La charge interne en phosphore (P) sédimentaire stockée dans les retenues de barrages retarde la restauration du processus d’eutrophisation. Ainsi, l’étude de la mobilité du P sédimentaire dans les retenues de barrage permet d’une part de comprendre son cycle géochimique dans ces systèmes, d’autre part de mieux appréhender les politiques de gestions de restauration des milieux. Cette étude met en évidence l’impact de trois barrages en cascade (Complexe de l’Age, Creuse, France) sur la distribution du P sédimentaire le long d’un continuum fluviatile. Dans les retenues étudiées, les teneurs en TP sont en moyenne de 1,59 ± 0,51 mgP/gsec et augmentent en direction des barrages. Ceci contraste avec les faibles teneurs observées dans les parties fluviatiles. Dans les réservoirs, le fractionnement chimique a montré que plus de 50% du P extrait était associé à la fraction ascorbate. L’association du P avec les oxy-hydroxydes de Fe amorphes dans les particules fines des sédiments accumulées près du barrage, s’avère être le facteur majeur expliquant les variations longitudinales des teneurs en TP. De plus, ces fortes teneurs associées à ces phases redox-sensibles et la mise en évidence d’un hypolimnion anoxique, révèle le fort potentiel de mobilisation de P sédimentaire dans ces retenues. En condition aérobie, un risque de mobilisation résultant d’un équilibre des concentrations en P entre soluté et fraction solide existe néanmoins. La détermination de valeur seuil EPC0 a souligné l’évolution du rôle de puits/source du sédiment vis-à-vis du P entre les retenues d’un même complexe. Enfin, l’étude de la mobilité du P sédimentaire en laboratoire, suite à deux cycles successifs aérobies et anaérobies montre que l’oscillation du potentiel d’oxydo-réduction, observé dans les retenues, favorise la mobilisation du P sédimentaire. La géochimie du Fe et la qualité de la matière organique dissoute semble être tous les deux impliqués dans la mobilité du P. / Internal sedimentary phosphorus (P) load cause delay time in eutrophication recovery, especially in dam-reservoir systems where P stock are important. Then, the study of sedimentary P mobility in dam-reservoirs allow to better explain P geochemistry in this context and further to adapt management restauration policies. This study highlights the impact of three cascade dams (Age Complex, Creuse, France) on the distribution of sedimentary P along a fluvial continuum. In the impoundments studied, TP levels averaged 1.59 ± 0.51 mgP /g DW and increased towards dams. This contrast with the low and constant concentrations observed in the fluvial parts. In reservoirs, chemical fractionation showed that more than 50% of the extracted P was associated with the ascorbate fraction. The association of P to amorphous Fe oxi-hydroxides in the fine particles accumulated closed to the dam is the major factor explaining the longitudinal variations of the TP contents. In addition, the high levels of P associated with these redox-sensitive phases and the development of a hypoxic hypolimnion in studied reservoirs reveal the high potential for sediment P mobilization. Moreover, in aerobic conditions, a risk of mobilization resulting from an equilibrium concentration between solute and solid fraction exists. The determination of the EPC0 threshold value underlined the spatial evolution of the sink / source role of the sediment with respect to the P, between the reservoirs of the same complex. Finally, the study of sedimentary P mobility in the laboratory, following two successive aerobic and anaerobic cycles, showed that redox potential oscillation observed in the reservoirs, favors the mobilization of the sedimentary P. The geochemistry of iron and the quality of dissolved organic matter appear to be involved in the mobility of P.

