L'explosion de la plateforme de forage « Deepwater Horizon » dans le Golfe du Mexique en avril 2010 a provoqué le déversement d'un grand volume de pétrole brut dans les eaux de la région ce qui a conduit à des répercussions importantes sur la faune locale. Les impacts d'une telle catastrophe à long terme sur les oiseaux de mer ont peu été étudiés par la communauté scientifique. Pourtant, les effets délétères induits par l'action des hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAPs) contenus dans le pétrole brut représentent la principale source d'inquiétude d'une exposition chronique sous-létale. L'île Bonaventure, situé dans le parc national de l'île-Bonaventure-et-du-Rocher-Percé, accueil l'une des plus grandes colonies de fous de bassan (Morus bassanus) au monde. Environ un quart de cette colonie migre dans le Golfe du Mexique une fois la saison de reproduction terminée, courant ainsi le risque d'être exposé au pétrole déversé soit directement (ingestion et absorption dermique) ou indirectement (consommation de proies contaminées). Une contamination au pétrole peut engendrer une détérioration de la condition physiologique des oiseaux exposés et altérer, entre autres, le fonctionnement du système endocrinien. Ainsi, il est justifié de craindre une portée sur la santé de ces oiseaux et donc, ultimement sur la dynamique de population de cette colonie (taux de survie, succès de reproduction, etc.). Cette étude avait pour but d'évaluer les effets potentiels de l'exposition aux HAPs, provenant du pétrole déversé dans le Golfe du Mexique, sur la santé de 34 fous de bassan de l'île Bonaventure lors de la période d'incubation à l'été 2011. Le premier objectif spécifique était de déterminer le lieu d'hivernage des fous de bassan à l'étude, soit le Golfe du Mexique ou la côte Atlantique, à l'aide de consignateurs d'intensité lumineuse afin de cibler les oiseaux potentiellement exposés au pétrole. Le second objectif consistait à déterminer le profil de contamination (HAPs) des oiseaux ainsi que de doser les concentrations hormonales (prolactine et corticostérone) circulant chez ces oiseaux. Finalement, il était question de mettre en relation le lieu d'hivernage, le profil de contamination et les concentrations hormonales des oiseaux en fonction du temps dans l'incubation (tôt ou tard). Il était attendu que les oiseaux ayant fréquenté le Golfe du Mexique aient des concentrations d'HAPs supérieures aux oiseaux de la côte Atlantique et que leurs concentrations en corticostérone et prolactine en soient affectés ce qui diminuerait leur succès de reproduction. Les concentrations sanguines en HAPs se sont révélées être sous les limites de détection de l'instrument analytique (HPLC). De plus, les concentrations hormonales ne semblaient pas différer selon le lieu de migration des oiseaux, ni le temps dans l'incubation. Leur succès de reproduction ne semblait pas affecté à l'été 2011. Toutefois, l'absence d'effets visibles au niveau de la reproduction de ces oiseaux n'implique pas nécessairement une absence d'impact physiologique. Finalement, cette étude a permis de démontrer l'utilité de la géolocation dans un contexte d'étude d'impact lors de déversement pétrolier, ce qui n'avait encore jamais été fait. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : prolactine, corticostérone, HAPs, Golfe du Mexique, Sulidae, oiseaux de mer

La flèche littorale du Cap Ferret s'est édifiée au cours des derniers 3 000 ans, à la faveur du ralentissement de l'élévation du niveau global des océans. Depuis 250 ans, les cartes marines révèlent une importante instabilité de l'extrémité libre de la flèche, à laquelle les travaux présentés dans ce mémoire tentent d'apporter une explication physique. Dans un premier temps le croisement des données cartographiques avec des données environnementales révèle la synchronisation des déplacements de la flèche avec d'une part l'Oscillation Nord Atlantique (NAO), et, d'autre part, les structuations décennales à multidécennales de la vitesse de l'élévation du niveau de l'Atlantique Nord-est. Les processus sous-jacents à cette synchronisation sont alors détaillés avec un modèle numérique de transport sédimentaire. Puis, l'érosion chronique de la flèche entre 1986 et 2016, ainsi que les mécanismes d'évolution de la plage océanique de la Pointe du Cap Ferret sont décrits et quantifiés à l'aide de données topographiques. A l'échelle locale, ces résultats apportent des preuves tangibles du rôle du climat dans l'érosion actuelle de la Pointe du Cap Ferret. D'un point de vue plus général, ces travaux contribuent à la meilleure description des processus contrôlant l'évolution des systèmes de barrières holocènes, dans le contexte actuel d'accélération de l'élévation du niveau de la mer. / Low rates of global sea level rise have allowed the Cap Ferret coastal barrier-spit to develop since about 3 000 years ago. Over the last 250 years, navigation charts attest of a significant instability of the distal end of the spit, to which the present study aims to provide a physical explanation. First, the crossing of cartographic data with meteoceanic data reveals a strong relationship of the spit-end behaviour with, on the one hand, the North Atlantic Oscillation (NAO), and, on the other hand, decadal to multidecadal variations in the rate of sea level rise in the Northeast Atlantic. Underlying processes were then investigated using a numerical model for sediment transport. Finally, the chronic erosion of the spit between 1986 and 2016, as well as the evolution mechanisms of the oceanic beach of the spit-end are described and quantified by means of topographic data. Locally, these results support the role of climate in the ongoing erosion of the spit-end. From a wider perspective, this study brings new insigths on the processes controling the evolution of Holocene barrier systems, in the present context of an accelerating sea level rise.

