Depuis le milieu des années 1990, l’utilisation de Dispositifs de Concentration de Poissons (DCP), des objets artificiels spécifiquement mis à l’eau pour agréger des bancs de poissons, est devenue de plus en plus importante pour la pêche au thon tropical à la senne. Cette utilisation massive des DCP, qui s’accompagne d’une utilisation massive de dispositifs de suivi comme les balises GPS et les balises échosondeurs, est aujourd’hui source d’inquiétude pour les stocks de thons, les prises accessoires mais aussi pour le fonctionnement des écosystèmes pélagiques. Cependant, les modalités d’utilisation des DCP et des balises GPS qui servent à les suivre restent mal connues, ce qui complique considérablement l’évaluation et la gestion des impacts de ces pratiques de pêche. Afin d’améliorer les connaissances actuelles de la pêcherie, les positions des balises GPS utilisées par les 3 armements français dans les océans Atlantique et Indien, constituant une part significative des DCP utilisés dans ces deux océans, ont été analysées. Ces données ont été combinées avec des multiples sources d’information : les livres de bord, les trajectoires VMS des senneurs français ainsi que des entretiens avec les patrons français. Elles nous permettent de mieux comprendre les stratégies de mise à l’eau des DCP et des balises, d’estimer le nombre d’objets flottants utilisés par les flottes de senneurs dans les océans Atlantique et Indien, de mesurer la contribution des DCP et des navires auxiliaires à l’efficacité de pêche des senneurs, d’identifier des destructions potentielles d’habitats par les DCP échoués and pour finir de proposer des solutions de gestion pour la pêcherie. Les résultats montrent une grande saisonnalité dans les mises à l’eau des deux océans, une croissance rapide du nombre de balises GPS au cours des 7 dernières années puisqu’elle est multipliée par 4.2 dans l’Océan Indien et 7 dans l’Océan Atlantique, des dommages possibles causés à des écosystèmes côtiers fragiles avec une probabilité d’échouage de l’ordre de 10% et finalement une augmentation de l’efficacité de pêche entre 2003 et 2014 de l’ordre de 3.8-18.8% dans l’Océan Atlantique et 10.7%-26.3% dans l’Océan Indien. Les entretiens avec les capitaines des senneurs soulignent la nécessité d’une gestion plus efficace de la pêcherie, avec entre autres l’instauration de quotas, une régulation de la capacité de la flotte de senneurs et un meilleur suivi des navires auxiliaires. Les résultats obtenus constituent les premières étapes nécessaires à une meilleure gestion de la pêche sous objet flottant / Since the mid 1990s, the use of drifting Fish Aggregating Devices (dFADs) by purse seiners, artificial objects specifically designed to aggregate fish, has become an important mean of catching tropical tunas. In recent years, the massive deployments of dFADs, as well as the massive use of tracking devices on dFADs and natural floating objects, such as GPS buoys, have raised serious concerns for tropical tuna stocks, bycatch species and pelagic ecosystem functioning. Despite these concerns, relatively little is known about the modalities of GPS buoy tracked objects use, making it difficult to assess and manage of the impacts of this fishing practice. To fill these knowledge gaps, we have analyzed GPS buoy tracks provided by the three French fishing companies operating in the Atlantic and the Indian Oceans, representing a large proportion of the floating objects monitored by the French fleet. These data were combined with multiple sources of information: logbook data, Vessel Monitoring System (VMS) tracks of French purse seiners, information on support vessels and Local Ecological Knowledge (LEK) of purse seine skippers to describe GPS buoy deployment strategies, estimate the total number of GPS buoy equipped dFADs used in the Atlantic and Indian Oceans, measure the contribution of strategies with FOBs and support vessels to the fishing efficiency of tropical tuna purse seiners, identify potential damages caused by lost dFADs and finally to propose management options for tropical tuna purse seine FOB fisheries. Results indicate clear seasonal patterns of GPS buoy deployment in the two oceans, a rapid expansion in the use of dFADs over the last 7 years with an increase of 4.2 times in the Indian Ocean and 7.0 times in the Atlantic Ocean, possible damages to fragile coastal ecosystems with 10% of GPS buoy tracks ending with a beaching event and an increased efficiency of tropical tuna purse seine fleets from 3.9% to 18.8% in the Atlantic Ocean over 2003-2014 and from 10.7% to 26.3% in the Indian Ocean. Interviews with purse seine skippers underlined the need for a more efficient management of the fishery, including the implementation of catch quotas, a limitation of the capacity of purse seine fleets and a regulation of the use of support vessels. These results represent a first step towards better assessment and management of purse seine FOB fisheries.

