La dynamique des écosystèmes planctoniques pélagiques au sein du bassin de Méditerranée nord-occidentale a été appréhendée par une approche de modélisation réaliste. Deux cas bien distincts ont été considérés, celui des écosystèmes qui se développent sur les apports du Rhône et celui des écosystèmes du large. Une modélisation haute résolution du panache du Rhône est mise en place pour prendre en compte les spécificités des apports en sels nutritifs dans les eaux du Rhône. Les apports terrestres de matière particulaire et dissoute semblent favoriser la biomasse zooplanctonique qui, par broutage, limite à son tour le dépôt de carbone organique particulaire sur le plateau du golfe du Lion. En stimulant le développement du zooplancton, les lentilles d'eau dessalée qui se détachent du panache du Rhône pourraient favoriser ce processus. Au large, une simulation longue durée de 30 ans montre que la variabilité interannuelle des écosystèmes planctoniques est dirigée par le mélange vertical, en lien avec les forçages atmosphériques. La convection profonde hivernale contrôle la structure de l'assemblage phytoplanctonique, en favorisant le microphytoplancton, et défavorise davantage les communautés zooplanctoniques et bactériennes en moyenne annuelle. Le mélange vertical contrôle également la variabilité interannuelle des exportations de carbone particulaire et dissout Le métabolisme net de la zone MEDOC tend à être faiblement hétérotrophe en période peu convective, atténuant ainsi le caractère puit de la zone MEDOC. Cependant, on observe alors une accumulation accrue de carbone au sein des écosystèmes planctoniques et de la matière détritique.

Le Golfe de Corinthe (Grèce) est un rift continental caractérisé par un taux élevé d'extension et une microsismicité intense. Actuellement, la connaissance de sa structure crustale représente une étape nécessaire pour la construction de modèles géodynamiques réalistes. L'ojectif de ce travail de thèse est la définition d'une image sismique haute résolution de la région occidentale du Golfe de Corinthe à partir des enregistrements de la sismicité locale. La construction de cette image est effectuée par le biais d'une étude tomographique des temps de première arrivée et d'une migration cinématique en profondeur des ondes converties. La tomographie des premières arrivées nous a fourni des modèles de vitesse tridimensionnels des ondes P et S ainsi qu' une localisation précise de la microsismicité dans les 10 premiers kilomètres de la croûte. Les modèles de vitesse ainsi obtenus constituent les modèles de référence utilisés dans la migration en profondeur des ondes converties. A cet effet , nous avons adapté les techniques propres à la sismique d'exploration afin d'analyser les enregistrements de tremblements de terre avec une configuration d'acquisition irrégulière. Les résultats révèlent une image tridimensionnelle complexe de la zone sismogène du rift (7-10 km de profondeur) dans laquelle deux structures majeures sont identifiées par des importantes énergies transmises PS. Du point de vueméthodologique, ce travail montre la possibilité d 'exploiter les ondes converties à partir des enregistrements de séismes locaux pour définir une image haute fréquence du milieu de propagation à l'échelle de la croute terrestre.

La formation et l'évolution de la Marge continentale passive Nord Gascogne et du Bassin Armoricain sont fortement liées à l'ouverture du golfe de Gascogne et à la formation des Pyrénées. L'étude des structures tectono-sédimentaires, calées aux forages profonds DSDP et pétroliers, ainsi que l'étude de leurs prolongements dans les domaines émergés adjacents (Bassin de Parentis et les bassins de la Manche), ont permis de montrer l'évolution spatio-temporelle de la couverture sédimentaire. Un polyphasage tectonique lors du rifting et deux phases compressives pyrénéennes ont été identifiés. Des événements tectono-sédimentaires catastrophiques auraient affectés la marge à la fin du rifting. Le Bassin Armoricain serait un bassin sédimentaire jeune, ayant toutes les caractéristiques structurales d'une zone de Transition Océan/Continent effondrée à la fin du rifting ou lors de l'initiation de l'accrétion océanique. L'étude des structures crustales a permis de connaître la géométrie de la marge : la distance domaine océanique/domaine continental non-aminci est constante le long de la marge ; l'amincissement crustal s'effectue exclusivement sous l'étroite pente continentale, inférieure à 50 km de large ; les blocs basculés, situés au pied de la pente, ont un rôle mineur dans les processus d'amincissement crustal. Les modèles géodynamiques actuels d'une marge passive n'expliquent pas la géométrie de la Marge Nord Gascogne. Or cette géométrie, similaire à celle du Bassin de Parentis, n'est pas atypique ; nous pensons que l'amincissement est induit par d'autre processus géodynamique que l'extension pure.

