Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) sont des polluants organiques persistants (POP) émis essentiellement par les activités humaines suite à la combustion incomplète de la matière organique (industrie, chauffage, trafic routier...). En raison de leur faible taux de dégradation, de leur toxicité et de leur bioaccumulation, les HAPs font l'objet de plusieurs études d'écotoxicologie. La présente thèse, entreprise dans ce contexte par le biais d'une étude microcosmique se propose d'évaluer l'impact des HAPs sur la microflore et la méiofaune et d'appliquer différentes techniques de bioremédiation (biostimulation, bioaugmentation et combinaison des deux techniques) dans le but de dégrader les HAPs. Nos résultats ont montré que les HAPs sont toxiques aussi bien pour la microflore que pour la méiofaune de la lagune de Bizerte. Sur la microflore, l'effet toxique de ces contaminants s'est manifesté par l'inhibition de l'activité bactérienne à l'interface eau-sédiment et par la modification profonde de la structure des communautés bactériennes. En ce qui concerne la méiofaune, les HAPs ont entrainé une altération de la structure des communautés nématologiques. En effet, nous avons pu caractériser des espèces indicatrices de pollution par les HAPs. Ainsi, l'espèce Spirinia parasitifera dont la densité s'accroît dans tous les microcosmes contaminés par les HAPs paraît être une espèce "opportuniste" à la pollution par les HAPs. Cependant, Oncholaimus campylocercoïdes, fortement dominante dans tous les microcosmes témoins, a diminué de densité dans tous les microcosmes contaminés et a été considérée comme HAP-sensible. En analysant la structure des communautés microbiennes et méiofaunistiques, nous avons observé que la méiofaune joue un rôle structurant dans le maintien d'une communauté microbienne peu sensible aux effets des HAPs. Ce rôle structurant a été moins prononcé dans le cas d'ajout des sels nutritifs par la technique de biostimulation ; technique qui a présenté des effets non significatifs vis-à-vis des communautés nématologiques et a semblé plus efficace dans la minéralisation des HAPs et par conséquent à la réduction de leur effet toxique sur les organismes benthiques. Ces résultats suggèrent que la bioremédiation serait une alternative prometteuse à la dégradation des HAPs.

Les hydrologues sont questionnés au sujet de l'évolution à moyen et long terme de la ressource en eau. Pour répondre à ces questions, ils ont recours à des modèles hydrologiques. Une quantification des incertitudes associées à leurs projections leur est souvent demandée et pose la question de la robustesse de ces modèles conceptuels, notamment dans le contexte d'un climat en évolution. En effet, l'utilisation d'un modèle dans des conditions différentes de celles où il a été calé repose sur une hypothèse de transférabilité des paramètres, c'est-à-dire la possibilité d'utiliser les paramètres d'un modèle dans des conditions différentes de celles de saconstruction. Nous traitons cette problématique en tentant d'apporter des éléments de réponse aux questions suivantes :* Quel est le niveau de robustesse des modèles hydrologiques conceptuels face à des conditions climatiques variables ?* Quelles sont les causes des situations de manque de robustesse et y a-t-il des façons de s'en prémunir ?Nous y répondons à travers l'étude des performances de modèles conceptuels lors de nombreux tests de transfert temporel de leurs paramètres. Les résultats montrent des corrélations entre les problèmes de robustesse et les écarts de conditions climatiques entre les périodes de calage et de validation des modèles. Des situations de biais systématiques corrélés à des changements de température de l'air ressortent en particulier de ces analyses. Une hétérogénéité existe cependant sur notre échantillon, les variables climatiques ou le type d'erreurs associées aux problèmes détectés pouvant varier d'un bassin à un autre.L'étude des biais de simulation sur les bassins où les modèles ne sont pas robustes montre des alternances de phases de sous-estimation et surestimation des débits, le biais sur le module décennal pouvant atteindre 20%. Nos travaux révèlent que des comportements très similaires sont obtenus pour diverses périodes et méthodes de calage. Pour les modèles conceptuels utilisés dans ces travaux, les problèmes de robustesse détectés ne résultent pas simplement de quelques "mauvais" calages conduisant à la sélection de paramètres inadaptés pour reproduire le comportement du bassin considéré. Ils semblent plutôt découler de difficultés générales de ces outils de modélisation à reproduire convenablement les bilans moyens de façon simultanée sur différentes périodes.Ces travaux ouvrent des pistes de réflexion sur la capacité insuffisante de certains modèles hydrologiques conceptuels à reproduire des dynamiques basse fréquence et sur le rôle des erreurs d'estimation des forçages, notamment les variations temporelles de l'évapotranspiration, dans les situations de modélisation incorrecte.

