Ce travail est réalisé dans un réservoir artificiel, adjacent à une centrale électronucléaire, pour lequel les températures hivernales sont douces (8,2 à 12,4°C) et augmentent rapidement au printemps (Avril : 14,7°C) soit respectivement 5°C et 3°C au-delà des températures de la rivière qui l'alimente (la Moselle). L'absence de stratification (ni thermocline, ni oxycline) et de marnage offre une opportunité unique d'observer la distribution des poissons peu soumis aux contraintes abiotiques. Dans un premier temps, la distribution spatio-temporelle des communautés ichtyiques est suivie en domaine littoral et pélagique. Les jeunes poissons de l'année sont essentiellement discriminés selon leur date d'éclosion et constituent alors deux groupes distincts d'espèces ; les premiers alevins sont issus des pontes printanières tandis que ceux du second groupe descendent d'espèces à reproduction plus tardive. Les migrations et le partage des niches écologiques sont appréciés au cours de l'ontogenèse et par exemple, à la fin du printemps et en été, les plus petites brèmes bordelières (LT < 20 mm) sont confinées dans les habitats de forte complexité structurale tandis que les alevins de perches soleils occupent l'ensemble des habitats disponibles. En grandissant, les brèmes bordelières gagnent progressivement des habitats plus ouverts avant de rejoindre le domaine pélagique. La distribution verticale des poissons y est étudiée à l'aide d'une série chronologique de captures aux filets maillants verticaux. Les patrons de répartition saisonniers et spécifiques sont mis en évidence. Au cours de l'automne, de nombreuses espèces sont capturées plus en profondeur tandis que la perche soleil est la seule dont les captures en domaine littoral sont abondantes. Le succès d'introduction de la perche soleil doit être le fruit à la fois de son éclosion tardive et d'une stratégie de sélection de l'habitat opportuniste qui lui permet d'occuper un espace laissé vacant. Dans un second temps, les incidences sur les traits d'histoire de vie de poissons exposés à des eaux échauffées sont étudiées avec un intérêt particulier pour la population de perche soleil. Une croissance rapide des jeunes de l'année, une maturité précoce et une faible longévité sont constatées, et se démarquent des travaux existants. La faible longévité semble être la conséquence d'une maturité précoce des adultes qui subissent une forte mortalité suite à leur première reproduction. Ces résultats doivent contribuer à la mise en place d'outils prédictifs des réponses écologiques dans le contexte de changement climatique

Les récifs coralliens hébergent la plus grande biodiversité sur Terre et fournissent la nourriture, le revenu économique, la protection côtière et les valeurs culturelles pour des millions de personnes. L'accessibilité des écosystèmes via les réseaux routiers est un déterminant majeur de leurs conditions, les écosystèmes les plus accessibles étant les plus menacées. Longtemps, l’estimation de l'accessibilité par l’Homme s’est limitée à l'utilisation de la distance linéaire qui ignore l’irrégularité des côtes maritimes et les réseaux routiers, facteurs influençant le temps nécessaire pour atteindre les lieux de pêche. Cette thèse présente un double enjeu : (i) développer des indices d'accessibilité intégrant l’hétérogénéité du milieu marin pour quantifier les impacts humains sur les récifs ; (ii) évaluer l'importance de ces nouveaux indices, en interaction avec les mesures de protection, pour expliquer les variations de la biomasse de poissons. Dans un premier temps, j’ai caractérisé la proximité des hommes aux récifs, en tenant compte des surfaces rencontrées (routes, chemin, eau) qui influencent le temps de trajet jusqu’aux récifs. Le temps de trajet a permis de calculer un indice de gravité, défini comme la population humaine divisée par le temps de trajet au carré, pour évaluer le niveau de pression humaine de n'importe quel récif au monde. J'ai trouvé que le temps de trajet et la gravité sont des déterminants majeurs de la biomasse de poissons à l’échelle globale. Dans un second temps, trois applications utilisant ces nouveaux indices ont permis de montrer que (i) la gravité permet de révéler l’efficacité des actions de conservation : les réserves placées là où les impacts humains sont modérés à forts fournissent des gains de conservation élevés pour la biomasse de poissons, mais elles sont peu susceptibles de protéger les prédateurs supérieurs, qui sont uniquement présent dans les réserves soumises à de faibles impacts humains ; (ii) en utilisant un cas d'étude réalisé dans le Nord-Ouest de Madagascar, j'ai illustré comment la proximité du marché peut affecter