Cette thèse cherche à déterminer l’influence de l’environnement abiotique sur la structure des assemblages de poissons dans les estuaires européens tidaux à partir d’une approche macroécologique. L’environnement abiotique de 135 estuaires, du Portugal à l’Ecosse, est caractérisé par une quinzaine de descripteurs en utilisant une approche écohydrologique. Les assemblages de poissons d’une centaine d’estuaires sont caractérisés par les données de pêche acquises au cours de campagnes scientifiques conduites dans le cadre de la Directive-Cadre européenne sur l’Eau (DCE). Néanmoins, ces données sont souvent hétérogènes du fait des différences entre les protocoles d’échantillonnage utilisés. Afin de limiter cette hétérogénéité, une sélection rigoureuse et une procédure de standardisation des données ont été effectuées. Les assemblages de poissons sont décrits à l’aide d’indices globaux ou fonctionnels relatifs à la richesse spécifique et à l’abondance. A l’aide de modèles linéaires généralisés, des relations sont établies entre des attributs de l’ichtyofaune et des gradients abiotiques à large échelle et au sein de l’estuaire. La richesse spécifique totale, et en particulier celle des espèces marines et migratrices amphihalines, augmente avec la taille de l’estuaire. De plus, elle apparaît plus élevée dans les estuaires associés à un large plateau continental. Les plus fortes densités totales et, en particulier, celles des espèces résidentes et marines, sont associées aux estuaires présentant une grande proportion en zones intertidales. Les assemblages de poissons estuariens apparaissent fortement structurés par le gradient de salinité à la fois en termes de richesse spécifique et de densité. En parallèle, cette thèse apporte des éléments témoignant d’un décalage vers le Nord de plusieurs espèces de poissons estuariens dans le contexte du réchauffement climatique global. Les résultats de cette thèse contribueront à l’amélioration des indicateurs biotiques basés sur l’ichtyofaune qui sont actuellement développés dans le contexte de la DCE. / Based on a macroecological approach, this thesis aims at determining the influence of the abiotic environment on the structure of fish assemblages among European tidal estuaries. The abiotic environment of 135 North-Eastern Atlantic estuaries from Portugal to Scotland was characterised by fifteen descriptors using an ecohydrological approach. The fish assemblages of about a hundred estuaries were characterised by fish data collected during scientific surveys conducted in the context of the European Water Framework Directive (WFD). Nonetheless, differences among sampling protocols resulted in highly heterogeneous datasets. To limit this heterogeneity, a rigorous selections and standardisation processes were carried out. Fish assemblages were described by total or functional indices related to species richness or abundance. Relationships were identified between large-scale and intra-estuarine abiotic gradients and fish attributes by fitting generalised linear models. Results showed that the total number of species, and more especially of marine and diadromous species, increased with the estuary size. Moreover, the total species richness appeared higher in estuaries associated to a wide continental shelf. The greatest total densities, and more particularly total densities of resident and marine species, were associated to estuaries with a great proportion of intertidal areas. Fish assemblages appeared also strongly structured by the salinity gradient in terms of both species richness and density. Furthermore, this thesis brought some evidence of northward migration of estuarine fish species in the context of the global warming. The results of this thesis will contribute to improve the fish indicators that are currently developed in the context of the European WFD.