La compréhension des facteurs susceptibles d'influencer la survie des larves dans la colonne d'eau est d'une importance capitale pour prévoir les fluctuations des abondances de poissons en un site donné. L'objectif de cette thèse est donc de décrire la composition et la diversité des assemblages de larves de poissons en fin de phase pélagique dans les baies et le lagon de Nouvelle-Calédonie, et de mettre en relation leur structure spatiale et temporelle avec divers facteurs abiotiques et biotiques de l'environnement. Les abondances et la diversité de larves sont apparues maximales pendant la saison chaude, entre septembre et février. La durée d'ensoleillement par jour suivie par les conditions de vent à l'échelle du site, et la température de surface de l'eau suivie par la concentration en chlorophylle à l'échelle de la station ont le mieux expliqué les variations d'abondance des larves de différentes familles. La hiérarchie de ces différents facteurs est apparue similaire dans des sites contrastés, suggérant que ces variables constituent de bons facteurs prédictifs pour de futurs modèles spatialisés de la structure des assemblages. Des similitudes de structure entre les assemblages d'adultes résidant dans les herbiers et les assemblages de larves collectés à proximité suggèrent que les communautés d'adultes peuvent également jouer un rôle. Comme l'alimentation constitue un processus essentiel de la survie des larves, le régime alimentaire de différents taxons a été analysé. Les densités et proportions relatives des catégories de proies zooplanctoniques préférées par les larves sont apparues plus élevées dans les baies que dans les zones lagonaires, mais aucune relation significative entre la distribution des larves et celle de leurs proies n'a pu être détectée au sein de ces baies. Pourtant, la structure des assemblages de larves et la densité de zooplancton ont varié de manière concomitante le long d'un gradient côte-large. Ce résultat suggère que la détection des relations liant la structure des assemblages de larves et celle de leurs proies dépend de l'échelle d'étude considérée. L'ensemble des résultats obtenus met en évidence l'importance des baies pour les abondances, la diversité et le succès de l'alimentation des larves de poissons en fin de phase pélagique dans le lagon de Nouvelle-Calédonie.

Le travail présenté ici s'intéresse au rôle des oiseaux sauvages dans l'épidémiologie du virus West Nile (WN) en Camargue. Des espèces d'oiseaux susceptibles d'intervenir dans les différentes phases de circulation du virus (introduction, amplification, dispersion, émergence) sont identifiées en s'appuyant sur les données bibliographiques relatives à la maladie et sur des critères ornithologiques. Les investigations épidémiologiques effectuées pour quelques unes de ces espèces en 2004 (année épizootique) et en 2005 (année post-épizootique) montrent que le virus WN circule dans la population d'oiseaux de Camargue. Pour les oiseaux migrateurs arrivant d'Afrique au printemps, les dates et lieux de ces contacts restent inconnus. Concernant les oiseaux sédentaires, deux isolats d'une même souche virale ont été obtenus en 2004, réciproquement à partir du cerveau d'une Pie bavarde Pica pica et d'un Moineau domestique Passer domesticus, et totalement séquencés. L'étude phylogénétique de cette souche montre qu'elle appartient au même cluster que celles précédemment isolées en Europe méditerranéenne. Les résultats sérologiques et virologiques chez ces deux espèces d'oiseaux, souvent observées à proximité des écuries, en font des candidates à l'amplification et l'émergence du virus WN chez les chevaux de Camargue. La mise en évidence, en 2005, d'ARN viral dans les fientes d'une Pie bavarde conforte cette hypothèse. Les recherches doivent se poursuivre pour évaluer la part respective des différents oiseaux de Camargue dans la circulation du virus WN en utilisant d'autres approches, comme par exemple l'analyse des repas de sang des moustiques vecteurs, récemment identifiés.