Le terme de « marge » est utilisé pour définir la bordure de la croûte continentale. En domaine extensif la déchirure de la lithosphère continentale (ou rifting) conduit à terme à la formation de deux marges dites passives, séparées par de la croûte océanique. Ces marges sont très représentées puisqu'elles bordent la grande majorité des masses continentales entourant les océans actuels : Atlantique, Indien, Antarctique, et Arctique. De plus, elles représentent le stade ultime d'évolution d'une zone de rift : elles conservent donc l'histoire des déformations subies par la lithosphère étirée. Par conséquent, l'étude de leur structure et de leur formation est essentielle pour améliorer les conceptions actuelles de l'extension lithosphérique. En effet, malgré l'abondance des données disponibles le long des marges passives et la complexification croissante des modèles, certaines questions concernant le comportement de la lithosphère en extension, notamment la nature et l'origine des mouvements verticaux de la marge au cours du rifting demeurent sans réponse précise. La partie orientale du golfe d'Aden représente un laboratoire idéal pour aborder l'étude des marges passives. Cette marge jeune (rifting oligo-miocène) et non-volcanique est exempte d'évaporites et c'est un des rares bassins où il est possible de suivre de manière continue l'évolution d'une marge depuis sa partie proximale jusqu'à la dorsale océanique. Par ailleurs, la partie proximale de la marge présente la particularité d'affleurer à terre ce qui a rendu possible une étude sédimentologique de terrain ainsi que le déploiement d'un réseau temporaire de stations sismologiques en 2003. Dans le cadre de ce travail, nous avons étudié les mouvements verticaux de la marge Nord du golfe d'Aden (Dhofar) par le biais de deux approches complémentaires. L'étude sédimentologique de terrain a permis d'établir un historique complet des différents mouvements verticaux associés au rifting. Elle révèle une phase de surrection burdigalienne à langhienne (~ 1 Ma) contemporaine de l'océanisation et/ou de la mise en place de la TOC (Transition Ocean Continent) dont l'amplitude est estimée à 700 m au minimum. Un second épisode de soulèvement, d'amplitude beaucoup plus faible (de l'ordre de la centaine de mètres), débute au Pliocène et se poursuit actuellement. La détermination de la structure très profonde de la marge (lithosphérique à asthénosphérique) a été effectuée par le biais d'une étude de tomographie télésismique. Le déploiement de 11 stations sismologiques large bande de mars 2003 à mars 2004 a permis d'enregistrer 284 téléséismes. L'étude tomographique révèle l'existence de deux anomalies principales sous la marge dhofari : (1) Une anomalie lente crustale, limitée aux premiers 20 km, liée aux épais dépôts sédimentaires de la Plaine de Salalah ; (2) Une anomalie lente asthénosphérique, située entre 170 et 200 km de profondeur environ. En nous appuyant sur le modèle de Goes et al. (2000), nous avons montré que le ralentissement des rais dans cette zone pourrait être rattaché à des phénomènes de fusion partielle. Cette zone de matériel plus léger pourrait être la cause du soulèvement observé dans les séries sédimentaires. Cependant, l'imagerie sismique ne nous permet pas d'évaluer l'âge de la mise en place de ce matériel mantellique anormal sous la marge Nord du Dhofar. L'élargissement de notre zone d'étude ainsi que des analyses géologiques et géophysiques complémentaires sont indispensables pour pouvoir totalement corréler ou non ces deux observations.