Les estuaires et les zones côtières constituent des territoires à fort enjeux stratégiques économiquement et pour l'environnement. Ils assurent de nombreuses fonctions biologiques et écologiques dont celle de nourricerie et de frayère pour les poissons. Ces écosystèmes sont pourtant soumis à de multiples facteurs de stress, à la fois naturels et anthropogéniques, qui peuvent représenter une menace potentielle envers les organismes aquatiques, en particulier pour les espèces commerciales de poissons. Dans ce contexte, les effets de facteurs de stress environnementaux tels que la contamination chimique et les efflorescences algales nuisibles (HABs) ont été étudiés par des approches in situ et expérimentale (microcosme et mésocosme) sur deux espèces de poissons : le flet (Platichthys flesus) et le bar (Dicentrarchus labrax). Durant cette thèse, nous avons utilisé différents indicateurs pour déterminer les réponses des poissons aux stress environnementaux. Parmi ces outils, nous avons utilisés des indices de croissance et condition, des biomarqueurs moléculaires et des paramètres immunologiques. / Estuaries and coastal areas are essential fish habitat as nursery and spawning but characterized by the presence of multiple interacting stressors, both natural and anthropogenic, which can represent potential threat toward aquatic organisms, especially for commercial fish species. In this context, the impacts of environmental stressors such as chemical contamination and Harmful algal blooms (HABs) have been studied by in situ and experimentally (microcosm and mesocosm) approaches on two fish species : European flounder (Platichthys flesus) and European sea bass (Dicentrarchus labrax). During this thesis, we used various indicators to determine fish responses to environmental stressors. Among these tools, we used the growth and conditions indices, molecular biomarkers and immunological parameters. In situ approach has been realized in two different systems anthropogenically influenced : one is heavily impacted system (Seine estuary) and the others are less impacted and/or considered as "clean" systems (Canche, Authie and Somme estuaries). As juvenile flounders concentrate in estuaries, we have chosen this species as a biological indicator to evaluate the quality of these estuarine habitats. This in situ study emphasized the negative impact of contaminants on the nursery function of estuaries. The Seine estuary exhibited the highest metals and PAHs contents in sediment compared to other estuaries and metal concentration in juvenile flounder of this estuary were also significantly higher than ones collected in the less polluted estuaries. In the same way, fish growth and condition indices were significantly lower in individuals from this estuary in spite of the sufficient food availability. To control environmental parameters such as hydrological parameters and food availability, a microcosm experiment was carried out on sea bass juveniles exposed to fresh sediment from five sites with different chemical concentrations using multi-biomarker approaches. After 21 days exposure, no metal accumulation in fish gills and any significant differences on the physiological performances and immune system responses of fish juveniles could be observed. On the other hand, responses of molecular biomarkers, particularly, EROD, GST and CAT activities increase with the chemical contamination gradient after 7days of exposure in sediment. This microcosm study confirmed the sensibility and relativity of short term molecular biomarkers responses to the chemical contamination. These two studies highlighted the complexity of the fish responses to environmental stressor due to the many variable environmental factors in situ and due to the selection of fish species (pelagic or benthic) and the exposure duration in controlled laboratory assays. Beside the impact of pollution on fish, Harmful algal blooms (HABs) are widespread along the eastern English Channel and may alter ecological functions of coastal zones and thus affecting nursery ground and fish populations. Nevertheless, the effects of two recurrent harmful algal blooms : a) Phaegocystis globosa and its degraded form transparent exopolymeric particles (TEP) with foam accumulation and b) Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima (exponential versus senescent phase) was investigated on the growth and condition of sea bass juveniles. Both mesocosm experiments exhibited any negative impact on juvenile sea bass physiological performance, hence, survival and recruitment success. In conclusion, the results of this thesis contributed to improve the fish responses with multi-biomarker approaches to monitor and assess the health of fish communities and fish habitat quality, as well as the general ecological status of coastal zones and estuaries against the various environmental stressors.

