Les différences spatiales existant dans les conditions environnementales peuvent favoriser l’apparition de réponses physiologiques plastiques de la part de plusieurs organismes. Ainsi, des environnements divergents, mais stables temporellement, peuvent mener à la création de différences physiologiques intrinsèques chez un organisme. Le but de cette thèse est de déterminer si les populations contigües chez les adultes des moules zébrée et quagga (Dreissena polymorpha et D. bugensis respectivement) dans un environnement où les contraintes sont distribuées sous forme de mosaïque peuvent favoriser l’apparition de traits divergents. Si tel est le cas, nous déterminerons si les différences enregistrées sont plastiques ou sont des ajustements irréversibles. La comparaison entre des masses d’eau du Saint-Laurent contrastées en terme de physico-chimie de l’eau à permis d’identifier des différences en termes d’indice de condition (contenu en glycogène, ratio ARN/ADN, résistance et masse de la coquille). La réponse enregistrée pour les tissus des moules zébrées et quagga sont similaires, cependant la coquille plus légère (mince) des moules quagga semble lui conférer un avantage lorsque les deux espèces coexistent. Les échantillonnage effectués en milieu naturel et en laboratoire ont démontrés que la distribution en amont des moules zébrés est limitée par l’intrusion saline. Cependant, il semble que les individus retrouvés dans la zone où se retrouve l’intrusion saline sont en meilleur condition (masse des tissus mous vs. la taille de la coquille) que ceux échantillonnés en amont dans la section d’eau douce. Afin de déterminer si les différenciations observées entre les populations locales sont de nature plastique ou sont issues de différenciation physiologique irréversible, nous avons effectué des expériences de transfert réciproque entre les moules en provenance des masses d’eau des Grand Lacs et ceux de l’estuaire moyen. Les résultats indiquent que le taux de croissance de la coquille dépend de l’origine de la population, est indépendante du site de transfert. En comparaison, le ratio ARN/ADN, qui représente une mesure à court terme de la condition et de la croissance, est significativement plus élevé pour les moules en provenance de l’estuaire. Dans le milieu fluvial (eau douce) ou les deux espèces coexistent, les moules quagga croissent plus rapidement que les moules zébrées. Ce résultat va de pair avec l’observation du remplacement des moules zébrées par les moules quagga qui s’opère actuellement dans le système des Grand Lacs –fleuve Saint-Laurent. Il semble cependant que les moules quagga ne performent pas aussi bien que les moules zébrées en milieu estuarien. Ainsi, cela suggère que leur influence risque d’être limité aux régions exclusivement d’eau douce, à moins bien sur qu’elle ne puissent s’ajuster physiologiquement comme le font les moules zébrées. La comparaison de la croissance des coquilles entre les périodes estivales et hivernales indique que la période estivale est plus productive. La moule quagga exhibe un taux de croissance supérieur à celui des moules zébrées pour l’été 2002, hiver 2002 et l’hiver 2003 mais cette observation est inversée pour l’été 2003. / Spatial differences in environmental conditions can lead to plastic physiological responses in many organisms. Yet stable but divergent environmental conditions over multiple generations can produce intrinsic local differences in an organism’s physiology. The goal of this research is to determine whether a contiguous population of adult zebra and quagga mussel (Dreissena polymorpha and D. bugensis) in a stable mosaic of environmental constraints has developed divergent traits and if so are they plastic or irreversible adjustments. Comparison among contrasting St. Lawrence River water-masses found population differentiation in condition (tissue glycogen content, RNA/DNA ratio of tissue as well as shell strength and mass. Though the soft tissue responses of zebra and quagga mussels were similar, the lighter shell of the quagga mussels appears to be an advantage where the two species co-occur. Field sampling and laboratory experiments show that the downstream distribution of zebra mussels is constrained by the tidal intrusion of salinity, but counter-intuitively that the animals at this limit were actually in better condition than those upriver. To explore whether the observed population differentiation represents plasticity or alternatively intrinsic local differentiation, reciprocal transplants of adult mussels from the fluvial estuary and the Great Lakes water masses were conducted. Results indicate that shell growth depends on source population, independent of the environment (river source mussels > estuary source mussels). In contrast, RNA/DNA ratio, a short-term measure of tissue condition and growth, was significantly higher for estuary mussels. In the riverine environment where they coexist, quagga mussels grew faster than zebra mussels, supporting observations that they are displacing zebra mussels throughout the Great Lakes – St. Lawrence system. Yet quagga mussels did not perform as well in the estuarine environment suggesting that their influence will be limited to the strictly freshwater unless they can adjust physiologically as zebra mussels did. Comparisons of shell growth between summer and winter transplants indicated that summer is more productive and that quagga mussels grow faster than zebra mussels. Yet the summer growth rates of the two species measured at the same site in consecutive years reversed, indicating both spatial and temporal components to growth and production.