les communautés de pêcheurs et, finalement, engendrer des changements dans l'exploitation des ressources marines ; (iii) j’ai développé une nouvelle approche, le Community-Wide Scan (CWS), pour identifier les espèces de poissons qui contribuent de manière significative à la biomasse et à la couverture corallienne des récifs de l’Indopacifique, celles-ci pouvant constituer des espèces cibles à protéger. Dans le contexte de changements globaux et de perte de biodiversité, la mesure d’accessibilité constitue un outil puissant et permet de relancer le défi de gestion durable et efficace des socio-écosystèmes coralliens. / Coral reefs have the greatest biodiversity of any ecosystem on the planet and support ecosystem goods and services to million people who depend directly on them for food, economic income, coastal protection and cultural values. Ecosystem accessibility, through road networks, is the main driver of their conditions, with the most accessible ecosystems being most at risk of resource depletion. To date, measuring accessibility to humans was strictly limited to examining the linear distance which ignores ragged coastlines and road networks that can affect the time required to reach fishing grounds. This thesis presents a double challenge: (i) developing new metrics of accessibility that account for seascape heterogeneity to better assess human impacts on coral reefs; (ii) evaluating the importance of coral reef accessibility, in interactions with their management, to explain variations of fish biomass. First, I developed novel metrics of reef proximity to human populations and markets based on the friction distance which is related to transport surfaces (paved road, dirt road, water) influencing the effective reach of human settlements. Travel time was used to build the gravity index, defined as human population divided by the squared travel time, to assess the level of human pressure on any reef of the world. I found that both travel time and gravity are strong predictors of fish biomass globally. Second, three applications using these new metrics highlighted that (i) gravity identified critical ecological trade-offs in conservation since reserves placed with moderate-to-high impacts may provide substantial conservation gains for fish biomass while reserve locations with low human impacts were more likely to support higher-order predation, (ii) using a study case in Northwest Madagascar, I illustrated how market proximity can affect fishermen communities and, ultimately, trigger changes in marine resources exploitation, and (iii) I implemented a new Community-Wide Scan (CWS) approach to identify fish species that significantly contribute to the biomass and coral cover on Indo-Pacific reefs and which provided tractable conservation targets. Within the context of global changes and biodiversity loss, the thesis challenges the sustainable and efficient management of coral reef socio-ecological systems with accessibility being the cornerstone.

La compréhension des déterminismes des communautés de poissons et de leurs variations est un enjeu majeur, tant en écologie qu'en bioindication. Dans ce travail doctoral, nous avons mis en place des outils de statistiques avancées afin d'identifier les aspects des régimes thermique et hydrique, constituants essentiels de l'environnement naturel des poissons, responsables des variations des assemblages de juvéniles de cyprinidés du haut Rhône. En utilisant des chroniques de températures de l'eau, de débits et d'échantillonnages par pêche électrique sur la période 1980-2005, nous avons déterminé trois groupes d'espèces présentant des réponses synchrones aux variations d'environnement, et développé deux types de modèles hiérarchique, s'appuyant sur ces groupes, selon une perspective bayésienne :- un modèle de régression poissonienne, pour lequel nous avons utilisé une procédure de choix de modèle fondée sur le critère du Facteur de Bayes. Ce premier modèle nous a permis de sélectionner les variables d'intérêt et de quantifier leurs effets sur les variations interannuelles d'abondances des différentes espèces. - un modèle à facteur latent partagé, résumant l'influence commune d'une variable latente, l'hypersignal, sur les variations de l'environnement et des proportions relatives des groupes d'espèces. Nous avons ainsi souligné les importances relatives des variables environnementales dans la structuration des communautés. Alors que leurs effets sont généralement discutés séparément, nous avons mis en évidence l'influence conjointe des régimes thermique et hydrique sur la structuration et les variations interannuelles des assemblages de juvéniles de poissons en grandes rivières.

