Les déplacements entrepris par les animaux dans leur milieu reflètent les ressources conditionnant leur survie dans ce milieu. En milieu marin, l'intensité des activités humaines (notamment la pêche) a entraîné des bouleversements écologiques, particulièrement aux échelons trophiques supérieurs. Cette thèse a donc visé à documenter les déplacements de prédateurs marins dont les effectifs baissent à un niveau local ou global. Nous avons étudié les déplacements en dehors de la période de reproduction (lorsque les animaux font généralement face à des conditions défavorables pour leur survie en mer) chez 5 espèces de manchots dont le rôle de consommateurs est capital sur un gradient de milieux de l'Océan Indien austral. Leurs déplacements ont été connus grâce à la géo-localisation par la lumière ou la télémétrie satellitaire, et leur écologie trophique par l'analyse des isotopes stables du carbone et de l'azote. Nos travaux ont mis en évidence et caractérisé les zones océaniques exploitées durant la période inter-nuptiale par 3 espèces du genre Eudyptes. Des comparaisons inter-site, inter-espèce et interannuelle ont ensuite souligné des mécanismes spectaculaires de ségrégation écologique dans le temps, l'espace et dans les proies ciblées pour l'exploitation de ressources proches. Enfin, l'étude de la dispersion post-natale chez 2 autres espèces a révélé un habitat différent de celui des adultes et l'action probable de mécanismes innés. Ces études sont cruciales pour la conservation des espèces et des habitats concernés, et posent la question de la dynamique des patrons de déplacement observés, face aux pressions de compétition et au déplacement des habitats recherchés.

Les communautés piscicoles sont situées au sommet des chaînes trophiques. Cette position dans le réseau trophique lacustre leur confère, de ce fait, un rôle potentiel d'intégrateurs des processus sous-jacents, à l'échelle de l'écosystème. De plus, la composition en isotopes stables d'un organisme dépend des voies qui transfèrent le carbone jusqu'à cet organisme. Notre hypothèse de base était donc que la composition en isotopes stables des poissons pourrait donc constituer un indicateur relatif du fonctionnement trophique des lacs. <br />Pour valider cette hypothèse, nous avons employé, dans un premier temps, le corégone, Coregonus lavaretus, un salmoniforme zooplanctonophage commun dans les lacs alpins, comme modèle biologique. Une étude préalable avait révélée que la composition en isotopes stables du carbone des corégones était très variable au sein des lacs alpins. Selon notre hypothèse, cette variabilité serait le reflet de différences dans les voies de transferts du carbone dans les réseaux trophiques de ces lacs. Les facteurs explicatifs de cette variabilité inter-lacs ont donc, dans un premier temps, été étudiés. Au terme de cette première partie, la composition isotopique du corégone s'est montrée être effectivement un indicateur du fonctionnement trophique des lacs.<br />Les perturbations peuvent modifier les flux de carbone au sein des systèmes et devraient, de fait, conduire à des changements dans les compositions isotopiques des communautés de poissons. L'effet de deux perturbations d'origine anthropique sur la composition isotopique des poissons a donc, par la suite, été analysé : la première est relative à l'eutrophisation-restauration de deux lacs alpins, la seconde concerne le marnage dans deux réservoirs africains. Les résultats de ces deux études indiquent que des modifications majeures, engendrées par ces perturbations, dans l'origine et les flux de carbone dans les réseaux trophiques, sont enregistrées dans l'histoire isotopique des communautés piscicoles.

