Cette thèse a pour but d’analyser l’émergence et l’évolution de différents discours portant sur la sécurité et la souveraineté arctiques au Canada, pendant la décennie 2000-2010. Notre regard portera plus précisément sur le discours du Grand Nord assiégé. Une de nos questions de recherche fut de comprendre comment des évaluations optimistes et pessimistes du portrait sécuritaire arctique au Canada se sont traduites dans les discours sécuritaires arctiques tenus par différents acteurs politiques canadiens au cours de la décennie 2000-2010. De plus, une deuxième question de recherche se demandera si des groupes de la société civile canadienne ont été à même de formuler des idées sécuritaires alternatives à celles défendues par le gouvernement canadien. Pour ce faire, nous réaliserons une analyse de contenu qualitative de trois différents acteurs politiques canadiens : le gouvernement fédéral, les médias, plus particulièrement les textes d’opinion dans les quotidiens canadiens, et les groupes inuits. Une attention particulière sera portée à trois crises de souveraineté ayant éclaté durant cette période : la crise de l’île de Hans (été 2005), celle du sous-américain USS Charlotte (hiver 2005-2006) et la crise du drapeau russe sous le pôle nord (été 2007). Nos conclusions nous indiquent que le discours pessimiste a été exprimé en tout premier lieu dans les médias canadiens avant d’être inséré dans la rhétorique gouvernementale en 2005. De plus, les menaces étatiques vont davantage mobiliser les différents acteurs politiques canadiens étudiés que les menaces non-étatiques. La menace russe en particulier a été utilisée pour justifier des mesures additionnelles de défense de la souveraineté canadienne en Arctique. Sur notre deuxième question de recherche, nous pouvons observer que la société civile canadienne a été capable d’exprimer des idées sécuritaires alternatives. Par contre, les idées dominantes du continentalisme et du nationalisme ont guidé la politique étrangère canadienne pendant une bonne partie de la décennie, l’internationalisme libéral étant marginalisé par la prédominance de celles-ci. De plus, les groupes inuits ont été les plus à même de formuler des conceptualisations alternatives de la sécurité et de la souveraineté arctiques au Canada.

Cette thèse a pour but d’analyser l’émergence et l’évolution de différents discours portant sur la sécurité et la souveraineté arctiques au Canada, pendant la décennie 2000-2010. Notre regard portera plus précisément sur le discours du Grand Nord assiégé. Une de nos questions de recherche fut de comprendre comment des évaluations optimistes et pessimistes du portrait sécuritaire arctique au Canada se sont traduites dans les discours sécuritaires arctiques tenus par différents acteurs politiques canadiens au cours de la décennie 2000-2010. De plus, une deuxième question de recherche se demandera si des groupes de la société civile canadienne ont été à même de formuler des idées sécuritaires alternatives à celles défendues par le gouvernement canadien. Pour ce faire, nous réaliserons une analyse de contenu qualitative de trois différents acteurs politiques canadiens : le gouvernement fédéral, les médias, plus particulièrement les textes d’opinion dans les quotidiens canadiens, et les groupes inuits. Une attention particulière sera portée à trois crises de souveraineté ayant éclaté durant cette période : la crise de l’île de Hans (été 2005), celle du sous-américain USS Charlotte (hiver 2005-2006) et la crise du drapeau russe sous le pôle nord (été 2007). Nos conclusions nous indiquent que le discours pessimiste a été exprimé en tout premier lieu dans les médias canadiens avant d’être inséré dans la rhétorique gouvernementale en 2005. De plus, les menaces étatiques vont davantage mobiliser les différents acteurs politiques canadiens étudiés que les menaces non-étatiques. La menace russe en particulier a été utilisée pour justifier des mesures additionnelles de défense de la souveraineté canadienne en Arctique. Sur notre deuxième question de recherche, nous pouvons observer que la société civile canadienne a été capable d’exprimer des idées sécuritaires alternatives. Par contre, les idées dominantes du continentalisme et du nationalisme ont guidé la politique étrangère canadienne pendant une bonne partie de la décennie, l’internationalisme libéral étant marginalisé par la prédominance de celles-ci. De plus, les groupes inuits ont été les plus à même de formuler des conceptualisations alternatives de la sécurité et de la souveraineté arctiques au Canada.