Le krill est un crustacé macrozooplanctonique qui joue un rôle clé dans l'écosystème marin pélagique. Il représente une plateforme trophique entre les producteurs primaires planctoniques et les niveaux supérieurs de la chaine alimentaire. Dans un contexte de changements environnementaux, la compréhension des impacts de la variabilité naturelle du forçage physique sur la physiologie du krill et la dynamique des populations apparait essentielle pour mieux appréhender la dynamique, l’évolution et la gestion des écosystèmes marins subarctiques. Dans l'estuaire et le golfe du Saint-Laurent (EGSL), les communautés de krill sont dominées par deux espèces sympatriques, Meganyctiphanes norvegica et Thysanoessa raschii. L'objectif principal de ce projet de recherche était d'étudier, à travers le développement de modèles biophysiques, les effets de la variabilité environnementale sur la distribution, la reproduction et la croissance de ces deux espèces. Le projet nous a permis i) de construire un modèle physiologique spécifique à l'espèce (IBM) pour le stade adulte des deux espèces de krill et de le valider avec les données disponibles ; ii) d'identifier spatiotemporellement les zones de croissance et de reproduction potentielles de l'EGSL pour les deux espèces iii) d'étudier le rôle de la variabilité interindividuelle sur la dynamique de production de T. raschii face à la variabilité environnementale. Dans le premier chapitre, nous avons construit un modèle physiologique basé sur l'individu et spécifique à chaque espèce représentant de manière réaliste le cycle de vie annuel des deux espèces à la station Rimouski située dans l'estuaire du Saint-Laurent. Nous avons montré que la dynamique de production des individus de M. norvegica et de T. raschii était fortement liée à l'environnement alimentaire. Cependant, les deux espèces ont montré des trajectoires de croissance et de reproduction bien différentes, T. raschii montrant une saison de production estivale, alors que M. norvegica montrait une saison de production plutôt automnale. Le modèle a permis de mettre en évidence comment la compréhension et la mise en oeuvre des processus d'alimentation étaient essentielles pour une représentation précise de la dynamique de croissance de chacune des espèces. Dans le deuxième chapitre, nous avons couplé le modèle physiologique développé au chapitre 2 à un modèle de circulation générale 3D et à un modèle biogéochimique de type NPZD, afin d'étudier la dynamique de production à l'échelle de l'EGSL dans son ensemble. Les résultats ont montré une forte saisonnalité du potentiel de croissance et de reproduction des deux espèces, étroitement liée à la dynamique du phytoplancton et du zooplancton, représentant leur champ de proies. Bien que les connaissances soient limitées au nord-est du golfe, les résultats de notre modèle ont montré l'émergence de zones de forte production, dans l'estuaire, dans la région du détroit de Belle Isle, le long de la côte ouest de Terre-Neuve et le long de la côte nord. Notre étude a également mis en évidence l'existence d'un circuit cyclonique de production du krill longeant les rives de l'ensemble de l'EGSL, de la péninsule d'Avalon, au sud de Terre-Neuve, à la rive nord du Québec en traversant le détroit de Belle Isle, durant la saison de production (avril à octobre). Dans le troisième chapitre, nous nous sommes intéressés à quantifier la contribution relative de la variabilité environnementale interannuelle (2003 et 2006) et celle de la variabilité interindividuelle sur la dynamique de production de T. raschii dans le système EGSL. Nos résultats ont montré qu'environ 15% de la variabilité totale des variables d'état du modèle IBM pouvait être expliquée par la variabilité interindividuelle simulée ajoutée au modèle IBM. Les résultats montrent également que l'inclusion de la variabilité interindividuelle n'a pas modifié significativement la réponse de la population en réponse à l’environnement : les mesures de centralité des variables d'état obtenues entre 2003 et 2006 sont restées similaires dans les simulations avec et sans variabilité interindividuelle. Cependant, il en est résulté un élargissement des distributions de fréquence des variables d'état. De plus, une augmentation des réponses positives des variables d'états lors des simulations avec variabilité interindividuelle a également émergé des résultats du modèle pour l'année 2003, évoquant une résistance de la population face à la variabilité de l'environnement. Les résultats de cette thèse fournissent des données importantes pouvant être intégrées dans un plan de gestion écosystémique et constituent une base pour l'étude de la variabilité interannuelle et la compréhension de l'évolution future de la dynamique de production pour les deux espèces. / Krill are macrozooplanktonic crustaceans play a key role in the pelagic marine ecosystem. They represent a crucial trophic platform between planktonic primary producers and the upper food-web levels. In a context of environmental changes, understanding the impacts of the natural variability of physical forcing on krill physiology and population dynamics appears essential to better apprehend the dynamics, evolution and management of subarctic marine ecosystems. In the Estuary and Gulf of St. Lawrence (EGSL), krill communities are dominated by two sympatric species, names Meganyctiphanes norvegica and Thysanoessa raschii. The main objective of this research project was to study, through the development of biophysical models, the effects of environmental variability on the distribution, reproduction and growth of these two species. The project allowed us i) to build a species-specific physiological based model (IBM) for adult stage of both krill species and to validate it with available data; ii) to identify spatio-temporally the potential growth and reproduction areas in the EGSL for both species iii) to study the role of the intraspecific variability on T. raschii population dynamics facing the environmental variability. In the first chapter we built a physiological species-specific based model representing realistically the annual adult life cycle for both dominant species at the Rimouski station located in the