L'objectif de ce travail est de quantifier les transferts de matière et les circulations fluides au contact entre des septa carbonatés et des roches magmatiques au cours du métamorphisme de contact dans le massif de Quérigut (Pyrénées, France). Une étude minéralogique et géochimique a été couplée avec une modélisation pétrogénétique afin de spécifier et quantifier les processus géologiques invoqués lors de la formation de skarns.<br /><br />Les relations géométriques entre les septa carbonatés et les roches granitiques encaissantes ont été contraintes par une étude cartographique détaillée. Le contact est caractérisé par le développement d'un endoskarn et d'un exoskarn du côté granitique et carbonaté respectivement. L'endoskarn consiste en un assemblage à Kfs-Qtz-Cpx-Amp-Pl développé au dépend d'un assemblage à Pl-Amp-Bt-Qtz-Kfs. L'exoskarn montre une évolution minéralogique continue et complexe depuis un assemblage à Cal-Cpx-Amp-Qtz-An vers un assemblage à Grt-Wo/Czo-Cpx-Qtz.<br />Les résultats sur les isotopes stables (Δ18O et Δ13C) suggèrent que ce système se comporte comme un système fermé vis-à-vis des circulations de fluides externes et des arrivées de matière. Seuls des processus de diffusion apparaissent entre les deux réservoirs à géochimie contrastée avec une infiltration limitée de fluides magmatiques dans les métacarbonates proches du contact. Le métamorphisme de contact entre ces deux types de roche est également associé avec d'importants transferts de matière mais toujours sans échanges chimiques significatifs entre les granitoïdes et les carbonates. Dans les roches magmatiques, les transferts se restreignent à l'endoskarn avec un enrichissement significatif en K2O, Rb, Y, Ce, Nb et Ba. A l'opposé, les transferts de matière dans les septa carbonatés apparaissent sur une distance significativement plus épaisse que l'endoskarn. Une forte diminution des teneurs en CaO, Sr et CO2 (atteignant plus de 80 %) est corrélée à une chute des teneurs en calcite en direction du contact. Les autres éléments chimiques, initialement présents dans le carbonate, se comportent comme des éléments immobiles et sont alors concentrés passivement. La perte de calcite est expliquée par des réactions de décarbonatation et des phénomènes de pression-dissolution. Ces processus sont accompagnés par une forte perte de volume atteignant plus de 80% du volume initial en direction de la zone de contact.<br />La modélisation thermodynamique suggère des gammes de température entre 460°C et 600°C avec une diminution significative de la composition fluide XCO2 en direction du contact afin de stabiliser des assemblages Grt-Wo/Czo (XCO2 < 0,021). Les relations de phase établies en fonction de la composition chimique (Xcompo) et de la composition fluide (XCO2) sont en parfait accord avec les assemblages minéralogiques observés, confortant l'hypothèse d'une forte perte de calcite dans les septa carbonatés lors de l'épisode de métamorphisme de contact. De plus, ces résultats montrent que les diagrammes de phases XCO2 vs Xcompo établis à température et pression constantes sont des modèles prédictifs adéquats à l'étude de la formation des skarns.<br /><br />Un modèle couplant les circulations fluides et les transferts de matière et contrôlé par des processus de diffusion et de perte de calcite est proposé pour expliquer les évolutions minéralogiques et géochimiques des septa carbonatés emprisonnés dans les roches granitiques du massif de Quérigut.

Le bison est un taxon couramment représenté dans les gisements archéologiques du Pléistocène récent européen. Il est omniprésent dans les assemblages paléolithiques des plaines méridionales d’Europe orientale où les économies préhistoriques sont généralement considérées comme spécialisées dans l’acquisition de ce boviné. La « spécialisation économique » implique l’acquisition et la consommation quasi-exclusive d’un taxon au sein des populations animales disponibles. Le complexe de sites épigravettien ancien d’Amvrosievka, particulièrement riche en vestiges osseux de bisons, permet de vérifier si cette notion est ou non applicable aux populations épigravettiennes des steppes du nord de la mer Noire. La synthèse des travaux éthologiques modernes montre que les bisons présentent une grande diversité comportementale, principalement liée à l’environnement, aux conditions climatiques locales et à la densité des populations. La caractérisation du comportement des bisons des steppes chassés par les Préhistoriques d’Amvrosievka s’est donc imposée afin de pouvoir déterminer les modalités d’acquisition de ce taxon. Deux volets ont ainsi été documentés à travers l’analyse des vestiges osseux : l’étude intra et interindividuelle des signatures isotopiques – teneurs isotopiques en carbone, oxygène et strontium de la bioapatite de l’émail dentaire ; composition isotopique en azote et en carbone du collagène de la dentine et de l’os – et l’analyse palethnographique basée sur une étude archéozoologique. Cela nous a permis de restituer certains aspects de la paléoéthologie du bison des steppes – particulièrement son caractère non migrateur – ayant eu des répercussions directes sur les comportements cynégétiques et les économies des chasseurs d’Amvrosievka. En comparant ces résultats avec les données connues pour d’autres gisements contemporains ainsi que pour d’autres sociétés de chasseurs dans lesquelles le bison est particulièrement bien représenté dans les assemblages fauniques, nous avons discuté des modalités de chasse et des économies préhistoriques en lien avec cet animal emblématique. / Bison are one of the most abundant and widely distributed large mammals during the Late Pleistocene