manière significative l'évaluation du statut écologique des cours d'eaux et des pressions anthropiques qu'ils subissent, à large échelle spatiale (e.g. sur les réseaux nationaux de suivi de la qualité de l'eau). Les analyses isotopique et stoechiométrique ont permis également, sur des problématiques plus locales, de relier des informations sur des traits biologiques (régime alimentaire et développement) aux transferts de nutriments et de matière organique réalisés par les communautés benthiques au sein des systèmes lotiques. Enfin, l'analyse protéomique réalisée le long d'un gradient d'acidification ouvre des perspectives intéressantes pour la mise en place d'un « système expert » précoce des effets d'une détérioration de la qualité de l'eau sur les invertébrés benthiques / In a global change context, ecosystems are subjected to more and more severe human pressures. In this context, optimizing the biomonitoring of natural ecosystems has become a major scientific, political and societal issue. In the early 2000th, most of the freshwater bioassessment methods did not succeed in fulfilling the requirements of the European Water Framework Directive, for efficiently evaluating the ecological status of rivers with the main objective to maintain or to reach the good ecological status for all the water bodies. In the same time, a major advance in community ecology was the explicit consideration of the biological and ecological attributes of species (i.e. their ?traits?) to better explain the role of habitat characteristics in community assembly. The main goal of this PhD work was to establish how trait-based approaches, at different biological scales, could enhance the bioassessment of French streams. We have first focused on the utilization of potential bio-ecological traits of macrobenthic communities for (i) evaluating the ecological quality of rivers, (ii) assessing the risk of significant alteration of benthic assemblages by specific pressure categories and (iii) appraising the human pressure-drived functional homogenization process in benthic communities. We examined the potential of new traits (derived from stable isotopy, stoichiometry and proteomics) for depicting the benthic invertebrate responses to 'simple' anthropogenic pressures (i.e. acidification and organic contamination). We have demonstrated that using potential bio-ecological traits efficiently enhances the ecological monitoring of wadeable rivers, at large spatial scale (e.g. on National survey networks). The stable isotope and stoichiometry analyses, when applied at reach scale, have allowed to link biological traits (i.e. diet and development) to ecological functions provided by macrobenthic communities, such as nutriment and organic matter flows in rivers. Finally, the proteomic analysis, performed along an acidification gradient, has brought out very interesting perspectives for the development of an integrative ?expert system? that early detects the biological effects of water quality alteration on benthic invertebrate assemblages

A l'approche des échéances fixées par la Directive Cadre européenne sur l'Eau (DCE 2000), les actions de restauration se sont multipliées sur les cours d'eaux européens. Cependant, peu d'études ont été menées en parallèle pour évaluer les bénéfices apportés par de telles opérations aux biocénoses. En outre, bien que l'évaluation de la qualité écologique des cours d'eau soit de plus en plus alimentée par des approches fonctionnelles (dont l'utilisation des traits biologiques des invertébrés benthiques est un axe majeur), les retours d'expériences des opérations de restauration sont majoritairement basés sur les réponses taxonomiques des communautés aquatiques. Les objectifs de ce travail de thèse sont (i) de caractériser et de comparer les réponses spécifiques des communautés macrobenthiques à différentes actions de restauration physico-chimique et hydromorphologique et (ii) d'évaluer la pertinence de différentes approches basées, soit sur la taxonomie, soit sur les traits biologiques, dans le diagnostic de récupération des communautés d'invertébrés benthiques. Pour répondre à ces objectifs, deux sites d'un même cours d'eau méditerranéen, le Vistre (Gard), ont été étudiés. Le premier a fait l'objet de travaux de restauration hydromorphologique en 2004 et les réponses des assemblages d'invertébrés ont été étudiées simultanément sur six stations restaurées et trois stations non restaurées (canalisées) de 2008 à 2010. Sur le deuxième site, situé 5 km en aval, nous avons suivi la dynamique de récupération des communautés benthiques suite à une levée de pression physico-chimique (réduction des apports en azote et phosphore) imputable à l'arrêt du rejet d'une ancienne station d'épuration (STEP) et la mise en service d'une nouvelle STEP plus performante, 1 km en aval. Il a été montré que les indices basés sur des critères taxonomiques réagissent rapidement à la réduction des apports en nutriments mais ne traduisent pas une reprise complète du fonctionnement des communautés d'invertébrés. Au contraire les métriques basées sur les traits biologiques des invertébrés mettent en évidence une récupération biotique plus progressive qui n'atteint toutefois pas les valeurs attendues dans des conditions dites « de référence ». L'évaluation de la récupération des communautés d'invertébrés basée sur les profils