La lignine est un des polymères naturels les plus abondants sur la terre particulièrement résistant à la dégradation du fait de sa structure particulière qui lui permet de participer au renforcement des parois végétales ainsi qu'à la protection de celles-ci contre l'attaque de pathogènes. Peu d'organismes peuvent dégrader efficacement la lignine et la plupart de ceux-ci appartiennent au Règne Fongique. Dans la plupart des cas la dégradation des composants de la paroi végétale est réalisée par des enzymes sécrétées. Des études récentes soulignent combien l'arsenal enzymatique des champignons est intéressant dans plusieurs domaines :- nombreuses de ces enzymes sont déjà utilisées en biotechnologies dans de nombreux et divers processus industriels,- grâce à la possibilité de comparer les génomes de nombreuses espèces fongiques, au travers de l'étude des gènes impliqués dans la matière organique il apparait que l'évolution fongique et l'écologie de ces microorganismes sont étroitement liés,- les champignons dégradateurs de la matière organique végétale sont les principaux décomposeurs en milieu terrestre. Ils contribuent notamment de manière décisive dans le cycle biogéochimique du carbone en milieu forestier tempéré et boréal. L'étude et une meilleure compréhension des flux de carbone est importante pour mieux appréhender les phénomènes de changements climatiques.L'appareil enzymatique fongique permettant la dégradation de la matière organique est composé de dizaines, sinon de centaines d'enzymes aux rôles bien décrits pour certaines. Mais pour d'autres, leurs rôles restent à définir. C'est le cas des peroxydases de type DyP, une famille enzymatique découverte récemment et déjà bien connue dans le domaine des biotechnologies, étant capables de catalyser de nombreuses réactions. Leurs rôles dans la nature sont toutefois incertains. Il a été suggéré qu'elles puissent jouer un rôle dans la dégradation de la lignine, mais certaines études suggèrent plutôt un rôle de détoxification durant la dégradation de la biomasse.Au cours de cette thèse, nous nous sommes attachés à mettre en lumière les rôles potentiels joués par ces enzymes. La famille des DyP a récemment été divisée en sous-groupes, mais pour ce qui concerne les DyP fongiques, il n'existait pas d'analyse approfondie de leur évolution phylogénique. Un tel travail nous a conduit à mettre en lumière l'existence ignorée jusqu'à présent de DyP aussi bien intracellulaires qu'extracellulaires.Afin d'améliorer nos connaissances sur cette famille enzymatique nous nous sommes orientés sur des analyses écologiques pour lesquelles nous avons dû au préalable développer des outils appropriés tel qu'un protocole d'extraction d'ARN à partir de bois en décomposition.Par une approche d'écologie moléculaire, nous avons évalué quelle est la source et la diversité des champignons producteurs de DyP dans 3 habitats distincts : des sols forestiers, des sols de prairies et du bois en décomposition.Une analyse par métabarcoding des communautés fongiques de ces environnements a au préalable été réalisée et a démontré le bénéfice que l'on peut tirer en métabarcoding de l'analyse comparative de l'ADN et de l'ARN environnemental pour une description optimale de ces communautés.L'étude de la diversité des DyP exprimées au sein des communautés fongiques présentes dans ces différents habitats a été réalisée par capture de séquences à partir d'ARN environnementaux.Les résultats préliminaires obtenus démontrent la capacité de l'approche expérimentale à isoler les gènes pleine longueur correspondants de tous les échantillons étudiés. Certaines de ces DyP environnementales ont été transformées dans le champignon Podospora anserina, et l'expression de l'une d'entre elle dans ce système hétérologue a pu être démontrée [etc...] / Lignin is one of the most abundant natural polymers on earth whose resistance to degradation contributes to the mechanical strength of plant cellwalls and protects plant cells from pathogen attack. Few organisms are candegrade lignin efficiently; most of them belong to the fungal Kingdom. Inmost cases, plant cell wall degradation results from enzymatic attack. Recent studies also underline the contribution of secreted fungal enzymes in many areas:- many of these enzymes are already in use in numerous industrial processes,- thanks to the comparison between fungal genomes, through the study ofgenes implicated in organic matter degradation, it becomes obvious that fungal evolution and their ecology are two tightly linked phenomena,- saprotrophic fungi degrading organic matter are the main decomposers in terrestrial ecosystems. Among other, they contribute in a decisive way tothe carbon biogeochemical cycle in temperate and boreal ecosystems. Thestudy and a better comprehension of carbon fluxes are of prime importance in the evaluation of climate changes.The fungal enzymatic machinery involved in organic matter decomposition is compozed of dozens of enzymes whose functions are diversely understood. The roles of several of them need to be clarified. This is the case for the DyP peroxidases, an enzyme family recently described but already well known in the field of biotechnology for their capacity of catalyzing many reactions. Their natural role in natural ecosystems are however matter of discussion. It has been suggested that they could participate in lignin degradation although a role in detoxification during biomass degradation cannot be excluded.In the course of this thesis, we highlighted the potential roles of these enzymes.The DyP gene family had been divided in different sub-families but nostudy specifically dealt with the phylogeny of fungal DyPs. Such an analysis revealed the unsuspected existence of both intracellular and extracellular DyPs in fungi. To better understand the potential roles of this fungal gene family we developed ecological