En Manche, le golfe normano-breton se distingue par plusieurs particularités environnementales telles que la présence de structures hydrodynamiques tourbillonnaires autour des îles anglo-normandes, un des plus large estran européen en baie du Mont-Saint-Michel en raison d'un marnage exceptionnel, et de nombreuses activités humaines liées au tourisme, à la conchyliculture ou à la pêche artisanale. Au regard de son grand intérêt écologique et économique, le golfe constitue ainsi l'une des principales zones côtières pour laquelle des mesures coordonnées de gestion prenant en considération les impacts des activités humaines existantes est nécessaire. Dans ce contexte, afin d'évaluer l'impact des contraintes environnementales naturelles ou anthropiques sur la structure des communautés benthiques, deux systèmes à deux échelles spatiales différentes ont été étudiés : la communauté des sédiments grossiers à Glycymeris glycymeris du golfe normano-breton et l'estran de la baie du Mont-Saint-Michel. Les principales questions que nous avons traitées sont : (1) Comment les spécificités hydrodynamiques du golfe (i.e. structures ourbillonnaires) influencent la structure et la dynamique des communautés benthiques ? Quel est le rôle relatif des gradients environnementaux et de la conchyliculture sur les communautés benthiques de la baie ? Quel est le statut écologique de la baie ? A l'échelle du golfe, une très faible relation a été observée entre les cinq principales structures tourbillonnaires (i.e. Flamanville, Jersey, Guernesey, la baie de Saint-Brieuc et la baie du Mont-Saint-Michel) et la structure de la communauté des sables grossiers à G. glycymeris. La relative homogénéité de cette communauté est ainsi favorisée par la relative perméabilité des tourbillons et la distribution des espèces est plutôt contrôlée par la présence de fronts thermiques. Toutefois, des différences ont été observées dans les structures démographiques des principales espèces de bivalves (i.e. Paphia rhomboides, G. glycymeris et Timoclea ovata) entre les gyres, suggérant que la connectivité entre eux peut-être réduite. En dépit d'une élévation de la température d'environ 1,5°C au cours des 30 dernières années, une étude comparative de la distribution de quelques espèces entre nos données et des données acquises dans les années 70 ne met pas en évidence de profondes modifications à de rares exceptions près. A cette échelle, l'effet du réchauffement peut être associé aux perturbations induites par la pêche pour expliquer le déclin ou le développement des espèces. A l'échelle de la baie du Mont-Saint-Michel, les distributions des assemblages benthiques et des 4 principales espèces de bivalves (i.e. Abra alba, Cerastoderma edule, Macoma balthica et Spisula ovalis) suivent un gradient altitudinal conventionnel. Elles sont fortement contrôlées par des facteurs environnementaux naturels (i.e. hauteur sur l'estran, granulométrie) alors que la conchyliculture joue un rôle mineur : celle-ci favorise uniquement localement le développement d'espèces opportunistes, en particulier des oligochètes et des polychètes cirratulidae. La principale conséquence environnementale de la conchyliculture a vraisemblablement été l'introduction du gastéropode Crepidula fornicata qui régule fortement la production primaire au sein de la baie. L'analyse des structures démographiques des bivalves suggère que l'instabilité du sédiment influence fortement les patrons de recrutement de certaines espèces. Le statut écologique de la baie du Mont-Saint-Michel a été déterminé à partir de 6 indices biologiques développés dans le cadre de la Directive Cadre sur l'Eau (i.e. H', AMBI, BOPA, M-AMBI, UK index, DK index). La baie apparaît globalement classée dans un statut ‘bon' ou ‘fort' bien que les valeurs du statut écologique calculées par les différents indices puissent différer. Par exemple, dans un milieu soumis à de fortes contraintes environnementales naturelles qui influencent fortement la richesse spécifique ou les densités totales, la qualité de certains indices est altérée. Finalement, une carte des habitats de la baie a été dressée sur la base des cahiers d'habitats mise en place avec Natura 2000.