and are commonly found in archaeological sites. This large bovid is omnipresent in Palaeolithic faunal assemblages from the Southern Plains of Eastern Europe, where Palaeolithic economies are considered to specialise in bison hunting. Amvrosievka is a complex of Epigravettian sites, particularly rich in bison remains; thus, it provides a good context for verifying the applicability of this notion to the northern Black sea economies. A synthesis of recent ethological analyses demonstrates the behavioural diversity of bison, linked mainly to local environmental variability, climatic conditions and population density. It was therefore necessary to reconstruct the behaviour of the steppe bison hunted at Amvrosievka before attempting to identify the acquisition strategies used. There are two distinct aspects to this research: an intra- and interindividual study of isotopic signatures – carbon, oxygen and strontium isotope ratios from enamel bioapatite; nitrogen and carbon isotope ratios from bone and dentin collagen –, and a palethnological analysis, based on the zooarchaeological study of the faunal remains. Aspects of steppe bison palaeoethology are identified that had a direct impact on the choice of hunting strategy and subsistence economy of the Epigravettian occupants of Amvrosievka: in particular, the non migratory behaviour of steppe bison is shown to have affected the seasonality of acquisition as well as hunting and butchering strategies developed by the Epigravettians. Finally, through a comparison of the faunal data from Amvrosievka with published records from other sites where bison is well represented in the archaeofaunal material, we discuss Prehistoric acquisition strategies and subsistence economies related to this emblematic species. / Réalisé en cotutelle avec le Département de Préhistoire du Muséum national d’Histoire naturelle (Paris, France), École doctorale « Sciences de la nature et de l’Homme » (ED 227)

Cette recherche doctorale a été réalisée dans le cadre d’un projet de sauvetage archéologique à Villa de Álvarez, dans l’état de Colima (Mexique). Dans la zone géographique à l’étude, plusieurs traces indiquant la présence de contextes funéraires ont été relevées par le passé, mais aucun de ces sites n’a fait l’objet d’un rapport archéologique. L’état de Colima est connu pour ses tombes à puits (tumbas de tiro), ses céramiques de manufacture typique, ainsi que pour les fameux « chiens de Colima ». Malgré la relation entre ces objets et les contextes funéraires, peu d’études se sont attardées à comprendre la composante biologique de ces contextes, c’est-à-dire les êtres humains. Ainsi, la richesse du projet de sauvetage archéologique nous a donné l’opportunité de structurer un projet de recherche de thèse doctorale beaucoup plus profond en ce qui concerne un des sujets les plus importants de cette région mésoaméricaine : les traditions funéraires. C’est de cette façon, à la lumière des résultats particuliers obtenus sur le site du Tropel, que nous avons décidé de travailler les liens culturels existants entre ce dernier, la région de Colima, l’Ouest mésoaméricain et l’aire culturelle dans son ensemble. La campagne de fouille ainsi menée a permis la récupération de vingt-six individus de différents sexes et âges. Au moins quatre périodes d’occupation ont été enregistrées sur le site. La présence humaine sur le site s’étend donc de 339AD à 682 AD (datations au radiocarbone sur trois individus du site El Tropel), ce qui correspond à la phase archéologique Comala à Colima. L’abondance d’artefacts de cette phase dans les quatre strates culturelles du site a permis de réaliser une datation relative en relation avec l’apparition et la fréquence de céramiques d’autres phases culturelles connues : Ortices, Colima, Armería y Chanal. Concernant les pratiques funéraires, la fouille a permis de constater le traitement des cadavres avant, pendant et après l’enterrement des défunts. Bien que des contextes funéraires similaires aient déjà été mentionnés dans la région, aucun d’entre eux n’a pu être identifié clairement. Ces traitements funéraires démontrent l’existence chez les anciens habitants de Colima d’une transmission des connaissances concernant l’anatomie, les processus de décomposition des cadavres, et même possiblement d’un culte des os humains. Une étude ostéologique a été menée sur les squelettes afin de documenter les aspects démographiques, pathologiques, sociaux et économiques de la population du site. Parmi les éléments les plus significatifs de l’étude, il est possible de mentionner la présence de certaines pathologies peu connues dans cette région de la Mésoamérique telles que la syphilis et la tuberculose. Des déformations crâniennes ont aussi été observées, ainsi que la présence d’un déformateur crânien en céramique. De plus, de nombreuses données ont été relevées concernant la présence d’os wormiens sur les crânes déformés artificiellement. Finalement, des analyses d’isotopes stables ont été pratiquées sur des os des individus, ainsi que sur des os de chiens et de cerfs retrouvés sur le site, afin de mieux connaître l’alimentation et la vie des communautés anciennes de la région. / This doctoral research was conducted in the frame of an archaeological project salvage in the Colima state, Mexico. The rescue took place in an archaeological site located in the municipality of Villa de Álvarez, Colima. This region had been excavated before and the presence of funerary contexts was attested, nevertheless no archaeological records were reported for these projects. The Colima region is known for the presence of shaft tombs, for its prehispanic pottery industry and