St. Lawrence River Estuary. We showed that the production dynamics of M. norvegica and T. raschii individuals were strongly linked to the feeding environment. However, both species exhibited well different growth and reproductive trajectories, T. raschii showing a summer production season, while M. norvegica an autumnal production season. The model highlighted how understanding and implementing feeding processes was essential for accurate representation of the growth dynamics of each species. In the second chapter, we coupled the physiological model developed in Chapter 2 with a 3D general circulation model and a biogeochemical model of the NPZD type, in order to study the production dynamics at the EGSL scale. The results showed a strong seasonality of the growth and reproduction potential of both species, closely related to the dynamics of phytoplankton and zooplankton, representing their prey field. Although knowledge was limited in the northeastern Gulf, model results showed the emergence of high production areas in the Estuary, in the Strait of Belle Isle, along the western coast of the Newfoundland and along the North Shore. Our study also highlighted the existence of a larger cyclonic circuit of krill production and transport that runs along the shores of the whole EGSL, from the Avalon Peninsula in the south of Newfoundland to the North Shore of Québec across the Strait of Belle Isle, and back to the Estuary upstream during the production season (April to October). In the third chapter, we are interested in quantifying the relative contribution of interannual environmental variability (2003 and 2006) and inter-individual variability on the production dynamics of T. raschii in the EGSL system. Our results showed that about 15% of the variability of IBM model state variables could be explained by the level of simulated inter-individual variability. Results also showed that inclusion of inter-individual variability did not significantly modify the system's response at the population level in response to the environment: the centrality measures of the state variables obtained between 2003 and 2006 remained similar in the simulations with and without inter-individual variability. However, this has resulted in an expansion of the frequency distributions of the state variables. Moreover, an increase in the positive responses of the state variables during simulations with inter-individual variability also emerged from the results of the model for the year 2003, evoking a resistance of the population to the variability of the environment. These results provide important data to integrate in fully ecosystem-based management plan. They represent a baseline to the study of the inter-annual variability and the understanding of the future production dynamics evolution for the both species.

Une connaissance du régime alimentaire des espèces constitue un élément clé pour la compréhension de l’écologie des espèces. Or, peu de techniques existent afin d’examiner le régime alimentaire contemporain du béluga du Saint-Laurent étant donné le statut précaire de cette population et la rareté de contenus stomacaux chez les individus retrouvés morts. L’analyse des profils d’acides gras dans le lard et dans leurs proies potentielles constitue un outil susceptible de fournir certains indices concernant leur régime alimentaire. C’est donc dans ce but qu’une étude comparative des profils d’acides gras a été menée. Dans une première étape, le profil d’acides gras a été examiné chez environ 60 espèces de proies potentielles du béluga provenant de l’estuaire et du golfe du Saint-Laurent. Cette analyse a révélé la nécessité de considérer les effets des lipides totaux, de la taille, des saisons et des lieux d’échantillonnage lors de l’examen des profils d’acides gras des espèces afin d’améliorer le couplage des profils des proies potentielles avec ceux d’un prédateur tel que le béluga. Les profils d’acides gras du lard ont ensuite été comparés entre les bélugas et quatre espèces de pinnipèdes qui se trouvent dans l’estuaire et le golfe du Saint-Laurent. Les espèces de même que les sexes et classes d’âge ont généralement pu être distingués sur la base des profils d’acides gras. Une gamme d’analyses multivariées ont révélé des différences qui semblaient liées à des acides gras d’origine alimentaire, confirmant ainsi le potentiel de ces techniques dans l’analyse comparative de la diète des mammifères marins. La caractérisation des signatures d’acide gras des proies potentielles et des prédateurs constitue une étape essentielle dans le cheminement menant à une meilleure compréhension de l’écologie alimentaire de ces animaux. / Knowledge of diet is an important element for understanding the ecology of species. Currently, there are few techniques to examine the contemporary diet of St. Lawrence belugas considering the precarious status of the population and the rarity of prey remains in the stomach of stranded individuals. Fatty acid analyses of prey and blubber may provide the tools to indicate diet. It was with this purpose that a comparative study of fatty acid profiles was undertaken. As a first step, about 60 potential prey species for belugas were collected in the Estuary and Gulf of St. Lawrence and were examined for their fatty acid profiles. The analysis revealed the need to consider the effects of lipid content, size, season, and sampling location when evaluating species fatty acid profiles in order to improve evaluations of prey profiles of a predator such as the beluga. Blubber fatty acid analyses were subsequently compared between belugas and four species of pinnipeds that are encountered in the Estuary and the Gulf. Species along with other classes such as sex and age could be distinguished on the basis of their fatty acid signatures. A suite of multivariate analyses confirmed the role of diet-linked fatty acids in differentiating the groups, thereby confirming the potential for these techniques to conduct a comparative analysis of diets among these marine mammals. The characterization of fatty acid signatures of potential prey and predators represents essential steps on the path towards a better understanding of trophic ecology in these animals.