de traits biologiques affiche également une meilleure corrélation avec les caractéristiques hydromorphologiques des stations en fonctions des travaux de restauration qu'elles ont, ou non, subis. L'utilisation des traits biologiques permet en outre de fournir des explications mécanistes aux processus de récupération des communautés d'invertébrés. Dans un contexte de pressions multiples, les réponses des communautés d'invertébrés ont souligné la nécessité d'agir à la fois sur la qualité physico-chimique de l'eau et le fonctionnement hydromorphologique du cours d'eau pour améliorer la qualité globale du système et permettre une récupération optimale des communautés. Les enseignements tirés de l'étude du Vistre ont été examinés afin de (i) dégager des implications concrètes pour le développement d'un outil d'évaluation du gain écologique par des opérations de restauration et (ii) soumettre des éléments d'aide à la décision dans le choix des actions de restauration à mener, et l'optimisation de leur suivi / The implementation of the European Water Framework Directive (WFD, 2000) has promoted the rapid development of many stream restoration programmes. However, very few studies have tried to improve the understanding of how anthropogenic pressure mitigation efforts contribute to the ecological recovery of streams. Moreover, available feedbacks have mainly focused on the taxonomic responses of aquatic communities. Nowadays, the assessment of stream ecological quality is increasingly driven by functional approaches, including the use of biological traits of benthic invertebrates. The main goal of my PhD work has been to characterize the specific responses of benthic macroinvertebrate communities to different restoration actions implemented to reduce nutrient inputs or to improve stream hydromorphological conditions, and to compare such actions using different approaches (taxonomic and functional). Two sections of the Vistre River (south France) were studied. On a 3 km-long river section, we have surveyed the invertebrate assemblage recovery during a four year period including the commissioning of a new Waste Water Treatment Plan (WWTP) equipped with biological treatment capable of significantly reducing N, P, and C inputs in the River. Five kilometres upstream, a 2 km-long reach was morphologically restored, including remaindering work, riparian vegetation planting and pebble input. Invertebrate assemblages were assessed simultaneously on six restored sites and three canalized, non-restored sites during three years. Our results have shown that among the metrics that reflect community recovery to nutrient input reduction, those based on taxonomic criteria respond faster than trait-based ones, but do not imply a complete recovery of invertebrate community functioning. Community recovery assessment based on biological traits has demonstrated also a better correlation with site hydromorphological characteristics which varied with restoration works. Moreover, trait-based approach allows a better explanation of the functional mechanisms that occur in benthic assemblages after chemical water quality or hydromorphological characteristic improvement. In a multi-stressor context, invertebrate community responses to different restoration actions have underlined the need for acting on both water chemical quality and hydromorphological environment to improve global stream quality and to allow convenient biological community recovery. Lessons from the Vistre River study have been examined to (i) identify practical implications for the development of an assessment tool for evaluating the ecological gain provided by restoration actions, and (ii) give elements to help managers in optimizing the definition and monitoring of restoration actions

L’étude des conséquences du réchauffement climatique sur les écosystèmes aquatiques est devenue un enjeu majeur pour la recherche. Nous avons mesuré l’impact de la température des eaux douces et du changement de végétation riparienne associé au climat sur six populations de Gammarus pulex (Amphipode) vivant au nord ou au sud de la vallée du Rhône (France). Ce crustacé, largement répandu dans les eaux douces européennes, est considéré comme une espèce clé pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques, car, en dégradant la litière de feuilles provenant de la ripisylve, il favorise son utilisation par d’autres invertébrés. Nos résultats sur l’effet de la température sur les réserves énergétiques, la consommation d’oxygène et la survie, suggèrent que la fenêtre thermique optimale est décalée de 2-3°C entre les gammares du nord et ceux du sud. L’investissement reproducteur varie saisonnièrement, avec des stratégies différentes selon l’origine des femelles. La provenance des feuilles (méditerranéenne/continentale) influence moins leur conditionnement et la vitesse de décomposition que leur dureté initiale. Une hausse de température accélère le conditionnement et la digestion des feuilles mais influence peu leur dégradation. Nos résultats montrent que des adaptations en bordure d’aire de distribution peuvent modifier la réponse des organismes aquatiques face aux changements climatiques. De plus, un changement de la nature des litières lié au réchauffement pourrait modifier la disponibilitédes ressources trophiques au cours des saisons et ainsi le fonctionnement