Dans les régions nordiques, les changements climatiques sur les milieux terrestres auront des conséquences encore peu connues sur les écosystèmes aquatiques. La fonte du pergélisol et le changement de la composition végétale auront pour effets de libérer des concentrations élevées de matière organique allochtone vers les écosystèmes aquatiques. Cette matière organique dissoute colorée (CDOM) joue un rôle majeur dans l'atténuation de l'éclairement subaquatique. Cette étude s'intéresse aux effets optiques de la qualité et de la quantité du CDOM en système estuarien nordique. Le CDOM des systèmes d'estuaires de la Grande Rivière de la Baleine et du fleuve Mackenzie a été caractérisé par absorption et par fluorescence synchrone. Ces analyses ont révélé des différences fondamentales entre ces deux systèmes en terme de qualité et de quantité de CDOM. Cependant, une signature de fluorescence particulière a été mise en évidence pour le CDOM nordique, celle-ci étant plus constante que les propriétés d'absorption du CDOM. L'importance optique du CDOM dans l'atténuation de la radiation solaire a été observée dans le système estuarien du fleuve Mackenzie, rivière reconnue pour l'influence des particules sur l'éclairement subaquatique. Les stratégies pigmentaires, la composition du phytoplancton et la production primaire ont également été mesurés. Le CDOM et la matière particulaire contrôlaient l'éclairement dans le visible (400-700 nm), mais seule le CDOM affectait la radiation ultraviolette (<400 nm). Contrairement à la matière particulaire, l'effet optique du CDOM fluvial était mesurable même au-delà de l'épanchement du fleuve Mackenzie, sur le plateau de la Mer de Beaufort. L'impact d'un accroissement de la concentration de CDOM allochtone sur la production primaire a été mesuré dans le système d'estuaire de la Grande Rivière de la Baleine. Les analyses par modélisation ont montré que les modifications du régime spectral affectent la quantité d'éclairement disponible pour la photosynthèse, la profondeur de la zone euphotique, ainsi que le couplage spectral du phytoplancton. En utilisant l'approche expérimentale, les paramètres photosynthétiques ont été mesurés sous un régime spectral modifié par une concentration accrue de CDOM allochtone. Ceci a permis de démontrer que de hautes concentrations de CDOM contribuent à une réduction significative de la production primaire dans la colonne d'eau.

Dans les systèmes fluviaux-estuariens soumis à de fortes pressions agricoles, la matière organique dissoute (MOD) présente une origine liée essentiellement à l’amendement des sols. Cependant, il existe un manque d’information concernant la composition, le rôle et le devenir de cette MOD. L’objectif de cette thèse est d’apporter des éléments nouveaux sur l’identification des sources et du comportement de la MOD de façon globale et sélective dans des systèmes fluviaux-estuariens soumis à des impacts agricoles. L'analyse de la MOD a été réalisée à l'aide de 2 techniques analytiques récentes et originales: (i) une méthode électrochimique (DP-CSV), pour caractériser simultanément la glutathione (GSH-like), le thioacétamide (TA-like), et les acides fulviques (FA-like), (ii) une chromatographie liquide d’exclusion stérique couplée aux détecteurs de carbone, azote et UV (LC-OCD-OND-UVD), séparant la MOD en 6 fractions de taille et de nature différentes. Par rapport au système de référence, nos résultats ont montré des teneurs en composés organiques 1,5 à 4 fois plus fortes dans les systèmes agricoles. Ces anomalies sont liées à la pression agricole et au type d’élevage. Ces travaux ont aussi montré des variations saisonnières contrôlées par différents processus: un lessivage des sols en période de fortes précipitations pour les FA-like représentant la fraction majoritaire de la MOD, une purge des horizons profonds par la remontée des nappes phréatiques pour les TA-like et un apport à la fois terrestre et aquatique pour les GSH-like. Le long du gradient salé, les GSH-like et FA-like ont un comportement conservatif alors que d’importantes pertes ont été observées pour les TA-like. / In watersheds under strong agricultural pressure, manuring activities, particularly animal farming, are the main source of dissolved organic matter (DOM). However, the composition, the role and the fate of this DOM have been poorly studied. This study focuses on the sources, dynamics and transformation of the DOM and its constituents in riverine and estuarine systems affected by different agricultural practices. The analysis of DOM was performed using two recent and innovative analytical techniques: (i) an electrochemical method (DP-CSV), allowed us to characterize simultaneously three dissolved organic compounds: glutathione (GSH-like), thioacetamide (TA-like), and fulvic acids (FA-like), (ii) a size exclusion liquid chromatography coupled to an carbon, nitrogen and UV detector (LC-OCD-OND-UVD) allowed the DOM pool to be subdivided into 6 major sub-fractions. Relative to the pristine river, concentrations of organic compounds were found to be 1.5 to 4 times higher in impacted systems. These anomalies are related to the agricultural pressure and also to the type of livestock. Our results also showed that the seasonal variations were controlled by different processes: soil washing-out during high precipitation events for FA-like compounds which represent the major part of DOM, formation in deep horizons then rising of groundwater for TA-like compounds and a pedogenic and aquatic origin for GSH-like compounds. Along the salinity gradient, GSH-like and FA-like displayed a conservative behaviour whereas TA-like do not behave conservatively with important removals.