La vie sur la Terre est apparue et a évolué dans un milieu physique qui change dans le temps et l’espace. Les êtres vivants se trouvent dans les environnements qui englobent l’ensemble des conditions physiques, chimiques et biologiques qui les permettent de compléter leur cycle de vie. Certains facteurs environnementaux comme la température et la présence d’eau affectent particulièrement l’abondance et la distribution des espèces autour de la Terre. Il y a aussi des variations du milieu physique dans le temps. La vie sur Terre subit des cycles annuels, saisonniers et journaliers et certains cycles peuvent se compléter en quelques heures. Tous les changements spatiaux et temporaux façonnent le milieu physique et les écosystèmes s’y développant. Par exemple, dans le médiolittoral, les organismes subissent des changements dus à l’action des marées. Le mouvement de l’eau causé par les marées expose, pendant une période de temps, les organismes y habitant à des conditions extrêmes. Ces communautés, majoritairement composées d’algues et d’invertébrés, sont dotées d’adaptations physiologiques ou comportementales qui leur permettent de survivre à ces conditions. Les invertébrés mobiles présentent souvent des changements comportementaux qui leur permettent de trouver des endroits moins stressants servant de refuges pendant la marée basse. Cette étude se consacre à étudier le comportement d’un gastéropode du médiolittoral très abondant dans les milieux tempérés, Littorina saxatilis. Ce gastéropode se retrouve dans le littoral de l’estuaire maritime du Saint- Laurent à l’intérieur des fissures dans les roches et se déplace vers l’extérieur pour brouter des algues vertes éphémères. Nous avons observé son comportement d’utilisation de refuges lors de différentes conditions météorologiques et nous avons fait une expérience de manipulation sur le terrain pour mieux comprendre l’effet de différents facteurs environnementaux qui peuvent affecter son comportement. Les gastéropodes herbivores du médiolittoral est une composante importante de ces communautés et affectent la biodiversité locale. En comprenant mieux leurs réponses comportementales aux changements environnementaux, nous pouvons mieux comprendre l’ensemble de cet écosystème. / Life on Earth has appeared and evolved in a physical environment that changes through time and space. Living beings are found in places that bring together all the environmental conditions that allow them to complete their life cycle. Environmental factors such as temperature and the presence of water affect the abundance and distribution of species around the Earth. There are also variations in the physical environment over time. Life on Earth experiences annual, seasonal and daily cycles and can experience environmental changes on an hourly scale. All spatial and temporal changes shape the physical environment and the ecosystems that develop there. In the intertidal environment, organisms undergo changes due to tidal action. The movement of water caused by tides exposes the organisms living in it for a period of time. These organisms, mainly algae and invertebrates, have physiological or behavioral adaptations that allow them to survive aerial conditions. Mobile invertebrates often exhibit behavioral changes that allow them to find less stressful places to take refuge during the low tide. This study investigated the behavior of an intertidal gastropod, Littorina saxatilis, which is widely distributed in temperate environments. In the littoral zone of the St. Lawrence Maritime Estuary, this gastropod is often found inside cracks in the rock surface and forages outward from these refuges to graze on ephemeral algae. We observed the use of refuges under different weather conditions and conducted a field manipulation experiment to better understand the effect of different environmental factors affecting this behavior. The herbivorous gastropods of the intertidal are an important component of these ecosystems that affect local biodiversity. By better understanding their behavior responses to environmental changes, we can better understand this ecosystem and the changes that it is experiencing.