La qualité de l'habitat influence la croissance et la survie des juvéniles des poissons récifaux-lagonaires, et donc le succès de leur recrutement dans les populations adultes. Dans ce contexte, l'objectif général de la thèse était d'étudier les relations entre les caractéristiques de l'habitat dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie à différentes échelles, la croissance et les abondances des juvéniles. Une méthode photographique a été développée et testée afin d'estimer les caractéristiques du microhabitat corallien des juvéniles. Cette méthode a ensuite été utilisée lors d'une étude de la relation entre les caractéristiques du microhabitat, les trajectoires de croissance rétrocalculées à partir de l'analyse des otolithes, et les abondances des juvéniles de Pomacentrus moluccensis. Aucune différence de croissance n'a été observée chez des individus capturés sur des colonies coralliennes différentes. En revanche, la mortalité densité-dépendante des juvéniles est apparue d'autant plus importante lorsque le volume interstitiel des colonies coralliennes était faible. A l'échelle de deux îlots du lagon, des différences spatiales significatives ont été observées pour les trajectoires de croissance, la taille et/ou l'âge à l'installation rétrocalculés pour des juvéniles de Chromis viridis, Lethrinus genivittatus et Siganus fuscescens. Une nouvelle procédure de traitement des données a révélé une mortalité benthique croissance-sélective pour C. viridis qui a eu un effet significatif sur les trajectoires de croissance. Des assemblages de juvéniles collectés à partir de récifs artificiels immergés sont apparus significativement différents suivant qu'ils étaient immergés dans des algueraies, des herbiers et des récifs coralliens, et selon leur durée d'immersion. Dans le lagon sud-ouest, des changements d'habitat au cours des saisons et au cours de la croissance ont été montrés pour 53% et 39% des juvéniles observés respectivement, à fine et/ou large échelle spatiale. Enfin, des Modèles Linéaires Généralisés ont permis d'expliquer 75% et 52% des variations du nombre d'espèces et d'individus juvéniles respectivement, à partir de facteurs environnementaux à plusieurs échelles. Les prédictions ont été spatialisées grâce au couplage avec les outils de télédétection.

Parmi les milliers d'espèces de phytoplancton connues on retrouve le genre Pseudo-nitzschia. Sur les 37 espèces actuellement décrites (et seulement 28 testées), 14 sont capables de produire une toxine amnésiante, l'acide domoïque, mortelle pour l'être humain mais aussi pour les oiseaux et mammifères marins. La production d'acide domoïque dépend non seulement des espèces, mais aussi des souches et de leur environnement. Pour mieux comprendre quand et pourquoi cette toxine est produite, il apparait donc important de s'intéresser à la physiologie de la cellule. Le but de cette thèse était de tester l'effet de différents facteurs biotiques et abiotiques non seulement sur la production d'acide domoïque mais aussi sur la physiologie des cellules. L'effet de la compétition avec les bactéries et une autre diatomée a été testé sur Pseudo-nitzschia sp., ainsi que la limitation en fer et/ou cuivre ou l'ajout de doses toxiques de cuivre.