Les changements philosophiques et techniques qui ont accompagné l’avènement de notre civilisation «moderne » laissent dans leurs sillages un cortège de bouleversements physiques, chimiques etbiologiques à l’échelle du globe. Aujourd’hui les preuves sont nombreuses pour affirmer que cechangement global modifie le fonctionnement de la « Nature ». La nécessité d’appréhender et decomprendre ce fonctionnement a conduit à interroger les processus de reconfiguration des diversescomposantes et fonctionnalités des éco-sociosystèmes sous l’influence des changements globaux.Concentrant aujourd’hui près de 75 % de la population humaine, les écosystèmes estuariens et côtierssont particulièrement vulnérables, de plus en plus exploités et contaminés et leur biodiversité estlargement impactée. L’estuaire de la Gironde, un des plus grands estuaires d’Europe de l’Ouest, montredepuis au moins trois décennies des signes de ce changement global. C’est dans ce contexte que cettethèse décrit la trajectoire fonctionnelle de l’écosystème estuarien au cours des trente dernières années.Trois aspects du fonctionnement y sont décrits, analysés et discutés. L’étude de la dynamiqueinterannuelle du cortège ichtyologique a permis, tout d’abord, de mettre en avant trois périodes defonctionnement distinctes dans les dernières décennies. L’exploration des rythmes saisonniers despoissons et de leurs proies zooplanctoniques dans chacune d’elle a ensuite permis de montrer desmodifications de la phénologie de ces espèces à même d’engendrer, pour certaines, desdésynchronisations temporelles entre proies et prédateurs questionnant, par conséquent, la stabilité desrelations trophique et la capacité trophique du milieu. Enfin, un modèle holistique du réseau trophique aété réalisé pour chacune des trois périodes. La comparaison des propriétés de chacun d’eux a permisde conclure à une augmentation du stress de l’estuaire de la Gironde et à remettre en question sacapacité à durablement jouer son rôle de nourricerie pour les stocks de poissons marins du Golfe deGascogne. Quatre scénarii d’évolutions prospectifs synthétisent les conclusions de cette étude etdonnent à voir des avenirs possibles de cet écosystème. / The philosophical and technical changes associated with the emergence of our "modern" civilizationcaused numbers of physical, chemical and biological changes those led to changes in the functioning of"Nature". The necessity to understand this functioning has led to question the reconfiguration process ofthe various eco-sociosystems’ components and features under the influence of Global Change. TheGironde estuary, one of the largest estuaries in Western Europe, has shown since three decades, signsof this Global Change. In this context, this study highlights the functional trajectory of this estuarineecosystem during the last thirty years. Three aspects of its functioning are described, analyzed anddiscussed. First, the study of the inter-annual fish community evolution highlighted three periods withdistinct functioning. The exploration of the seasonal patterns of the fish and zooplankton dynamicsduring each period shows phenological changes able to cause, in some cases, prey-predator mismatch.This leads to question the stability of trophic interactions and the trophic capacity of the ecosystem forfish. Finally, within each of these three periods, the estuarine food web was modeled within a holisticframework. The comparison of the functional properties of each model highlighted an increase in thestress of the Gironde estuary and questioned the sustainability of its nursery function for Bay of Biscaymarine stocks. Four forecasting scenarios summarize conclusions of this study and let see possiblefutures of this ecosystem.