Au Québec, l'ancien droit français est applicable pour définir les droits de propriété en milieu hydrique. Pour la délimitation foncière des eaux de marée de l'estuaire et du golfe du Saint-Laurent, les tribunaux ont généralement tenu compte de la règle des plus hautes marées de mars, initialement mise en place dans l'Ordonnance de la Marine de 1681. Depuis 2004, en milieu naturel, les arpenteurs-géomètres du Québec ont également l'obligation de s'en remettre exclusivement aux données marégraphiques pour déterminer la cote altimétrique des plus hautes marées de mars. Dans cette étude, nous faisons d'abord le constat que la règle des plus hautes marées de mars demeure peu documentée bien qu'elle soit très ancienne. Nous cherchons ensuite à établir de manière plus précise la signification de cette règle et à vérifier si son application actuelle au Québec respecte réellement les principes de l'ancien droit français. Pour atteindre ces objectifs, nous avons choisi de déterminer et de comparer les valeurs prises, au Québec et en France, par six indicateurs que nous avons jugés fondamentaux. Une analyse quantitative a d'abord été réalisée afin de déterminer les valeurs de trois indicateurs reliés à la signification, à l'homogénéité et à la possibilité de valider factuellement le critère des plus hautes marées de mars tel qu'il est défini dans les Instructions générales d'arpentage. Nous avons ensuite procédé à une analyse qualitative de la règle des plus hautes marées de mars afin de comparer pour les deux territoires, les principes de délimitation, les méthodes techniques utilisées et le domaine d'application de cette règle. Cette recherche nous a permis de documenter méthodiquement la règle des plus hautes marées de mars, d'identifier certaines particularités du cadre québécois de délimitation des eaux de marée et de soulever certaines questions qui ne sont pas nécessairement abordées dans la doctrine récente du Québec. / In Québec, the old French law is applicable to define water and riparian rights. For the delineation of the tidal waters of the estuary and gulf of St. Lawrence, the courts have generally considered the rule of the highest March tides, initially established in the Ordonnance de la Marine of 1681. Since 2004, in a natural environment, Québec land surveyors are also required to rely exclusively on tide gauge data to determine the elevation of the highest March tides. In this study, we first note that the rule of the highest tides of March remains poorly documented, even though it is very old. We then seek to establish more precisely the meaning of this rule and to verify whether its current application in Québec really respects the principles of the old French law. To achieve these objectives, we chose to determine and compare the values taken, in Québec and in France, by six indicators that we considered to be fundamental. A quantitative analysis was first performed to determine the values of three indicators related to the significance, the homogeneity and the possibility of factual validation of the criterion of the highest March tides as defined in the Instructions générales d'arpentage. We then conducted a qualitative analysis of the highest March tides rule to compare for both jurisdictions, the principles of delineation, the technical methods used and the area of application of this rule. This research has allowed us to methodically document the rule of the highest March tides, to identify specific features of the Québec framework for the delineation of tidal waters and to raise various questions that are not necessarily addressed in recent Québec doctrine.

L'étude des processus évolutifs est extrêmement importante afin d'élucider les causes probables de la divergence des populations. L'objectif principal de cette recherche était de documenter la distribution spatiale et les distinctions morphologiques de deux populations sympatriques d'éperlan arc-en-ciel présentes dans l'estuaire moyen du fleuve St-Laurent et de comparer leur développement ontogénique. Les quatre stades ontogéniques étudiés provenant de la population de la rive sud (PRS) et de la population de la rive nord (PRN) sont distribués un peu partout dans cet estuaire. Toutefois, la PRN domine dans tous les échantillons prélevés. Une comparaison morphologique entre les adultes capturés et les adultes provenant d'une étude précédente a révélé la présence d'individus possédant une morphologie intermédiaire. De plus, des divergences morphologiques et allométriques sont perceptibles dès le stade post-métamorphique suggérant que cette distinction soit d'origine historique et non causée par des événements contemporains. Ces différences s'atténuent pour les stades ontogéniques subséquents ce qui indique une tendance vers une convergence morphologique. Ces résultats proposent que les habitats exploités par les deux populations ne sont pas aussi différents que présumé. En conséquence, même si les distinctions morphologiques de ces populations sont le résultat de génomes différents, une convergence morphologique apparaît plus tard dans leur développement.

Titre de l'écran-titre (visionné le 12 février 2024) / Les environnements fluvio-estuariens froids comme l'estuaire fluvial du Saint-Laurent (EFSL) présentent la singularité d'être affectés par un régime d'écoulement complexe et la présence d'un littoral fortement anthropisé. Ces caractéristiques complexifient l'étude des processus morphosédimentaires et de la trajectoire hydrogéomorphologique des environnements fluvio-estuariens de l'EFSL. Les analyses effectuées dans le secteur du méandre de Portneuf et de Pointe-Platon du Saint-Laurent ont permis d'identifier des liens entre la trajectoire de ces systèmes avec le régime de perturbations naturelles et anthropiques ainsi qu'avec l'évolution temporelle de leur résilience. Au Québec, l'évolution morphologique des environnements côtiers est étudiée depuis longtemps dans l'estuaire maritime et le golfe du Saint-Laurent. Toutefois, l'estuaire fluvial est demeuré en majeure partie non étudié. Ainsi, le manque de connaissances de ces systèmes et la complexité des processus qui s'y opèrent ont mené à l'implantation de structures sur le littoral et le long de la côte aménagée, et ce, sans considérer les conditions hydrodynamiques, géomorphologiques et sociétales propres à chacun des sites. C'est le cas du littoral de Portneuf sur la rive