Une approche modélisante du potentiel TSL le long des plages du golfe du Lion est proposée sur la base du modèle d’ingénierie côtière Unibest-LT (Deltares). Sont exploités en entrée de modèle des données de houle de 1979 à 2010 (base de données ANEMOC-2 produite par le Cerema à partir d’une approche modélisante également) conjointement à des données topo-bathymétriques haute résolution LiDAR (base de données Litto3D produite conjointement par le SHOM et l’IGN). Le potentiel de TSL annuel est calculé pour 157 profils topo-bathymétriques couvrant l’ensemble des ∿250 km de littoral étudié dans ce travail de thèse.En premier lieu, le potentiel de TSL annuel résultant est d’abord estimé sur la base d’une année de houle type, établie à partir de 31 ans de houle horaire entre 1979 et 2010, puis pour chaque année entre 1979 et 2010. La différence observée avec le potentiel de TSL annuel résultat « type » permet de discrétiser les années en trois situations : anomalie positive, anomalie négative ou proche de la normale. Par ailleurs, un lien est clairement établi entre la variabilité interannuelle identifiée dans les simulations et les tempêtes. En outre, cette analyse interannuelle menée à l’échelle des plages du golfe du Lion amène à affiner les limites des cellules de dérive littorale potentielle, pour lesquelles trois scénarios d’organisation sont établis : habituel, occasionnel, exceptionnel.Enfin, le lien entre potentiel de TSL annuel résultant et variations du rivage est testé, conformément au large corpus bibliographique qui existe à ce sujet en ingénierie côtière. Cependant, les résultats s’avèrent décevants : une remise en cause de la théorie sous-jacente est proposée. / Wave data from 1979 to 2010 derived from a large-scale modelling database (ANEMOC-2) were used together with high resolution topo-bathymetric LiDAR data as inputs within the coastal engineering model Unibest-LT (Uniform Beach Sediment - Longshore Transport). The spatial and temporal coverage of these data offers a unique opportunity to carry out a comprehensive study of potential longshore transport intensity and direction.Over the 250 km-long stretch of coast covering the study area, the longshore drift directions computed with the 30-year mean wave climate closely match those of previous findings based on experimental geomorphological methods.Potential LST rates are then computed for each year individually over the 1979-2010 period. Deviations from the 30-year mean LST rates are used to identify 3 cases: positive anomalies, negative anomalies and close to normal. Storm contributions to longshore transport are brought into light: inter-annual variability in LST rates is strongly correlated to >4 m waves occurences.The relationship between LST rates gradients alongshore and shoreline changes is also investigated : despite the significant amout of papers on that subject, results showned in this thesis appears to be disappointing.In the light of these findings, coastal drift cell boundaries are defined taking into account the 30-year mean potential LST rates and the inter-annual variability. This thesis thus highlights the good potential of longshore transport modelling in yielding coherent results that are essential from a shoreline management perspective for future coastal sustainability.