des écosystèmes. / The study of global warming consequences on aquatic ecosystems has become amajor issue in current scientific research. We measured the impact of water temperature and the climate-related change in riparian vegetation on six populations of Gammarus pulex (Amphipoda) living in the North and in the South of the Rhône River valley (France). This crustacean, widely distributed in European freshwaters, is considered as a key species for the freshwater ecosystems functioning as it degrades the leaf litter from the riparian area, thus favouring its subsequent use by other invertebrates. Our results of temperature effect onenergy stores, oxygen consumption, and survival suggest that the optimal thermal window shifts from 2-3°C between northern and southern gammarids. Females’ investment into reproduction changes through seasons, with different strategies according to their geographical origins. Concerning the functional point of view, the leaf litter origin(Mediterranean/continental) less influences the conditioning of leaves and the decomposition rate than their initial toughness. An increase in water temperature accelerates the conditioning and the enzymatic digestion of leaves (in gammarids guts) but slightly influences their degradation by this crustacean. Our results show that adaptations at the limit of the species geographical distribution area can change the response to climate change in aquatic organisms. Moreover, a change in the type of the leaf litter could modify the availability of trophic resource through seasons and hence the ecosystem functioning.

La lutte contre l'eutrophisation des grands lacs péri-alpins a permis une réduction des concentrations internes en phosphore, pour des réponses écologiques parfois mitigées. Dans le Léman, les concentrations en P ont été divisées par dix en trente ans pourtant la biomasse algale et la production primaire restent aussi élevées qu'au maximum de l'eutrophisation, malgré une augmentation de la transparence des eaux. Donc, bien que la concentration en phosphore soit une variable de forçage majeure des communautés planctoniques, il apparait nécessaire de considérer le rôle d'autres variables de forçage qui interagissent avec la concentration interne en nutriments pour comprendre les réponses écologiques des lacs aux mesures de reoligotrophisation. Les communautés planctoniques peuvent être impactées par les pratiques de la gestion appliquées d'autres compartiments du réseau trophique tels que les populations piscicoles. A l'effet de ces facteurs locaux s'ajoutent à l'impact du réchauffement climatique, un phénomène planétaire participant au changement global qui se manifeste à partir du début des années 1980, et dont l'impact est de mieux en mieux mis en évidence dans les lacs.Peu de lacs ayant fait ou font l'objet de suivis de routine, l'observation des effets de ces divers forçages anthropiques et la compréhension de leurs interactions se heurtent au faible nombre de base de données disponibles. En outre les données collectées ne permettent pas de remonter assez loin dans le temps pour couvrir entièrement la période au cours de laquelle les perturbations anthropiques se sont accrues. Elles ne permettent pas non plus d'étudier les conditions environnementales précédant cette période. La paléolimnologie à haute résolution (échelle annuelle et saisonnière) appliqué aux périodes récentes (dernier siècle) est une démarche alternative proposée pour palier cette absence de données instrumentales.Ce travail de thèse vise à comprendre comment les modifications des concentrations en nutriments, la gestion piscicole d'une espèce zooplantonophage, le corégone, et le changement climatique contribuent à modifier la structure et la diversité des communautés planctoniques de diatomées et de rotifères des grands lacs péri-alpins français depuis la fin du XIXe siècle.Les communautés planctoniques choisies ont chacune un fort potentiel bio-indicateur et une très grande importance dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes lacustres. Les trois perturbations majeures et simultanées survenant lors de la période d'étude se présentent avec des intensités différentes dans les trois lacs. L'évolution temporelle de certains paramètres physico-chimiques au sein de ces lacs est déjà en partie connue grâce à un suivi de limnologie mis en place depuis plusieurs dizaines d'années.Les acquis de la thèse sont de divers natures. (i) développement méthodologique concernant la reconstruction paléolimnologique des communautés de rotifères à partir des banques d'œufs archivées dans les sédiments, (ii) reconstruction des les réponses écologiques des compartiments diatomiques et rotifèriens au cours du dernier siècle, (iii) de comparer ces trajectoires entre lacs afin de discriminer les réponses à des perturbations locales, de celles à des perturbations plus globales et (iv) d'améliorer notre compréhension des interactions entres toutes ces perturbations. / During the XXth century, lacustrine ecosystems have undergone deep changes due to increased human activities on lakes and their watershed. Although significant restoration efforts have been undertaken since the 1980's, their efficiency can be limited. For instance, although phosphorous concentrations of Lake Geneva have been cut by 10 in the last 30 years (for a total cost of four billlions