nord et de celui de Pointe-Platon, situé près du village de Sainte-Croix, sur la rive sud du Saint-Laurent, où ont été aménagés au 20e siècle des quais empiétant dans le fleuve sur un 1 km et 100 m, respectivement. Cette étude ce base sur une approche par seuillage des enregistrements hydrométéorologique (1961-2022), d'une analyse historique 2-D de l'évolution de la côte (1949-2022) et l'évolution récente 3-D de la côte (2021-2022). À l'aide de cette approche, cette étude montre que la dynamique géomorphologique des systèmes anthropisés de l'EFSL semble être davantage contrôlée par les activités humaines dans l'intervalle temporel récent. Les événements ponctuels de tempêtes n'exercent pas le même dégrée de contrôle que pour leur homologue de l'estuaire maritime et du golfe du Saint-Laurent. L'interaction entre le régime d'écoulement bimodal et les structures perpendiculaires à la côte ont participé à créer quatre sous-systèmes qui se distinguent par leur dynamique morphosédimentaire et leur résilience. De plus, cette étude illustre l'importance de la connectivité sédimentaire amont/aval dans une portion du Saint-Laurent relativement pauvre en sédiments pour le maintien de leur résilience. / Cold fluvio-estuarine environments, such as the St. Lawrence Fluvial Estuary (SLFE), have the singularity of being affected by a complex flow regime and the presence of a highly anthropized coastline. These characteristics complicate the study of morphosedimentary processes and the hydrogeomorphological trajectory of fluvio-estuarine environments in the SLFE. Analyses carried out in the Portneuf and Pointe-Platon meander sector of the SLFE have revealed links between the trajectory of these systems and the disturbance complex (natural and anthropogenic), as well as with the temporal evolution of the resilience of the systems. In Québec, the morphological evolution of coastal environments has long been studied in the Lower Estuary and Gulf of St. Lawrence, but the fluvial estuary remains largely unstudied. The lack of study and the complexity of processes and system responses have led to the construction of structures along the coastline and along the developed coast without considering the hydrodynamic, geomorphological and societal sitespecific conditions. This is the case for the Portneuf coastline on the north shore and the Pointe-Platon coastline near the village of Sainte-Croix on the south shore of the St. Lawrence River, where docks encroaching into the river for 1 km and 100 m, respectively, were built in the 20th century. This study is based on a thresholding approach of hourly hydrometeorological records (1961-2022), a 2-D historical analysis of coastline evolution (1949-2022) and recent 3-D shoreline evolution (2021-2022). Using this approach, this study shows that the geomorphological dynamism of these EFSL systems appears to be more controlled by human activities in the recent time interval. Single storm events do not exert the same degree of control as their counterparts in the Lower Estuary and Gulf of St. Lawrence. The interaction between the bimodal flow regime and the rigid structures perpendicular to the coast allowed forming four subsystems that differ in their morphosedimentary dynamics and resilience. In addition, this study illustrates the importance of upstream/downstream sediment connectivity in a relatively sediment-poor portion of the St. Lawrence River in maintaining their resilience.

La dynamique des Matières en Suspension (MES) dans les estuaires macrotidaux est fortement variable à la fois spatialement (du compartiment fluvial à l'embouchure de l'estuaire) et temporellement (de la seconde à plusieurs années), mais reste primordiale pour comprendre et quantifier la dynamique sédimentaire des environnements estuariens. Avec le développement croissant des réseaux de mesures haute-fréquence à l'échelle internationale, l'objectif principal de cette étude est de qualifier et de valoriser les mesures de turbidité acquises par un réseau de mesures haute fréquence (réseau SYNAPSES) implanté d'amont en aval sur l'estuaire de la Seine (France) à la fois (i) en matière de suivi de la dynamique des MES du compartiment fluvial au bouchon vaseux et (ii) en matière d'estimation des flux de MES sur différentes échelles spatio-temporelles de l'estuaire de la Seine. Les données acquises à partir du réseau SYNAPSES et des campagnes in situ (81 journées de 12 h - OBS-3+/YSI/LISST 100X-C/ADCP 600 kHz) sur quatre stations réparties de l'estuaire fluvial à la zone du bouchon vaseux, constituent un set de données extrêmement riche et unique sur les domaines estuariens. La variabilité des relations, établies entre les mesures de turbidité [NTU] et les mesures de concentrations en MES [g.L-1] sur chacune des campagnes de l'échelle tidale à annuelle, met en évidence l'effet (i) de la technologie interne du capteur et (ii) de la variabilité des propriétés optiques inhérentes des particules (diamètre médian D50), densité sèche rhô et efficacité de diffusion Qc) sur la sensibilité des différents capteurs optiques. L'analyse conjointe des données in situ et des données SYNAPSES a permis de calibrer les mesures de turbidité en concentration massique, avec une relation validée sur le cycle annuel, spécifique à chacune des stations et des incertitudes minimisées. Après une étude de la représentativité des stations du réseau vis-à-vis de la section, les flux instantanés de MES sont estimés (i) à partir des données de concentrations en MES et de débits acquis par l'ADCP sur l'intégralité de la section et (ii) à partir des concentrations ponctuelles en MES du réseau SYNAPSES couplées au modèle hydrodynamique MARS-3D. Les comparaisons des flux de MES in situ par rapport à ceux estimés par la combinaison SYNAPSES/MARS-3D permettent de proposer un coefficient spécifique à chacune des stations du réseau SYNAPSES, dans le but d'ajuster les flux instantanés de MES estimés, avec leurs incertitudes, à partir du réseau SYNAPSES à la réalité in situ. Les outils et les démarches développés dans la thèse sur l'estuaire de la Seine pauvent être appliqués à d'autres estuaires macrotidaux pour estimer les flux sédimentaires. / The dynamics of Suspended Particulate Matter (SPM) in macrotidal estuaries is highly variable both spatially (from the fluvial compartment to the estuary mouth) and temporally (from the second to several years), but