Dans l'océan Arctique, les conditions de croissance des micro-algues sont particulièrement variables et souvent contraignantes. De par sa position et sa taille modeste, cet océan est fortement influencé par les fleuves affluents et les eaux de l'Atlantique et du Pacifique. La lente propagation de ces eaux fait en sorte que, durant le premier été, le phytoplancton épuise les nutriments dans la couche de surface; le renouvellement des nutriments est ensuite limité par la très forte stratification verticale causée par l’accumulation d’eau douce. Ces conditions mènent le phytoplancton à trouver un compromis entre la limitation en lumière (en profondeur) et en nutriment (en surface), ce qui conduit à la formation d'un maximum de chlorophylle subsuperficiel (SCM). L'objectif premier de cette thèse était d’examiner, pour la première fois, la structure verticale, l’écologie et la productivité des SCM en fonction des conditions du milieu dans différents secteurs côtiers de l'Arctique canadien. Il appert que les SCM sont des structures omniprésentes et persistantes dans les eaux libres de glace. La plupart des SCM étaient associés à la nitracline, suggérant que la disponibilité en nitrate exerce une influence dominante sur leur positionnement vertical. Une étude expérimentale des relations entre la lumière, la disponibilité en azote et la productivité primaire a montré que les algues du SCM présentent de fortes compétences photosynthétiques et assimilent activement le carbone, le nitrate et d’autres sources d’azote. Bien que leur productivité à court terme soit contrainte par la faible luminosité et les basses températures, les algues du SCM contribuent largement à la production primaire journalière nouvelle, représentant une source majeure de matière organique pour l’écosystème. Comme il est difficile de mesurer la production annuelle du SCM, les résultats expérimentaux ont été jumelés à un modèle écosystémique numérique initialisé et forcé avec les conditions physico-chimiques du golfe d’Amundsen. Les simulations indiquent que la couche verticale englobant le SCM effectuerait l’essentiel de la synthèse de matière organique dans cet environnement. Vu l’impact présumé du SCM sur le réseau alimentaire, les flux verticaux de carbone et la justesse des estimations satellitaires de productivité, la meilleure compréhension de la dynamique des SCM résultant de cette thèse permet de jeter un regard nouveau sur l’écologie de l’océan Arctique dans un contexte de changements climatiques rapides. / In the Arctic Ocean, the growth conditions of micro-algae are highly variable and often restrictive. By virtue of its location and small size, this ocean is strongly influenced by water inputs from large rivers and the adjacent Atlantic and Pacific oceans. The slow propagation of these waters ensures that the phytoplankton exhausts nutrients in surface waters during the first summer. Afterwards, upward nutrient renewal is curtailed by the strong vertical stratification imparted by the accumulation of freshwater. These conditions force the phytoplankton to find a compromise between light limitation at depth and nutrient limitation at the surface, resulting in the formation of subsurface chlorophyll maximums (SCM). The central objective of this thesis was to provide the first comprehensive analysis of the vertical structure, ecology and productivity of SCM with respect to environmental conditions across different sectors of the coastal Canadian Arctic. Results revealed the widespread occurrence of long-lived SCM in ice-free waters. Most of these SCM were closely associated with the nitracline, implying that their vertical positioning was primarily influenced by nitrate availability in the lower euphotic zone. Experimental assessments of nitrogen nutrition and photosynthetic rates showed that SCM phytoplankton possessed high photosynthetic competency and were actively assimilating carbon, nitrate and other nitrogen sources. Although low irradiance and temperature constrained short-term productivity in the lower euphotic zone, SCM contributed strongly to daily new production and thus represented a major source of organic matter in the ecosystem. Since the overall contribution of SCM to annual productivity is very difficult to measure directly, experimental results were combined with a numerical ecosystem model initialized with and forced by the physico-chemical conditions of Amundsen Gulf. The simulations indicate that SCM layers potentially contribute most of the annual new and total primary production in the southeast Beaufort Sea. Since these layers presumably exert a strong impact on the food web, vertical carbon flux and the accuracy of remote-sensing estimates of productivity, the new knowledge of SCM dynamics generated in this thesis provides crucial insights into the ecology of the Arctic Ocean in a context of rapid environmental changes.

