L’archéologie de l’Arctique canadien, bien qu’ayant fait une large place à certaines catégories d’objets, telles les têtes de harpon, n’a encore que peu exploité la grande richesse informative des objets en matières dures d’origine animale. Une périodisation typologique a été réalisée sur l’ensemble de la période du Paléoesquimau (~ 4000-500 B.P.), classiquement subdivisée en Prédorsétien et Dorsétien au Canada. Les pratiques techniques et économiques des Paléoesquimaux ont été abordées à partir de l’étude de six sites localisés autour du Golfe de Foxe, région centrale pour l’archéologie arctique : région d’Igloolik (Parry Hill, Lyon Hill, Jens Munk, Freuchen et Kaersut) et nord du Nunavik (Tayara). Les données typologiques et technologiques obtenues permettent de confirmer l’existence d’un continuum culturel entre Prédorsétien et Dorsétien. L’évolution des industries en matières dures d’origine animale observée, notamment au moment du passage du Prédorsétien au Dorsétien, a été interprétée en termes de changements socio-culturels. Un fait marquant serait l’apparition des têtes de harpon à logette partiellement fermée, contemporaine d’une intensification de l’exploitation du morse, témoignant de chasses désormais collectives qui auraient incité les chasseurs à séjourner désormais ensemble dans des habitations plus grandes, occupées sur de plus longues périodes. / The studied ivory, bone and antler artifacts from the Canadian Arctic, only correspond to harpoon heads that served to build the Palaeo-Eskimo chronology (~ 4000-500 B.P.). To ascertain the chronological subdivision between the Pre-Dorset and Dorset cultures a typological study associated with a technological approach was performed. Palaeo-Eskimo technological and economical practices have been derived from the study of six sites located around the Foxe Basin: Igloolik region (Parry Hill, Lyon Hill, Jens Munk, Freuchen and Kaersut sites) and northern Nunavik (Tayara site). The assumption of a Pre-Dorset/Dorset continuum could be confirmed. The observed evolution of osseous industries during Palaeo-Eskimo period (and more precisely the Pre-Dorset/Dorset transition) has been interpreted in terms of socio-cultural changes. The observed technological changes (i.e. harpoon head hafting) could be associated with new patterns of raw material exploitation (diversification in the selection of materials and anatomical elements, as well as functional categories). They testify to the important socio-cultural changes (collective rather than individual hunting) already observed in the settlement patterns (aggregation of the humans in larger houses for longer time periods).

Le Paléogène est une période de perturbations importantes du système climatique terrestre, marquée notamment par des optima climatiques reconnus à la fois en environnement continental et marin. Dans le contexte de réchauffement climatique actuel, l’étude et la compréhension de cette période de fortes fluctuations climatiques et de transition entre un climat de type « greenhouse » et « icehouse » est un enjeu capital. Par ailleurs, de nombreuses études ont été menées sur les basses et moyennes latitudes, alors que peu de travaux se focalisent sur les hautes latitudes. Dans cette étude, des successions deltaïques d’âge Paléocène-Eocène sont utilisées pour étudier la réponse du système Arctique à des évènements globaux, les optima climatiques du Paléogène (PETM, ETM2, EECO et l’évènement Azolla) et tenter de répondre à ces questions : le bassin a-t-il eu une réponse spécifique aux stimuli climatiques globaux? Existe-t-il des mécanismes de couplage/découplage de la dynamique du bassin Arctique de celle de l’océan global ? Cette étude est basée sur des analyses multiproxies : la minéralogie de la roche totale et de la fraction argileuse, la pyrolyse Rock Eval, la palynologie, les palynofaciès et les isotopes stables du carbone organique. Les résultats suggèrent des épisodes de réchauffement permettant l’installation de la mangrove dans le Bassin Arctique dans un contexte climatique déjà chaud. Dans les Territoires du Nord-Ouest, les résultats minéralogiques suggèrent l’existence de fluctuations locales des sources détritiques contrôlées par la tectonique et/ou l’eustatisme et qui peuvent se superposer à l’enregistrement climatique. / The Palaeogene is a period of major climate system disturbances, especially marked by climatic optima recognized in both continental and marine environments. In the context of current global warming, the study and understanding of this period of strong climate fluctuations and transition between a greenhouse and an icehouse world is a major issue. Numerous studies have been conducted on low and mid latitudes, while only few studies focus on high latitudes. In this study, Paleocene-Eocene deltaic successions are used to study the response of the Arctic system to global events, the Paleogene climatic optima (PETM, ETM2, EECO and the Azolla event) and attempt to respond to these questions: did the basin have a specific response to global climate stimuli? Are there coupling / decoupling mechanisms between the dynamics of the Arctic basin and the global ocean? This study is based on multiproxies analysis: bulk and clay mineralogy, Rock Eval pyrolysis, palynology, palynofacies and stable isotopes of organic carbon. The results suggest warming episodes allowing the installation of mangroves in the Arctic Basin in an already warm climate. In the Northwestern Territories, mineralogical results suggest local fluctuations in detritic sources controlled by tectonics and / or eustatism and may overlap with the climate record.