L'objectif de ce travail de thèse vise à analyser les effets de quelques pesticides et d'un adjuvant sur des organismes marins, représentatifs de quatre niveaux trophiques, à savoir des micro-algues, un échinoderme, des bivalves et un poisson. L'analyse de la pollu-sensibilité est basée sur l'utilisation de différents bio-essais existants ou adaptés au contexte de cette étude.Les tests de toxicité ont permis d'évaluer la sensibilité de trois espèces phytoplanctoniques (Chaetoceros calcitrans, Isochrysis aff. Galbana et Tetraselmis suecica) vis-à-vis d'un fongicide l'époxiconazole (pur et en formulation commerciale Opus) et de l'adjuvant nonylphénol. D'une manière générale, la croissance de C. calcitrans et I. aff. Galbana s'avère plus sensible à l'action des contaminants étudiés. Ainsi, en utilisant pour C. calcitrans un milieu reproduisant les conditions naturelles du Golfe de Gabès, des valeurs de CE50 de 2 ,31 mg/L et 2,9 μg/l sont obtenues respectivement avec la substance active époxiconazole, et le produit formulé. Ces résultats montrent l'importance des adjuvants dans la toxicité et que les micro-algues peuvent être sensibles aux effets non-cibles d'un fongicide triazole.En outre, l'âge des cellules, les conditions d'éclairement et de composition des milieux de culture induisent des changements de sensibilité au fongicide, suggérant que la densité cellulaire est un paramètre important dans les tests de toxicité.L'analyse de quelques paramètres physiologiques montre que les contaminants utilisés induisent une augmentation du volume cellulaire, des échanges gazeux, de la teneur en pigments et en ATP. Il apparaît ainsi que les toxiques utilisés réduisent la vitesse de croissance, prolongeant le cycle cellulaire, sans affecter la production de nouveaux matériaux, nécessaires à la construction de nouvelles cellules.Par ailleurs, une étude réalisée en microcosmes lors d'un bloom de l'algue toxique Karenia selliformis dans le golfe de Gabès, montre que les différents contaminants chimiques (époxiconazole, chlorpyriphos-éthyl, nonylphénol) produisent des modifications drastiques de la structure des communautés phytoplanctoniques, fonction de la nature et de la concentration du contaminant.La toxicité des différents contaminants a été étudiée sur des animaux marins, aux stades embryo-larvaire (oursin, huître, palourde), métamorphose des larves (palourde) et survie des larves (turbot). Les résultats montrent que les larves du turbot sont les plus sensibles à l'action des contaminants avec des CE50 allant de 2,78 à 492 μg/L selon le toxique et que chez la palourde, la métamorphose est le stade le plus sensible parmi les trois stades de développement étudiés. Les contaminants utilisés produisent des anomalies du développement et des malformations embryonnaires qui peuvent induire une réduction de la production naturelle en agissant i) directement sur le développement embryo-larvaire et ii) indirectement sur la qualité et la biodisponibilité de l'aliment à travers la variation de la biomasse phytoplanctonique. Ces résultats soulignent la nécessité d'appliquer les toxiques à différents organismes marins présentant des organisations différentes pour apprécier pleinement leur impact.

Les alternances calcaire-marne d'âge crétacé inférieur des sites océaniques DSDP 534 (Atlantique CentraI) et 535 (golfe du Mexique) et du bassin vocontien (Sud-Est de la France), représentant de beaux exemples de cycles de productivité du carbonate de calcium, ont été choisies comme cadre d'étude pour démontrer: - le lien entre les variations cycliques de la teneur en CaC03 et les paramètres orbitaux (Crétacé inférieur vocontien) ; - le lien entre les variations relatives des" flux de matière" et les fluctuations du niveau marin relatif (Crétacé inférieur des sites DSDP et du bassin vocontien). Pour mener à bien ce travail, deux techniques d'étude: l'analyse spectrale et le traitement d'images, ont été utilisées. L'analyse spectrale des fluctuations de la teneur en CaC03 pour l'intervalle Berriasien-Barrémien de la série d'Angles-Vergons (bassin vocontien) a permis de mettre en évidence : la présence de cycles carbonatés significatifs dont les périodicités sont situées en majorité dans la bande de fréquence de Milankovitch ; le signal Ie plus clairement enregistré est le cycle de l'obliquité; une caractérisation du passage des alternances à dominante calcaire aux alternances à dominante marneuse par, une augmentation du taux de sédimentation et un changement dans l'enregistrement du signal astronomique apparent: le signal de la précession est prépondérant dans les formations à dominante calcaire alors que celui de l'obliquité ressort le plus nettement dans les formations à dominante marneuse. L'analyse d'images, appliquée aux photographies en noir et blanc de sédiments carottés alternants et montrant une bonne différenciation lithologique, comme ceux des sites DSDP 534 et 535, est une méthode rapide permettant d'exprimer les flux linéaires ct leurs variations relatives avec une résolution temporelle de 300 000 à 500 000 ans (temps moyen de dépôt d'une carotte DSDP). Cette méthode n'est par contre pas applicable aux sédiments de la série vocontienne à l'affleurement. L'étude comparée des variations relatives des flux linéaires de matière dans les sites océaniques ne permet pas d'isoler un signal eustatique global continu mais est à même de faciliter la lecture de messages variés (eustatisme, climat, tectonique) enregistrés par les dépôts profonds dans les différents sites.