Le suivi, le contrôle et la surveillance (MCS) des pêches marines sont des problèmes essentiels pour la gestion durable des ressources halieutiques. Dans cette thèse, nous étudions le suivi spatial des activités des navires de pêche en utilisant les données de trajectoire du système de surveillance des navires (VMS) dans le cadre du projet INDESO (2013-2017). Notre objectif général est de développer une chaîne de traitement des données VMS afin de: i) effectuer un suivi de l'effort de pêche des flottilles de palangriers indonésiens, ii) détecter les activités de pêche illégales et évaluer leur importance. L'approche proposée repose sur des modèles de mélange gaussien (GMM) et les modèles de Markov cachés (HMM), en vue d'identifier les comportements élémentaires des navires de pêche, tels que les voyages, la recherche et les activités de pêche, dans un cadre non supervisé. Nous considérons différentes paramétrisations de ces modèles avec une étude particulière des palangriers indonésiens, pour lesquels nous pouvons bénéficier de données d'observateurs embarqués afin de procéder à une évaluation quantitative des modèles proposés et testés.Nous exploitons ensuite ces modèles statistiques pour deux objectifs différents: a) la discrimination des différents flottilles de pêche à partir des trajectoires des navires de pêche et l'application à la détection et à l'évaluation des activités de pêche illégale, b) l'évaluation d'un effort de pêche spatialisé à partir des données VMS. Nous obtenons de très bons taux de reconnaissance (environ 97%) pour la première tâche et nos expériences soutiennent le potentiel d'une exploration opérationnelle de l'approche proposée. En raison du nombre limité de données d'observateurs embarqués, seules des analyses préliminaires on pu être effectuées pour l'estimation de l'effort de pêche à partir des données VMS. Au-delà des développements méthodologiques potentiels, cette thèse met l'accent sur l'importance de la qualité de données d'observation en mer représentatives pour développer davantage l'exploitation des données VMS tant pour la recherche que pour les questions opérationnelles. / Monitoring, control and surveillance (MCS) of marine fisheries are critical issues for the sustainable management of marine fisheries. In this thesis we investigate the space-based monitoring of fishing vessel activities using Vessel Monitoring System (VMS) trajectory data in the context of INDESO project (2013-2017). Our general objective is to develop a processing chain of VMS data in order to: i) perform a follow-up of the fishing effort of the Indonesian longline fleets, ii) detect illegal fishing activities and assess their importance. The proposed approach relies on classical latent class models, namely Gaussian Mixture Models (GMM) and Hidden Markov Models (HMM), with a view to identifying elementary fishing vessel behaviors, such as travelling, searching and fishing activities, in a unsupervised framework. Following state-of-the-art approaches, we consider different parameterizations of these models with a specific focus on Indonesian longliners, for which we can benefit from at-sea observers¿ data to proceed to a quantitative evaluation. We then exploit these statistical models for two different objectives: a) the discrimination of different fishing fleets from fishing vessel trajectories and the application to the detection and assessment of illegal fishing activities, b) the assessment of a spatialized fishing effort from VMS data. We report good recognition rate (about 97%) for the former task and our experiments support the potential for an operational exploration of the proposed approach. Due to limited at-sea observers¿ data, only preliminary analyses could be carried out for the proposed VMS-derived fishing effort. Beyond potential methodological developments, this thesis emphasizes the importance of high-quality and representative at-sea observer data for further developing the exploitation of VMS data both for research and operational issues.