L’originalité du golfe de Gabès (Sud de la Tunisie) a été reconnue par les malacologistes depuis le19ème siècle mais reste mal définie. Les espèces de cette région présentent des caractères morphologiques qui ont conduit à l’établissement de variétés, sous-espèces et espèces faiblement caractérisées. Certains auteurs les traitent comme des taxons endémiques tandis que d'autres les considèrent comme de simples variants locaux d'espèces à large répartition méditerranéenne. Le manque d’information concernant la valeur taxonomique de ces caractères morphologiques ne permet pas de traiter de façon robuste la question de l’endémisme dans le golfe de Gabès. Le premier objectif est de réviser le statut taxonomique des mollusques du golfe de Gabès en s’appuyant sur une approche de taxonomie moléculaire. La confrontation des différents caractères a permis d’identifier ceux qui discriminent correctement les individus en espèces, d’éliminer à l’inverse ceux qui ne remplissent pas cette fonction et d’en redéfinir de nouveaux. Le deuxième objectif est de relier les particularités faunistiques du Golfe à ses caractéristiques océanographiques et de discuter les phénomènes de spéciation qui pourraient être à l’origine de l’endémisme. Nos analyses ont porté sur six genres: Jujubinus (Trochidae), Diodora (Fissurellidae), Ocinebrina, Muricopsis (Muricidae), Aplus (Buccinidae) et Tritia (Nassariidae). L’approche intégrative utilisée a permis de proposer des hypothèses de délimitation d’espèces que nous avons ensuite confrontées aux données morphologiques et géographiques. Au final, l’endémisme est confirmé dans certains cas mais l’hypothèse qu’une partie des espèces décrites du golfe de Gabès ne sont que des variétés éco phénotypiques est également attestée. Notre approche moléculaire a mis aussi en évidence l’existencede nouvelles espèces et d’espèces cryptiques insoupçonnées dans la Méditerranée. Finalement l’hypothèse que le golfe de Gabès est un centre de spéciation est retenue. Plus de données moléculaires (reliées à des données fossiles) d’autres groupes provenant de différentes localités (spécialement du golfe de Syrte) apparaissent toutefois nécessaires. / The present Mediterranean marine fauna is the result of a history going back to the Messinian Salinity Crisis, with current biogeographical patterns mostly reflecting Quaternary to modern oceanographic conditions. The Gulf of Gabès, in southern Tunisia, is remarkable for its extreme ecological characteristics that distinguish it from "ambiant" Mediterranean conditions. Starting with the work of malacologists at the turn of the 19th-20th centuries, the molluscs of the Gulf of Gabès have been recognized as exhibiting morphological characters that set them apart from more typical forms that occur in the rest of the Mediterranean. At present, 6% of the species of the overall Gulf of Gabès mollusc fauna are treated as valid local endemics. Using an integrative taxonomy approach, combining molecular and morphological data, the objective of the study is to re-evaluate the status of these Gulf of Gabès local forms: are they valid, endemic species or do they represent ecophenotypic variation? Given the young geological age (6-8 ka) of the Gulf, where would local endemics have originated? The gastropod genera Jujubinus (Trochidae), Diodora (Fissurellidae), Tritia (Nassariidae) Ocinebrina (Muricidae), Muricopsis (Muricidae) and Aplus (Buccinidae) all have in common non-planktotrophic larval development. Our integrative approach confirms the validity of some of the endemic taxa, but also infirm that others are not valid species; molecular data also reveal unsuspected cryptic lineages both within and outside the Gulf. Regarding the question of the origin of the endemic species, various hypotheses have been proposed, one of them being that the Gulf of Gabès is a “speciation factory”. To formally test this hypothesis, more molecular data (coupled with fossil record data) are needed from other species groups and from other localities in the Mediterranean (specifically the Gulf of Syrte).

Ce travail de thèse explore la dynamique à sousmésoéchelle sur le plateau continental du golfe de Gascogne. Dans la première partie, les caractéristiques des processus à sousmésoéchelle sur le plateau sont identifiées à l’aide de données satellites à haute résolution de température de surface de la mer issues du capteur MODIS. Une détection des fronts est réalisées à l’aide d’exposants de singularité, une approche récente pour identifier les irrégularités dans les champs de SST. Les résultats sont complétés par des simulations numériques à 2.5 km de résolution spatiale. Trois types principaux de fronts sont présentés : i) les fronts de marée le long de la côte et plus marqués dans la région d’Ouessant; ii) les fronts au niveau du talus continental liés à l’activité des ondes internes; iii) les fronts d’eaux dessalées aux limites des panaches de rivières en hiver. Dans la seconde partie, un modèle hydrodynamique réaliste du golfe de Gascogne a été mis en place. Cette configuration a une résolution spatiale de 1 km et 40 niveaux verticaux sigma. Un diagnostic est basé sur l’hypothèse que les processus à sousmésoéchelles résultent d’instabilités baroclines. L’énergie potentielle disponible est ainsi convertie en énergie cinétique tourbillonnaire avec des échelles temporelles O(1) jour ou moins grâce à ces processus. L’activité est plus intense dans la région d’Ouessant et les régions côtières en été. En hiver, ces processus ont une échelle temporelle O(1) jour (∼ 30 heures). Ces échelles temporelles sont un indicateur de la présence d’instabilités baroclines à sousmésoéchelle à proximité du panache. / This thesis explores the submesoscale dynamics in the Bay of Biscay continental shelf. In the first part, submesoscale features over the shelf are identified using remotely sensed high resolution sea surface temperature (SST) images by MODIS. Front detection is achieved through singularity exponents, a novel method of calculating irregularities on the SST fields, and an index for the frontal activity is generated. Results are complemented with 2.5 km horizontal resolution numerical simulations. Three main types of fronts are presented: i) tidal mixing fronts along the coast and most significantly in the Ushant region; ii) shelf break front related to internal tidal wave activity; iii) fresh water fronts along the edge of the river plumes in winter. In the second part, a realistic hydrodynamical model of Bay of Biscay is set up. The model has a 1 km horizontal resolution and 40 σ vertical layers. Diagnostics is based on the assumption that the submesoscale features in the upper ocean are the result of baroclinic instabilities. Available potential energy (APE) is then converted to eddy kinetic energy (EKE) in time scales in O(1) day or less through this process. Activity increases in the Ushant region and the coastal regions in summer, whereas, in winter, activity in the vicinity of the fresh water plumes dominates. In summer, EKE conversion time scale in this region is ∼ 5 days, which can be considered shorter than mesoscale. In winter, they have a time scale of O(1) (∼ 30 hours). This is an indicator that the submesoscale baroclinic instability is happening at the plume.

