Dans le cadre de l’Approche Ecosystémique des Pêches (AEP), il est nécessaire d’évaluer l’impact de la pêche thonière tropicale à la senne sur les espèces ciblées et sur les espèces accessoires. Parmi ces dernières, les espèces de la mégafaune, telles que des requins, raies, cétacés, tortues, oiseaux marins, sont souvent emblématiques et vulnérables. Les thoniers senneurs tropicaux recherchent activement à la surface de l’eau tout indice de la présence de bancs de thon (e.g. oiseaux, objets flottants, baleines, dauphins ou requins baleines). Dans l’est de l’océan Atlantique et l’ouest de l’océan Indien, les deux modes de pêches principaux sont les captures de thons en bancs libres et celles sur bancs associés à un objet flottant, naturel ou artificiel, rassemblés ici sur sous le terme de dispositif de concentration de poisson (DCP). Les calées associées aux requins baleines et aux cétacés sont toutefois peu étudiées. L’objectif de cette thèse est donc d’analyser les co-occurrences et/ou interactions spatio-temporelles entre requins baleines, cétacés et pêche thonière à la senne, dans une perspective de conservation de l’écosystème. Ce travail, basé sur des données de livres de bord et d’observateurs scientifiques embarqués, a montré que la co-occurrence pêche thonière/ mégafaune se localise dans des strates spatio-temporelles relativement précises: i) du Gabon à l’Angola (avril–septembre), ii) dans le Canal du Mozambique (juin–septembre) et iii) à l’est des Seychelles (avril–septembre). Les baleines et requins baleines étant planctivores, la co-occurrence avec la pêche à la senne est principalement liée à une forte productivité primaire (appréhendée à travers des proxys tels que la concentration en chlorophylle-a). De plus, les calées sur ces deux groupes étaient assez élevées avant 2000 (jusqu’à 20% des calées), et qu’elles sont moins fréquentes aujourd’hui (AC3 et 1,5% des calées associées à des baleines et des requins baleines, respectivement). L’impact de la pêche à la senne sur ces espèces semble relativement faible au regard du taux de mortalité apparente de 1,4% pour les requins baleines et 5,6% pour les cétacés. Des marquages satellites réalisés sur les requins baleines, confirment ces observations sur le plus long terme, mais la taille de l’échantillon limite la formulation de conclusions définitives. Concernant les dauphins, bien que présents sur les zones de pêche, ils interagissent très peu avec celle-ci, soulignant ainsi une différence majeure avec l’océan Pacifique est où ce mode de pêche est majoritaire. La diversité spécifique des espèces cible et accessoire associées aux calées sur mégafaune a également été étudiée. Les requins baleines sont associés aux listaos et à l’albacore (dans une large gamme de tailles), alors que les baleines le sont principalement à de gros albacores. De plus, la capture accessoire associée à ces deux groupes de mégafaune est relativement faible et dominée par le requin soyeux et la diversité spécifique est proche de celle trouvée sous les bancs libres de thons. Enfin les effets de mesures de conservation vis-à-vis de la mégafaune encerclée ou de mesures de gestion de l’effort de pêche, notamment les moratoires sur DCP réelles ou simulées (e.g. moratoires élargis), ont été analysés. Les premières ont eu un effet limité en terme de captures cibles et accessoires, alors que les moratoires impactent peu le nombre de calées associés à la mégafaune, ceci en raison du décalage spatio-temporel des co-occurrences. Cependant des moratoires élargis pourraient être bénéfiques pour les thons juvéniles et certaines espèces associées. Par l’analyse quantitative des interactions entre la pêche thonière à la senne et la mégafaune, cette thèse apporte des connaissances essentielles sur les espèces étudiées dans le cadre de la mise en place d’une AEP, applicable à la pêche thonière tropicale. / In the frame of the Ecosystem Approach to Fishery (EAF) management, impact of the tropical tuna purse-seine fishery on targeted and incidentally captured species should be investigated. They may include megafauna species, such as sharks, rays, cetaceans, turtles or sea birds, which often are emblematic and vulnerable species. Tropical tuna purse-seiners actively search, at the surface of the sea, for clues indicating the presence of tuna schools (e.g. birds, floating objects, whales, dolphins or whale sharks). In the eastern Atlantic and western Indian Oceans, the main two fishing modes are sets on free swimming tuna schools and schools associated to natural or artificial floating objects, thereafter called Fish Aggregating Device (FAD). However dedicated studies on fishing sets associated to whale sharks and cetaceans are still lacking. The aim of this thesis is therefore, using logbook and scientific onboard observer data, to investigate the spatio-temporal co-occurrences and/or interactions between whale sharks, cetaceans and the tuna purse-seine fishery within an ecosystem conservation perspective. This work underlines that the megafauna/ fishery co-occurrence occurs in specific spatio-temporal strata: i) Gabon to Angola (April–September), ii) the Mozambique Channel (June–September), and iii) East of Seychelles (April–September). As baleen whales and whale sharks are filter feeders, the co-occurrence with the purse-seine fishery was mostly linked to highly productive environments (i.e. using proxys including chlorophyll-a concentration). In addition fishing sets involving megafauna were relatively high before 2000 (up to 20% of the sets), but are nowadays less frequent (AC3 and 1.5% of the sets associated to baleen whales and whale sharks). The purse-seine fishery appears to have a relatively low impact on megafauna species with mortality rates of 1.4% for whale sharks and 5.6% for cetaceans. Whale shark satellite tagging also confirms these results on the longer term, but the low sample size precludes any final conclusion. While dolphins are present in fishing areas, very few interactions with the fishery was detected, which highlights the striking difference with the eastern Pacific Ocean where half the sets are associated to dolphin herds. In addition, the diversity of targeted and bycatch species captured under whale shark and baleen whale sets was also investigated. Whale sharks are principally associated to skipjack and yellowfin (of various sizes) tunas and baleen whales mostly to large yellowfin tuna. In addition, bycatch species associated to these two megafauna groups was relatively low and dominated by the silky shark, and bycatch diversity was close to the one found for free swimming tuna schools. Finally, real and/or simulated encircled megafauna conservation measures or fishing effort management measures (especially FAD moratoria including larger ones) were investigated. The first ones were found to have limited consequences on tuna catch and bycatch. Conversely FAD moratoria had limited impacts on the number of megafauna associated fishing sets, due to the fact that the main spatio-temporal strata of megafauna and FAD sets differ. However larger and longer moratoria could be beneficial for juvenile tuna and some bycatch species. Overall, this thesis has lead to increase the knowledge on megafauna/ fishery interactions, essential in the general framework of setting up an EAF in the tropical tune purse-seine fishery.