Ce travail avait pour objectif d’étudier les effets de l’uranium sur le budget énergétique et la dynamique de population d’un micro-crustacé représentatif des écosystèmes aquatiques d’eau douce, Daphnia magna. L’étude expérimentale de la toxicité de l’uranium sur la physiologie (nutrition, respiration) et l’histoire de vie (survie, croissance, reproduction) deD. magna a été réalisée au travers d’expositions sur une, deux ou trois générations successives(F0, F1, F2), commencées avec des néonates issus de 1ère ou 5ème ponte, à des concentrations de0, 10, 25 et 75 μgU.L-1. Les résultats ont mis en évidence l’aggravation des effets au travers des générations (en partie liée à l’exposition des daphnies pendant l’embryogénèse) et la sensibilité plus forte des individus issus de 1ère ponte. Des réductions significatives des taux d’assimilation mesurés par méthode de marquage-traçage au 14C de la nourriture nous ont permis d’identifier un effet sur l’assimilation comme mode d’action de l’uranium, en accord avec les altérations importantes de la structure de la paroi du tube digestif révélées par microscopie optique.L’intégration des résultats dans un modèle de budget énergétique (DEBtox) a abouti à l’estimation de concentrations seuil sans effet (NEC) de 9.37, 8.21 et 2.31 μgU.L-1 au-delà desquelles le fonctionnement de l’organisme est altéré dans les générations F0, F1 et F2,respectivement. La combinaison du DEBtox avec des modèles matriciels a permis d’extrapoler les conséquences sur le taux de croissance asymptotique de la population (λ), critère plus pertinent dans un contexte écologique. Les simulations ont prédit une augmentation de l’impact de l’uranium au travers des générations avec une réduction de λ dans F0 et une extinction des populations pour des concentrations de 51-59 μgU.L-1 dans F1 et de 39-41 μgU.L-1 dans F2. Les simulations ont souligné l’importance de prendre en considération les individus les plus sensibles dans la détermination de la réponse des populations. / This work aimed to study effects of uranium on energy budget and population dynamicsin Daphnia magna a representative microcrustacean of freshwater ecosystems. An experimentalstudy of uranium toxicity on physiology (nutrition, respiration) and life history (survival, growthand reproduction) of D. magna was carried out, based on exposures over one, two or threesuccessive generations (F0, F1 and F2) started with neonates from 1st or 5th brood, at 0, 10, 25and 75 μgU.L-1. Results showed that toxic effects increased across generations (partially due todaphnid exposure during embryogenesis) and that individuals from 1st brood were moresensitive than individuals from 5th brood. Significant reductions in assimilation rates, measuredusing a radiotracing method with 14C-labelled food, allowed us to identify an effect onassimilation as the mode of action for uranium, in agreement with important damages in theintegrity of intestinal epithelium observed by optic microscopy. Integrating results in a dynamicenergy budget model (DEBtox) yielded estimated no effect concentrations (NEC) of 9.37, 8.21and 2.31 μgU.L-1 above which organism functions were altered in generations F0, F1 and F2,respectively. Combining DEBtox with matrix models allowed us to extrapolate consequences onasymptotic population growth rate (λ), a relevant endpoint in an ecological context. Simulationspredicted an increase in uranium impact across generations with reduction of λ in F0 andpopulation extinctions at 51-59 μgU.L-1 in F1 and 39-41 μgU.L-1 in F2. Simulations emphasizedthe importance of considering the most sensitive individuals while determining populationresponse

Notre premier objectif dans ce travail est de donner une démonstration du changement<br />de la stabilité de la branche supercritique de solutions périodiques bifurquées<br />dans le cadre des équations diérentielles à retard, en se basant sur les deux étapes<br />suivantes:<br />(i) Réduction de l'équation à un système en dimension deux par la formule de variation<br />de la constante et le théorème de la variété centre.<br />(ii) Estimation de la distance entre la solution de l'équation initiale et la solution pé-<br />riodique bifurquée.<br />Nous obtenons ainsi un domaine de stabilité de la branche supercritique.<br />Le second objectif est d'étudier une équation différentielle à un seul retard issue<br />d'un modèle en dynamique de population cellulaire sanguine (Haematopoiese).<br />Ce modèle, initialement introduit par Mackey (1978) présente une position d'équilibre<br />triviale qui est instable et une famille de positions d'équilibre non triviales dont la<br />stabilité dépend du retard.<br />Nous montrons l'existence d'une valeur critique ¿0 du retard \tau autour de laquelle nous<br />obtenons un changement de stabilité de cette famille de positions d'équilibre en fonction<br />du retard.<br />Nous avons ainsi introduit un modèle approché en fonction de cette valeur critique du<br />retard qui coincide avec celui de Mackey pour la valeur du retard \tau = \tau_{0}. Le modèle<br />approché possède un point d'équilibre trivial et un non trivial ne dépendant pas du<br />retard.<br />Par une étude du modèle approché analogue à celle du modèle de Mackey, nous obtenons<br />en particulier l'existence d'une branche de solutions périodiques bifurquées à<br />partir du point d'équilibre non trivial. Enn nous donnons un algorithme explicite de<br />calcul des éléments de la bifurcation.