Cette recherche doctorale examine les pratiques figuratives, les représentations symboliques et les enjeux socio-culturels des arts graphiques inuit dans les communautés de Kinngait (Cape Dorset) et de Pangniqtuuq (Pangnirtung) au Nunavut (Arctique canadien). Les notions de dessin (titiqtugaq-) et de parole (uqaq-) se placent au centre de la démarche qui est guidée par une approche interdisciplinaire, dans la perspective d’une ethnohistoire de l’art du dessin inuit. Trois parties structurent la démonstration. La première explore les configurations de la pensée inuit associées aux concepts d’art graphique, de représentation visuelle et de créateur, à partir de leur expression linguistique (chapitre II). Puis, une ethnographie de la scène artistique locale présente le dessin et les activités socio-économiques qui lui sont associées autour de la question du statut de l’artiste (chapitres III et IV). La deuxième partie envisage la figuration en rapport à la parole, à partir de la cosmogénèse et des techniques graphiques anciennes (chapitre V). Elle s’intéresse ensuite aux interactions entre le dessin et la parole sur un plan symbolique : dans le dessin, les pensées et les mots sont mis en actes (chapitres VI et VII). La dernière partie de la thèse définit l’art comme un élément de la dynamique socio-culturelle et politique des Nunavummiut. Le recours au dessin dans le cadre de projets communautaires est étudié à partir d’exemples récents (chapitre VIII), avant d’être replacé au centre des dynamiques relationnelles et des échanges socio-cosmiques dans une dimension ontologique (chapitre IX) / This doctoral research examines the themes of figurative practices, symbolic representations and the socio-cultural stakes specific to Inuit graphic arts in the communities of Kinngait (Cape Dorset) and Pangniqtuuq (Pangnirtung) in Nunavut (the Canadian Arctic). The notions of drawing (titiqtugaq-) and of speech (uqaq-) are central to the thesis, which is guided by an interdisciplinary approach within the perspective of ethno-history of Inuit sketch art. The thesis is organized into three parts. The first explores the configuration of Inuit thought associated with the concepts of graphic art, visual representation and creation, through their linguistic expression (Chapter II). In addition, ethnography of the local art scene looks at drawing and the socio-economic activities that are associated with it, in connection with the status of the artist (Chapters III and IV). The second part looks at figuration in relation to power words, from cosmogenesis and ancient graphic techniques (Chapter V). With this in hand, the second part then looks at the interactions between drawing and speaking from a symbolic perspective: through drawings, the thoughts and words are put into action (Chapters VI and VII). The last part of the dissertation continues the analysis by defining art as part of the socio-cultural and political dynamics of the Nunavummiut. Recourse to drawing, as a community project, is studied with reference to recent examples (Chapter VIII), prior to being placed, within an ontological dimension, at the centre of relational and socio-cosmic exchange dynamics (Chapter IX)

