L’étang de Berre est un écosystème lagunaire historiquement perturbé par de forts rejets industriels et par des apports importants en eau douce naturels et anthropiques (centrale hydroélectrique EDF). Alors que les politiques de réhabilitation initiées depuis 1994 commencent à enregistrer leurs premiers succès, l'introduction et la prolifération de Mnemiopsis leidyi en 2005 pourraient limiter leur efficacité. L’originalité de cette étude est d’associer océanographie et sociologie afin d’estimer l’impact de M. leidyi sur le fonctionnement de ce socio-écosystème. Nous avons pu montrer que la population de M. leidyi est capable de se maintenir sur une large gamme de températures (3°C-28°C) et de salinités (10-30), pour une quantité de carbone disponible > 3 µgC L-1, la température étant un facteur déterminant dans la dynamique de la population. L’absence Mnemiopsis au cours d’évènements froids et sa réapparition plusieurs mois après laissent penser soit à l’existence d’une zone refuge qui a été déterminée (étang de Vaine) favorable au maintien des cténaires. Les fortes proliférations de M. leidyi affectent principalement la pêche professionnelle (fort colmatage des filets, mutilation des prises, dégradation accélérée du matériel, augmentation de la pénibilité) induisant une perte économique annuelle estimée à 50 %. Dans le cadre interdisciplinaire, la compréhension des interactions biologiques et anthropiques a permis de montrer que Mnemiopsis présentait une entrave à la mise en œuvre des efforts de réhabilitation. / The Berre Lagoon is an ecosystem historically disturbed by strong industrial discharges and significant freshwaters inputs from both natural and anthropogenic (EDF hydroelectric power station) origins. While rehabilitation policies initiated in 1994 are already showing some success, the introduction and proliferation of Mnemiopsis leidyi since 2005 could limit their effectiveness. The originality of this study is to associate oceanography and sociology in order to estimate the impact of M. leidyi on the functioning of this socio-ecosystem. We were able to show that the population of M. leidyi is maintained within a large range of temperatures (3 °C-28 °C) and salinities (10-30), with a quantity of carbon available ~ 3 mg C L-1 or more, temperature being a determining factor in population dynamics. The absence of this ctenophore on during cold events and its recurrence several months later suggests either the existence of an external source or the presence of a refuge zone that has been determined (Vaine lagoon) favourable to the maintenance of the ctenophores. The strong proliferation of M. leidyi in the Berre lagoon mainly affects professional fishermen. The clogging of nets, the mutilation of catches, the accelerated degradation of the material and the increase in the strenuousness induce an annual economic loss estimated at 50 %. Here in our interdisciplinary framework, the understanding of the biological and the anthropogenic interactions has shown that Mnemiopsis is tempering with the implementation of the rehabilitation efforts.