Le maintien des populations de grands carnivores est un élément clé dans le maintien des écosystèmes. L'étude de la dynamique des populations permet de comprendre et d'anticiper les fluctuations en taille de population et est donc un outil essentiel dans la gestion et la conservation des espèces. En Suède, la population d'ours bruns (Ursus arctos) a connu une forte croissance depuis le début du 20e siècle. Conséquemment, les quotas de chasse ont augmenté de façon fulgurante depuis le début des années 2000. Or, les effets de la chasse sur la dynamique de la population restent encore méconnus et donc, les conséquences de cette augmentation sur le taux de croissance de la population sont inconnues. La chasse devrait avoir des impacts particulièrement importants dans cette population, puisque plusieurs études suggèrent qu'une augmentation de la chasse mènerait non seulement à une augmentation de la mortalité des classes d'âge exploitées, mais aussi à une augmentation de la mortalité des oursons à travers une augmentation de l'infanticide sexuellement sélectionné (où les mâles tuent les jeunes qui ne sont pas les leurs pendant la saison de reproduction pour augmenter leurs opportunités de reproduction). Mon projet avait donc pour but de quantifier les effets directs ainsi que l'effet potentiellement indirect de la chasse à travers l'infanticide sexuellement sélectionné sur la dynamique de la population d'ours brun en Suède. Les objectifs spécifiques de mon projet étaient de : i) quantifier comment les taux démographiques et le taux de croissance de la population varient sous faible et forte pression de chasse; et de ii) déterminer l'importance des différents taux démographiques, dont la survie des oursons, sur le taux de croissance de la population. Pour ce faire, j’ai collaboré au suivi individuel à long terme d’ours bruns dans le centre-sud de la Suède effectué par le Scandinavian Brown Bear Research Project. À l'aide de ces données, j'ai construit des modèles matriciels de la population qui permettent de calculer son taux de croissance ainsi que l'importance relative des différents taux démographiques pour la croissance de la population. J'ai élaboré un modèle pour l'ensemble de ma période d'étude (1990-2011) ainsi que des modèles distincts pour deux périodes qui diffèrent par la pression de chasse : de 1990 à 2005 avec une pression de chasse relativement faible, et de 2006 à 2011 avec une forte pression de chasse. J'ai trouvé que la grande majorité des taux démographiques étaient plus faibles sous une forte pression de chasse : ceci se reflétait par un taux de croissance asymptotique légèrement en deçà de 1, indiquant ainsi un déclin de la population. La survie des oursons était plus faible sous forte pression de chasse, probablement en raison d'une augmentation de l'infanticide sexuellement sélectionné. D'ailleurs, la survie des oursons avait une influence relativement forte sur le taux de croissance de la population. Finalement, j'ai aussi pu quantifier l'impact de l'infanticide sexuellement sélectionné sur le taux de croissance de la population. J'ai trouvé que le comportement était très important, puisque s’il n'y avait pas d'infanticide sexuellement sélectionné dans la population, celle-ci aurait été en croissance même sous forte pression de chasse. Ainsi, mon projet de recherche a mis en évidence l'importance du comportement individuel et des effets indirects de la chasse pour la dynamique d'une population sauvage. Les effets indirects de l'exploitation sont bien souvent méconnus et doivent être étudiés davantage afin que nous comprenions l'impact réel sur les populations exploitées.