La mer de Barents possède un écosystème particulièrement riche. Elle est affectée par le changement climatique actuel, comme le reste de l'Arctique. L'effet le plus visible et le plus connu est la réduction spectaculaire de la banquise. On examine dans cette thèse les répercussions de ces changements sur l'hydrologie et le phytoplancton en mer de Barents. Pour cela, on s'appuie sur la création d'une base de données historiques comprenant les paramètres hydrologiques et bio-géochimiques. Un modèle 3D bio-géochimique spécifique à l'écosystème arctique est aussi utilisé quand les observations sont manquantes. Enfin, les données satellites fournissent des séries temporelles de concentration de glace, de Chlorophyle-a...La mer de Barents est caractérisée par un front polaire séparant les eaux atlantiques issues des mers Nordiques des eaux arctiques dont la position est connue à l'ouest de 35°E. Nous avons pu montrer que ce front se sépare en deux branches dans l'Est du bassin: le front du Nord et le front du Sud. Ces fronts enferment les eaux de la mer de Barents qui se forment en hiver. Un doublement du volume des eaux atlantiques (une " Atlantification " de la mer de Barents), a aussi été mise en évidence. Elle accompagne un déplacement des fronts Nord et Sud vers le Nord-est. Le volume des eaux de la mer de Barents reste inchangé.Ces changements, affectant l'hydrologie et la glace de Mer, ont un impact significatif sur le phytoplancton. Les deux efflorescences qui le caractérisent ont lieu plus au Nord et à l'Est. La biomasse totale annuelle a augmenté de 40% lors des deux dernières décennies. Ce travail montre que les conditions de glace de mer et la structure frontale sont les paramètres clefs dirigeant la variabilitéinter-annuelle du phytoplancton. / The Barents Sea has a particularly rich ecosystem. This is an Arctic region subject to intense climate changes. The drastic decrease in sea ice cover is the most visible effect. What are the impacts of these climatic changes on the hydrology and phytoplankton? In order to answer these questions, this thesis relies on the creation of an extensive historical database of physical and bio-geochemical parameters. A 3D bio-geochemical model with an Arctic specific ecosystem is used when observations are lacking. At least, remote sensing data provides valuable time series of Ice concentration, Chlorophyll-a... The Polar Front, separating the Atlantic Water coming from the Nordic Sea from the Arctic Water, is the principal feature of the Barents Sea region. Its position is known west of 35°E, but we showed that the polar front splits into two branches in the East part of the Barents Sea: the "Southern Front" and the "Northern Front". They enclose the winter locally formed Barents Sea Water. An “Atlantification”, illustrating a doubling of the Atlantic Water volume, has been evidenced and goes along with a North-eastward shift of the fronts. These hydrological and sea ice changes have a significant impact on the phytoplankton development. The two blooms of the Barents Sea occur further North and East with a 40% total anual biomass increase for the last two decades. This study suggests that the winter sea ice conditions and the frontal structure are the key mechanisms driving the inter-annual phytoplankton variability.