Les activités humaines, de loisir et professionnelles, vont en s'intensifiant sur les zones rocheuses intertidales. Le piétinement associé à ces activités, le remaniement des blocs pour rechercher des espèces consommables, ne sont pas sans incidence sur les biocénoses des milieux rocheux. Les conséquences de ces activités sur la structure et la dynamique des roches du médiolittoral et des champs de blocs de bas d'estran en particulier, nécessitent d'être caractérisées. A travers l'identification des espèces et descripteurs qui répondent le plus aux perturbations "piétinement des platiers rocheux" et "retournement des blocs par les pêcheurs à pied", des indicateurs écologiques simplifiés peuvent être dégagés et faciliter, à terme, le diagnostic de l'état de conservation de ces habitats. Les processus écologiques de dégradation et de déstructuration des biocénoses sous l'effet du piétinement passent par des interactions entre espèces très complexes. Les résultats d'expérimentations in situ soulignent des phénomènes de seuils très marqués, liés en particulier à la protection jouée par les algues brunes structurantes sur les autres espèces. L'étude du retournement des blocs par les pêcheurs à pied met en évidence une phase de mortalité presque totale des organismes fixés ou peu mobiles des blocs et une faible résilience de l'habitat. Le choix de stations de référence appropriées et l'utilisation des espèces et descripteurs les plus sensibles au retournement des blocs ont permis la création de deux indicateurs de perturbation. Déclinés à deux échelles spatiales différentes, ils sont applicables en routine par les scientifiques et les gestionnaires d'aires marines protégées.

Le procédé à biofilm R3F / MBBR est une technologie récente en France qui vient s'ajouter à la gamme des procédés biologiques de traitement de la matière organique et azotée des eaux usées. Sa valeur ajoutée repose sur sa compacité grâce au développement d'une quantité importante de biomasse bactérienne dans un ouvrage à emprise au sol faible. Ainsi, le procédé R3F / MBBR s'avère être une solution intéressante pour le traitement de l'azote dans un contexte de contrainte foncière importante. Le principe de la technologie est l'emploi de biomédias, supports plastiques de quelques centimètres, sur lesquels un biofilm bactérien se développe. Ces biomédias sont mis en suspension dans le réacteur par insufflation d'air ou par brassage mécanique. Aujourd'hui, la modélisation est devenue un outil précieux d'aide au dimensionnement. S'il existe beaucoup de modèles de biofilm aujourd'hui, peu de travaux de recherche ont abouti à l'élaboration d'un modèle dynamique R3F / MBBR à destination de l'ingénierie et capable de simuler le procédé en conditions réelles. Ainsi, l'objectif principal de cette thèse est la construction d'un modèle dynamique utilisable en ingénierie. La validation d'un tel modèle avec des données de terrain n'ayant pas encore été faite, ce point constituera une originalité. Pour ce faire, le fonctionnement d'une unité pilote R3F alimentée par des eaux résiduaires urbaines a été étudié. Le suivi du pilote pendant près de 2 ans en régime pseudo-permanent a d'abord permis d'évaluer les performances de 3 biomédias, travail là encore jamais réalisé. Ensuite, le régime dynamique, par l'application d'à-coups de charge hydraulique à une charge surfacique appliquée donnée, a été étudié. Une campagne de mesure intensive pendant une période de 4 jours en régime dynamique a servi de base pour le calage du modèle. Une période de 30 jours en régime pseudo-permanent a servi de base pour la validation du modèle.Ce travail de modélisation a abouti à l'élaboration d'un protocole de calage qui informe des paramètres à mesurer, et à modifier pour obtenir un modèle dynamique du procédé R3F / MBBR capable de simuler son fonctionnement en conditions réelles. Des protocoles de mesure ont également été élaborés pour estimer la valeur des paramètres à mesurer. Des simulations prédictives réalisées avec le modèle nouvellement calé ont ensuite permis d'évaluer le procédé dans de nouvelles conditions de fonctionnement. Une étude critique du modèle a abouti à la détermination de faiblesses qui limitent la qualité des simulations. Pour ces faiblesses, des propositions d'amélioration ont été apportées.