La gestion des pêches en Atlantique Nord-Est s'oriente vers une régionalisation, prenant en compte les interactions techniques caractéristiques des pêcheries mixtes. Ceci nécessite une compréhension et une évaluation des dynamiques spatio-temporelles des espèces exploitées et des flottilles qui les exploitent. Cette thèse vise à proposer un outil pour évaluer les conséquences de stratégies de gestion dans le golfe de Gascogne. Elle se focalise sur le stock de merlu Nord (Merluccius merluccius) et la pêcherie mixte démersale merlu - sole (Solea solea) – langoustine (Nephrops norvegicus) du golfe de Gascogne. Un cadre d'évaluation de stratégies de gestion (MSE) a été développé, intégrant un modèle d'évaluation spatialisé du stock de merlu Nord, et un modèle opératoire (lSlS-Fish) simulant la pêcherie mixte démersale du golfe de Gascogne. Le modèle spatialisé d'évaluation a estimé des variations spatio-temporelles d'abondance, recrutement et mortalité par pêche du merlu Nord, malgré la sensibilité de la procédure d'estimation au point initial. Le modèle opératoire intègre I'ensemble de la connaissance disponible sur la pêcherie. ll a été calibré selon une approche multi-critères, assurant la reproduction des captures de merlu sur 2010-2012. Le cadre d'évaluation de stratégies de gestion n'est pas opérationnel, mais a mis en évidence des différences de modélisation des dynamiques à l'échelle de la pêcherie, et illustre de potentiels effets de la gestion par TAC du stock de merlu Nord sur la pêcherie, dans un contexte de mise en place de I'obligation de débarquement. Ces résultats et des pistes d'amélioration sont discutés. / North-East Atlantic fisheries management goes towards a regionalisation, accounting for mixed fisheries technical interaction. Hence, understanding and assessing the spatio-temporal dynamics of exploited species and the fleets exploiting them is needed. This study aims to provide a tool to assess the effects of several management scenarii in the Bay of Biscay. lt fouses on North-east Atlantic northern hake stock (Merluccius merluccius) and the mixed demersal hake - sole (Solea solea) - Norway lobster (Nephrops norvegicus) Bay of Biscay fisheries.A Management Strategy Evaluation (MSE) framework has been developed, pairing a spatial northern hake stock assessment model, and an operating model (lSlS-Fish) simulating the Bay of Biscay mixed demersal fisheries.A Management Strategy Evaluation (MSE) framework has been developed, pairing a spatial northern hake stock assessment model, and an operating model (lSlS-Fish) simulating the Bay of Biscay mixed demersal fisheries.The spatial assessment model estimated northern hake abundance, recruitment and fishing mortality spatio-temporal variations, despite the estimation procedure sensitivity to initial point.The operating model incorporates all the current knowledge on the fisheries. lt has been calibrated following a multi-criteria approach, ensuring the reproduction of hake catch on 2010-2012. The Management Strategy Evaluation framework is not operational, although it highlighted discrepancies between both models dynamics at the fishery scale, and illustrated northern hake management through TACs potential effects on the fishery, in a landing obligation context. These results and improvement axes are discussed.