L'objectif de mon étude était d'évaluer la contribution des bactéries à l'assimilation d'azote (pN) en surface et au maximum sub-superficiel de chlorophylle (SCM) dans l'océan Arctique canadien afin d'évaluer les impacts possible de cette prise sur le phytoplancton et la production primaire nouvelle telle qu'estimée par le /-ratio (i.e., la proportion de la prise totale d'azote qui est comblée par de l'azote allochtone tel le nitrate). Deux méthodes permettant d'estimer la pN bactérienne ont aussi été comparées: le fractionnement de taille (SM) et la méthode par inhibition des bactéries (IM). Considérant les valeurs obtenues par PIM, qui a semblé être la méthode la plus appropriée dans la zone d'étude, les bactéries ont utilisé surtout l'azote inorganique et peu d'azote organique. L'ammonium (NH/) a été la principale source d'azote pour les bactéries, dont l'avantage compétitif sur le phytoplancton leur a permis d'en être les principaux consommateurs. Malgré la faible lumière qui y persiste, le SCM n'avantage pas les bactéries puisque leur pN est proportionnelle à l'activité phytoplanctonique tant en surface qu'au SCM. L'impact de la soustraction de la pN bactérienne lors de l'estimation du/^ratio est généralement faible mais varie selon la station échantillonnée et dépend de la disponibilité du NH4+ dans l'environnement ainsi que de la proportion de la pN bactérienne totale comblée par le NH4+, le nitrate et l'urée. Cette étude démontre que les bactéries sont d'importants consommateurs d'azote et que cette contribution doit être quantifiée afin d'interpréter correctement la mesure du /-ratio et d'améliorer notre compréhension des cycles de l'azote et du carbone dans l'océan Arctique canadien.

La population inuite du Nunavik est exposée aux polluants organiques persistants (POP) par son alimentation traditionnelle. Certains POP (métabolites des BPC, pentachlorophénol et perfluorooctane sulfonate) peuvent interférer avec la liaison de la thyroxine (T4) à la transthyrétine (TTR), une protéine de transport des hormones thyroïdiennes. Pour vérifier s’il y avait perturbation du transport, la T4 liée à la TTR a été mesurée dans le plasma de 120 femmes inuites âgées entre 18 et 39 ans, recrutées lors de l’Étude sur la santé des Inuit 2004 – Qanuippitaa? How are we?. Les niveaux de TTR, TBG (thyroxin-binding globulin) et T4 total sont associés (p < 0,002) aux concentrations de T4 liée à la TTR, alors que les POP ne le sont pas (R-carré ajusté du modèle = 0,27, p < 0,0001). Ces résultats suggèrent des concentrations circulantes de POP trop faibles pour compromettre le transport de la T4 par la TTR. / The Inuit population of Nunavik is exposed to persistent organic pollutants (POPs) through its traditional diet. Some POPs (i.e. hydroxylated metabolites of polychlorinated biphenyls, pentachlorophenol and perfluorooctane sulfonate) compete with thyroxin (T4) for binding sites on transthyretin (TTR), a transport protein of thyroid hormones. We tested the hypothesis that POPs decrease circulating concentrations of T4 bound to TTR (T4-TTR) in Inuit women of reproductive age, who were previously enrolled in the 2004 Inuit health study Qanuippitaa? How are we?. We measured the concentration of T4-TTR in plasma samples obtained from 120 Inuit women (18-39 years old). Linear regression analyses revealed that TTR, TBG and total T4 concentrations were significant predictors (p < 0.002) of T4-TTR levels but not POPs levels (model adjusted R-square = 0.27, p < 0.0001). Our results suggest that circulating levels of POPs in these women are not high enough to affect TTR-mediated thyroid hormone transport.