Afin de mieux comprendre les processus et les interactions entre l'atmosphère, la glace de mer et l'océan en arctique, un financement EQUIPEX a permis de développer et déployer le projet IAOOS (Ice-Atmosphere-Ocean-Observing-System) de réseau de bouées multi-instrumentées. Pour la partie atmosphère un LiDAR rétrodiffusion innovant a été développé pour répondre aux contraintes du projet et de l'environnement arctique. Un modèle analytique du rapport signal sur bruit en air clair a permis de préciser les paramètres clés de la conception. Des simulations numériques ont ensuite permis d'affiner les performances du système. Un prototype évolutif a été réalisé dans le planning serré de cet EQUIPEX, avant la mise en œuvre d'une première bouée complète au Pôle Nord en avril 2014, qui a fonctionné jusqu'en décembre 2014. Un second déploiement de deux bouées a ensuite été réalisé à l'occasion de la campagne N-ICE de janvier à juin 2015, dont l'une était équipée d'une version polarisée du LiDAR. Les deux campagnes ont permis d'obtenir des premières statistiques de la distribution des aérosols et des nuages en arctique central avec un système LiDAR autonome. Les premiers résultats montrent la présence de couches d'aérosols assez fréquentes au printemps dans la moyenne troposphère et des nuages bas très fréquents. Les mesures LiDAR ont été utilisées pour effectuer une estimation des flux infrarouge et visible descendants. Les résultats des deux premiers déploiements et les comparaisons avec des analyses et des sorties du modèle WRF fournissent des premiers éléments sur l'apport que pourra présenter ce réseau de bouées multi-instrumentées en région centrale arctique. / To improve our knowledge of the processes and interactions which occur in Arctic between atmosphere, sea ice and ocean, an EQUIPEX funding was granted to the IAOOS project. This improvement will be reached by deploying a network of multi-instrumented buoys. For the atmospheric analyses an innovative backscattering LiDAR meeting with constraints of the project and arctic environment has been developed. An analytical model of signal to noise ratio in clear sky led to the instrumental key parameters, and numerical simulations helped in improving the system performances. An evolutive prototype has been realized within the tight planning of this EQUIPEX. The first whole equiped buoy was deployed close to the north pole in April 2014 and worked until the beginning of December 2014. A second deployment of two buoys, including a polarized version, was then realized within the N-ICE campaign from January to June 2015. These first campaigns gave first statistics of aerosols and clouds distribution in the central arctic region with an autonomous LiDAR. First results show frequent aerosols layers in mid-troposphere during spring, as well as a high occurence of very low clouds. LiDAR measurements were also used to estimate downwelling longwave and shortwave at surface. Results obtained from these first deployments and comparisons with analysis and outputs from the WRF model show a first overview of what can be expected from this network of multi-instrumented buoys in the central arctic region.

La région arctique est particulièrement sensible au changement climatique. Aux latitudes polaires, les nuages arctiques ont un effet important sur le bilan radiatif à la surface. La première partie de ce travail est constitué de l’intercomparaison instrumentale au sol à la station PUY en Mai 2013. Les mesures ont montré une bonne corrélation entre les diamètres effectifs et les distributions en taille des gouttelettes d’eau obtenus par les instruments, mais avec des biais systématiques sur les concentrations. Ces biais ont été reliés à l’estimation du volume d’échantillonnage et nous avons donc proposé une méthode consistant à normaliser les données par rapport à un instrument qui réalise des mesures intégrées. D’autre part, le FSSP et le FM ont fait l’objet d’expériences visant à évaluer l’influence de l’angle de déviation par rapport au vent extérieur et de la vitesse du vent. La seconde partie de ce travail a pour objet la campagne de mesure qui s’est déroulée à la station du Mont-Zeppelin, Ny-Alesund, Svalbard, de Mars à Mai 2012 dans le cadre du projet CLIMSLIP. Une comparaison a été effectuée entre un cas « pollué », avec des masses d’air provenant d’Asie de l’Est et d’Europe, et un cas « propre », dont les sources d’aérosols sont majoritairement locales et ne dépassent pas l’Europe du Nord. Les résultats ont montré que le cas pollué possède des concentrations en BC, aérosols et gouttes plus élevées, un mode accumulation plus important, un diamètre de gouttes plus faible et une fraction d’activation plus élevée. Enfin, le premier et le second effet indirect des aérosols ont pu être quantifiés. / The arctic region is especially sensitive to climate change. At high latitudes, arctic clouds have an important effect on the surface radiative budget. The first part of this work consists in a ground based cloud instrumentation intercomparison in the PUY station in May 2013. The measurements showed a good correlation between the effective diameters and the droplet size distributions obtained by the instruments, but with a systematical bias on the concentrations. These biases have been relied to the assessment of the sampling volume and we thus proposed a methodology to standardize the data according to an ensemble of particles probe. Moreover, the FSSP and the FM have been the subject of experiments to assess the influence of the deflection angle according to exterior wind and the wind speed. The second part of this work is about the measurement campaign at the Mount-Zeppelin station, Ny-Alesund, Svalbard, from March to May 2012 in the frame of the CLIMSLIP project. A comparison has been performed between a « polluted » case, with air masses coming from East Asia and Europe, and a « clean » case, where the aerosol sources are predominantly local and do not exceed the northern Europe. The results showed that the polluted case possessed higher concentrations in BC, aerosols and drops, an accumulation mode more important, weaker droplet diameters and higher activation fraction. Finally, the first and second aerosol indirect effects have been quantified.