Les taux de production, transformation, émission et sédimentation de carbone à l’interface continent-océan sont significatifs à l’échelle globale, mais encore sujets à de fortes incertitudes en particulier dans les régions tropicales. De même, l’augmentation des concentrations atmosphériques de dioxyde de carbone (CO2) et de méthane (CH4), oblige la communauté scientifique à développer des méthodes pour quantifier les concentrations et les flux dans la zone côtière. Cette thèse se présente sous forme de 5 chapitres. Les chapitres 1 et 2 présentent une introduction générale et l’état de l’art sur la dynamique du CO2 et du CH4 dans les systèmes estuariens. Le chapitre 3 décrit le système de mesure en temps réel de la pression partielle en CO2 (pCO2), ainsi qu’une comparaison de ces mesures directes avec les estimations indirectes à partir de l’Alcalinité et du pH de l’eau dans deux estuaires brésiliens contrastés : la baie de Guanabara, (Etat de Rio de Janeiro), et l’estuaire du fleuve São Francisco (Etat d’Alagoas). Dans la baie de Guanabara, un estuaire à dominance marine et fortement impacté par les activités anthropiques, les valeurs de pCO2 calculées et mesurées sont très cohérentes (R2 = 0.95, p < 0.0001). Au contraire, dans l’estuaire du São Francisco, où la totalité du gradient salin a été échantillonné, des surestimations importantes des pCO2 calculées par rapport aux valeurs mesurées ont été observées dans certains échantillons d’eau douce ; la surestimation moyenne pour l’estuaire était de 74%, atteignant des valeurs extrêmes de 737%. Ces erreurs sont attribuées à une contribution d’alcalinité organique et à un faible pouvoir tampon dans les eaux douces aux pH acides et aux faibles valeurs d’alcalinité. Les chapitres 4 et 5 présentent les variations spatio-temporelles des concentrations et flux de CO2 et de CH4 à l’interface eau-atmosphère dans la baie de Guanabara. L’étude a été conduite entre Avril 2013 et Avril 2014, avec des mesures continue de pCO2, température, salinité, fluorescence e oxygène dissous (OD). Un échantillonnage discret a été réalisé pour déterminer les concentrations en CH4, Chlorophylle et nutriments inorganiques dissous. Les concentrations de CO2 et CH4 variaient entre 22 et 3715 ppmv et entre 18 et 10350 nmol L-1, respectivement. Des sous-saturations marquées en CO2 prédominaient dans les eaux peu profondes, confinées et stratifiées thermiquement principalement en été, tandis que les sursaturations en CO2 étaient restreintes aux régions proximales aux débouchés de fleuves et aux rejets d’eaux usées urbaines. Les concentrations en CO2 variaient aussi à l’échelle diurne en fonction de l’activité de photosynthése et de respiration, avec des maximaux en fin de nuit. Tous les échantillons étaient sursaturés en CH4, avec des concentrations maximales à proximité des rejets urbains. Cette distribution suggère que la production de CH4 dans les sédiments de la baie est faible du fait de la compétition entre sulfato-réduction et méthanogénèse, la majorité du CH4 provenant d’apports en provenance du réseau d’égout. Contrairement à la plupart des systèmes estuariens, la baie de Guanabara se comporte comme un puits de CO2, favorisé par de fortes radiations lumineuses, une stratification thermique et une grande disponibilité en nutriments, qui génèrent des floraisons phytoplanctoniques et un métabolisme autotrophe de 52,1 mol C m-2 an-1. [...] / The production, transformation, emission and burial of carbon at the land-ocean interface are globally significant, but rather poorly quantified in tropical regions. The increasing atmospheric concentrations of dioxide carbon (CO2) and methane (CH4) alerts to the importance and necessity of monitoring and quantifying the concentrations and fluxes of these greenhouse gases at coastal zone. The present doctoral thesis was divided into several chapters. Chapter 1 presents a general introduction to the thesis. Chapter 2 corresponds to a general introduction which focuses on the state of art of knowledge of the thesis subject, dealing with the CO2 and CH4 dynamics in estuaries. Chapter 3 describes the system applied for the online and continuous measurements of the aquatic partial pressure of CO2 (pCO2) and compares its estimate between the method of the continuous measurements with indirect estimates based on calculations with total alkalinity and pH in two contrasting Brazilian estuaries. One being the marine dominated and highly anthropogenically disturbed Guanabara Bay (State of Rio de Janeiro, SE-Brazil) and the other, the oligotrophic Sao Francisco River Estuary (State of Alagoas, NE-Brazil), impacted by dams. For Guanabara Bay, the measured and calculated pCO2 values showed an excellent agreement (R2 = 0.95, p < 0.0001). In contrast, the Sao Francisco estuary, showed good agreements between both methods in the estuarine mixing zone but not for it´s freshwater end member samples, which yielded substantial overestimations for the calculated pCO2. The average overestimation was 72%, reaching 