L'augmentation des températures dans les régions polaires et les conséquences écologiques, sociales et économique qu'elles entrainent, pousse les gouvernements, le milieu académique et la presse à se questionner quant aux cadres de gouvernance polaires. A cela s'ajoute l'émergence d'acteurs non-limitrophes soulignant la légitimité de leurs préoccupations pour cette région en développant des stratégies dédiées à l'Arctique. Bien que l'attention générale se soit principalement concentrée sur la Chine et ses ambitions, le Japon, avec sa longue tradition de recherche polaire, développe une stratégie basée sur la coopération internationale pour soutenir ses intérêts dans et au-delà de l'Arctique. Au travers sa politique arctique, le gouvernement japonais souhaite légitimer son ambition de contribuer aux grands débats de gouvernance présents et futurs, tout en assurant de son soutien constant à la souveraineté des États arctiques. La stratégie arctique japonaise s'aligne sur sa politique océanique nationale. Elle vise à renforcer les normes juridiques internationales, garantissant la stabilité et la prospérité politique et économique, dans l'Arctique et au-delà. Cette politique s'appuie sur l'expertise japonaise en matière de recherche et d'innovation permettant de renforcer la coopération économique et diplomatique avec les États de l'Arctique et en particulier le long de la Route du Nord. Cela renforce ses relations diplomatiques et commerciales et ainsi, peut permettre un rapprochement autour de dossiers sensibles, tels que le différend territorial avec la Russie sur les Territoires du Nord. Basée sur des théories constructivistes issues du domaine de la géopolitique et des relations internationales, cette thèse vise à souligner qu'une fois de plus, ce qui se passe dans l'Arctique ne reste pas dans l'Arctique. La politique arctique du Japon ne fait pas exception à cet adage, et répond à des objectifs plus larges que la seule région arctique. Cette thèse interroge les fondements et les intérêts des acteurs impliqués dans l'élaboration et la promotion de la politique arctique du Japon. En mettant en évidence les éléments arctiques de cette politique, cette thèse met en lumière les différentes stratégies du Japon pour soutenir ces intérêts à l'intérieur et à l'extérieur de l'Arctique. / With the increase in global temperature and climate change in the polar regions, governments, academics, and the press, question the polar governance frameworks. Can it cope with environmental, social-economical rapid changes in these vulnerable regions? Moreover, as the Arctic ice melts, non-bordering states underline their interest and concerns for this region, rising interrogation on the role of emerging actors who have or are perceived to have an interest in the polar regions. Beyond the icecap, non-bordering states are developing strategies to support their interests for this region. Although general attention has focused on China and its Arctic agenda, Japan, with its long tradition of polar research, is developing its strategy based on international cooperation to support its interests in and beyond the Arctic. In its Arctic policy, the Japanese government wishes to legitimize its ambition to contribute to the present and future governance debates while always ensuring its support to the Arctic States' sovereignty and to the international legal framework. Japan's arctic strategy builds on its research and innovation expertise to strengthen economic and diplomatic cooperation with the Arctic states and especially with Russia. This allows it to strengthen its diplomatic and commercial relations and thus advance specific sensitive issues such as the dispute over the Northern Territories with Russia. Japan's Arctic policy aligns with the National Ocean Policy and the Free and Open Indo-Pacific strategy. It is based on the promotion and support of the international legal framework, freedom of navigation, and the peaceful resolution of conflicts that ensure political and economic prosperity. Based on Geopolitics and International Relations' constructivist theoretical assumptions, this thesis aims to highlight that once again, as the saying goes, what happens in the Arctic does not stay in the arctic. Japan's arctic policy makes no exception and responds to broader goals than just the arctic. This dissertation questions the foundations and interests of the actors involved in developing and promoting Japan's Arctic policy. By highlighting the Arctic elements of this policy, this thesis highlights Japan's different strategies to support these interests inside and outside the Arctic.