euros), the algal biomass and the primary production remain as high as during the eutrophication maximum, even if water transparency increased. So, the counter-intuitive response of lakes to restoration measures emphasizes that although phosphorous concentration is a major driver of phytoplankton, there is a need to consider the interaction with other environmental drivers, such as climate or top-down controls. Another fence however to the understanding of lake recent response to restoration measures is the lack of long-term monitoring data.The objective of this Ph-D work is to investigate how three human perturbations, i.e. changes in nutrient concentrations, fisheries management practices and climate change, can explain the response of the planktonic communities of three peri-alpine lakes (Lakes Geneva, Annecy and Bourget), using a high-resolution paleolimnological approach conducted on recent time periods. More specifically, the objectives of this PhD are three-fold:(i) To perform the methodological development of the use of rotifer egg banks archived in sediment for paleolimnological reconstructions(ii) To perform methodological development of paleolimnolgical reconstruction of diatom sesaon variability(iii) To delineate ecological responses of diatom and rotifer communities facing anthropogenic perturbations over the last century(iv) To scale the impact of local versus global perturbations over these ecological trajectories

Les enjeux liés à la conservation des gobies amphidromes à La Réunion, sont de nature écologique mais également socio-économique. Les deux espèces concernées, Sicyopterus lagocephalus et Cotylopus acutipinnis contribuent fortement à la diversité faunistique des rivières, en plus d’être la cible d’une pêche traditionnelle à forte valeur économique et patrimoniale. La pêche des « bichiques » fait localement référence aux deux espèces que l’on capture à l’état de post-larve lorsqu’elles entament leur recrutement dans les rivières. Dans un contexte où l’affaiblissement du recrutement larvaire est manifeste, cette thèse s’attache à décrire les enjeux qui gravitent autour de cette ressource, à travers l’étude de la variabilité du recrutement et de ses répercussions sur le socio-écosystème. Les résultats s’appuient sur la collecte de données écologiques et la réalisation d’une enquête auprès des acteurs de la pêche, entre octobre 2014 et février 2016. L’étude de la variabilité spatio-temporelle des traits d’histoire de vie des post-larves au recrutement révèle que les rivières de l’est, pourraient être des « secteurs sources » essentiels au maintien des populations de Gobbidae. L’analyse des entretiens révèle que la pêche depuis qu’elle s’est organisée en filière informelle, a fortement contribué à l’affaiblissement du recrutement et s’enlise désormais dans des conflits pour le partage de l’eau et de la ressource, au détriment de l’environnement et des pratiques traditionnelles. Les services de l’Etat qui ont entamé une démarche de régularisation de l’activité depuis 2012, sont dans un processus de coopération avec les pêcheurs qui se voit menacé par le braconnage. L’analyse croisée des connaissances acquises dans les deux volets de cette thèse, nous a permis de schématiser le socio-écosystème dans lequel s’insère le bichique et de communiquer sur le besoin de gérer les diverses pressions anthropiques à l’échelle des bassins versants, afin de préserver la fourniture durable de services écosystémiques dont dépend l’Homme. / The issues related to the conservation of amphidromous gobies in Reunion Island are ecological but also socio-economic. The two species concerned, Sicyopterus lagocephalus and Cotylopus acutipinnis, contribute greatly to the faunistic diversity of the rivers, in addition to being the target of a traditional fishery of high economic and patrimonial value. The "bichic" fishery locally refers to the two species that are caught at the post-larva stage when they start recruiting in the rivers. In a context where the decline in larval recruitment is evident, this thesis attempts to describe the issues surrounding this resource through the study of recruitment variability and its impact on the socio-ecosystem. The results are based on the collection of ecological data and the completion of a survey of fishery stakeholders between October 2014 and February 2016. The study of the spatial and temporal variability of post-larval life history traits at recruitment reveals that the eastern rivers could be "source sectors" essential to the conservation of Gobbidae populations. The analysis of the interviews reveals that the fishery since it was organized in the informal sector has contributed strongly to the weakening of recruitment and is now stuck in conflicts for the sharing of water and resources, to the detriment of the environment and traditional practices. The State services, which have initiated a process to regularize the activity since 2012, are in a process of cooperation with fishermen who are threatened by poaching. The cross-analysis of the knowledge acquired in the two parts of this thesis allowed us to outline the socio-ecosystem in which the bichic is inserted and to communicate the need to manage the various anthropogenic pressures at the watershed scale, in order to preserve the sustainable supply of ecosystem services on which man depends.