L'étude de la relation entre les variations d'abondance du phytoplancton et les facteurs environnementaux (naturels ou anthropiques) dans les zones saumâtres peu profondes est essentielle à la compréhension et à la gestion de cet écosystème complexe. Les relations existant entre les variables physico-chimiques (température, salinité et les nutriments) et les assemblages de phytoplancton de l'étang de Berre ont été analysées à partir d'un suivi écologique mensuel de 16 années (1994-2010). A l'aide des données recueillies par cette étude à long terme, des questions en relation avec la gestion de ce milieu ont été abordées grâce à l'application d'analyses statistiques et à la représentation originale des données. Depuis 2004, la nouvelle politique de relargage d'eau douce a provoqué de forts changements dans la salinité globale de la lagune : une diminution de la stratification et une raréfaction des phénomènes d'anoxie dans sa partie la plus profonde. Un changement dans la structure de la communauté phytoplanctonique a également été observé en association avec l'évolution des conditions environnementales. Une augmentation de la richesse spécifique phytoplanctonique, et plus précisément, l'émergence d'espèces à affinité marine a permis de mettre en évidence la première étape d'une marinisation de la lagune. Ces résultats soulignent l'impact significatif d'un nouvelle politique de gestion de cette zone côtière particulière. Nous nous sommes ensuite intéressés à la dynamique du phytoplancton à l'échelle de la journée reflet des variations rapides de l'environnement. / The study of the relationship between variations in phytoplankton abundance and environmental forces (natural or anthropogenic) in shallow brackish areas is essential to both understanding and managing this complex ecosystem. Over a 16 year (1994-2011) monthly monitoring program the relationships between physicochemical variables (temperature, salinity and nutrients) and phytoplankton assemblages of the Berre Lagoon were analyzed. Using data collected from this long-term study, we have addressed environmental management issues through the application of advanced statistical analyses and original data displays. These analyses and data displays can readily be applied to other data sets related to the environment, with the aim of informing both researcher and practitioner. Since 2004, a new policy for freshwater discharge has induced strong changes in the global salinity of the lagoon : a weakened stratification and a rarefaction of anoxia phenomena in its deepest part. A shift in the structure of the phytoplankton community has been observed in association with changes in environmental conditions. An increase of phytoplanktonic species richness, and more precisely, the emergence of species with marine affinity highlights the first step of a marinization of the lagoon. The results underline the significant impact of a new management policy in this specific coastal zone. We then focused on the response of phytoplankton to quick environmental variations. An original approach for automated high frequency analysis of phytoplankton was adopted with the use of an autonomous flow cytometer (CytoSense).

Depuis sa première signalisation en 2005, le cténophore Mnemiopsis leidyi a été régulièrement observé dans l'Étang de Berre et a profité d'un écosystème planctonique perturbé. En effet, la régulation des apports en eau douce provenant de la centrale hydroélectrique EDF de Saint-Chamas (2006) a entraîné une augmentation de la salinité moyenne de la lagune, ainsi qu'une diversification et une « marinisation » des communautés planctoniques de la lagune. Leurs caractéristiques et la dynamique de la population de M. leidyi ont été étudiées au cours d'un suivi in situ réalisé en 2010-11. Les données obtenues lors de ce suivi, associées à une étude de son métabolisme (i.e. ingestion, respiration, excrétion et croissance), ont permis d'identifier les principaux facteurs contrôlant sa population (i.e. température, salinité, concentration et nature des proies). Son cycle de vie est étroitement lié à la température, les larves cyddipides apparaissant en hiver, suivies par les stades de transition en hiver/printemps et par les adultes du printemps à l'automne. Les conditions saumâtre et eutrophe semblent contribuer à sa présence dans la lagune, avec une salinité optimale pour son développement et une forte concentration en proies (i.e. zooplancton pour les adultes). En raison de la sélection active de proies (i.e. nauplii de copépodes et copépodites) et l'absence de seuil de satiété, M. leidyi a un impact important sur les populations de copépodes entraînant la chute drastique de leur abondance suite à ses proliférations. De nouvelles modifications des conditions hydrologiques (i.e. évolution vers une lagune marine) pourraient continuer à transformer le fonctionnement de la lagune. / The ctenophore Mnemiopsis leidyi has established a sustainable population in the Berre Lagoon since its first observation in 2005. This invasive species took advantage of a plankton ecosystem disturbed particularly by successive modifications of the hydrohalin conditions of the lagoon. Indeed, regulation of the freshwater inputs through the hydroelectric power plant of Saint-Chamas (2006) leads to an increase of the mean salinity, resulting in a more diversified and a more marine plankton community. Characteristics of the plankton ecosystem and population dynamics of M. leidyi was studied during an in situ survey in 2010-11. Metabolism (ingestion, respiration, excretion and growth) of the ctenophore adult and transition stages were studied in controlled conditions. Temperature influences the life cycle of M. leidyi with cyddipid larvae observed in winter, then transitional stages in winter/spring and adults from spring to autumn. The ctenophore seems to prefer brackish and eutrophic environments linked with its optimal salinity conditions (between 10 and 30) and its need for an important prey concentration (copepods nauplii and copepodites). The active selectivity of prey and the lack of a satiety level can largely explain the drop in copepod abundance following M. leidyi proliferations. New hydrological modifications (evolution towards a marine lagoon) will certainly continue to transform in the future the functioning of the Berre Lagoon.