for the so called “perros de Colima”. Curiously, although these elements are intimately related to funeral contexts, there are very few archaeological studies dedicated to the biological component of funerary practices, the human beings. The field research project gave us the possibility to go deeper in a wider dissertation project in which the main subject was the funerary traditions, one of the most emblematic subjects in this Mesoamerican region. The main goal of this dissertation structure was to establish the value of findings from el Tropel through its cultural links with the local region, the West Mesoamerica and the whole cultural area. Twenty-six individuals of different sexes and ages were recovered during the excavations. At least four different periods of occupation were registered in this place. The identified cultural phases let us know that the continual occupation of this site goes from 339 AD to 682 AD (C14 dates were obtained from the bones of three individuals from el Tropel), these dates correspond to the Comala phase. The large amount of archaeological materials from this phase in four cultural strata gave us the basis to understand a relative dating which keeps relation with the appearance and frequency of four other cultural phases characterized by their ceramics: Ortices, Colima, Armería and Chanal. Within the funeral practices we registered the existence of funerary treatments that were practiced before, during, and after the burial of the deceased. These practices had not been identified although similar funeral contexts had been already been reported in this archaeological region. The funeral treatments analyses demonstrated the transmission of knowledge concerning the human anatomy, the cadaveric processes and probably a tradition of special cult to the bones. We practiced also an osteological study of the twenty-six individuals to get demographic, pathological, social and economical data. Among the most out-standing aspects about health, we registered the presence of some pathologies little known for this Mesoamerican region, syphilis and tuberculosis. For the biocultural customs we identified the practice of cranial intentional deformation and also the presence of a “cranial deformation machine” made of ceramics. From this practice we also observed the relationship between cranial deformation and wormian bones formation within the sutural lines. This work includes the analyses of carbon and nitrogen stable isotopes made over the bones of humans, dogs and deers from el Tropel, and the results answered some basic important questions about consumption patterns, economy, social life and food habits. / Este trabajo de investigación doctoral fue realizado en el marco de un proyecto de salvamento arqueológico llevado a cabo en el centro del municipio de Villa de Álvarez, en el estado de Colima, México. El salvamento se realizó en un sitio arqueológico conocido como “el Tropel”. En la zona de investigación se tenían noticias de la presencia de múltiples áreas funerarias de las cuales no existen informes arqueológicos. El estado de Colima es conocido por ser una de las regiones en las que se han encontrado tumbas de tiro, por su cerámica de extraordinaria manufactura y por los llamados perros de Colima. Curiosamente a pesar de que estos elementos están relacionados con contextos funerarios existen muy pocos estudios que enfoquen su atención en el componente biológico de estos, los seres humanos. El proyecto de investigación de campo dio las posibilidades para plantear un proyecto mucho más extenso que dio la oportunidad de profundizar en uno de los temas más relevantes en esta región mesoamericana: las tradiciones funerarias. Fue así que a la luz de los hallazgos particulares del sitio del Tropel se pudieron establecer los lazos que unen a un pequeño sitio arqueológico con la complejidad cultural que supone Mesoamérica. Como resultado de la temporada de excavación fueron recuperados 26 individuos de diferentes sexos y edades. Al menos dos diferentes periodos de ocupación fueron registrados en este sitio. El rango de tiempo que abarca la ocupación del sitio va desde el 339 dC hasta el 682 dC, (fechas C14 procedentes de los huesos de tres individuos del sitio el Tropel) estas fechas corresponden a la fase Colima, en la arqueología de Colima. Los contextos funerarios excavados pudieron ser fechados relativamente gracias a la presencia de ofrendas en forma de vajilla realizada en cerámica cuyo tipo fue identificado como Colima. En cuanto a las prácticas funerarias pudo registrarse la existencia de tratamientos funerarios antes, durante y después del enterramiento de los difuntos. Estas prácticas no habían sido identificadas aunque similares contextos funerarios ya habían sido reportados en la región. Los tratamientos funerarios demuestran que existió una transmisión de conocimientos en torno a la anatomía, los procesos de descomposición de los cadáveres y desde luego, es posible también, a un culto especial a los huesos. Un estudio de osteología fue realizada en los esqueletos para conocer aspectos demográficos, de salud-enfermedad, sociales y económicos. En cuanto a costumbres bioculturales se registró la práctica de la deformación craneal y además la presencia de un deformador craneal manufacturado en cerámica. Así mismo se registraron datos acerca de la preeminencia de huesos wormianos en cráneos deformados artificialmente. En los huesos de los individuos así como de perros y venados fueron practicados análisis de isótopos estables cuyos resultados responden una serie de preguntas acerca de la alimentación y la vida de las antiguas comunidades que habitaron la región.