737%. These discrepancies were attributed to the interference of organic alkalinity in the calculations particular in acid, poorly buffered freshwaters. Chapters 4 and 5 correspond to the part of this study, addressing the results of the temporal and spatial variations of CO2 and CH4 concentrations and atmospheric exchanges in Guanabara Bay. The study was conducted between April 2013 and April 2014, with continuous on line monitoring along trajectories of pCO2, temperature, salinity, fluorescence and dissolved oxygen. In addition, discrete sampling was performed at fixed stations along the trajectories for CH4, Chlorophyll a and dissolved inorganic nutrients. The annual concentrations of CO2 and CH4 ranged between 22-3715 ppmv and 18-10350 nmol L-1, respectively. Marked undersaturations of pCO2 were prevalent in shallow, confined and stratified waters especially at summertime, whereas oversaturations were restricted to the vicinity of the polluted river mouths and effluent discharge. The CO2 presented diurnal variations related to the processes of photosynthesis and respiration, with higher values at nigh-time period. CH4 was oversaturated in all samples, with higher concentrations primarily in the polluted regions. Methanogenesis seemed to be low in the sampled regions due to the competition with sulphate-reduction, with the major part of the CH4 sustained by allochthonous sources, derived from the sewage network. In contrast to the major part of the world´s estuarine systems, Guanabara Bay was considered a strong sink of CO2 due to concomitant effects of high photosynthetically active radiation intensity (PAR), thermal stratification and net autotrophy (autotrophic metabolism of 52.1 mol C m-2 yr-1). [...] / As taxas de produção, transformação, emissão e sedimentação de carbono na interface terra-mar são significantes globalmente, porém pobremente quantificadas nas regiões tropicais. O aumento acelerado nas concentrações atmosféricas de dióxido de carbono (CO2) e metano (CH4) alerta a importância do monitoramento e quantificação das concentrações e fluxos desses gases do efeito estufa na zona costeira. A redação da presente tese foi separada em capítulos. Os capítulos 1 e 2 apresentam a introdução geral do trabalho e o estado da arte do conhecimento da temática da tese, sobre a dinâmica de CO2 e CH4 em estuários. O capítulo 3 contém a descrição do sistema de medição contínua e on-line da pressão parcial do CO2 (pCO2) e comparações entre as medições contínuas com estimativas indiretas calculadas a partir da alcalinidade total (AT) e pH da água em dois estuários contrastantes: a Baía de Guanabara, Rio de Janeiro, e o estuário do Rio São Francisco, AL. Na Baía de Guanabara, um estuário dominado pela forçante marinha e altamente impactado por atividades antrópicas, os valores calculados e medidos da pCO2 mostraram excelente concordância (R2 = 0.95, p < 0.0001). Em contraste, no estuário do Rio São Francisco, onde o gradiente salino completo foi amostrado, importantes superestimativas foram verificadas nos valores calculados em algumas amostras de água doce. A superestimativa média foi de 72%, chegando ao valor extremo de 737%. Esses erros foram atribuídos à contribuição da alcalinidade orgânica e à baixa capacidade de tamponamento do sistema carbonato sob condições de água doce, de baixo pH e baixa AT. Os capítulos 4 e 5 apresentam os resultados das variações temporais e espaciais nas concentrações e fluxos de CO2 e CH4 na interface água-atmosfera na Baía de Guanabara. O estudo foi conduzido entre Abril de 2013 e Abril de 2014 com monitoramento contínuo da pCO2, temperatura, salinidade, fluorescência e oxigênio dissolvido (OD). Amostragens discretas foram realizadas para CH4, clorofila a e nutrientes inorgânicos dissolvidos. As concentrações anuais de CO2 e CH4 variaram entre 22-3715 ppmv e 18-10350 nmol L-1, respectivamente. Marcantes subsaturações da pCO2 na água em relação à pCO2 atmosférica foram prevalentes em águas rasas, confinadas e termicamente estratificadas principalmente no verão, enquanto supersaturação foi restrita às proximidades da desembocadura de rios poluídos e efluentes de esgotos. O CO2 também apresentou variações diuturnas em função dos processos de fotossíntese e respiração, com maiores valores no período noturno. O CH4 apresentou sobressaturação em todas as amostras, com as concentrações mais altas próximas de localidades com maior influência antrópica. A produção de metano pareceu ser pequena na região amostrada em função da competição com a redução de sulfato, sendo a maior parte do CH4 sustentada por fontes alóctones (rios poluídos e esgoto doméstico). Contrariamente à maioria dos sistemas estuarinos, a Baía de Guanabara foi considerada um sumidouro anual de CO2 em função da concomitância entre alta incidência de radiação fotossinteticamente ativa (PAR), estratificação térmica e alta disponibilidade de nutrientes, que promoveram grandes florações de fitoplâncton e autotrofia (metabolismo autotrófico de 52,1 mol C m-2 ano-1).