La dégradation de la qualité de l’eau de la Seine à Paris et dans sa banlieue depuis la deuxième moitié du XIXe siècle a fait l’objet de plusieurs études. Rares sont les études qui confrontent les perceptions de médecins, d’ingénieurs, d’hygiénistes ou d’administrateurs sur la qualité des eaux des rivières et l’évolution de leur état. Cette confrontation permet d’analyser sur la longue durée l’efficacité des réponses apportées pour améliorer la qualité, ce que nous avons réalisé ici pour la ville de Versailles et ses eaux. La première partie du mémoire décrit les perceptions de la qualité des eaux des rivières par des experts entre 1854 et 1964 sur la base de l’analyse de revues d’hygiène et d’assainissement urbain, montrant l’évolution des indicateurs de qualité et de la réglementation. Versailles a pour particularité d’être, au XIXe siècle, essentiellement alimentée par de l’eau de Seine grâce à la machine de Marly, par le biais d’un Service dépendant directement de l’Etat, conséquences de son passé royal. Mais la qualité de l’eau du fleuve se dégradant à cause des rejets des égouts de Paris, les différentes administrations, locales et nationales, doivent résoudre la question d’approvisionnement en eau alimentaire et recourent à l’aide d’experts pour s’assurer de sa qualité. Les analyses chimiques et bactériologiques effectuées sur les eaux conduisent à l’abandon de l’eau de la Seine en 1894 au profit des eaux de la nappe de Marly-Croissy. En même temps, Versailles rejetait ses eaux usées dans des cours d’eau à faible débit : le ru de Marivel et le ru de Gally. Epidémies et plaintes accompagnent la dégradation de leur état. Les nombreuses expertises menées témoignent de l’intérêt pour la qualité des eaux de surface et en même temps de l’absence de la volonté politique et des limites techniques pour l’améliorer, conduisant à leur sacrifice pendant plus de 100 ans. / The Seine River pollution both in Paris and its suburbs has been already the subject of several studies. Few studies compare perceptions that physicians, engineers, hygienists or managers might have of the quality of water resources, and the evolution of their state. This confrontation makes it possible to analyze over the long term the effectiveness of the responses made to improve quality. We have achieved this here for the city of Versailles and its waters. The first part of this work describes perceptions of river water quality by experts between 1854 and 1964 based on an analysis of hygiene and urban sanitation reviews, showing the evolution of quality indicators and of regulations. In the 19th century, Versailles has the peculiarity of being essentially fed by water from the Seine thanks to the Marly machine, through a service directly dependent on the State, consequences of its royal past. But as the water quality of the Seine River deteriorates because of the discharges from the Paris sewers, the various administrations, local and national, have to solve the question of water supply and asked for the help of experts to ensure its quality. The chemical and bacteriological analyzes carried out on waters lead to stopping the use of the Seine waters in 1894 in favor of the Marly-Croissy water table. At the same time, Versailles rejected its wastewater into two low-flowing streams: Marivel and Gally. Epidemics and complaints accompany the deterioration of their state. The numerous experiments carried out show the interest in the quality of surface water and at the same time the absence of the political will and the technical limits to improve it, leading to their sacrifice for more than 100 years.