L’augmentation globale des températures au cours de la période 1850-2012 n’est pas uniforme à l’échelle du globe et l’Arctique se réchauffe deux fois plus que la moyenne. Cependant, la couverture temporelle trop courte des données instrumentales rend difficile la distinction entre la variabilité climatique naturelle et celle liée au forçage anthropique. L’étude de la variabilité climatique « exempte » de l’influence humaine est alors réalisée à partir de données proxies indirectes provenant d’archives paléoclimatiques continentales et marines. Dans la région Arctique-subarctique, les enregistrements disponibles à haute résolution sur les derniers 2000 ans ont été centralisé dans la base de données PAGES Arctic 2k. Les objectifs de ces travaux sont l’amélioration de la caractérisation et de l’interprétation de la variabilité climatique sur les derniers 2000 ans, en allant plus loin que la tendance millénaire et les périodes climatiques majeures mais aussi en s'intéressant au rôle et l’expression spatiale de la variabilité interne du système climatique. Cette thèse s'appuie sur la base de données PAGES Arctic 2k permettant l'étude des variations de températures dans la région Arctique-subarctique mais aussi d'une nouvelle base de données permettant de reconstruire les variations hydroclimatiques (précipitations et humidité) dans la région et créée lors de cette étude. L'utilisation de méthodes d'analyse du signal climatique sur des enregistrements régionaux calculés à partir de ces deux bases de données a permis de mettre en évidence une variabilité climatique dans la région Arctique-subarctique s’exprimant depuis les échelles multi-décennales à millénaire. En particulier, les variabilités multi-décennales sont en lien avec la variabilité interne du système climatique. Les variations hydroclimatiques et de températures s'exprimant aux échelles multi-décennales dans la région sont en effet caractérisées par des fréquences spécifiques aux oscillations climatiques régionales (oscillation Atlantique Nord et oscillation Pacifique décennale), en particulier sur les derniers 200 ans. Les travaux réalisés sur la base de données de températures et la réflexion autour de la création et l’exploitation de la base de données hydroclimatiques ont également conduit à la définition d’une méthodologie de travail avec une base de données paléoclimatiques, depuis sa construction jusque la définition de ses limites, notamment en termes de représentativité spatiale des séries contenues dans la base de données et de l'assimilation de données avec des saisonnalités différentes. / The temperature increase during the 1850-2012 period is not uniform globally and the Arctic is warming twice as much as the average. However, the short time coverage of instrumental data makes it difficult to distinguish natural climate variability and anthropogenic forcing. The study of climatic variability "free" of human influence requires the use of proxies data measured in continental and marine palaeoclimatic archives. In the Arctic-subarctic region, high resolution records have been centralized in the Arctic 2k PAGES database. The objectives of this work are to improve the characterization and interpretation of climatic variability over the last 2000 years, going beyond the millennial trend and the major climatic periods, but also by focusing on the role and spatial expression of the internal variability of the climate system. This thesis is based on the Arctic 2k PAGES database, which allows the study of temperature variations in the Arctic-subarctic region, as well as a new database to reconstruct hydroclimatic variations (precipitation and humidity) in the region and created during this study. The use of climate signal analysis methods on regional records calculated from these two databases has highlighted climate variability in the Arctic-subarctic region from the multi-decadal to millennial scales.In particular, multi-decadal variability is related to the internal variability of the climate system. The hydroclimatic and temperature variations expressed at multi-decadal scales in the region are characterized by frequencies specific to regional climate oscillations (North Atlantic oscillation and decadal Pacific oscillation), particularly over the last 200 years. The work done on the temperature database and the reflection on the creation and exploitation of the hydroclimatic database have also led to the definition of a working methodology with a palaeoclimatic database, from its construction to the definition of its limits, in particular in terms of the spatial representability of the series contained in the database and the assimilation of data with different seasonings.