L’extraction aurifère est l’une des activités humaines qui a fortement accru l’émission de contaminants métalliques dans l’environnement. Le mercure (Hg), l’arsenic (As) et le sélénium (Se) sont 3 polluants métalliques de grande toxicité environnementale. En milieu aquatique, ils peuvent subir des transformations menant à des composés capables de bioaccumulation et de bioamplification. Il peut en résulter des concentrations 106 fois celle mesurée dans l’eau chez les poissons et les organismes situés en haut des chaînes alimentaires posant de ce fait de graves menaces pour la santé de ces organismes ainsi que leurs consommateurs y compris les humains. Cette étude a évalué les teneurs en Hg, As et Se dans les milieux aquatiques au Burkina Faso, une région d’Afrique sub-saharienne soumise à une exploitation minière intensive. Le risque potentiel pour les organismes aquatiques et les humains a été évalué en considérant les effets des interactions antagonistes Se/Hg et As/Se. La bioaccumulation et le transfert du Hg et du Se dans les réseaux trophiques sont également décrits. L’exposition au Hg de poissons par les humains a été également évalué au laboratoire par mesure de la bioaccessibilité comme équivalent de la biodisponibilité par simulation de la digestion humaine. En général, les milieux aquatiques étudiés étaient peu affectés par ces 3 métal(loïd)s bien que certaines espèces de poisson issus des réservoirs les plus profonds indiquent des teneurs de Hg au dessus de 500 ngHg/g (poids frais) recommandé par l’OMS. Ces niveaux sont susceptibles de présenter des risques toxicologiques pour les poissons et pour leurs consommateurs. En considérant l’antagonisme Se/Hg, 99 % des échantillons de poisson seraient moins exposés à la toxicité du Hg dû à la présence simultanée du sélénium dans le milieu et pourraient être consommés sans risque. Cependant, les effets potentiels de l’antagonisme As/Se pourraient réduire les effets bénéfiques du Se et ramener cette proportion à 83 %. L’application des mesures de signatures en isotopes stables d’azote (δ15N) et de carbone (δ13C) des organismes aquatiques a permis le traçage des voies de transfert du Hg et du Se dans les réseaux trophiques. On y observe des chaînes trophiques très courtes (3 - 4 niveaux trophiques) et des poissons majoritairement benthiques. L’approche isotopique n’a cependant pas permis de détecter les variations saisonnières des niveaux de contamination en Hg des poissons. L’exploration des contenus stomacaux des poissons a permis de mieux expliquer la baisse des concentrations en Hg et Se observées chez certains poissons au cours de la saison sèche en lien avec la variation de la composition des proies que l’analyse isotopique n’a pas cerné. L’étude suggère que l’analyse de contenus stomacaux ainsi que l’étude de la dynamique des communautés d’invertébrés couplées à celle des métaux pourraient améliorer la compréhension du fonctionnement des écosystèmes étudiés. Enfin, l’évaluation expérimentale de l’exposition au Hg indique que les modes de traitement avant consommation ainsi que l’usage de composés alimentaires tels le thé, le café lors de repas de poisson par certaines communautés humaines ont un impact sur la bioaccessibilité du Hg de poisson. Ces résultats, sous réserve de validation par des modèles animaux, suggèrent la prise en compte des habitudes alimentaires des communautés dans l’élaboration adéquat des avis de consommation de poisson. / Mining of gold is one of the human activities that have increased the inputs of trace elements into the environment. Mercury (Hg) arsenic (As) and selenium (Se) are trace elements that are of environmental importance. Under aquatic environmental conditions, they can be transformed into organic forms which can bioaccumulate through aquatic food webs to reach high concentrations in predatory fish posing harmful effects to wildlife and humans due to their toxicological properties. This study assessed mercury (Hg), arsenic (As) and selenium (Se) levels in aquatic systems and their potential health risk for humans and wildlife in African sub-Saharan region of Burkina Faso where small scale gold mining practices are widespread. Bioaccumulation and trophic transfer of Hg and Se through food webs were also assessed. Human Hg exposure from fish consumption was also assessed in vitro by measure of bioaccessibility as proxy of Hg bioavailability to improve risk assessment. Water and fish levels of these elements were relatively low and did not reveal an important impact of gold mining activities. However some fish, mainly from deepest reservoirs, exhibited Hg concentrations above the international marketing limit of 500 ngHg/g (w.w.) recommended by WHO/FAO. These levels may be harmful for these fish and their predators including human. However, when taking into account the antagonistic effect of Se on Hg toxicity, up to 99 % of all fish could be protected from Hg toxicity by their Se content. When considering both As/Se and Se/Hg antagonism, 83% instead the 99% of fish should be considered safe for consumption. Stable isotope ratios of nitrogen (δ15N) and carbon (δ13C) allowed us to draw food webs structure and pathways of Hg and Se bioaccumulation and biomagnification through food webs. We reported that food webs structure were similar across the three reservoirs. Many fish were found to rely on littoral habitat and were associated with short food chains (3-4 levels). However isotopic analyses were not sufficient to understand seasonal variation of Hg from fish linked to seasonal variation of main food items and subsequent analyses of gut contents suggest that stomach content analysis and invertebrate functional groups dynamics may be complementary to isotopic analysis in ecosystem dynamics studies. Bioaccessibility assessment indicated that cooking and addition of tea or coffee led to very low levels of Hg bioaccessibility suggesting that Hg bioaccessibilty from fish can be modified by cooking and by the co-ingestion of tea and coffee. These in vitro results should be further validated using in vivo approaches with animal models, thereby for each community, risk assessment should consider the impact of dietary habits on mercury bioavailability.