analyses that first required the development of specific tools such as a protocol to extract RNA directly from decomposing wood. Following a molecular ecology approach, we evaluated the source and diversity of DyP-producing fungi in three distinct habitats; grassland soils, forest soils and decomposing wood. A metabarcoding analysis of the fungal communities present in these different environments has first been conducted and has revealed the beneficial impact of performing metabarcoding on both environmental DNA and RNA to accurately describe fungal communities.The study of DyPs expressed within fungal communities colonizing these different habitats has been conducted by sequence capture on environmental RNA. Preliminary results demonstrate the validity of this approach to isolate the corresponding full-length genes from all studies environmental samples. Several of these environmental DyP genes were transformed in the fungus Podospora anserina and the expression of one of them in this heterologous host was demonstrated.In conclusion, DyP peroxidases still represent a family of fungal enzymes of unclear role. We suggest that extracellular and intracellular DyPs may play complementary roles in both lignin degradation and detoxification of toxic environmental compounds, respectively. This enzyme family is more specifically present in the genomes of basidiomycete fungi capable of enzymatic deconstrustion of lignin. A restricted number of DyP genes has been isolated from each of the different studied environmental samples, thus suggesting that the corresponding enzymes are not abundantly produced although present in all environments

L'Ecrevisse à pattes blanches ou Austropotamobius pallipes est un des organismes sentinelles des rivières françaises dont le déclin accompagne la dégradation progressive des masses d'eau superficielle. Les programmes de repeuplement pour la conservation de l'espèce s'inscrivent dans le cadre de la restauration écologique et de la surveillance de la bonne qualité des milieux. Pour leur réussite, il est nécessaire de pouvoir évaluer le potentiel d'un site à être repeupler. En ce sens, le présent travail a proposé l'emploi des éphéméroptères et de la matière organique comme indicateurs. L'étude a été menée sur des ruisseaux de têtes de bassin des Deux-Sèvres qui constituent encore des sites à A. pallipes. La présence de certaines familles d'éphéméroptères (Leptophlebiidae) est corrélée avec la présence de cette écrevisse. Ces indicateurs biologiques ont prouvé leur efficacité dans le cadre de campagne de repeuplements réussis. Les propriétés de fluorescence de la matière organique expriment le fonctionnement des milieux et par extension leur qualité. Un modèle statistique bâti sur ces propriétés permet également de prédire la probabilité de présence ou d’absence d’A. pallipes pour un site donné. Les deux indicateurs proposés dans ce travail ont montré leur potentiel pour servir d'outil à la réintroduction de cette espèce. / White-clawed crayfish (Austopotamobius pallipes) is a sentinel organism in French rivers. Its decline follows the progressive degradation of the masses of water surfaces. Restocking programs for the conservation of this species take place in the frame of ecological restoring and monitoring of good environment quality. For their success, it is necessary to evaluate the potential of a site to be repopulated. In this sense, the present work proposes the use of Ephemeroptera (Leptophlebiidae) and Organic Matter as indicators. This study was conducted in headwater streams of the Deux-Sèvres region (France), which are suitable sites for A. pallipes. The presence of certain species of mayflies is correlated with the presence of this white-clawed crayfish. This biological indicator had proven its efficiency under a succeeded restocking campaign. The fluorescence properties of the Organic Matter express the functionning of the sites and by expansion their quality. A statistical model built on these properties also allows to predict the probability of a site for the presence or absence of A. pallipes. Two indicators proposed in this work have shown their potential toserve as a tool for the reintroduction of this species.

La sonde spatiale européenne Rosetta, après un voyage de dix années, a rejoint le 6 août 2014 son objet d’étude, la comète 67P/Churyumov-Gerasimenko (67P/C-G). Afin de l’étudier de manière intensive durant deux ans, un total de 21 instruments était embarqué sur l’orbiteur Rosetta et l’atterrisseur Philae. Le spectromètre de masse d’ions secondaires à temps de vol, COSIMA (COmetary Secondary Ions Mass Analyzer), était l’un des instruments de l’orbiteur et a été conçu pour analyser in situ la composition chimique des particules solides éjectées de la comète 67P/C-G. L’objectif de cette thèse est de caractériser la composante organique réfractaire contenue dans les poussières cométaires, à l’aide de l’instrument COSIMA. Dans le cadre de ces travaux, j’ai mis au point au point et appliqué une méthodologie pour analyser les spectres de masse cométaires, plus particulièrement dans le mode positif de l’instrument. A l’aide de cette méthodologie, cinq ions organiques d’origine cométaire ont été détectés et identifiés : C+ (m/z = 12,00), CH+ (m/z = 13,01), CH2+ (m/z = 14,02), CH3+ (m/z = 15,02) et C2H3+ (m/z = 27,02). La caractérisation de cette composante organique a été effectuée à l’aide de spectres de masse de calibration. Les composés de référence utilisés dans ces travaux de thèse incluent des molécules organiques pures et des analogues de la matière organique cométaire, tels que des échantillons naturels (des météorites carbonées, une micrométéorite ultracarbonée, de la matière organique insoluble extraite de météorites carbonées) et un échantillon synthétisé en laboratoire. La matière organique insoluble extraite des chondrites carbonées