Malgré leur abondance, leur diversité et leur importance pour la production primaire et l'écosystème marin arctique, la diversité génétique des microbes marins eucaryotes arctiques reste relativement inconnue. De récentes études moléculaires ont montré que les espèces florissantes dans l'Arctique sont phylogénétiquement divergentes des espèces de protistes marins non-polaires. Pour mieux à comprendre l'histoire évolutive et la diversité des espèces dans l'océan Arctique, cinq cultures de microalgues arctiques (un pélagophyte, un dictyochophyte, un chrysophyte, un cryptophyte et un haptophyte) ont été cultivées sous différentes conditions pour générer des transcriptomes de ces cinq espèces et produire une ébauche du génome du pélagophyte. L'analyse des données de transcriptomique et de génomique du pélagophyte ont démontré sa capacité génétique à utiliser l'azote organique et son aptitude à vivre sous de faibles conditions de lumière, de façon similaire à un pélagophyte formant des floraisons dans des régions tempérées. Une analyse phylogénétique de gènes spécifiques à la physiologie photosynthétique et non-photosynthétique a donné un aperçu de l'histoire évolutive du pélagophyte et des quatre autres protistes marins arctiques. / Despite their abundance, diversity, importance to primary production and the Arctic marine ecosystem, the genetic diversity of Arctic marine microbial eukaryotes remains relatively unknown. Recent molecular studies have shown that the species thriving in the Arctic are phylogenetically divergent from non-polar species of marine protists. To begin to understand the evolutionary history and genetic diversity of species from the Arctic Ocean, five Arctic microalgae isolates (a pelagophyte, dictyochophyte, chrysophyte, cryptophyte and haptophyte) were grown under a variety of conditions to generate transcriptomes of all five species and a draft genome of the pelagophyte. Analysis of the transcriptomic and genomic data of the pelagophyte revealed the genetic capacity to use organic nitrogen and live under low light conditions, similar to a temperate bloom-forming pelagophyte. A phylogenetic analysis of genes specific to both photosynthetic and non-photosynthetic physiology provided insight into the evolutionary history of the pelagophyte and the other four Arctic marine protists.

L’océan Arctique subit actuellement des modifications majeures et abruptes dans ces compartiments atmosphériques et océaniques reliées au changement climatique. Les premières conséquences écologiques à la perte de la glace de mer sont indéniables, telles qu’une augmentation globale de la production primaire (PP) annuelle à travers l’Arctique. Cependant, dans certaines régions, des études suggèrent plutôt une perte de productivité en réponse à une intensification locale de la stratification verticale. La réponse des communautés arctiques phytoplanctoniques au changement climatique reste toujours une question d’actualité complexe et incertaine, ayant de potentiels impacts sur l’ensemble des niveaux trophiques des écosystèmes marins. L’objectif premier de cette thèse se concentre sur cette problématique, avec une emphase particulière sur la biogéographie, la phénologie (c.-à-d., l’étude des cycles biologiques récurrents annuels) et la productivité des communautés phytoplanctoniques arctiques. Plus spécifiquement, cette étude s’appuie sur deux approches de recherche complémentaires : (1) la compilation et l’analyse de bases de données historiques traitant de la répartition verticale et spatiale, de la productivité et de l’écologie du phytoplancton arctique, et de (2) l’utilisation de la télédétection pour décrire la biogéographie, la phénologie et les changements en cours au niveau des communautés phytoplanctoniques arctiques. Basée sur une compilation inédite de profils verticaux de chlorophylle a (chl a; c.-à-d., 5206 stations), nous avons documenté la variabilité spatio-temporelle de la répartition verticale du phytoplancton et des différents régimes de productivité (de régions oligotrophes à eutrophes) pour l’ensemble de l’océan Arctique. Un modèle empirique a également pu être développé prédisant la répartition verticale de la chl a basée sur les valeurs de chl a de surface en fonction des saisons et des provinces biogéographiques de l’océan Arctique. Ce modèle nous a permis d’améliorer les estimations satellitales de la PP, mais aussi de mieux comprendre l’écologie et la phénologie des communautés phytoplanctoniques. Un intérêt particulier s’est porté sur les mécanismes de