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De part l'importance et la diversité des pressions anthropiques en mer du Nord, les mammifères marins en tant que prédateurs supérieurs se trouvent de plus en plus exposés à ces activités (trafic maritime, activités industrielles et portuaires, surpêche, pollution chimique, etc.). Les campagnes d'observation SCANS et SCANS II mises en place en 1994 et 2005 pour estimer l'abondance des petits cétacés, ont mis en évidence un changement majeur dans la distribution du marsouin commun (Phocoena phocoena) en mer du Nord avec un déplacement du Nord vers le Sud. Ce changement peut être lié à une migration de ses proies préférentielles en mer du Nord et/ou à une afaptation de son régime alimentaire par rapport à la disponibilité des proies. Parallèlement, à ces modifications de distribution spatiale, un nombre croissant d'échouage de marsouin commun en Manche Orientale et sur les côtes belges a été observé depuis une dizaine d'années avec une augmentation conséquente ces deux dernières années. Pour étudier les causes responsables de ces échouages, un des objectifs de cette étude a été d'évaluer l'état de la contamination chimique des animaux échoués en relation avec l'état sanitaire des individus. L'analyse de deux familles de composés chimiques (éléments traces métalliques et polluants organiques persistants) sur des animaux échoués sur la période 2006-2013 révèlent des concentrations significativement plus élevées dans les organies des animaux présentant des pathologies que celles obtenues chez les animaux sains. Cette tendance a déjà été observée en Atlantique Nord pour le marsouin. Les comparaisaons des niveaux de concentration mesurées avec ceux d'études antérieures effectuées sur des marsouins échoués dans la même zone ou dans le Golfe de Gascogne suggèrent que l'augmentation du nombre de marsouins échoués n'est pas liée à une dégradation du milieu en terme de pollution chimique. Pour déterminer le régime alimentaire du marsouin commun, trois techniques complémentaires ont été utilisées : l'analyse des contenus stomacaux, des isotopes stables (carbone et azote) et des acides gras dans différents tissus. Pour ces deux dernières méthodes, les signatures obtenues pour le marsouin ont été comparées à celles de leurs proies potentielles. Les résultats ont mis en évidence la présences des gobies, merlans, lançons, sprats, trisopterus sp., harengs et sardines comme proies potentielles. Le déplacement des marsouins du nord jusqu'au sud de la mer du Nord a été attribué à la baisse de l'abondance du lançon dans le nord, ainsi qu'à la ré-invasion du sud de la mer du Nord par la sardine, probablement suite au changement climatique. Enfin, cette étude confirme la nécessité d'utiliser une approche multi-analyses qui intègre des informations complémentaires à différentes échelles de temps pour étudier le régime alimentaire de ces prédateurs supérieurs. / The North Sea is heavely impacted by human activities such as overfishing and pollution. Due to their position as top predators in the ocean, marine mammals are becoming increasingly affected by anthropogenic activities. The large-scale surveys SCANS in 1994 and SCANS II in 2005 that were held in the North Sea to estimate the abundance of small cetaceans highlighted a major shift in the distribution of harbour porpoises (Phocoena phocoena) from the northern parts of the North Sea to its eastern parts. Alongside, over the past few decades harbour porpoises stranding has increased in the southern North Sea particularly along the French and Belgian coastal waters. Since the contaminant exposure presents, among others, a potential threat to harbour porpoises inhabiting the North Sea, the first objective of the present study was to assess the contamination status of this species in the southern North Sea. On the other hand, the distribution and abundance of marine mammals is expected to follow the distribution of their main prey species. Hence, the second objective of this study was to investigate whether the changes in the distribution of porpoises in the southern North Sea may be a result of the changes in prey availability. Moreover, the third objective was to evaluate the interest of combining three methods to investigate the diet of harbour porpoises : stomach contents, stable isotopes (carbon and nitrogen) and fatty acids analyses. First, the contamination status was evaluated through the determination of two components of chemical contaminants (metals and persistent organic pollutants) in tissues of harbour porpoises stranded along the southern North Sea between 2006 to 2013. Several chemical contaminants presented higher concentrations in diseased animals compared to healthy animals. In addition, some metallic contaminants showed bioaccumulation with age. Comparison with previous study suggests that the population status of harbor porpoises in term of chemical concentration has been stable from 1994 to 2013. This work suggested that the increase in the number of stranded individuals is not related to the decline in the quality of the environment. Secondly, the shift in the abundance of harbour porpoises was evaluated and interpreted in the light of prey species abundance. Three techniques were used in order to determine the diet of porpoises. Results highlighted the presence of gobies, whiting, sandeel, sprat, trisopterus sp., herring and sardine as potential preys. The shift of the abundance of porpoises form the northern parts of the North Sea to its southern parts was attributed to the sandeel abundance decline in the northern parts of the North Sea along with the re-invasion of the southern North Sea by the sardine species, probably in response to climate change. Finally, the value of a multi-approach dietary analysis was evaluated. Besides overcoming the limitations of each method, combining different techniques that integrate diet over days and weeks allowed gaining more complete understanding of harbour porpoise's diet.