Cette thèse a pour objet la modélisation individu-centrée des systèmes sociaux. Une première partie orientée aide à la décision présente un modèle d’évolution des populations rurales fortement inspiré des données. Une seconde partie, plus théorique, étudie divers mécanismes permettant à un individu d’accepter ou de résister à une influence sociale. Nous proposons tout d’abord un modèle individu-centré de la dynamique des municipalités rurales européennes, implémenté pour le département du Cantal. Nous proposons un nouvel algorithme de génération des populations initiales ne nécessitant pas d’échantillon de population (approche classique). Nous concevons et paramétrons un modèle de la dynamique de l’individu face au marché du travail basé sur les données de la « European Labour Force Survey ». Il inclut des heuristiques originales de transition d’états tel qu’actifs, inactifs, chômeurs, … prenant en compte l’âge, la profession et le secteur d’activité de l’individu. Nous déterminons les dynamiques non fondés sur des données individuelles en testant la capacité de dynamiques simples à produire des résultats proches des données agrégées disponibles. Est ainsi conçu un modèle de mobilité résidentielle, expliquant partiellement la migration et intégrant décision de déménager et choix d’une nouvelle résidence. La seconde partie de la thèse étudie les effets collectifs de différents mécanismes permettant aux individus de résister à ou d’accepter une influence sociale. Un premier mécanisme étudié est un filtre cognitif impliquant qu’un individu ne reçoit pas une information incongruente ou peu importante. Les individus « filtreurs » exhibent le biais de primauté car leur attitude n’est déterminée que par les premiers éléments reçus et se montrent négatifs alors que le message diffusé par un media est neutre. Le taux d’individus négatifs dans la population est accru ou diminuer par l’échange direct d’information entre les individus. Un second mécanisme est un rejet de la tentative d’influence qui mène l’individu à différencier davantage son attitude de celle de son interlocuteur. Il intervient lorsque l’individu éprouve un inconfort lié au fait qu’il est à la fois en accord et en désaccord avec son interlocuteur. Le couplage de ce rejet à un mécanisme d’attraction entre individus en accord entraîne un nombre moindre de groupes d’opinion différentes à l’échelle de la population (ie par rapport au nombre de groupes obtenus avec le seul mécanisme d’attraction). / This thesis is dedicated to individual-based modeling of social systems. While the first part is very practical, decision-support oriented, presenting a model which studies the evolution of a rural population, the second part is more theoretical, interested in various mechanisms allowing individual to accept or resist to social influence. Firstly, we propose an individual-based model of the European rural municipalities implemented for the French Cantal département. We use a new sample-free algorithm for generating the initial population, while classical methods require an initial sample. We design and parameterize the individual activity dynamics with data from the European Labour Force Survey database. The individual dynamics includes an original heuristic for labour statuses and employments changes, based on individual age, profession and activity sector when she is occupied. The last part of the model deals with dynamics that we have not been able to derive from data, mainly the demographic dynamics. Based on the Occam razor principle, we test very simple dynamics and choose them on their capacity to lead to model results close to reference data. In particular, we propose a simple residential mobility model, partly ruling the emigration, which integrates decision to move and location choice. Secondly, we study the collective effects of various mechanisms leading individuals to resist or accept social influence. A first mechanism leads individuals to neglect some features of an object if they are not important enough or incongruent. These individuals exhibit the primacy bias because their attitudes are determined by the first accepted feature. We show that this bias increases when individuals directly exchange about features compared to when they only get the features from the media, in a random order. The second mechanism is a rejection reaction that we suppose occurring because of the discomfort taking place when individuals are close on one dimension of attitude and far on another dimension. The main effect of this rejection mechanism is to lead to a lower number of clusters than with the attraction mechanism alone.