La zone économique exclusive Mauritanienne est le siège d’upwelling et constitue une zone de transition où cohabitent des espèces d’affinités tempérée et tropicale. Pour comprendre le comportement spatio-temporel des assemblages démersaux du point de vue de leur composition, structuration, distribution de probabilité et diversité face aux préoccupations écologiques. Les facteurs abiotiques contribuent à la structuration des assemblages démersaux persistants au cours du temps. Les effets de la pêche étaient relativement faibles. Les trajectoires temporelles entre les assemblages et les conditions environnementales ont été mises en évidence pour certaines années et des zones. Dans les types d’habitats, un groupe minoritaire d’espèces très agrégatives obéissant au modèle de distribution en log-séries de Fisher et un autre majoritaire peu ou pas du tout agrégatives obéissant au modèle de distribution binomiale négative tronquée ont été identifiés. La diversité spécifique peut être divisé en deux groupes distincts et complémentaires : la richesse spécifique et l'autre associé à l’équitabilité. Un seul composant de la diversité ne peut donc pas représenter la diversité des poissons démersaux de la zone étudiée. Les GLM des indices complémentaires ont montré essentiellement un effet temporel et l’interaction Année-Strates bathymétriques. Aucun effet de l’effort de pêche n’a été observé sur la richesse spécifique, ni de la concentration en chlorophylle sur l’équitabilité. Ce travail pourrait fournir aux gestionnaires et aux scientifiques des connaissances complémentaires sur la dynamique spatio-temporelle des assemblages démersaux exploités dans des écosystèmes d’upwelling. / The Mauritanian exclusive economic zone is the seat of an upwelling phenomenon and constitutes a transition zone where species of temperate and tropical affinities coexist. To understand the spatio-temporal behavior of demersal assemblages from the point of view of their composition, structure, distribution of probability and diversity faced to ecological concerns. Abiotic factors contribute in the structuring of persistent groundfish assemblages over time. The fishing effects were relatively low, although significant in some years and in some specific geographic areas. Temporal trajectories between groundfish assemblages and environmental conditions have been highlighted for some years and in some specific areas. In each type habitats, two species groups were identified: a minority group of species very aggregative well fitted by Fisher’s log-series distribution and another majority of species little or not aggregative well fitted by the truncated negative binomial distribution. Diversity indices analyzed reveal that this set can be split into two distinct and complementary groups: a group associated with the species richness and another group associated with evenness. One component of diversity may not represent the diversity of the groundfish in the study area. GLMs of complementary indices showed essentially a temporal effect and Bathymetric strata-Year interaction. No effect of fishing effort was observed on the species richness and neither was the concentration of chlorophyll a on the evenness. This work could provide managers and scientists to further knowledge on the spatio-temporal dynamics of groundfish species assemblages exploited in upwelling ecosystems.

L'objectif de cette thèse était d'anticiper les effets de l'Obligation de Débarquement (OD) mise en place en UE depuis début 2015 en Manche Orientale (MO). Pour accomplir ces objectifs, il a été prévu de : i) mieux comprendre la distribution spatiale saisonnière d'espèces commerciales à l'aide d'observations embarquées sur des navires commerciaux, ii) les comparer avec la distribution de l'effort de pêche à fine échelle des chalutiers de fonds (OTB), et iii) développer un modèle individu-centré de dynamique des flotilles, DSVM, à intégrer avec le modèle écosystémique OSMOSE pour simuler l'OD. L'utilité des données d'observations embarquées a été prouvée pour une majeure partie des espèces échantillonnées, en utilisant une validation par la bibliographie et un indicateur géostatique. Ensuite la comparaison de l'effort de pêche à fine échelle a fourni une amélioration de la quantification de l'effort de pêche effectif et mis en valeur l'importance de la seiche et du rouget barbet pour la distribution des OTB en MO. De plus, l'intensité de ciblage des OTB a été quantifiée en octobre à l'aide d'un nouvel indicateur, et démontré l'intérêt pour les mêmes espèces, mais aussi la contrainte d'un faible quota de cabillaud pour les pêcheurs. Les résultats du couplage OSMOSE-DSVM montrent que k'OD aurait des effets négatifs à court terme pour le revenu des pêcheurs, induits par le déplacement de l'effort de pêche afin d'éviter les dépassements de quota, mais serait profitable à moyen terme. Cependant, l'OD provoquerait une hausse de la pression de prédation produite par le cabillaud et le merlan sur les autres espèces, ce qui n'améliorerait pas l'état global de l'écosystème. / The objective of this thesis was to anticipate the effects if the EU Landing Obligation (LO) implemented since the beginning of 2015 in the Eastern English Channel (EEC). To achieve these objectives, it was planned to : i) better understand seasonal spatial distribution of commercial species using on-board commercial vessels observation data, ii) compare them with the final scale fishing effort distribution of EEC bottom otter trawlers (OTB), and iii) develop an individual-based model of fleet-dynamics, DSVM, to be integrated within the ecosystem model OSMOSE to simulate a LO. The usefulness of on-board observation data was proved for a main part of a species sample, using validation from the literature and a geostatistical indicator. Then the comparison of fine scale fishing effort provided an improvement of the quantification of effective fishing effort and emphasized the importance of cuttlefish and red mullet for the global distribution of EEC OTB. In addition, the targeting intensity of OTB was quantified in October using a newly-developed indicator, and demonstrated the attractiveness of the same species, but also the constraint of low cod quota for fishers. Results of the OSMOSE-DSVM coupling show that the LO would have short-term negative effects on fishers' revenue, induced by a large reallocation of their fishing effort to avoid quota over-shooting, but would be profitable in the medium-term. However, the LO would induce an increase of the predatory pressure operated by cod and withing on the other species, which would not improve the overall ecosystem health.