formation et de maintien des maxima de chlorophylle de subsurface (MCS) et de leur contribution à la PP annuelle. Par leur position verticale dictée par les profondeurs combinées de la nitracline et des masses d’eaux atlantiques (dans l’Arctique de l’Est) et pacifiques (dans l’Arctique de l’Ouest), ces MCSs contribuent significativement à la PP principalement dans les régions oligotrophes et lors des périodes de post-floraison. Dans un second temps, l’utilisation de la télédétection nous a révélé une conséquence inattendue du recul de la glace de mer en Arctique au niveau de la phénologie du phytoplancton arctique. Les régions qui avaient une seule floraison annuelle il y a seulement une dizaine d’années, développent maintenant une deuxième floraison à l’automne. Cette nouvelle floraison, qui coïncide avec le retard de la prise des glaces et à l’exposition accrue de la surface de l’océan aux vents automnaux, implique que l’océan Arctique pourrait passer d’un mode polaire à un mode boréal. Des scénarios biogéographiques du devenir de la PP annuelle, étroitement liés à la phénologie, peuvent ainsi être définis en réponse au retrait du couvert de glace de mer. Ces prédictions nous aideront à mieux appréhender de possibles changements au niveau des communautés phytoplanctoniques, pouvant engendrer par la suite des répercussions sur le cycle du carbone et les écosystèmes marins arctiques. / The Arctic Ocean is currently experiencing major and abrupt changes in its atmospheric and oceanic compartments due to climate change. The first emerging ecological consequences to the loss of sea ice are undeniable, such as increasing annual primary production (PP) globally in the Arctic Ocean. However, in some areas, studies suggest a decrease in productivity in response to a local intensification of the vertical stratification of the upper water column. The response of phytoplankton communities to climate change remains complex and difficult to predict, with potential dramatic impacts extending through all trophic levels of marine ecosystems. The primary objective of this thesis explores this fundamental question, with a particular emphasis on biogeography, phenology (i.e., the study of annual recurring biological cycles) and productivity of Arctic phytoplankton communities. More specifically, this study is based on two complementary research approaches: (1) the compilation and analysis of historical databases covering the vertical and spatial distribution, productivity and ecology of Arctic phytoplankton, and (2) the use of remote sensing data describing the biogeography, phenology and ongoing changes in Arctic phytoplankton communities. Based on a unique compilation of vertical profiles of chlorophyll a (chl a; i.e., 5206 stations), we documented the spatio-temporal variability of the vertical distribution of phytoplankton and the range of productivity regimes (from oligotrophic to eutrophic regions) across the Arctic Ocean. An empirical model has also been developed to predict the vertical distribution of chl a based on surface chl a values depending on season and the province of the Arctic Ocean. The benefits of this model allow us to improve satellite-derived PP estimates and improve our understanding of the ecology and phenology of phytoplankton communities. Particular attention has been focused on the mechanisms of formation and maintenance of subsurface chlorophyll maximum (SCM) and their contribution to annual PP. On account of their vertical position, dictated by the depths of both the nitracline and Atlantic (in the Eastern Arctic) and Pacific (in the Western Arctic) waters, these SCMs appear important to PP, particularly in oligotrophic regions and during post-bloom periods. In a second step, the use of remote sensing could reveal an unexpected consequence of Arctic ice loss on Arctic phytoplankton. Regions that experienced a single annual bloom only a decade ago now develop a second bloom in the fall. This new bloom, which coincides with delayed freeze-up and increasing exposure of the sea surface to winds in the fall, implies that the Arctic Ocean may be shifting from a polar to a temperate mode. Biogeographic scenarios for the future of the annual PP, which is closely related to phenology, can thus be defined in response to the current receding sea-ice cover. These predictions will allow us to better anticipate the possible changes in phytoplankton productivity and community structure and the potential cascading repercussions on the carbon cycle and marine Arctic ecosystems.