L’océan Austral est soumis à la redistribution globale des contaminants par les voies atmosphérique et océanique. Cependant, la contamination des écosystèmes austraux est très peu connue, en particulier dans le secteur Indien. De par leur toxicité, leur mobilité et leur capacité à se bioaccumuler dans les tissus des organismes et à se bioamplifier dans les réseaux trophiques, le mercure (Hg) et les polluants organiques persistants (POPs) comptent parmi les contaminants les plus préoccupants. Du fait de leur position élevée dans les réseaux trophiques, les oiseaux marins sont exposés à de grande quantités de contaminants par la voie alimentaire. En conséquence, ils sont souvent utilisés comme bioindicateurs de l’état de contamination des écosystèmes, par le biais des plumes et du sang, qui peuvent être échantillonnés de façon non destructive. Ma thèse s’est intéressée aux nombreuses espèces d’oiseaux marins (plus de 40) qui nichent au sein des Terres Australes et Antarctiques Françaises, au sud de l’Océan Indien, afin de décrire et expliquer les niveaux de contaminants le long d’un large gradient latitudinal, de l’Antarctique à la Zone Subtropicale, et d’identifier les meilleures espèces bioindicatrices pour un suivi à long terme de la contamination de ces écosystèmes. Au cours d’une première étape méthodologique, les manchots et les poussins de toutes les espèces ont été identifiés comme de bons bioindicateurs de contamination puisque, à la différence de la plupart des oiseaux adultes, ils présentent une faible variabilité des niveaux de contaminants dans les plumes. Au cours d’une seconde étape explicative, l’effet de facteurs intrinsèques (traits individuels) et extrinsèques (écologie alimentaire déduite grâce à la méthode des isotopes stables) sur les niveaux de contaminants a été évalué dans les plumes des oiseaux de la communauté de Kerguelen (27 espèces) et dans le sang du grand albatros de Crozet (180 individus dont les traits de vie sont connus). L’écologie alimentaire s’est avérée être le principal facteur explicatif des niveaux de contaminants, tandis que l’âge, le sexe, la phylogénie et le statut reproducteur jouent un rôle mineur. La classe d’âge est néanmoins un facteur à prendre en compte, puisque les poussins montrent souvent des concentrations inférieures aux adultes. Au cours d’une troisième étape, les variations spatio-temporelles de la contamination ont été étudiées en utilisant une sélection d’espèces bioindicatrices et en tenant compte de leur écologie alimentaire. Plusieurs résultats portant sur différentes espèces (oiseaux océaniques) et populations (poussins de skua) ont montré que, contrairement aux prédictions, l’exposition des oiseaux au Hg augmente graduellement des eaux antarctiques aux eaux subantarctiques puis aux subtropicales, alors que l’exposition aux POPs, en accord avec la théorie de la distillation globale, montre la tendance inverse. D’autre part, la comparaison des concentrations en Hg dans les plumes de manchot, effectuée entre des spécimens de musée et des échantillons actuels, indique que leur exposition au Hg n’a pas changée depuis les années 1950-1970. Toutefois, des espèces subantarctiques montrent une tendance à la hausse. De futures études devraient viser à l’utilisation des plumes comme tissu de référence pour l’évaluation et le suivi de la contamination des écosystèmes, en particulier en ce qui concerne les POPs. Parmi les nombreuses espèces étudiées au cours de ces travaux de thèse, les bioindicateurs les plus pertinents se révèlent être le manchot empereur et le pétrel des neiges (Antarctique), le manchot royal, le pétrel bleu et l’albatros à sourcil noirs (subantarctique), le gorfou sauteur subtropical et l’albatros à bec jaune (subtropical). Le suivi à long terme de ces espèces permettra d’évaluer l’évolution temporelle de l’état de contamination de l’océan Austral. / Antarctic and subantarctic marine environments are reached by inorganic and organic contaminants through ocean circulation and atmospheric transport. Yet, environmental contamination is poorly known in the Southern Ocean, in particular in the Indian sector. Among environmental contaminants, mercury (Hg) and persistent organic pollutants (POPs) are primarily of concern, because they are toxic, highly mobile, and they bioaccumulate in the tissues of living organisms and biomagnify up the food web. Seabirds, as upper predators, are exposed to large quantities of contaminants via food intake and have widely served as biomonitors of marine contamination, notably through the non-destructive sampling of their feathers and blood. My doctoral work has focussed on the abundant and diverse seabird species (more than 40) breeding in the French Southern and Antarctic Lands, southern Indian Ocean, in order to describe and explain contaminant concentrations over a large latitudinal gradient, from Antarctica to the subtropics, and to identify the best bioindicator species for contaminant biomonitoring. In a first methodological step, seabirds with synchronous moult of body feathers (adult penguins and chicks of all species) were recognised as good candidates as bioindicators, because, unlike most adult birds, they present low within-individual variation in feather contaminant concentrations. In a second explanatory step, the influence of intrinsic (individual traits) and extrinsic factors (feeding ecology inferred from the stable isotope method) driving variation in contaminant