A l'heure où l'on se préoccupe de la perte de biodiversité face aux invasions biologiques et aux activités humaines, comprendre les mécanismes expliquant le succès de ces invasions est devenu primordial. Dans cette étude, nous avons mesuré les traits d'histoire de vie de Rubus alceifolius Poiret (Rosaceae), une ronce géante originaire du Sud-est asiatique, considérée à la Réunion comme l'une des plantes les plus abondantes et menaçantes pour les écosystèmes indigènes. Cette espèce clonale, introduite à partir d'un seul génotype au 19e siècle, occupe aujourd'hui une très large gamme d'habitats de 0 à 1 700 m d'altitude. Les résultats ont montré que R. alceifolius possède une forme de croissance mi-liane-mi-buisson, des modes de multiplication variés (semis, marcottes, rejets de souche, boutures), une période juvénile courte, une production de fruits et de graines régulières et abondantes à basse altitude, une forte capacité de croissance végétative et une importante plasticité phénotypique qui lui permet de coloniser rapidement les habitants après perturbations. L'une des particularités de cette espèce est sa stratégie de développement qui varie avec l'altitude. Ainsi au dessous de 1 100 m, cette espèce se développe par multiplication sexuée (formant une importante banque de graines) et végétative, alors qu'au-dessous de 1 100 m, elle ne se multiplie que végétativement. Nous avons mis en relation ces différents traits avec le régime des perturbations naturelle ou anthropique : chablis forestiers, ouvertures de chemins forestiers, parcelles de régénération sylvicole. Ces résultats soulignent l'importance de considérer une invasion comme l'interaction entre l'espèce exotique et l'écosystème envahi. D'un point de vue théorique, ils permettent de mieux comprendre les mécanismes expliquant le succès d'une invasion et ils complètent plus précisément le rôle de certains traits biologiques dans la colonisation de nouveaux milieux. Cette étude, en orientant les programmes de lutte, contribue entre autre à améliorer les méthodologies qui pourront être utilisées dans des plans de conservation des habitats menacés.

En assurant la dispersion, la phase larvaire joue un role fondamental dans la dynamique des populations d'invertébrés marins à cycle de vie bentho-pélagique et détermine la connectivité au sein des métapopulations marines. La connectivité en milieu marin influence ainsi directement la dynamique des métapopulations et la persistance des populations locales, les potentialités d'expansion des espèces en réponse à des changements des conditions environnementales ou les limites biogéographiques d'aire de distribution des espèces. Dans ce contexte, le but du présent travail a été de mieux comprendre les roles relatifs joués par les processus hydrodynamiques et hydroclimatiques, et les traits d'histoire de vie des invertébrés sur la dispersion larvaire et la connectivité en milieu cotier dans le Golfe de Gascogne et la Manche occidentale. Pour répondre à cette question, une approche couplée a été mise en oeuvre, alliant l'observation in situ et la modélisation biologie-physique à deux échelles spatiales : régionale et locale. Dans le Nord du Golfe de Gascogne, la description de la distribution larvaire de trois espèces cotières de polychètes (Pectinaria koreni, Owenia fusiformis, et Sabellaria alveolata) a mis en évidence le role prépondérant de l'organisation spatiale des structures hydrologiques à méso-échelle (i.e. plumes estuariennes) dans la variabilité de la distribution des abondances larvaires. à l'échelle régionale du Golfe de Gascogne et de la Manche occidentale, la simulation lagrangienne de la dispersion larvaire en conditions hydroclimatiques réalistes a souligné l'importance de la variabilité saisonnière des conditions hydroclimatiques et des traits d'histoire de vie (mois de ponte, durée de vie larvaire, comportement natatoire) dans le transport larvaire et la connectivité entre populations. Ces résultats ont suggéré de possibles échanges larvaires depuis les populations cotières du Golfe de Gascogne vers celles de la Manche occidentale, i.e. à travers une zone de transition biogéographique. Ils ont aussi permis de tester plusieurs hypothèses sur les conséquences possibles du changement climatique sur la dispersion et la connectivité entre populations marines, i.e. via une période de ponte précoce et une durée de vie larvaire raccourcie. à l'échelle locale du Golfe Normand-Breton, un modèle eulérien de dispersion a permis d'estimer la connectivité entre les récifs biogéniques construits par une espèce à forte valeur patrimoniale, Sabellaria alveolata. Ce modèle a permis de déterminer les influences relatives de la variabilité intra- et inter-annuelle des conditions hydroclimatiques sur la connectivité, dans un contexte de gestion et de conservation d'un patrimoine naturel.