est, à ce jour, le meilleur analogue à la matière organique réfractaire contenue dans les particules de 67P/C-G. Ainsi, la matière organique cométaire serait de haut poids moléculaire et le carbone lié dans de grandes structures macromoléculaires. Le carbone est également l’un des éléments le plus abondant dans les particules avec un rapport C⁄Si = 5,5 (+1,4/-1,2). La comète 67P/C-G figure ainsi parmi les corps les plus riches en carbone du système solaire. Enfin, un composé spécifique a été recherché, le polyoxyméthylène. Cependant, les indicateurs développés et appliqués aux données cométaires ne permettent pas de conclure quant à sa présence dans les particules analysées par COSIMA / After a ten-year journey, the European spacecraft Rosetta arrived at comet 67P/Churyumov-Gersasimenko (67P/C-G) on August 6, 2014. In order to conduct intensive research for two years, a total of 21 instruments were on board the Rosetta orbiter and the Philae lander. The time-of-flight secondary ions mass spectrometer, COSIMA (COmetary Secondary Ions Mass Analyzer), was one of the orbiter instruments and was designed for in situ analysis of the chemical composition of cometary particles ejected from the comet 67P/C-G. This thesis aims to characterize the refractory organic component of the cometary dust, with the COSIMA instrument. As part of this work, I have developed and applied a methodology to analyze the cometary mass spectra, more specifically in the positive mode of the instrument. Using this methodology, five organic ions of cometary origin were detected and identified: C+ (m/z = 12.00), CH+ (m/z = 13.01), CH2+ (m/z = 14.02), CH3+ (m/z = 15.02) and C2H3+ (m/z = 27.02). The characterization of this organic component has been carried out with calibration mass spectra. The reference compounds used during this thesis include pure organic molecules and cometary organic matter analogs, such as natural samples (carbonaceous chondrites, ultracarbonaceous micrometeorite, insoluble organic matter extracted from carbonaceous chondrites) and one sample synthetized in the laboratory. The best analogue found so far to the refractory component of 67P/C-G particles is the insoluble organic matter extracted from carbonaceous chondrites. The cometary organic matter would be of high-molecular-weight and the carbon bounded in very large macromolecular compounds. Carbon is also one of the most abundant element in the dust particles with an elemental ratio of C⁄Si = 5.5 (+1.4/-1.2). Comet 67P/C-G is among the most carbon-rich bodies of the solar system. Finally, a specific compound was sought, the polyoxymethylene. However, indicators developed and applied to the cometary data do not allow to conclude on the presence of polyoxymethylene in the particles analyzed by COSIMA

Les microalgues, qui sont à la base des réseaux trophiques aquatiques, peuvent être la cibleindirecte des herbicides provenant des usages agricoles et urbains. Elles sont également en interaction avecd’autres éléments de leur environnement comme la matière organique dissoute (MOD) naturelle, ellemêmesusceptible d’interagir avec les herbicides. Cette thèse a visé à étudier, en milieu contrôlé, l’influencede la MOD naturelle sur la toxicité d’herbicides vis-à-vis de microalgues en cultures monospécifiques nonaxéniques. Ont été considérés de la MOD naturelle d’eau douce et marine, trois herbicides (irgarol, diuronet S-métolachlore) seuls et en mélange, deux espèces de microalgues dulçaquicoles (Gomphonema gracileet Sphaerellopsis sp.) et deux espèces marines (Chaetoceros calcitrans et Tetraselmis suecica). Les effetsont été déterminés sur la croissance, l’efficacité photosynthétique et le contenu relatif en lipides desmicroalgues. En parallèle, l’environnement chimique a été caractérisé en suivant l’évolution de lacomposition et des propriétés de la MOD, ainsi que des concentrations d’herbicides et de leurs métabolites.Les résultats de ces travaux, qui considèrent pour la première fois la MOD naturelle dans sa globalité eninteraction avec des microalgues et des herbicides, démontrent le rôle clé joué par la MOD sur (i) lastimulation de la croissance des quatre espèces de microalgues (et en retour la modification de la MOD parcelles-ci), (ii) la modulation de la toxicité des herbicides et suggèrent (iii) la capacité de Sphaerellopsis sp.et/ou de ses bactéries associées de biodégrader le diuron. / Microalgae are at the basis of aquatic food webs and may be the indirect target of herbicidesfrom agricultural and urban uses. They also interact with other compounds from their environment such asnatural dissolved organic matter (DOM), which can itself interact with herbicides. This thesis aimed tostudy, in laboratory controlled conditions, the influence of natural DOM on herbicide toxicity to microalgaeby using monospecific, non-axenic cultures. The experiments included: natural freshwater and marineDOM, three herbicides (irgarol, diuron and S-metolachlor) singly and in mixtures, two freshwatermicroalgae (Gomphonema gracile and Sphaerellopsis sp.) and two marine microalgae (Chaetoceroscalcitrans and Tetraselmis suecica). Effects were evaluated on microalgae growth, photosyntheticefficiency and relative lipid content. At the same time, changes in chemical environment over theexperiments were measured through DOM composition and properties, as well as the concentrations inherbicides and their metabolites. The results of this work, which consider for the first time natural DOM asa whole, interacting with microalgae, their associated bacteria and herbicides, demonstrate the key roleplayed by DOM in (i) the growth stimulation of four microalgae (and in return the DOM changes inducedby microalgae), (ii) the modulation of herbicide toxicity and suggest (iii) the ability of Sphaerellopsis sp.and/or its associated bacteria to biodegrade diuron in non-axenic conditions.