La palourde japonaise (Ruditapes philippinarum) a été introduite au début des années 1980 dans le bassin d’Arcachon à des fins aquacoles. Elle s’est rapidement répandue dans toute la zone intertidale de la lagune, créant actuellement le premier gisement français en terme de stock exploitable. Cependant, de récentes évaluations du stock ont démontré une structure en taille déséquilibrée avec un déficit en juvéniles et en adultes de taille supérieure à 38 mm. Ce constat alarmant a posé des questions sur le devenir des populations de palourdes japonaises dans le bassin d’Arcachon et a motivé la présente thèse. Cette étude vise à mieux comprendre la dynamique de population de cette espèce et certains facteurs contrôlant cette dynamique. Le but in fine était d’améliorer la gestion du stock exploitable de cette espèce dans la lagune grâce à un modèle, incrémenté des différents résultats obtenus lors de cette étude. Les paramètres de croissance K et L8 du modèle de Von Bertalanffy ont été déterminés d’une part par un suivi régulier des populations naturelles, et d’autre part par une expérience de marquage-recapture d’une durée de deux ans. Les résultats montrent une croissance lente avec un K homogène dans tout le bassin et un L8 variable suivant le site. Cette étude met aussi en évidence une mortalité naturelle normale mais une reproduction déficiente (indices de condition bas, mauvais recrutement). Parmi les facteurs pouvant expliquer cette dynamique, différents pathogènes ont été suivis durant deux ans : les trématodes digènes, la maladie de l’anneau brun, la perkinsose. De plus, une pathologie émergente (maladie du muscle marron, BMD) a été découverte. Seules la perkinsose et la BMD ont révélé de fortes prévalences et intensités. La perkinsose entraîne des effets mitigés sur la croissance tandis que la BMD entraîne une remontée des palourdes en surface puis leur mort. Les ressources trophiques sont également importantes pour expliquer la croissance et ont été étudiées ici grâce aux isotopes stables de l’azote et du carbone. Cette étude a révélé une hétérogénéité des sources trophiques au sein de la lagune et une alimentation dominée par du phytoplancton. La proportion de phytoplancton ingérée a été corrélée à L8. Les paramètres de croissance et de mortalité ont été ensuite intégrés dans un modèle de gestion qui nous a permis de voir que si rien n’était fait en terme de gestion, le stock de palourdes continuerait de se dégrader. Ce modèle nous a permis de simuler différentes situations de gestion et suite aux résultats obtenus, un certain nombre de mesures a ensuite été adopté par les organismes gestionnaires. / The Manila clam (Ruditapes philippinarum) was introduced into Arcachon Bay at the beginning of the 1980s for aquaculture purposes. It rapidly naturalized in all intertidal flats of the lagoon. Nowadays, Arcachon Bay ranks at the first French place in terms of exploitable stock. However, recent stock assessments have shown an unbalance size structure with a deficit in juvenile and adult clams (> 38 mm shell length). These alarming patterns asked many questions on the sustainability of Manila clam populations within Arcachon Bay and have motivated the present thesis. This study aimed to better understand the population dynamics of this species and also some factors controlling this dynamic. The final objective was to improve the Manila clam fishing management with a model raised with results of the study. Von Bertalanffy growth parameters (K and L8) were both determined by a field survey of populations and by a tagged-recapture experiment during two years. Growth appeared slow with a homogeneous K within the bay and different L8 according to the sites. This study also evidenced a normal natural mortality and an inefficient reproduction (low condition index, low recruitment). Among the factors that could explain these dynamics, different pathogens were monitored during two years: digenean trematodes, brown ring disease and perkinsosis. Moreover, an emergent pathology (brown muscle disease, BMD) has been discovered. Only perkinsosis and BMD revealed high prevalences and intensities. Perkinsosis induced mitigated effects on growth whereas BMD-infected clams rise to the surface of the sediment and died. Trophic sources were also important to explain growth and were studied with carbon and nitrogen stable isotopes. This study displayed a heterogeneous repartition of Manila clam trophic sources within the bay and a phytoplankton dominated diet. The proportion of ingested phytoplankton was correlated with L8. Growth and mortality parameters were integrated in a management model. If no new management measures were taken, the clam stock will continue to decrease. Different management situations have been simulated and new measures have been adopted by administrator organisms.