Dans le Nord-du-Québec et au Labrador, les troupeaux de caribous migrateurs Rivière-George et Rivière-aux-Feuilles sont en déclin, respectivement depuis les années 1990 et 2000. Plus particulièrement, le déclin marqué du troupeau Rivière-aux-Feuilles qui a coïncidé avec la croissance de la population de bœuf musqué, une espèce introduite dans le Nord-du-Québec, a mené les communautés inuites à s'interroger sur le potentiel de compétition entre les deux espèces. En réponse à ce questionnement, nous avons combiné trois approches pour évaluer le potentiel de compétition interspécifique : (1) quantifier le chevauchement spatial, (2) comparer les patrons de sélection d'habitats des deux espèces dans leur aire de répartition commune et (3) évaluer le chevauchement des régimes alimentaires. Pour ce faire, nous avons utilisé des données provenant de suivis télémétriques et récolté des échantillons de fèces pour les analyser avec la méthode du codage à barre d'ADN. À l'échelle annuelle, le chevauchement spatial était faible et avait lieu principalement au printemps sur la côte de la baie d'Hudson et à l'été sur la côte de la baie d'Ungava. Dans leur aire de répartition commune, le bœuf musqué sélectionne les milieux arbustifs et productifs situés près des côtes alors que le caribou sélectionne des milieux de toundra avec substrat rocheux et des habitats de faible altitude. À une échelle spatiale plus fine, cela fait en sorte que les probabilités de co-occurrence sont faibles. Toutefois, notre analyse du régime alimentaire a montré des similarités, puisque les familles de plantes détectées les plus fréquemment (Ericacea, Salicaceæ, Betulaceae) étaient les mêmes pour les deux espèces à l'été et à l'hiver. Dans leur ensemble, ces résultats suggèrent que le potentiel de compétition est faible entre le caribou migrateur et le bœuf musqué dans le Nord-du-Québec. Cependant, plusieurs facteurs dont l'expansion possible de l'aire de répartition du bœuf musqué et les interactions avec les prédateurs, dans un contexte de changement climatique, pourraient éventuellement influencer les interactions entre ces deux espèces d'ongulés. / In northern Quebec and Labrador, the Rivière-George and Rivière-aux-Feuilles caribou herds have been declining since the 1990s and 2000s, respectively. In particular, marked decline of the Rivière-aux-Feuilles caribou herd coinciding with the demographic growth of muskoxen, an introduced species in northern Quebec, has led local Inuit communities to question the potential for interspecific competition. In response to these concerns we used three methods to evaluate the potential for interspecific competition at different scales: (1) we quantified spatial overlap, (2) we compared both species habitat selection patterns in their overlapping range and (3) we evaluated diet overlap. We used telemetric data and collected fecal samples of both species for DNA barcoding analysis. At the annual scale, spatial overlap was low and limited in time, mostly in spring on the coast of Hudson Bay and in summer on the coast of Ungava Bay. Within their overlapping range, migratory caribou and muskoxen had mostly different habitat selection patterns, particularly in regard to habitat types and proximity to the coast. At a finer spatial scale, this led to low probability of co-occurrence across both coastal areas. Our dietary analysis of fecal samples suggested that both species had a similar diet based on the frequency of the most detected plant families (Ericaceae, Salicaceae et Betulaceae) in summer and winter. Combined, our results suggest that the potential for competition between migratory caribou and muskoxen is low in our study area. However, several factors such as the possible expansion of the muskoxen range and interactions with predators, in the context of climate change, could potentially influence the interactions between these two ungulate species