Il est essentiel de décrire la dynamique spatiale et temporelle des communautés de poissons pour comprendre le fonctionnement et les services des écosystèmes marins. Cette thèse a utilisé des données de surveillance scientifique à long terme pour caractériser les réponses fonctionnelles des communautés de poissons aux gradients environnementaux en baie de Somme, Manche orientale et mer du Nord. Les trois écosystèmes ont connu des hausses de température associées à une phase de réchauffement de l'oscillation multidécennale de l'Atlantique, ce qui a eu des impacts rapides sur la structure des communautés. Dans les trois écosystèmes, les réponses des communautés ont été médiées par des traits associés à l’habitat et à l’histoire de vie. Dans la mer du Nord et la Manche Est, les espèces pélagiques étaient les plus sensibles, ce qui s'explique probablement par leur mobilité et leur dispersion plus élevés. Cependant, au-delà de l'habitat, les espèces à stratégie démographique r (faible taille et âge à maturité, faible investissement parental, etc.) ont eu des réponses environnementales plus rapides. La pression historique de la pêche semble d’avoir rendu les communautés plus sensibles aux changements environnementaux en augmentant l'abondance relative des espèces pélagiques et à stratégie r. De plus, comme ces écosystèmes se sont réchauffés au cours des 30 dernières années, les réponses des communautés ont été caractérisées par une augmentation de la préférence thermique moyenne, ce qui suggère que le réchauffement climatique favorisera des espèces mieux adaptées aux conditions chaudes et que les espèces ayant des cycles de vie rapides seront les premières à répondre. / The ensemble of biological, geochemical, and physical processes that occur within ecosystems is driven by the interplay between biological communities and the abiotic environment. Explaining the spatial and temporal dynamics of biological communities in relation to environmental conditions is therefore essential for understanding ecosystem functioning, and ultimately for achieving sustainable development. In marine ecosystems, fish communities are key to ecosystem functioning, and fisheries provide livelihoods for over 10% of the world’s population. However, understanding the processes structuring fish communities remains difficult because community structure varies with both natural environmental fluctuations and, increasingly, human pressures. Effectively managing fisheries and marine ecosystems under global change therefore requires better characterizing fish community dynamics over time and space and disentangling the underlying drivers and mechanisms. While fish ecologists have traditionally relied on species-based approaches (i.e., taxonomic approaches) to study community structure, trait-based approaches (i.e., functional approaches) are increasingly used because they can provide better insight into community assembly and the mechanisms driving community responses. To meet this need for a better understanding of biodiversity dynamics, the present thesis took advantage of long-term scientific monitoring data to characterize the functional responses of fish communities to environmental gradients in the North Sea, Eastern English Channel, and Bay of Somme. All three ecosystems experienced temperature rises and oceanographic changes associated with a warming phase of the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), which rapidly impacted fish community structure. Consistent biological responses were observed across the three ecosystems despite their different spatial scales, demonstrating that fish communities were affected by environmental change through bio-ecological traits associated with habitat preference and life history. In the North Sea and Eastern Channel, pelagic species were the most responsive and contributed largely to community dynamics, which is likely explained by their greater mobility, higher dispersal rates, and fewer habitat requirements. However, beyond habitat preference, species with r-selected life histories (e.g., low size and age at maturity, low parental investment, small offspring) had the fastest environmental responses whether or not they were pelagic, likely due to their rapid population turnover and generation time. Importantly, the way these species’ responses shaped community structure depended on environmental context. R-selected, pelagic species rapidly declined in the Bay of Somme and Eastern Channel, but rapidly increased in the North Sea. This likely reflects environmental suitability, indicating that after the phase change of the AMO, the Eastern Channel became a less favorable environment for these species, while the North Sea became more favorable. Thus, species with high mobility and fast life history cycles appear capable of rapidly tracking environmental conditions, shifting in abundance in response to environmental suitability. Additionally, as these ecosystems have warmed over the last 30 years, community responses were characterized by increases in mean thermal preference. Importantly, the amplitude of community changes was partially determined by communities’ initial structure and redundancy of bio-ecological traits, showing that community responses depended not only on environmental changes but also on biodiversity itself. Lastly, while fish community responses were consistently associated with climatic changes, historical fishing pressure on large-bodied, demersal species appeared to render fish communities more sensitive to environmental changes by increasing the relative of abundance of pelagic and r-selected species.