Le Bassin de Valence, situé à l’est de l’Ibérie et séparé du Bassin Algérien par le Promontoire Baléares, résulte d’une évolution polyphasée dans l’espace et dans le temps. Son histoire cénozoïque, celle d’un bassin d’arrière-arc Oligo-Miocène, est à présent reconnue. Toutefois cette extension se surimpose à plusieurs phases de rift observées à terre du Permien au Crétacé inférieur. Cette histoire plus ancienne demeure méconnue en mer malgré son importance dans l’héritage structural du bassin. Au sud du Bassin de Valence, le Bassin de Columbrets en témoigne en révélant d’épaisses séquences mésozoïques jusqu’alors incluses dans un « socle acoustique » indifférencié. Ce domaine permet donc le déchiffrage du mécanisme des évènements tectoniques qui se sont succédé du Mésozoïque à l’Est de l’Ibérie d’une part, au Cénozoïque en Méditerranée occidentale d’autre part.Basé sur une stratégie d’étude terre-mer, ce travail vise une meilleure compréhension (1) des processus tectoniques tertiaires modelant le sud du Bassin de Valence et la Méditerranée occidentale (2) de la réponse sédimentaire à des processus d’extension et d’hyper-extension au Mésozoïque (3) de l’importance de l’halocinèse lors la mise en place des structures sédimentaires et tectoniques.L’étude structurale d’Ibiza, l’île la plus méridionale du Promontoire Baléare, reconsidère le calendrier tectonique de la région ainsi que son intégration dans l’histoire géodynamique de la Méditerranée occidentale. Le rift Oligo-Miocène décrit dans le Bassin de Valence et initié par le Système de Rifts Cénozoïques Européens a été observé sur Ibiza. Cet évènement est suivi au Miocène Moyen d’une déformation compressive localisée par les failles normales précédemment formées. La comparaison avec le calendrier tectonique des Kabylies en Algérie montre que cette déformation compressive, qui épargne le Bassin Algérien, résulte de la convergence Europe-Afrique. Des cartes rétro-tectoniques intègrent ces évènements dans le contexte géodynamique de la Méditerranée occidentale depuis l’Oligocène.L’étude des séries Mésozoïques effectuées à terre et en mer (grâce à l’interprétation de données sismiques et de forages) révèle plusieurs phases de rifting du Permien au Crétacé inférieur. Un épisode majeur Jurassique supérieur à Crétacé inférieur est à l’origine de l’épaisse séquence sédimentaire du Bassin de Columbrets. Documentée à terre, cette phase ayant conduit à l’ouverture de la partie sud de l’Atlantique Nord est à l’origine de bassins ibériques ou péri-ibériques tels Maestrat, Caméros ou Parentis.Un amincissement majeur de la croûte est visible sous l’épaisse séquence mésozoïque, la réduisant à 5km. Le mécanisme d’extension voire d’hyper-extension proposé invoque une faille de détachement à pendage NW qui s’enracine dans la croûte inférieure litée. Une représentation des structures en 3D a été réalisée afin de comprendre l’évolution du Bassin de Columbrets.L’architecture sédimentaire du Bassin de Columbrets est également contrôlée par le mouvement des séries salifères depuis leur dépôt au Trias supérieur jusqu’à l’actuel. La partie septentrionale du bassin se caractérise par une halocinèse surtout lié aux déformations extensives de la région. En revanche au sud du front chevauchant des Bétiques, le sel est aussi remobilisé en compression. La géométrie et la répartition des structures salifères décrites à terre et en mer dépendent fortement de l’épaisseur initiale de la couche de sel dans le bassin; cette observation apporte des éléments de réponse sur la paléogéographie des séries du Keuper au sud du Bassin de Valence.Au final cette étude aborde d’une part des thèmes liés au mécanisme de formation des bassins intracontinentaux et plus particulièrement la relation entre hyper-extension, signature sédimentaire et halocinèse. D’autre, elle permet une meilleure intégration du sud du Promontoire Baléare et du Bassin de Valence dans la géodynamique Ouest- Méditerranéenne. / The Valencia Basin, located east of Iberia and separated from the Algerian Basin by the Balearic promontory, underwent a poly-phased tectonic evolution in space and time. The Cenozoic evolution of the basin has been widely discussed, the most classical interpretation being an Oligo-Miocene aborted back-arc basin. However, this extensional tectonic regime postdated several rifting events from the Permian to the Lower Cretaceous. This older evolution remains poorly understood offshore, despite its influence on the tectonic inheritance of the basin. The Columbrets Basin, in the southernmost part of the Valencia Basin, exhibits a thick Mesozoic sequence that was considered to belong to an undifferentiated “acoustic basement”. Hence, the Columbrets Basin is a key study area to unravel the successive Mesozoic to Cenozoic tectonic events in Eastern Iberia and Western Mediterranean.Our study integrates