Quels sont les grands patrons de distribution des espèces et quels sont les facteurs qui les contrôlent? Ces questions sont au cœur des problématiques macroécologiques et prennent un intérêt tout particulier au regard du réchauffement climatique global actuel. L’objectif principal de ce travail de thèse était de déterminer les patrons de distribution actuels des espèces d’oursins antarctiques et subantarctiques à l’échelle de l’océan Austral et de mettre en évidence les facteurs qui contrôlent ces distributions. La modélisation des niches écologiques d’une vingtaine d’espèces d’oursins a permis de mettre en évidence deux grands patrons de distribution : (1) un premier représenté par les espèces dont la distribution n’est pas limitée au sud du Front Polaire et s’étend des côtes antarctiques aux zones subantarctiques et tempérées froides et (2) un deuxième constitué d’espèces restreintes à la zone antarctique. Au sein de ces deux patrons, cinq sous-patrons ont également pu être défini sur la base de différences de distribution latitudinale et bathymétrique entre groupes d’espèces. Cette approche biogéographique par modélisation de niche écologique a été complétée par l’analyse de similarité de l’ensemble des faunes d’oursins, de bivalves et de gastéropodes, au niveau spécifique et générique, entre biorégions de l’océan Austral. Cette analyse démontre qu’il existe chez les oursins et les bivalves des connexions fauniques entre l’Amérique du Sud et les zones subantarctiques ainsi qu’une séparation entre l’Est et l’Ouest antarctique. Au contraire, les faunes de gastéropodes subantarctiques montrent des affinités plutôt antarctiques que sud-américaines, l’Antarctique ne formant qu’une unique province pour ce clade. Ces différences entre clades sont interprétées comme étant le résultat d’histoires évolutive et biogéographique distinctes entre oursins et bivalves d’une part et gastéropodes d’autre part. L’hypothèse d’une réponse évolutive différente des clades aux changements environnementaux survenus au cours du Cénozoïque est avancée. Enfin, l’existence de connexions fauniques trans-antarctiques est mise en évidence dans l’étude des trois clades ; celles-ci sont interprétées comme le résultat de la dislocation de la calotte ouest-antarctique et l’ouverture de bras de mer trans-antarctiques au cours du Pléistocène. Parmi les paramètres environnementaux utilisés dans la modélisation des niches écologiques, les résultats montrent que trois paramètres jouent un rôle majeur dans la distribution des oursins : la profondeur, la couverture de glace et la température des eaux de surface. Toutefois, l’importance relative de ces paramètres diffère selon les espèces d’oursins étudiées. L’étude du genre Sterechinus souligne tout particulièrement ces différences. En effet, l’espèce S. neumayeri est plus sensible aux conditions environnementales qui prédominent près des côtes antarctiques (température des eaux de surface et couverture de glace), alors que S. antarcticus semble être beaucoup moins contraint par ces mêmes paramètres. La distribution potentielle de S. antarcticus est d’ailleurs beaucoup plus étendue en latitude. Cependant, S. antarcticus n’est pas présent sur l’ensemble de son aire de distribution potentielle, ceci pouvant être expliqué alternativement par le résultat (1) de facteurs océanographiques (rôle de barrière biogéographique joué par le Front Polaire), (2) d’interactions biotiques (phénomènes de compétition inter-spécifique) et (3) du contexte temporel (colonisation toujours en cours). / What are the forcing factors and main patterns of species distribution? This question is the core of macroecological issues and is of particular interest in the present context of global warming. The main objectives of this thesis were to determine the current distribution patterns of Antarctic and sub-Antarctic echinoid species at the scale of the whole Southern Ocean and to highlight the forcing factors that control them. The ecological niche modelling of 19 echinoid species showed that distribution is mainly structured in two patterns: (1) a first one represented by species that are not limited to the south of the Polar Front and distributed from the Antarctic coasts to the sub-Antarctic and cold temperate areas, and (2) a second one with species restricted to the Antarctic area. Within these two main patterns, five sub-patterns were also identified that depend on differences in the latitudinal and depth range of species groupings. In addition to this approach of biogeography by ecological niche modelling, a similarity analysis of echinoid, bivalve and gastropod fauna between bioregions of the Southern Ocean was performed at species and genus levels. This analysis reveals faunal connections between southern South America and sub-Antarctic areas in echinoids and bivalves, along with a partition between the East and West Antarctic. On the contrary, sub-Antarctic gastropod