it is essential to understand and quantify the sedimentary dynamics of estuarine environments. With the development of high-frequency measurement networks around the world, the main objective of this study is to qualify the turbidity measurements acquired by a high-frequency measurement network (SYNAPSES network) located on the Seine estuary (i) in terms of monitoring the SPM dynamics from the fluvial compartment to the turbidity maximal zone (TMZ) and (ii) in terms of estimation of the SPM fluxes on different spatio-temporal scales of the Seine estuary. Data acquired from the SYNAPSES network and complementary in situ campaigns (81 days of 12 h - OBS-3+/YSI/LISST 100X-C / ADCP 600 kHz) on four stations from the fluvial estuary of the Seine Estuary to the turbidity maximal zone, are an extremely rich and unique dataset on estuarine environments. The variability in the relationship between turbidity measurements [NTU] and SPM concentration measurements [g.L-1] on each campaign, reveals the effect of (i) the internal sensor technology and (ii) the variability of the particle inherent optical properties (median diameter D50, dry density rho and scattering efficiency Qc) on the sensitivity of different optical sensors. The analysis of the in situ and the SYNAPSES data allowed to calibrate the turbidity measurements in mass concentration, with a validated relationship on the annual cycle, specific to each of the stations and reduced uncertainties. After a study of the SYNAPSES station representativeness across the section, the instantaneous fluxes of SPM are estimated (i) from the SPM concentration and liquid flow data acquired by the ADCP on the global section and (ii) from the SPM concentrations of the SYNAPSES network coupled to the hydrodynamic model MARS-3D (estimation of the liquid flow). Comparisons of SPM fluxes in situ to those estimated by the combination SYNAPSES/MARS-3D allow to propose a specific coefficient for each of the SYNAPSES network stations, xith the aim of adjusting the SPM instantaneous fluxes estimated from the SYNAPSES network to the in situ reality, with reasonable uncertainties. the tools and approaches developed in the PhD thesis on the Seine estuary can be applied to other macrotidal estuaries to estimate sedimentary fluxes.

L'identification des stocks et la quantification de leur contribution relative au recrutement sont des objectifs majeurs pour améliorer la gestion et la conservation des espèces marines exploitées. Le séquençage de nouvelle génération permet d’analyser des milliers de marqueurs génomiques et d’apporter la résolution nécessaire pour répondre à ces questions chez les espèces marines qui sont faiblement différenciées. Le Flétan du Groenland (Reinhardtius hippoglossoides) est un poisson plat largement exploité, particulièrement dans le golfe du St-Laurent, au Canada. On y retrouve 2 nourriceries connues, dont la contribution des juvéniles au renouvellement des différents stocks adultes reste inconnue à ce jour. Les buts de ce projet sont de i) déterminer la structure des populations de flétan du Groenland du Saint-Laurent et ii) d’estimer la contribution des différents stocks reproducteurs identifiés aux différentes nourriceries. Pour ce faire, nous avons échantillonné 100 juvéniles par nourricerie et 50 adultes de sites s’étendant du fjord du Saguenay jusqu’au large de Terre-Neuve, avec quelques sites échantillonnés sur 2 années consécutives pour évaluer la stabilité temporelle de cette contribution. Nos résultats montrent qu’après avoir retiré les marqueurs liés au sexe, la région de l’Estuaire/Golfe du Saint-Laurent forme une population distincte de l’Atlantique près de Terre-Neuve (Fst = 0.00146, p-value = 0.001). Les analyses d’assignation populationnelle montrent que le recrutement dépend largement du stock du Saint-Laurent. Par ailleurs, on retrouve une contribution variable du stock de Terre-Neuve, variant de 1% pour la première année à 33% pour la deuxième, ce qui suggère un transport interannuel de larves variable selon la force des courants profonds. Cette étude sert de modèle pour l’identification des stocks pour les ressources halieutiques, dans un contexte où le milieu marin offre peu de barrières à la dispersion, en plus de démontrer l’importance des marqueurs liés au sexe et des répliques temporelles en génomique des populations. / The identification of stocks and quantifying their relative contribution to recruitment are major objectives toward improving the management and conservation of marine exploited species. Next-generation sequencing allows to analyze thousands of genomic markers which provide the resolution needed to address these questions in marine species with weakly differentiated populations. Greenland Halibut (Reinhardtius hippoglossoides) is one the most important exploited demersal species throughout the North Atlantic, and in particular in the Gulf of St. Lawrence, Canada. There, two nurseries are known, the St. Lawrence Estuary and the northern Anticosti Island, but their contribution to the renewal of stocks remains unknown. The goals of this study were i) to document the genetic structure and ii) to estimate the contribution of the different identified breeding stocks to nurseries. We sampled 100 juveniles per nursery and 50 adults from seven sites ranging from Saguenay fjord to offshore Newfoundland, with some sites sampled over two consecutive years in order to evaluate the temporal stability of the contribution. Our results show that after removing of sex-linked markers, the Estuary/Gulf of St. Lawrence represent a stock which is genetically distinct from the Atlantic around Newfoundland (Fst = 0.00146, p-value = 0.001). Population assignment showed that recruitment in both nurseries is largely predominantly associated with the St. Lawrence stock. However, we found that the relative contribution of both stocks to the nurseries is temporally variable with 1% contribution of the Newfoundland stock one year but up to 33% for the second year, which may hypothetically be caused by year-to-year variation in larval transport into the Gulf of St. Lawrence. This study serves as a model for the identification of stocks for fisheries resources in a context where few barriers to dispersal occurs, in addition to demonstrating the importance of considering sex-linked markers and temporal replicates in studies of population genomics.