onshore and offshore data to better constrain (1) the Cenozoic tectonic processes that led to the current morphology of the southern Valencia Basin and the Western Mediterranean (2) the sedimentary records Mesozoic extensional to hyper-extensional processes and (3) the importance of the halokinesis in the sedimentary and tectonic architectures.Ibiza Island, located on the southernmost part of the Balearic Promontory, questions the standard tectonic agenda of the area and its integration in the Western Mediterranean geodynamic frame. The Oligo-Miocene rifting phase described in the Valencia basin is initiated by the European Cenozoic Rift System (ECRIS) and has been observed in Ibiza. This event is followed by a Middle Miocene contractional phase reactivating the inherited normal faults. The comparison with the tectonic history of the Kabylies in Algeria shows that this stage that does not affect the Algeria basin, results from the convergence between Europe and Africa. A set of retro-tectonic maps integrates these events in the geodynamic context of West Mediterranean.The Mesozoic units were studied onshore and offshore (using drilling and seismic data); it reveals several rifting phases from the Permian to the Lower Cretaceous. A major Upper Jurassic to Lower Cretaceous event was responsible for the deposition of the thick sequence present in the Columbrets Basin. This tectonic event led to the opening of the southern part of the north Atlantic but is also at the origin of several Iberian or peri-iberian basins such as Maestrat, Cameros, or Parentis basins.A major crustal thinning has been observed underneath the thick Mesozoic sequence, reducing the crustal thickness to 5 km. The proposed extensional and even hyper-extensional mechanism used a NW dipping detachment fault rooting deeply into the layered lower crust. A 3D geometrical model of the structures illustrates the evolution of the Columbrets Basin.The sedimentary architecture of this basin is also controlled by salt movements from their deposition during the Late Triassic to current times. The northern part of the Basin is characterized by salt movements mainly linked to the extensional deformations of the area. South of the Betics Front, the salt is remobilized by compressional deformations. The geometry and the location of the salt structures described onshore and offshore depend on the initial thickness of the salt in the basin; this observation gives evidence for the paleogeography of the Keuper sequences in the south of Valencia Basin.Finally, this study documents the mechanisms leading to the formation of intracontinental basins and especially the relationships between hyperextension, sedimentary filling and halokinesis. On the other hand, our study allows a better integration of the southern part of the Balearic Promontory and Valencia Basin in the geodynamic frame of the West Mediterranean.

L'étude de l'écologie alimentaire des organismes ainsi que l'étude de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques, principale caractéristique de l'organisation des écosystèmes, ne sont pas aisées en environnement marin. Des méthodes indirectes d'étude ont donc été développées récemment, telles que l'utilisation de « traceurs écologiques » qui sont des paramètres (bio)chimiques mesurés dans les tissus biologiques des organismes. Sur la base du postulat « je suis ce que je mange », les traceurs écologiques constituent des indicateurs relativement fiables du niveau trophique des organismes et/ou de leur zone d'alimentation. Dans un premier temps, l'importance de certains facteurs de variations biologiques et environnementaux des traceurs isotopiques et métalliques (mercure Hg et cadmium Cd) a été étudiée dans le Golfe de Gascogne. Dans un tel environnement marin ouvert, supportant une grande diversité biologique et subissant diverses influences, notre hypothèse de travail était effectivement que les sources de variations sont nombreuses. Cette thèse a ainsi mis en évidence qu’il était nécessaire d’intégrer différents facteurs de variations pour utiliser ces traceurs écologiques dans ce type d'écosystème, tels que le changement de la ligne de base sur un gradient côte-large pour un calcul pertinent des positions trophiques. Dans un second temps, ces outils ont été directement appliqués pour l'étude de l'écologie alimentaire de quelques espèces d'intérêt commercial, telles que la sardine, l'anchois et le bar. Ils ont ainsi révélé une relative spécialisation de la sardine sur certaines proies mésozooplanctoniques, alors que l'anchois montre d’une part une plasticité trophique plus importante sur ce compartiment planctonique, et d’autre part une plus grande flexibilité en termes de zones d'alimentation. Dans le car du bar, dont l'écologie alimentaire était jusqu'à présent très peu connue en dehors des zones côtières, le