Tableau d'honneur de la Faculté des études supérieures et postdoctorales, 2006-2007 / Les pergélisols nordiques contiennent une quantité significative de carbone organique. Or, son utilisation par les microorganismes dans les rivières et l’océan Arctique est peu connue. Au cours de l’Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), des variables environnementales et microbiologiques furent mesurées le long d’un transect de 300 km entre le fleuve Mackenzie et la mer de Beaufort (juillet-août 2004). Nous voulions étudier les gradients fluviaux et estuariens de la structure et de l’activité de la communauté microbienne et évaluer l’influence des UV et de l’approvisionnement en carbone sur les processus bactériens. La communauté microbienne a changé le long du transect et les bactéries attachées aux particules jouaient un rôle majeur dans le fleuve et la zone de transition. Le métabolisme bactérien était limité par la disponibilité du carbone dans le fleuve Mackenzie. La photodégradation a augmenté la labilité du carbone organique dans le fleuve, mais l’a diminuée dans la mer de Beaufort. / Globally significant quantities of organic carbon are stored in northern permafrost soils, but little is known about how this carbon is processed by microbial communities once it enters rivers and is transported to the coastal Arctic Ocean. As part of the Arctic River-Delta Experiment (ARDEX), we measured environmental and microbiological variables along a 300 km transect across the Mackenzie River and coastal Beaufort Sea in July-August 2004 to investigate the river and estuarine gradients in microbial community structure and activity, and to evaluate the influence of UV exposure and carbon supply on bacterial processes in these ecosystems. Microbial community structure changed along the transect and the contribution of particle-attached bacteria was significantly higher in riverine and transition zone stations. Experimental results showed that bacterial metabolism was carbon limited in the Mackenzie River. Photodegradation increased organic carbon biolability in the Mackenzie River and decreased it in the Beaufort Sea.

Cette étude, basée sur l'analyse des formes et des sédiments marins, présente une reconstitution des processus géomorphologiques et sédimentaires ayant modelé le fond marin du secteur Trois-Pistoles-Forestville depuis la déglaciation. Des données recueillies par un sonar multifaisceaux ont permis de produire un modèle numérique de terrain à haute résolution du relief sous-marin. Des profils géophysiques et des carottes sédimentaires ont fourni des données sur la nature, l'épaisseur et la distribution des sédiments. Pendant l'Holocène, de nombreux mouvements de masse sont venus remobiliser les sédiments glaciomarins, paraglaciaires et postglaciaires. Les courants de turbidité, les glissements de translation et les coulées de débris ont produit différents dépôts et formes sur le fond marin, dont des amphithéâtres de décrochements, des canyons et des cônes sous-marins. Les systèmes de canyons et de cônes du plateau nord sont encore actifs. Les formes et les sédiments de surface du secteur d'étude sont tous d'origine postglaciaire.