L’industrialisation de l’étang de Berre au cours du 20ème siècle s’est accompagnée d’importants rejets en éléments traces métalliques (ETM) qui ont été en partie accumulés dans les sédiments et sont aujourd’hui susceptibles d’être remobilisés vers la colonne d’eau ou d’être intégrés dans le réseau trophique et d’entrainer un risque écotoxicologique.La reconstitution de l’évolution temporelle et spatiale de la contamination des sédiments montre que les niveaux de contaminations actuels des sédiments de surface sont les plus bas depuis plusieurs décennies en lien avec l’efficacité des réglementations sur les rejets industriels mises en place dans les années 1970. Ces niveaux sont faibles à modérés en surface mais de très fortes contaminations existent quelques centimètres sous la surface des sédiments.Le rôle des oxy-hydroxydes de Fe ou de Mn et des sulfures dans le contrôle de la mobilité des ETM dans le sédiment et leurs flux à l’interface eau/sédiment a pu être démontré grâce à la modélisation du transport et des réactions des composés chimiques et des ETM dans les eaux interstitielles, de leurs profils de concentrations dans la fraction réactive de la phase particulaire et d’expérimentations en conditions contrôlées au laboratoire. L’oxygénation de la colonne d’eau constitue le principal paramètre influençant cette mobilité et ces flux, et l’influence d’une réoxygénation des fonds dans le Grand Etang est discutée.Enfin, la biodisponibilité des ETM et le stress (géno)toxicologique qu’ils peuvent constituer pour un organisme benthique cible, le polychète Nereis succinea, ont été évalués par l’estimation des fractions potentiellement biodisponibles dans les sédiments (extractions chimiques et Diffusive Gradient in Thin-films), par la mesure des concentrations bioaccumulées et par l’utilisation de biomarqueurs de défense (métallothionéines) et de dommages (tests de génotoxicité). Certains ETM qui sont fortement bioaccumulés représentent un risque potentiel et pourraient être impliqués dans la dégradation de la macrofaune benthique. / The industrialization of the Berre lagoon in the 20th century was accompanied by large releases trace metals, which were partially accumulated in sediments and are now likely to be remobilized to the water column or be integrated into the food chain and cause an ecotoxicological risk.The reconstruction of the temporal and spatial trends of sediment contamination shows that current levels of contamination of surface sediments have been the lowest for decades in agreement with the effectiveness of regulations on industrial releases set up in the years 1970. These levels are low to moderate in surface but very high contamination exist a few centimeters below the sediment surface.The role of Fe and Mn oxy-hydroxides and sulfides in controlling the mobility of ETM in the sediment and fluxes at the water/sediment interface has been demonstrated through the modeling of transport and reactions of chemical compounds and trace metals in the pore waters, their concentration profiles in the reactive fraction of the particulate phase and experiments under controlled laboratory conditions. The oxygenation of the water column is the main parameter influencing the mobility and fluxes and the influence of reoxygenation of bottom water column in the Grand Etang is discussed.Finally, the bioavailability of trace metals and adverse effects they may constitute for a target benthic organism, the polychaete Nereis succinea, were evaluated by estimating the potentially bioavailable fraction in sediments (chemical extractions and Diffusive Gradient in Thin-films), by measuring bioaccumulated concentrations and by the use of biomarkers (metallothioneins and genotoxicity assays). Some highly bioaccumulated trace metals pose a potential risk and might be involved in the degradation of the benthic macrofauna.