Titre de l'écran-titre (visionné le 25 septembre 2023) / Les inondations sont une préoccupation majeure avec un potentiel de risques importants pour la sécurité publique ainsi qu'un impact économique et social négatif. Pour développer un modèle hydrodynamique permettant de cartographier et d'évaluer les risques d'inondation, un modèle d'élévation est un élément essentiel. La grande disponibilité de données de télédétection multisources facilite la création d'un modèle numérique d'élévation topo-bathymétrique (TBDEM). Cependant, il peut être très difficile de créer un modèle d'élévation à haute résolution homogène adapté à la cartographie des inondations en raison des divergences entre les données topographiques et bathymétriques causées par des changements temporels, des systèmes de référence horizontaux et verticaux différents, et des différences significatives en termes de résolution, incertitude et zone de couverture. Cette étude présente une méthodologie qui élargit les études précédentes axées sur la cartographie côtière à basse résolution en résolvant les différences spatiales et temporelles des jeux de données multisources tout en maintenant l'intégrité de la morphologie des berges et de l'environnement proche du rivage. Ceci est réalisé en appliquant une nouvelle méthodologie de fusion qui est mieux adaptée aux sources de données en jeu. Une méthode de moindre coût est appliquée aux données topographiques alors qu'une méthode de feathering est appliquée aux données bathymétriques. Pour ce qui est de la zone intermédiaire à l'interface de la terre et de l'eau, des transects sont utilisés pour interpoler entre les données manquantes afin de garantir l'intégrité du littoral. Enfin, une méthode de krigeage empirique bayésien appliqué à l'ensemble des données permet de produire une surface sans discontinuité accompagnée d'une surface d'erreur pour analyser l'incertitude en chaque point du modèle. Des données LiDAR aéroporté ainsi que des données de bathymétrie multifaisceau de la section supérieure du fleuve Saint-Laurent au Québec, Canada ont été combinées en utilisant la méthodologie proposée. Le TBDEM produit dans cette étude constitue une meilleure représentation que les modèles précédents et minimise l'erreur dans les données. La capacité de ce TBDEM à être plus performant que les modèles précédents dans les simulations hydrodynamiques sera testée dans des études futures en utilisant des événements de crue enregistrés précédemment. / Flooding is a major concern with potential for significant risks to public safety as well as a negative economic and social impact. To develop a hydrodynamic model to map and assess flooding risks, a single elevation model is a critical component. The wide availability of multisource remotely sensed data facilitates the creation of a Topo-Bathymetric Digital Elevation Model (TBDEM). However, it can be very challenging to create a seamless high resolution elevation model suited for inundation mapping due to discrepancies between remotely sensed topographic and bathymetric data caused by temporal changes, differing horizontal and vertical reference systems, resolution, incertitude, and coverage area. This study presents a methodology that expands on previous studies focused on low resolution coastal mapping by resolving spatial and temporal differences from multisource data sets while maintaining the integrity of the channel morphology and the near shore environment. This is achieved by applying a novel fusion methodology that is best suited for the data source. A least cost method is applied to the topographic data sources and a feathering method for bathymetric data, while, as for the intermediate region, transects are used to interpolate between missing data to ensure the integrity of the shoreline. Finally Empirical Bayesian Kriging applied to the entire dataset helps produce a seamless surface accompanied with an error surface to analyze the incertitude at each point of the model. Airborne Lidar data as well as Multibeam bathymetry data from the upper section of the Saint-Lawrence River in Quebec, Canada were combined using the methodology proposed. The TBDEM produced in this study is a better representation than previous models and minimizes the error in the data points. This TBDEM's ability to perform better than previous models in hydrodynamic simulations will be tested in future studies using previously recorded flood events.