Cette thèse a pour objet la modélisation individu-centrée des systèmes sociaux. Une première partie orientée aide à la décision présente un modèle d'évolution des populations rurales fortement inspiré des données. Une seconde partie, plus théorique, étudie divers mécanismes permettant à un individu d'accepter ou de résister à une influence sociale. Nous proposons tout d'abord un modèle individu-centré de la dynamique des municipalités rurales européennes, implémenté pour le département du Cantal. Nous proposons un nouvel algorithme de génération des populations initiales ne nécessitant pas d'échantillon de population (approche classique). Nous concevons et paramétrons un modèle de la dynamique de l'individu face au marché du travail basé sur les données de la " European Labour Force Survey ". Il inclut des heuristiques originales de transition d'états tel qu'actifs, inactifs, chômeurs, ... prenant en compte l'âge, la profession et le secteur d'activité de l'individu. Nous déterminons les dynamiques non fondés sur des données individuelles en testant la capacité de dynamiques simples à produire des résultats proches des données agrégées disponibles. Est ainsi conçu un modèle de mobilité résidentielle, expliquant partiellement la migration et intégrant décision de déménager et choix d'une nouvelle résidence. La seconde partie de la thèse étudie les effets collectifs de différents mécanismes permettant aux individus de résister à ou d'accepter une influence sociale. Un premier mécanisme étudié est un filtre cognitif impliquant qu'un individu ne reçoit pas une information incongruente ou peu importante. Les individus " filtreurs " exhibent le biais de primauté car leur attitude n'est déterminée que par les premiers éléments reçus et se montrent négatifs alors que le message diffusé par un media est neutre. Le taux d'individus négatifs dans la population est accru ou diminuer par l'échange direct d'information entre les individus. Un second mécanisme est un rejet de la tentative d'influence qui mène l'individu à différencier davantage son attitude de celle de son interlocuteur. Il intervient lorsque l'individu éprouve un inconfort lié au fait qu'il est à la fois en accord et en désaccord avec son interlocuteur. Le couplage de ce rejet à un mécanisme d'attraction entre individus en accord entraîne un nombre moindre de groupes d'opinion différentes à l'échelle de la population (ie par rapport au nombre de groupes obtenus avec le seul mécanisme d'attraction).

Une bonne compréhension des facteurs influençant la dynamique de population est cruciale aussi bien en gestion des espèces invasives qu’en conservation des espèces en déclin. Les modèles classiques de dynamique de population sont basés sur la notion de densité dépendance et font souvent la supposition que la population est homogène. Cette supposition est rarement vraie. Les modèles structurés par âge sont une amélioration et considèrent les différences en âge entre individus ; pourtant la différence en âge n’est pas la seule différence individuelle qui est importante. Très peu de modèles considèrent d’autres sources de différences. L’objectif principal de cette thèse est donc d’explorer les causes et conséquences de trois sources de différences entre individus : les différences en génotype, les différences en phénotype et les différences entre cohortes. Pour ce faire, la population de mouflon d’Amérique (Ovis canadensis) de Ram Mountain, Alberta, Canada, est utilisée comme modèle d’étude. Cette population est suivie individuellement depuis plus de 40 ans et des informations aussi bien phénotypiques que génotypiques sont disponibles pour la grande majorité des individus. La chasse au trophée peut imposer de fortes pressions sélectives sur certains traits et peut conduire à des changements évolutifs si ces traits sont héritables. Les effets anthropiques sur l’évolution dans la nature sont d’un grand intérêt pour la biologie de l’évolution et de la conservation parce que les pressions sélectives exercées par l’homme peuvent être plus fortes que celles imposées par les prédateurs naturels. Bien qu’il existe de nombreux exemples de changements phénotypiques induits par l’homme dans les populations de poissons exploités, très peu d’études ont les données nécessaires pour tester les changements génétiques liés aux récoltes chez les mammifères. J’ai utilisé de nouvelles méthodes statistiques combinant une généalogie profonde, des mesures morphologiques répétées et un changement des règlements de chasse pour montrer que l’évolution d’un trait morphologique ciblé par la chasse au trophée est possible (Chapitre 2). Contrairement à ce qui a longtemps été supposé, les changements évolutifs peuvent