Le modèle input-output régional environnementalisé développé dans la thèse de M. Cordier suggère qu’il serait possible de restaurer 25% des surfaces naturelles de nourriceries de poissons détruites dans l’estuaire de la Seine entre 1834 et 2004. Le modèle suggère que la mesure de restauration pourrait augmenter de 15% à 23% la biomasse de soles produite dans l’estuaire par rapport à une situation sans mesure. Quant à l’effet des coûts de restauration sur les agrégats macroéconomiques (PIB, emploi, etc.), il génère une diminution qui ne dépasse pas 0,5% par rapport à une situation sans mesure. Le modèle montre cependant que trois secteurs sont particulièrement touchés par la mesure, leur bénéfice étant considérablement réduit. Cela indique le compromis à réaliser entre les objectifs écologiques à long terme et les objectifs économiques sectoriels à court terme. La quantification des compromis par le modèle constitue un atout utile aux processus de décision participatifs multicritère / The regional green input-output model developed in Mateo Cordier's PhD shows that it seems possible to restore 25% of the natural areas of fish nurseries destroyed in the Seine estuary between 1834 and 2004. The model suggests that the restoration measure could increase between 15% and 23% the biomass of sole generated by the estuary compared to a situation without measure. Regarding the impact of restoration costs on macro-economic indicators (GDP, employment, etc.), it generates a decrease that does not exceed 0,5% compared to a situation without measure. However, the model shows that three sectors are particularly impacted by the measure. Their benefits are considerably reduced. This shows the trade-off that occurs between ecological targets on the long run and economic targets on the short run. The quantification of such trade-offs in the model is particularly useful to public participation in decision-making. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La matière organique dissoute (MOD) est constituée d’un mélange hétérogène et complexe de molécules. Elle intervient dans de nombreux processus physiques, biologiques et chimiques dans les milieux aquatiques, et notamment dans les grands cycles biogéochimiques ou le transport et la biodisponibilité des contaminants.Ainsi un des enjeux actuels de nombreux domaines de recherche (chimie, écologie, océanographie) est de mieux comprendre et caractériser la MOD dans l’environnement. Dans ce contexte-là, l’objectif de ces travaux a été le développement d’une méthodologie analytique pour l’analyse et la séparation, en fonction de la taille, par fractionnement par couplage flux-force avec flux asymétrique (AF4) de la MOD. Le développement a principalement porté sur la phase mobile, le flux croisé, le temps de focus et l’utilisation d’étalons organiques proches de la MOD, permettant de calculer sa masse moléculaire moyenne.Cette méthode optimisée, couplée à un détecteur UV/Vis, équipée d’une membrane de 1kDa, d’un espaceur de 490μm et d’une phase mobile de 5mM en tampon phosphate a permis l’étude de la dynamique de la MOD.L’application de cette méthode couplée aux techniques de spectroscopie optique (absorbance et fluorescence) a permis l’étude de la MOD dans les estuaires de Seine et de Gironde mettant en avant les effets de la marée et des saisons sur la taille et le type de MOD.De plus, différentes approches statistiques ont été développées afin de mieux appréhender les multiples variables (analytiques ou environnementales) et notamment les modèles de régression linéaire ou les cartes auto-organisatrices de Kohonen. / Dissolved organic matter (DOM) is a heterogeneous and complex mixture of molecules. It is involved in many physical, biological and chemical processes in aquatic ecosystems, especially in the major biogeochemical cycles or transport and bioavailability of contaminants.Thus one of the current issues in many areas of research (chemistry, ecology, oceanography) is to better understand and characterize DOM in the environment. In this context, the aim of this work was the development of an analytical methodology for DOM analysis and separation, depending on its size, by asymmetrical flow field-flow fractionation (AF4). The development focused on the mobile phase, the cross-flow, the focus time and the use of organic macromolecules standards close to DOM, in order to calculate its molecular weight.This optimized method, coupled with a UV/Vis detector, equipped with a 1kDa membrane, a 490μm spacer and a mobile phase of 5 mM phosphate buffer allowed us to study the MOD dynamics in estuarine environments.The application of this method coupled to optical spectroscopy techniques (absorbance and fluorescence) permitted the study of MOD in the Seine and Gironde estuaries and to highlight the tidal and the seasonal effects on the size and type of DOM.Furthermore, different statistical approaches have been developed to better understand the multiple variables (analytical or environmental), especially linear regression models or self-organizing maps (Kohonen).