Cette thèse porte sur l'application du filtre SEEK (Singular Evolutive Extended Kalman filter), un système d'assimilation de données pour les modèles océaniques, au contrôle d'une configuration du Golfe de Gascogne. Cette configuration au 1/15°, emboîtée dans une configuration au 1/3° de l'Atlantique Nord à travers l'emploi de Conditions aux Frontières Ouvertes (en mer), est développée à l'aide du modèle HYCOM (Hybrid Coordinate Ocean Model) à coordonnée verticale hybride. L'étude porte essentiellement sur la paramétrisation de l'erreur modèle dans le filtre SEEK, et plus généralement dans les filtres de Kalman de rangs réduits, pour le contrôle des modèles régionaux. Les paramétrisations classiques de ces systèmes d'assimilation, développés jusqu'à présent pour les modèles de bassin, sont inadaptées à la complexité de la dynamique régionale. On utilise des méthodes d'ensemble pour estimer de façon réaliste l'erreur modèle liée à la mauvaise détermination des forçages aux limites, forçages atmosphériques et CFO, dont l'influence est a priori très importante sur la dynamique régionale. La caractérisation des statistiques de l'erreur modèle est réalisée à l'aide de la méthode des représenteurs qui montre l'impact de l'assimilation de divers types d'observations pour le contrôle de l'état océanique. La propagation de l'erreur générée aux frontières ouvertes est faible. Les bons résultats donnés par l'emploi de l'erreur liée aux forçages atmosphériques, pour paramétrer le filtre SEEK dans des expériences d'assimilation de température de surface, que l'on compare à ceux donnés par une paramétrisation plus classique, montrent l'apport de cette étude sur l'erreur modèle.

Les paramètres physiques qui caractérisent les poussières sahariennes en Afrique da l'ouest pendant les mois compris entre novembre et mars de chaque année ont été déterminés sur une longue période de 7 années entre de la période 1997 et 2005. Les mesures ont été effectuées au Ghana. Les concentrations et distributions en taille des particules, le transport et les (lux de dépôt des aérosols sahariennes ont été déterminées dans un intervalle clé 0,5prn à 25pm. Les valeurs moyennées sur toute la saison d'Harmattan montrent des concentrations en nombre comprises entre 24 et 63 particules cm-3 et clés concentrations en masse comprises entre 168 et 1331 pg m-3. La taille (diamètre) moyenne (sur l'ensemble des 7 années] est clé l'ordre de 1,5 /jm. Les résultats montrent des taux de dépôt de 12,7 tonnes/km'/an en 2002 (soit une épaisseur de 4,6 /m de dépôt au sol] et de 31,4 tonnes/km2/an en 3005 (soit une épaisseur de 11¤m)

Le golfe du Tonkin, située dans la mer de l'Est/la mer de Chine du Sud, est une zone de fort intérêt écologique, touristique et économique. Améliorer notre connaissance de ses processus hydro-sédimentaires (transport de particules en suspension) est d'une grande importance. L'objectif scientifique de cette étude est de revoir les processus physiques dominants qui caractérisent la dynamique des marées dans le golfe du Tonkin en utilisant un modèle à haute résolution et la combinaison de toutes les données disponibles. Une attention particulière est donc accordée à un examen croisé du modèle, des marégraphes et de l'altimétrie en zone côtière, ainsi qu'à l'étalonnage du modèle dérivé d'un ensemble d'expériences de sensibilité aux paramètres. Le bilan d'énergie des marées du golfe (flux d'énergie et de dissipation) est ensuite analysé et ses propriétés de résonance sont évaluées et comparées avec des modèles idéalisés et les observations. Ensuite, la marée résiduelle eulérienne et lagrangienne est évaluée. Enfin, on montre que le mélange de marée ne suffit pas à expliquer les structures frontales observées et associées à des concentrations élevées de chlorophylle.