survenir relativement rapidement. Ces changements rapides en phénotype ont le potentiel d’avoir un impact sur des processus écologiques. Ces impacts de l’évolution sur l’écologie ont récemment captivé l’attention des scientifiques et mené à l’émergence de l’étude de la dynamique éco-évolutive. Une synthèse des connaissances actuelles de ce domaine d’étude est faite (Chapitre 3) et le manque d’études empiriques en nature est souligné. La majorité des études de dynamique éco-évolutive ont été faites en laboratoire. Parmi celles faites en nature, peu font la distinction entre changements évolutifs et plastiques. Pourtant, cette distinction est cruciale pour bien comprendre l’importance des changements en traits sur les processus écologiques. J’ai donc quantifié l’effet des changements évolutifs et non évolutifs en masse corporelle sur la survie, le recrutement et le taux de croissance de population et comparé leurs importances aux effets des changements en structure d’âge, de densité et de climat (Chapitre 4). J’ai ainsi pu montrer que l’impact sur la dynamique de la population des changements en masse peut être aussi important que celui des changements en densité et en structure d’âge. Les changements évolutifs contribuent beaucoup moins aux changements en taux de croissance que les changements plastiques, mais leur importance augmente avec la durée de la période d’observation. Les effets cohorte sont une autre source importante de variabilité interindividuelle. Les différences dans l’environnement de naissance peuvent avoir des conséquences à long terme sur la performance individuelle et donc sur la dynamique de la population. J’ai quantifié les effets à long terme de l’année de naissance sur la survie et la probabilité de se reproduire, et j’en ai exploré les causes environnementales (Chapitre 5). Mon étude a révélé que les conditions à la naissance expliquent jusqu’à 34% de la variabilité de la capacité à sevrer un agneau et que les différences entre les cohortes étaient principalement dues à la densité à la naissance. J’ai ensuite exploré les mécanismes par lesquels l’environnement à la naissance conduit à des effets à long terme sur la valeur adaptative (Chapitre 6). L’analyse de piste révèle à la fois un effet à long terme sur la masse adulte et un effet direct de la densité à la naissance sur le succès reproducteur à vie. En somme, les résultats de ma thèse suggèrent que les différences interindividuelles peuvent avoir des impacts majeurs sur la dynamique des populations et que leurs causes sont complexes et multiples. Mes recherches contribuent ainsi à mieux comprendre l’impact des pressions anthropiques sur les traits et l’importance de ce genre de changement évolutif en trait sur le taux de croissance de population. De plus, mes recherches apportent une meilleure compréhension mécanistique des effets cohorte et de la manière dont ils pourraient induire un délai dans la réponse d’une population aux changements environnementaux.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

Les tests écotoxicologiques en conditions écosystémiques, tels que ceux que l’on peut réaliser en mésocosmes,présentent une plus grande pertinence écologique que les tests normalisés en laboratoire. Ilspermettent d’intégrer les interactions complexes entre les espèces, entre le biotope et la biocénose. Cependant,en contrepartie de leur complexité, ces systèmes présentent une variabilité importante qu’il s’agitde réduire, par une standardisation expérimentale poussée, ou d’identifier les facteurs explicatifs pourmieux mettre en lumière des différences entre traitements. Dans le cadre de cette thèse, nous avons enoutre fait le choix d’une espèce sur laquelle focaliser nos efforts, le poisson, ici l’épinoche à trois épines,Gasterosteus aculeatus, en le considérant comme un bon indicateur de l’état de santé du mésocosme. Ilnous est apparu plus judicieux, dans le cadre des études en mésocosmes, de se concentrer sur une espèceintégratrice en parallèle d’une analyse globale d’abondance des espèces.L’objectif de cette thèse était donc de mieux comprendre la dynamique de populations de l’épinoche àtrois épines dans les mésocosmes de l’Ineris afin d’améliorer les protocoles utilisés et l’analyse des donnéesobtenues lors des études écotoxicologiques. Pour y parvenir, des expériences ont été réalisées afinde caractériser les processus et les traits d’histoire de vie de l’espèce dans notre site d’étude ; un protocolea été proposé pour effectuer des expériences en mésocosmes ciblées sur l’étude de la dynamique despoissons ; deux années d’expérience ont permis d’acquérir des données en conditions témoins et de mieuxsaisir les facteurs confondants ; nous avons mis