Des impacts du changement climatique sur les communautés de phytoplancton microbien ont déjà été reportés dans l'océan Arctique. Cependant, peu d’attention a été portée sur le microzooplancton aux rôles écologiques multiples tels que les ciliés et les dinoflagellés. Le but de cette thèse était d'améliorer les connaissances et la compréhension de l'écologie du microzooplancton, mais aussi de permettre la prédiction de leur réponse dans un Arctique en mutation. Nous avons utilisé la technique de séquençage d'amplicons à haut débit du gène 18S ARNr et de l'ARNr 18S (à partir d'ADNc) afin d’étudier le profil des communautés ainsi que leur diversité. Par la suite, nous avons testé différentes hypothèses reposant sur les variations temporelles et spatiales de ces assemblages microzooplanctoniques. Les résultats ont montré que le microzooplancton présente une forte saisonnalité dans le golfe d'Amundsen en réponse aux conditions changeantes. Des assemblages estivaux semblables ont été observés de 2003 à 2010, à l'exception de juillet 2008, après le record de minimum de glace en été 2007. Cet évènement particulier a permis de nous indiquer une sensibilité de ces espèces face aux conditions de glace. Les communautés de dinoflagellés du bassin du Canada sont régies par des processus déterministes et stochastiques qui dépendent de la variabilité de l'environnement, indiquant une sensibilité potentielle aux changements environnementaux. Nous en avons déduit que les dinoflagellés et autres taxons apparentés, ayant des rôles fonctionnels similaires, peuvent fournir une stabilité des flux alimentaires et énergétiques dans des conditions de limitation de lumière ou de nutriments, associées à l’approfondissement de nitracline. Étant donné que de nombreux ciliés et dinoflagellés sont mixotrophes, ils pourraient indirectement influencer les cycles biogéochimiques par le broutage sur les bactérivores et le petit plancton, et ainsi relier la boucle microbienne avec les niveaux trophiques supérieurs. La grande diversité et l'ubiquité des ciliés et des dinoflagellés suggèrent également une complexité dans les réseaux trophique microbiens et de nouvelles possibilités de recherche pour les océanographes. / Impacts of climate change on microbial communities in the Arctic Ocean have been mostly reported for major phytoplankton groups, with less attention to microzooplankton, such as ciliates and dinoflagellates, which have multiple ecological roles. For example, many ciliates and dinoflagellates are mixotrophic and could indirectly influence biogeochemical cycles by grazing on bacterivores and small plankton and linking the microbial loop with the higher trophic levels. The aim of this thesis was to address knowledge gaps in microzooplankton phylogeny, ecology and distribution with a goal of providing information needed to eventually predict of microzooplankton responses to the changing Arctic. We used high throughput amplicon sequencing of the 18S rRNA gene and 18S rRNA (as cDNA) to generate community and diversity profiles, which were used to test hypotheses on microzooplankton assembly across time and space. Results showed that microzooplankton exhibited strong seasonality in response to changing conditions in Amundsen Gulf. Similar summer assemblages were seen from 2003-2010 with the exception in July 2008 following the summer ice minimum record in 2007. Canada Basin dinoflagellate communities were governed by both deterministic and stochastic processes that were dependent on the variability of the environment, indicating potential sensitivity to environmental change. We inferred that dinoflagellates and other taxa with similar functional roles could provide stability to food and energy flows under conditions of light- or nutrient-limitation associated with a deepening nitracline. The high diversity and ubiquity of ciliates and dinoflagellates also suggest a complexity within microbial food webs and new research opportunities for oceanographers.