Le lac Tonle Sap (TSL) est l'un des plus grands lacs du monde et est connu comme un hot-spot de la biodiversité en Asie du Sud-Est. En raison de la grande diversité ainsi que de la productivité élevée de poissons, le lac contribue à un apport important en protéines pour la population cambodgienne. Cette étude vise principalement à étudier (1) la dynamique spatiale et temporelle de la composition des communautés de poissons, (2) les effets des facteurs environnementaux sur la distribution des espèces et (3) l'effet de l'abolition des lots de pêche sur la biomasse, les communautés de poissions et le structure des poissons. En utilisant des méthodes statistiques multivariées sur les données de poissons et de variables environnementales, je suis en mesure de mettre en évidence les principales conclusions suivantes: * Les communautés de poissons du TSL étaient composées de deux assemblages de poissons: l'assemblage du nord, principalement caractérisé par des poissons noirs, et l'assemblage du sud, principalement lié aux poissons blancs, gris et estuariens. Les assemblages de poissons de la période 1994-1995 étaient représentés par l'abondance de tous les groupes fonctionnels, c'est-à-dire les poissons noirs, blancs et gris, et pour la période de 1996 à 1999, les assemblages étaient liés aux poissons blancs et gris. * Les distributions des abondances espèces de poissons n'étaient pas homogènes dans le TSL. De plus, les aires de distributions des espèces étaient différentes et étaient régies par des combinaisons distinctes de caractéristiques de l'habitat et de facteurs climatiques. * H. lobatus et H. siamensis peuvent coexister ensemble, mais la synchronisation et la migration de H. lobatus conduisent toujours à celles de H. siamensis. Ces résultats suggèrent que la population de H. lobatus est plus sensible aux variations d'impulsion de flux que celles de H. siamensis. Ceci indique que les variations des impulsions d'écoulement sont les principaux déterminants responsables de la dynamique temporelle de chaque espèce.[...] / Tonle Sap Lake (TSL) is one of the world's largest lakes and is a biodiversity hotspot in Southeast Asia. It supports high fish productivity which sustains protein supply for millions of people in the region. This study aims to investigate (1) spatial and temporal dynamics of fish community composition, (2) the effects of environmental factors on fish distribution and (3) effects of fishing lot abolishment on fish biomass, community and structure in TSL. By using multivariate statistical methods on fish and environmental data, the thesis highlights that: * There were two fish assemblages in TSL: the northern assemblage, mostly characterised by black fishes, and the southern assemblage, mainly linked to white, grey and estuarine fishes. Fish assemblages from earlier years (1994 and 1995) were represented by the abundances of all functional groups, i.e. black, white and grey fishes, and from 1996 to 1999, the assemblages were linked only to white and grey fishes. * Fish species distributions were not homogeneous within TSL. In addition, species distribution areas were different and were governed by distinct combinations of the local habitat characteristics and regional climatic factors. * H. lobatus and H. siamensis can co-occur together, but synchronisation and migration of H. lobatus always lead those of H. siamensis. These results suggest that the population of H. lobatus is more responsive to flow pulse variations than those of H. siamensis.[...]

L'objectif principal de cette thèse était d'étudier la dynamique spatiale et temporelle de la structure des communautés de poissons du fleuve Mékong en aval et du grand lac Tonlé Sap au Cambodge. Les deux systèmes sont fortement liés et caractérisés par les systèmes d'inondation pulsés. À l'aide d'approches multivariées sur des bases de données piscicoles, environnementales et des traits fonctionnels des taxons étudiés, j'ai pu mettre en évidence : * les gradients longitudinaux des caractéristiques physicochimiques des eaux et l'importance relative des facteurs environnementaux dans la structuration des communautés de poissons à large échelle ; * la structure temporelle des communautés de poissons qui est fortement liée aux traits fonctionnels des taxons et déclenchée par les crues occasionnées du système * la structure de base du réseau trophique et l'état écologique du système d'inondation pulsé qui est perturbé par la pression anthropique. Ces résultats ont démontré leurs valeurs quant à leurs potentiels de transferts vers la compréhension écologique et la gestion durable des ressources de pêches dans le système d'inondation pulsé en Asie tropicale en relevant que : * la connectivité entre le fleuve Mékong et le lac Tonlé Sap est indispensable pour les poissons pour compléter leurs cycles de vie, et la conservation devrait prioritairement s'effectuer au milieu du Mékong où se trouve la plus forte diversité. * dans le système d'inondation pulsé, la structure temporelle des communautés dépend des dynamiques des crues, donc l'aménagement des cours d'eau est à éviter au maximum. * la compréhension bioécologique complète des communautés et leurs relations trophiques sont primordiales pour la mise en place des plans de gestion et de conservation à long terme. / The main objective of the thesis was to study the spatial and temporal dynamics of fish community structure in Lower Mekong river basin and Tonle Sap Great Lake in Cambodia. These two systems are strongly connected to each other and characterised by flood pulse system. By using the multivariate approaches on the fish, environmental and fish functional traits data sets, I am able to highlight: * the longitudinal gradients of physicochemical characteristics of water and the relative importance of environmental factors in explaining the large scale patterns of fish community; * the temporal structure of fish community, which is strongly linked to functional traits of fish and trigged by the pulse dynamics of the system; * the baseline trophic structure model and ecological health assessment of flood pulse system, which is disturbed by anthropogenic pressure. These results have demonstrated their values as well as their potentials to transfers toward an ecological understanding and sustainable fisheries resource management of the flood pulse system in tropical Asia by suggesting: * the connectivity between Mekong river and Tonle Sap lek is essential for fish to complete their life cycle and also the conservation should be done in the middle part of Lower Mekong river where containing the highest diversity; * in flood pulse system, the temporal structure of fish community strongly depend on the dynamics of pulses; therefore any river development must be strictly prohibited; * complete bio-ecological understanding of communities and their trophic relationships are crucial to the establishment of long-term management and conservation plans.

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