en application nos connaissances en évaluant les effets dubisphénol A (BPA) sur la dynamique de population de poissons exposés à 0, 1, 10 et 100 μg/L de BPA.Nous avons ainsi pu décrire et expliquer la dynamique de la population de l’épinoche dans les mésocosmespar quatre phases distinctes : une augmentation massive des effectifs en raison de la reproduction desfondateurs ; une diminution importante des effectifs en raison d’une saturation des capacités du système ;une faible reprise ; une nouvelle chute à la fin de la période de reproduction. S’agissant du BPA, des effetssignificatifs ont été mis en évidence sur les individus (atrophie des gonades), mais également à l’échellede la population (structure de la population). / Ecotoxicity tests in ecosystemic conditions, such as those that can be performed in mesocosms, providea substantial ecological relevance. They permit to integrate complex inter-species interactions, interactionsbetween the organisms and the environmental conditions, and permit to assess perturbations witha systemic view. However, in return, these systems present a high variability that should be reduced,through experimental standardization or by identifying explicative factors, to better assess the differencebetween the outputs of the different treatments. In this thesis, we also focused on one species, of fish,the three-spined stickleback (Gasterosteus aculeatus), considering that it is good indicator of the healthstatus of the experimental ecosystem. We suggest that is more appropriate to focus on an integrativespecies in parallel to a global analysis in the context of mesocosms studies.The goal of this thesis was thus to better understand sticklebacks population dynamics in INERIS mesocosmsto improve the experimental protocols and the data analysis in ecotoxicity studies. To achieve thisgoal, studies were performed to characterize life cycle traits and processes of the species ; an experimentalprotocol was proposed to perform mesocosms studies with a focus on fish population dynamics; the datafrom two years of mesocosms studies in control conditions permitted to better understand the confoundingfactors ; we applied the methodolgoy to assess the effects of bisphenol A (BPA) on fish populationdynamics with expsoure concentrations 0, 1, 10 and 100 μg/L BPA.We could describe and explain stickleback population dynamics divided by four periods: first a massiveabundance increase due to the first reproduction of the founders in the mesocosms; second an importantdecrease due to the saturation of the system ; third a short increase ; finaly a new drop due to the endof reproduction. For BPA, effects were observed both at individual and at population levels.

Dans un contexte de gestion des systèmes côtiers, l'approche développée dans cette étude -associer un suivi des paramètres environnementaux avec celui des peuplements pélagiques et benthiques- permet d'appréhender le fonctionnement global de l'écosystème. La veille écologique menée depuis plus de 20 ans en rade de Brest a fait apparaître un nouveau risque écologique (et économique): la prolifération d'un filtreur benthique exotique, compétiteur potentiel de la coquille Saint-Jacques, la crépidule Crepidula fornicata (L.). Ses mécanismes de prolifération étaient encore inconnus en rade, notamment concernant l'accélération récente (15-20 ans) du processus. L'approche multidisciplinaire de ce travail permet d'étudier les mécanismes d'adaptation et de régulation naturelle de la crépidule en rade de Brest face aux fluctuations naturelles de l'environnement (hydroclimat) et aux perturbations anthropiques (eutrophisation...) et d'identifier ses impacts sur le fonctionnement de l'écosystème.<br />Les causes de la prolifération actuelle de la crépidule en rade et ses impacts sur la structuration et le fonctionnement de l'écosystème ont été précisés : les filtreurs exercent un rétro-contrôle de la production primaire (filtration, biodépositions). L'analyse des conditions favorables à la prolifération de la crépidule a montré la place importante prise par cette espèce dans l'écosystème et a permis de mieux appréhender les processus d'évolution de son aire de répartition et de son stock. La description réalisée des peuplements benthiques soumis à cette invasion constitue un état de référence de la mégafaune de la rade en 2000. Les impacts de la crépidule sur l'écosystème (colonne d'eau, sédiment, biocénoses) ont été précisés. Des évolutions futures sont envisagées et des recommandations sont faites pour en limiter l'extension et pérenniser la pêcherie de coquilles Saint-Jacques en rade de Brest. Des perspectives sont proposées dans le cadre de la gestion intégrée de cet écosystème.