L'Arctique est la région du globe où le réchauffement climatique est le plus prononcé. L'étude de la diversité des microorganismes, leur dynamique de communauté et les facteurs environnementaux qui agissent sur eux s'avèrent donc importants pour comprendre comment ces communautés vont réagir à des changements environnementaux. Cette thèse explore la diversité des protistes et leur dynamique dans l'océan Arctique sur une échelle temporelle ainsi que spatiale. La méthodologie utilisée dans cette étude est basée sur l'analyse des séquences du 18S ADN. L'étude temporelle de la communauté des protistes de la zone mésopélagique montre une communauté dynamique avec des assemblages distincts à l'hiver-printemps et à l'été-automne. Cette dynamique est associée à des changements hydrographiques et montre aussi un couplage avec la zone euphotique, qui est reflétée par une plus grande proportion des séquences associées à des dinoflagellés hétérotrophes pendant la période été-automne. Dans la zone euphotique, la transition printanière est caractérisée par une augmentation de la biomasse des organismes autotrophes. Toutefois, lorsqu'un maximum de chlorophylle a est atteint, l'activité des ciliés et dinoflagellés hétérotrophes est stimulée. L'étude de la diversité des protistes à la fin de la saison productive dans la zone euphotique montre que des masses d'eau, avec une origine commune, présentent des assemblages de protistes plus similaires. Néanmoins, un groupe divers de taxons se retrouve distribué de façon pan-arctique. Parmi ceux-ci, il y a des organismes autotrophes, hétérotrophes et parasitiques. Cette thèse a permis d'augmenter la connaissance de la dynamique des organismes autotrophes dans les milieux pélagiques arctiques et offre une nouvelle vision de l'écologie des protistes hétérotrophes et parasitiques. Les résultats soulignent que ces protistes hétérotrophes doivent être considérés dans l'étude de la réponse des cycles biogéochimiques au réchauffement climatique dans l'océan Arctique.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Wuhan University, Wuhan, Chine. / Au cours des dernières décennies, l'augmentation de la production primaire (PP) dans l'océan Arctique (AO) a en partie été associée à une augmentation de la biomasse phytoplanctonique, comme l'ont montré des études de télédétection. La concentration en chlorophylle a (Chl), un indicateur de la biomasse phytoplanctonique, est un facteur clé qui peut biaiser les estimations de la PP quand elle comporte des erreurs de mesure. En d'autres mots, une estimation précise de la Chl est cruciale pour améliorer notre connaissance de l'écosystème marin et de sa réponse au changement climatique en cours. Cependant, la télédétection de la couleur de l'océan dans l'océan Arctique présente plusieurs défis. Tout d'abord, il est bien connu que l'échec des algorithmes standards de la couleur de l'océan dans l'AO est dû à l'interférence des matières colorées et détritiques (CDM) dans le spectre visible, mais comment et dans quelle mesure cela va biaiser l'estimation de la Chl reste inconnu. En outre, la Chl étant un facteur clé utilisé pour estimer la PP, la propagation des erreurs des estimations de la Chl aux estimations de la PP doit être évaluée. Le dernier mais le plus important est qu'un algorithme robuste avec une incertitude raisonnable, en particulier pour les eaux côtières complexes et productives, n'est pas encore disponible. Pour résoudre ces problèmes, dans cette étude, nous avons d'abord compilé une grande base de données bio-optiques in situ dans l'Arctique, à partir de laquelle nous avons évalué de manière approfondie les algorithmes de couleur de l'océan actuellement disponibles du point de vue des impacts des CDM. Nous avons constaté que plus le niveau de CDM par rapport à la Chl dans la colonne d'eau était élevé, plus il biaisait les estimations de la Chl. L'analyse de sensibilité des estimations de la PP sur la Chl a montré que l'erreur des estimations de la Chl était amplifiée de 7% lorsqu'elle était passée dans l'estimation du PP en utilisant un modèle de PP