concentrations was evaluated in feathers of the large avian community of the Kerguelen Islands (27 species) and in blood of wandering albatrosses from the Crozet Islands (180 birds of known individual traits). Feeding ecology was the main factor driving variation in contaminant concentrations of blood and feathers, both at the community, population and individual levels, whereas age, sex, phylogeny and breeding status played a minor role. Age-class was however an important intrinsic factor to consider, with chicks usually having lower concentrations than adults. In a third step, spatio-temporal patterns of contamination were studied through selected bioindicator species and by taking into account their feeding habits. Results from different species (oceanic seabirds) and populations (skua chicks) showed that, contrary to predictions, Hg exposure gradually increases from Antarctic to subantarctic and subtropical waters, whereas, in accordance with the global distillation theory, POPs exposure has the opposite pattern. Comparisons between penguin feathers from museum collections and contemporary samples showed that bird exposure to Hg is overall not different today when compared to 50-70 years ago, but subantarctic species are possibly experiencing an increasing trend. Future research efforts should be focussed on the use of feathers as biomonitoring tools, in particular for POPs determination. The best recommended bioindicator species include the emperor penguin and snow petrel (Antarctic), king penguin, blue petrel and black-browed albatross (subantarctic), and northern rockhopper penguin and Indian yellow-nosed albatross (subtropical). Future biomonitoring studies on these species will give invaluable insights into the poorly-known temporal trends of environmental contamination in the Southern Ocean.

Le contrôle des ravageurs est l'un des principaux services éco-systémiques rendus par la biodiversité à l'agriculture. Les communautés d'insectes auxiliaires, hébergées par les espaces agricoles présentent des niveaux de diversité, spécifique et fonctionnelle, élevés et leurs biologie et traits de vie sont bien décrits et étudiés. Ces communautés constituent donc un excellent modèle pour aborder des questions d'intérêt à la fois fondamental et appliqué sur les mécanismes à l'origine de la biodiversité et sur l'impact de la biodiversité sur l'approvisionnement en services éco-systémiques. Dans cette thèse, nous développons une combinaison originale d'approches classiques et d'approches moléculaires de pointe pour élucider les relations trophiques au sein de la communauté de coléoptères carabiques en milieu agricole. Les coléoptères carabiques peuvent contribuer de façon significative au service de contrôle biologique mais les mécanismes généraux conditionnant cette contribution restent encore difficiles à évaluer par manque d'approche systémique pour l'analyse de leurs réseaux d'interactions.L'étude sans a priori du régime alimentaire de la communauté de carabes dans un paysage agricole typique révèle un partitionnement de la ressource entre groupes d'espèces. L'étude expérimentale des interactions entre espèces avec un régime alimentaire similaire montre une différentiation des activités spatio-temporelles à fine échelle. D'un point de vue fondamental, ces résultats semblent démontrer la prépondérance des processus déterministes (partage de niche) par rapport aux processus neutres (stochasticité environnementale) pour expliquer la coexistence des espèces. D'un point de vue appliqué, l'importance de la ressource dans la structuration des communautés de carabes fournit un levier d'action potentiel pour l'élaboration de stratégies de gestion afin d’optimiser leur fonction de régulateurs naturels. / Biological control is one of the main ecosystem services provided by biodiversity in agroecosystems. Communities of beneficial insects, hosted by agricultural areas exhibit high levels of species and functional diversity, and their biology and life history traits are well described today. These communities are therefore an excellent model for addressing issues of fundamental and applied interest about mechanisms at the origin of biodiversity and its impacts on the supply of ecosystem services. In this thesis, we develop an original combination of advanced molecular approaches and more traditional methods in order to elucidate trophic interaction network within the community of carabid beetles in agricultural areas. The carabid beetles can significantly contribute to the service of biological control, but their contribution and beneficial conditions are difficult to assess because of their opportunistic and plastic feeding behavior. A without a priori investigation of carabid diet at community level in a typical agricultural landscape reveals a resource partitioning between groups of species. Additional experimental studies in laboratory conditions indicate that interspecific competition could be the mechanism generating this partitioning. From a fundamental point of view, these results suggest a preponderance of deterministic processes (niche partitioning) compared to neutral processes (environmental stochasticity) to explain the coexistence of species. From an applied point of view, the importance of the resource in structuring carabid communities provides a potential lever of action for the development of efficient management strategies optimizing carabid function as crop auxiliaries.