couplage des données isotopiques (révélant des informations sur le régime alimentaire sur le moyen à long terme) avec des données de contenus stomacaux (révélant des informations sur le court terme) a permis de mettre en évidence la sélectivité des individus de bars adultes sur les petits poissons pélagiques à forte valeur énergétique, lorsque ce prédateur fréquente les eaux du large. Enfin, ces traceurs écologiques ont été utilisés pour affiner la compréhension de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques dans le Golfe de Gascogne, et le comportement de certains contaminants tels que le Hg dans ces réseaux. Plus de 140 espèces provenant des différents réseaux trophiques de cet écosystème ont ainsi été analysées en isotopie, et 120 espèces pour leurs concentrations de Hg dans le muscle. Les traceurs isotopiques en particulier ont révélé que dans cet écosystème : 1) les mammifères marins sont un compartiment structurant des réseaux trophiques ; 2) les chaînes alimentaires sont relativement courtes ; 3) les chaînes alimentaires et les relations trophiques sont fortement organisées en "réseau" ; 4) le degré d'omnivorie est plutôt moyen dans l'écosystème, avec une tendance à l'augmentation chez les niveaux trophiques supérieurs. Ce travail de thèse a également mis en évidence une contamination en Hg plus importante dans le muscle des espèces provenant des habitats profonds du Golfe de Gascogne. Dans un contexte de besoin d'outils de suivi de l'état écologique des écosystèmes marins, et des espèces composant les réseaux trophiques en présence, cette thèse a finalement démontré tout l'intérêt d'utiliser les traceurs écologiques tant à des fins de recherches fondamentales qu'à des fins appliquées en écologie marine. / The study of organisms' trophic ecology and those of food webs' structure and functioning are not easy in marine environments, while it is an essential characteristic of ecosystems' organisation. Thus, the use of indirect methods such as « ecological tracers » has dramatically increased recently. These methods consist in measuring (bio)chemical parameters in biological tissues of organisms. Based on the assumption « you are what you eat », ecological tracers constitute reliable indicators of the trophic position and/or of the feeding zone of organisms. First, the importance of some biological and environmental factors of variations on isotopic signatures and metal concentrations (mercury Hg and cadmium Cd) was examined in the Bay of Biscay. Indeed, in such an open marine ecosystem supporting a high biological diversity and undergoing various oceanic and terrigenous influences, we hypothesized that sources of variations are numerous. This work highlighted that different biological and environmental factors of variations have to be taken into account to use these ecological tracers in this type of ecosystem. For instance, we evidenced a change in the baseline along the inshore-offshore gradient that can considerably bias calculations of trophic positions from stable isotopes values, if it is not considered. Secondly, the isotopic tool in particular has been applied to study the trophic ecology of some commercially important species, such as sardine, anchovy and sea bass. Isotopic signatures revealed a relative specialisation of sardine on some mesozooplanktonic prey. On the contrary, anchovy showed a relative trophic plasticity on this type of prey, and a greater flexibility in terms of feeding zones. As for sea bass, the combination of isotopic data (giving an information on diet on the long term) and stomach contents data (giving an information on diet on the short term) highlighted the selectivity of adult individuals on small pelagic fish of high energy content, when foraging in offshore waters. Finally, ecological tracers were used to refine the understanding of food webs' structure and functioning in the Bay of Biscay, as well as Hg behaviour in these food webs. More than 140 species from the different food webs of this ecosystem have been analysed for their isotopic signature, and 120 species for muscle Hg concentrations. Isotopic data in particular revealed that in this ecosystem: 1) marine mammals are a structuring component of food webs; 2) food chains are relatively short; 3) food chains and trophic relationships are strongly "food web like" organised; 3) the degree of omnivory is intermediate in this ecosystem, with a slight trend to increase with increasing trophic position. This work also highlighted an enhanced bioaccumulation of Hg in the muscle of deep-sea fauna from the Bay of Biscay. In the context of the need for tools to monitor the environmental status of marine ecosystems, and of species that structure food webs, this work finally demonstrated the great interest of using ecological tracers for both fundamental and applied marine ecological research.