résolu spectralement et verticalement. En outre, pour obtenir de meilleurs résultats, nous avons optimisé un algorithme semi-analytique (Garver-Siegel-Maritorena, GSM) pour l'AO en ajoutant la bande spectrale de 620 nm qui est moins affectée par le CDM et le signal ici est généralement élevé pour les eaux riches en CDM, devenant anisi important pour le GSM afin d'obtenir des estimates précises de la Chl. Notre algorithme ajusté, GSMA, n'a amélioré la précision que de 8% pour l'AO, mais l'amélioration pour les eaux côtières a atteint 93%. Enfin, étant donné que les algorithmes qui n'exploitent pour la plupart que les parties bleue et verte du spectre visible sont problématiques pour les eaux très absorbantes/obscures, nous avons introduit un modèle d'émission de fluorescence pour tenir compte des propriétés bio-optiques du phytoplancton dans la partie rouge du spectre visible. En se couplant avec le GSMA, le nouvel algorithme à spectre complet, FGSM, a encore amélioré la précision des estimations de la Chl de ~44% pour les eaux eutrophes. À l'avenir, des couplages sont nécessaires à des fins de validation en ce qui concerne l'application satellitaire. De plus, de nouvelles approches pouvant être appliquées pour détecter le maximum de chlorophylle sous la surface (SCM), les efflorescences en bordure de glace et/ou sous la glace, les types fonctionnels de phytoplancton (PFT), sont attendues. / In the recent decades, the raise of primary production (PP) in the Arctic Ocean (AO) is mainly driven by the increase of phytoplankton biomass as multiple remote sensing studies have suggested. Chlorophyll a concentration (Chl), a proxy of phytoplankton biomass, is a key factor that biases PP estimates. In terms of bottom-up control, accurate Chl estimate is crucial to improve our knowledge of marine ecosystem and its response to ongoing climate change. However, there are several challenges of ocean color remote sensing in the Arctic Ocean. Firstly, it is well known that the failure of standard ocean color algorithms in the AO is due to the interference of colored and detrital material (CDM) in the visible spectrum, but how and to what extend it will bias the estimation of Chl remains unknown. Besides, Chl as a key factor used to estimate PP, error propagation from Chl estimates to PP estimates needs to be assessed. The last but most important is that a robust algorithm with reasonable uncertainty, especially for the complex and productive coastal waters, is not yet available. To address these problems, in this study, we first compiled a large Arctic in situ bio-optical database, based on which we thoroughly evaluated presently available ocean color algorithms from a perspective of the impacts of CDM. We found that the higher the level of CDM relative to Chl in the water column, the larger it would bias Chl estimates. Sensitivity analysis of PP estimates on Chl showed that the error of Chl estimates was amplified within 7% when passed into the estimation of PP using a spectrally- and vertically-resolved PP model. Besides, to obtain better results, we tuned GSM for the AO by adding 620 waveband which is less affected by CDM and the signal here is generally high for CDM-rich waters thus become important for GSM to retrieve accurate Chl estimates. Our tuned algorithm, GSMA, merely improved the accuracy by 8% for the AO, but the improvement for coastal waters reached up to 93%. Finally, given that algorithms that only exploits visible spectrum are problematic for highly-absorbing/dark waters, we introduced the fluorescence emission model to account for the bio-optical properties of phytoplankton in the near infrared spectrum. By coupling with GSMA, the novel full-spectrally algorithm, FGSM, further improved the accuracy of Chl estimates by ~44% for eutrophic waters. In the future, matchups are needed for validation purposes with respect to satellite application. Moreover, new approaches that can be applied to detect subsurface chlorophyll maximum (SCM), ice-edge and/or under-ice blooms, phytoplankton functional types (PFT) and so on are expected.