fauna show Antarctic rather than South American affinities and the Antarctic form a sole and unique province in this clade. These differences between clades are interpreted as the result of distinct biogeographic and evolutionary histories between echinoids and bivalves on the one hand, and gastropods on the other hand. The proposed hypothesis is that clades developped different evolutionary responses to the environmental changes that occurred during the Cenozoic. Finally, in the three clades, trans-Antarctic faunal connections are shown and interpreted as a result of West Antarctic Ice Sheet collapses and the setting up of trans-Antarctic sea-ways during the Pleistocene. Among the environmental parameters used for the ecological niche modelling, results show that the three following parameters play the main part in echinoid distribution: depth, sea-ice cover and sea surface temperature. However, the relative importance of these parameters depends on the species under studies. These differences are particularly emphasized in the case study of the genus Sterechinus. The species S. neumayeri is indeed the most dependent on environmental conditions that prevail along the Antarctic coasts (sea surface temperature and sea-ice cover), while S. antarcticus doesn’t seem to be so much under the control of these parameters. Accordingly, the potential distribution of S. antarcticus in latitude is the most extended. However, S. antarcticus is not present over the whole area of its potential distribution, what can be explained as the result of either (1) oceanographic factors (role of the Polar Front as a biogeographical barrier), (2) biotic interactions (inter-specific competition) or (3) the temporal context (still ongoing colonization).

Chez les Vibrio spp., le QS est impliqué dans de nombreuses fonctions comme la colonisation de niche écologiques, les stratégies de survie ou encore la virulence. Cependant, pour la majorité des espèces de Vibrio, la diversité des AHLs produites reste largement sous-estimée et l'étude du QS est encore limitée à quelques espèces modèles ou pathogènes. Toutefois, dans les environnements aquatiques, ces espèces sont minoritaires et les espèces les plus abondantes ne sont que très peu étudiées. Nos résultats ont révélé une importante diversité d'AHLs mais aussi, de façon surprenante, une hétérogénéité dans les phénotypes de production d'AHL au sein d'une même espèce de Vibrio. Pour la première fois, nous avons mis en évidence qu'une même souche de Vibrio pouvait présenter des phénotypes de production d'AHLs différent au cours du temps et une approche statistique a révélé l'implication de certains déterminants biotiques et abiotiques dans ces variations temporelles. Par ailleurs, une approche à micro-échelle a révélé une structuration des populations de Vibrio en unités fonctionnelles constituées de souches phylogénétiquement proches qui partagent des niches écologiques spécifiques et des comportements sociaux. Nos résultats ont mis en évidence que les modalités de communication pouvaient être hétérogènes suggérant l'absence d'un langage commun au sein de ces unités fonctionnelles. En conclusion, ce travail de thèse a permis d'apporter de nouvelles connaissances sur le QS chez les Vibrio dans l'environnement marin, de la souche à la population, et propose une vision intégrée des mécanismes de régulation de la production d'AHLs dans l'environnement. / Quorum sensing is an important mechanism among Vibrio species and is involved in many vital functions such as niche colonization, survival strategies or virulence. However, AHL diversity still largely underestimated for the majority of Vibrio species and the current knowledge on AHL-mediated QS is limited to a few pathogenic or bioluminescent species. Nonetheless, these species are weakly abundant in seawater while dominant species in the environment are poorly studied. Our results revealed a unexpected diversity of AHL molecules but also a quite surprising intra-species diversity of AHL production phenotypes. For the first time, we showed that different isolates of a single genotype switched between different AHL production phenotypes among time and we revealed the potential involvement of abiotic and biotic parameters in these variations. However, it appears that when studied at a microscale, Vibrio populations are showing a functional structuration in ecological units consisting of phylogenetically close strains sharing habitat and social traits. In this context, it was necessary to determine if these different AHL production phenotypes were associated to different micro-habitats in the water column. We did not demonstrate that a common language was spoken within ecological populations. This thesis work provide new insights on AHL-mediated QS among a broader range of species and among Vibrio populations and depicts the potential impact of multiple aspects of marine environments on AHL production.