Les études couplant des observations provenant des marges passives actuelles et d’analogues fossiles ont permis de mieux appréhender les mécanismes d’extension de la lithosphère. Néanmoins, l’évolution spatiale et temporelle des processus de rupture continentale et de formation de croûte océanique reste mal contrainte. Le Golfe de Gascogne et les Pyrénées sont utilisés dans ce travail comme laboratoire naturel pour étudier la formation et la réactivation des systèmes de rift. Le développement et l’application d’une approche terre-mer a permis d’identifier, caractériser et cartographier les domaines de rift formés lors de l’ouverture du Golfe de Gascogne et partiellement intégrés à l’orogène Pyrénéenne. Cette cartographie révèle l’architecture complexe de la limite de plaque Ibérie-Europe résultant d’une évolution fortement polyphasée. Plusieurs systèmes de rift spatialement distincts sont préservés à des stades d’évolution différents. Une segmentation importante partiellement héritée de la structuration prérift contrôle la formation des systèmes de rift ce qui a des implications pour la cinématique régionale. Plusieurs étapes de la déformation compressive ont pu être distinguées et mises en relation avec l’architecture héritée du rift. La réactivation est initiée dans le domaine de manteau exhumé. Après lasubduction de croûte hyper-amincie, la collision continentale est contrôlée par les domaines proximaux et de necking qui jouent le rôle de buttoirs. Ces résultats soulignent l’interaction étroite entre l’héritage pré-rift et l’évolution spatiale des systèmes de rift ainsi que l’importance de l’architecture du rift pour comprendre la formation des orogènes. / Knowledge on lithosphere extensional mechanisms has greatly benefited from studies made both at presentday rifted margins and onshore fossil analogues. Nevertheless, the spatial and temporal evolution of the processes leading to continental break-up and oceanic crust formation remains poorly constrained. The Bay of Biscay and Pyrenees is used in this study as a natural laboratory to investigate the formation and reactivation of rift systems. A new offshore-onshore approach is developed and applied to identify, characterize and map the rift domains inherited from the Bay of Biscay opening and partly integrated into the Pyrenean orogen. This mapping reveals the complex architecture of European-Iberian plate boundary resulting from a strongly polyphased evolution. Several rift systems spatially distinct are preserved at different evolutionary stages. An important segmentation partially inherited from the pre-rift structuration controls the formation of the rift systems, an observation that has important implications for regional kinematic restorations. Several steps in compressional deformation can be distinguished and related to the rift inherited architecture. Reactivation is initiated in the exhumed mantle domain. Following the subduction of hyperthinned crust, continental collision processes are controlled by the proximal and necking domains acting as buttresses. These results emphasize the role of pre-rift inheritance for the spatial evolution of rift systems and the importance of the rift-related architecture to unravel the formation of collisional orogen.

Le Golfe de Californie (GOC) est un exemple de rift très oblique, au stade d'accrétion depuis 3,6 Ma au sud. La déformation continentale débute au Miocène dans un contexte arrière-arc, en relation avec la subduction de la plaque Pacifique sous la Plaque Nord-Américaine. L'objectif de cette thèse est de déterminer I'histoire de la déformation à I'origine de la rupture continentale ainsi que les phénomènes post-rupture. Cette étude utilise des données tectoniques, sismologiques et géomorphologiques sur la marge Ouest du GOC en Basse Californie du Sud. Elles sont calées temporellement par des datations d'isotopes radiogéniques et cosmogéniques. Une histoire polyphasée de la déformation, essentiellement post-magmatique, est proposée en termes d'évolution des directions des failles et de déformations relativement à la cinématique des plaques. Je démontre dans cette zone que la déformation qui conduit à l'amincissement et à l'étirement lithosphérique est d'abord fortement oblique et devient transtensive et moins oblique relativement à la cinématique à partir de 7-8 Ma. La marge étudiée est intégrée de manière cohérente à I'ensemble des domaines déformés associés à la formation du GOC. On montre notamment que les marges du GOC sont diachrones et qu'elles se forment par migration vers I'Ouest de la déformation vers la zone de subduction, qui devient inactive vers 12 Ma. La dynamique post-breakup du GOC est interprétée en termes de mobilisation par fluage de la croûte inférieure en relation avec un évènement thermique lié à la rupture du slab. En conclusion, l'évolution du GOC ne peut s'expliquer par les modèles simples de rifting oblique et de formation de marges passives. / The Gulf of California (GOC) is an example of highly-oblique rift. Oceanic accretion started 3.6 Ma ago at its southern end. The earliest continental extension started during the Miocene, in a back-arc setting, in connection with the subduction of the Pacific plate (PAC) beneath North America (NAM). ln this study, I reconstitute the strain evolution along the proximal Baja California margin. For this, I used original tectonic and seismological data which I collected in Baja California Sur (BCS). Those data were time-constrained with absolute dating (radiogenic and cosmogenic isotopes). I outline that the main stretching and thinning of the Late Miocene-Pliocene Baja California margin was highly oblique regarding NAM-PAC kinematic vector, turning less oblique. By integrating the studied margin in the evolution of the GOC, it is proposed that the final break-up mechanism occurred within a broad semi-ductile right-lateral central shear-zone. lt is shown that the two GOC passive margins didn't form at the same time, crustal strain migrating westward during the Miocene in response to a probable retreat of the dying slab. The active post-breakup deformation in the proximal BCS is best interpreted in connection with an outward flow of the lower crust in a trend compatible with the margin shaping inherited from the major GOC-normal to GOC-oblique Miocene crustal deformation. This ductile flow would be enhanced by the heat input from the slab rupture. To conclude, the GOC evolution as an oblique rift system adjusts with no existing analogical or numerical model of strain field evolution of oblique rifting, a probable consequence to the complex dynamics in back-arc settings.