Le très abondant Boreogadus saida occupe au sein de l’écosystème marin arctique une place prépondérante, ce qui lui vaut une attention croissante des scientifiques. Arctogadus glacialis, commun dans toutes les mers arctiques, est beaucoup moins étudié. Les deux espèces et leurs jeunes stades cohabitent mais ces derniers sont pratiquement impossibles à différencier. Seuls des outils génétiques, ou une méthode utilisant la taille du noyau de l’otolithe développée dans cette thèse, peuvent distinguer les deux espèces. Ces méthodes d’identification ont permis d’étudier pour la première fois l’écologie des jeunes stades d’Arctogadus et d’estimer la proportion de cette espèce dans des échantillons de gadidés arctiques. À la lumière des observations faites en mer de Beaufort, il apparait que les jeunes Arctogadus ont une abondance environ vingt fois moindre, une taille à l’éclosion supérieure, un taux de croissance similaire, et un taux de mortalité inférieur aux jeunes Boreogadus. Pour Boreogadus, l’hypothèse selon laquelle certaines larves éclosent en hiver près des panaches des fleuves, a été testé, d’abord en comparant la saison d’éclosion dans six régions de l’océan Arctique caractérisées par différents apports d’eau douce. Conformément à cette hypothèse, l’éclosion commence en hiver dans les mers recevant de forts apports fluviaux alors que l’éclosion débute au printemps dans les régions aux apports d’eau douce limités. Les larves qui éclosent en hiver profitent d’une longue saison de croissance leur permettant d’atteindre des tailles pré-hivernales largement supérieures aux larves qui éclosent en été, ce qui favoriserait leur survie. Cette même hypothèse a ensuite été testée en comparant la composition chimique des otolithes de Boreogadus provenant de ces six régions, et les différences observées semblent appuyer l’hypothèse. Les tendances actuelles au devancement de la débâcle, au réchauffement des eaux de surface et à l’augmentation du débit des fleuves pourraient favoriser le recrutement de Boreogadus, et possiblement aussi celui d’Arctogadus. Découle de cette thèse une connaissance accrue de l’écologie de gadidés habitant un océan confronté à une pléthore de changements. / The very abundant polar cod (Boreogadus saida) plays a preponderant role in the Arctic marine ecosystem and consequently has received significant attention in recent years. The ice cod (Arctogadus glacialis), a common species in all Arctic seas, is much less studied. Both species co-occur on Arctic continental shelves and their early life stages are often found together in ichthyoplanktonic collections. However, larvae and juveniles of polar cod and ice cod are almost impossible to differentiate. Only genetic tools, or a method using the size of the otolith nucleus developed in this thesis, can distinguish the two species. These identification methods allowed to study for the first time ice cod early life stage ecology and estimate the proportion of this species in Arctic gadids samples. In light of observations made in the Beaufort Sea, it seems that young ice cod are about twenty times less abundant, hatch at a larger size, grow at the same rate, and have a mortality rate inferior to young polar cod. For polar cod, the hypothesis that some larvae hatch in winter near river plumes, was tested, first by comparing the hatching season in six regions of the Arctic characterized by different freshwater inputs. Consistent with this hypothesis, hatching starts in winter in seas receiving large river discharge while hatching starts in spring in regions with limited freshwater inputs. The larvae hatched in winter benefit from a long growth season allowing them to reach larger pre-winter size than larvae hacth in summer, a condition that likely favors their survival. This same hypothesis was further tested by comparing the otolith chemistry of polar cod juveniles from those six regions, and the differences observed seem to support the hypothesis. On-going trends of earlier ice break-up, warmer surface layer, and increased river discharge could favor polar cod, and possibly also ice cod, recruitment. Arise from this thesis an increased knowledge of the ecology of gadids living in an Ocean facing a plethora of changes.