Résumé : Les propriétés bio-optiques et bio-physiques du golfe et de l'estuaire du Saint-Laurent ont été évaluées au cours de 5 croisières multi-saisonnières menées entre 1997 et 2001. Les propriétés optiques intrinsèques (KM) mesurées comportaient des profils verticaux du coefficient d'absorption et d'atténuation et la fonction de diffusion volumétrique ainsi que te coefficient d'absorption par les particules (total), par les particules non-algales, par le phytoplancton et par la matière organique dissoute (CDOM). Les paramètres optiques apparents (POA) incluaient les profils verticaux de la luminance ascendante et de l'éclairement descendant. L'allure spectrale des principaux PO! comme l'absorption par le phytoplancton, le CDOM et les particules non-alguales comme la rétrodiffusion particulaire ont été paramétrisés en utilisant les modèles conventionnels mais aussi des adaptations de ces modèles. Les statistiques descriptives de chaque variable de cette collecte de données sont décrites. Les variations spatiales et temporelles observées dans les paramètres biophysiques et leurs allures spectrales sont également présentées. Les résultats indiquent que les taux mesurés de POI et de POA varient selon des proportions déjà observées dans des écosystèmes côtiers semblables. Les patrons de variation spatiale et temporelle étaient, en général, conformes aux variations attendues vis-à-vis des considérations théoriques et expérimentales pour cet écosystème particulier. D'ailleurs, les allures spectrales des POI et des POA se sont déclarées conformes avec la variation détectée dans les concentrations (visiblement significatives) des constituants mesurés. Une série complète des sections efficaces des POI a été calculée à partir des données acquises en mer. La variation des sections efficaces à été conforme aux taux de variation déjà décrits dans la littérature. Ces résultats nous permettent de conclure que le jeu de données que nous possédons pourrait être utilisé dans le calcul de la concentration des constituants bio-géochimiques à partir des POI associés. Une étude de concordance des données bio-optiques au niveau de transfert radiatif à été effectuée. Les paramètres optiques simulés correspondaient dans un même ordre de grandeur avec les paramètres optiques mesurés. Ce résultat nous a permis de confirmer la validité de notre jeu de données acquis en mer avec une approche théorique. Nous pouvons avancer le fait que cette campagne de collecte de données a permis de décrire à une large échelle le comportement des régions bio-optiques du Saint-Laurent dans le contexte des objectifs de la télédétection. Cet ensemble de données bio-optiques fournit une base solide pour le développement d'un modèle rigoureux d'inversion de la concentration de Chla à l'aide d'un algorithme satellitaire pour les eaux de type II du système du Saint-Laurent.||Asbract : In-water biogeochemical constituents and bio-optical properties of the St-Lawrence Gulf and Estuary were monitored during 5 cruises conducted between 1997-2001 accross different seasons. Measured inherent optical properties (IOPs) included vertical profiles of the absorption and attenuation coefficients and the volume scattering function as well as absorption by particles, non-algal particles, phytoplankton and coloured dissolved organic matter (CDOM). Apparent Optical parameters (AOPs) included vertical profiles of the upwelling radiance and downwelling irradiance. The spectral shape of the major IOPs like absorption by phytoplankton, CDOM and non-algal particles as well as the particulate backscattering were parameterized using conventional models and adaptations of conventional models. Descriptive statistics of each variable in the collected dataset were analysed and compared with previous findings in the literature. The optical coherence of the measurements was verified using a radiative transfer closure approach. A complete set of 10P cross-sections for optically significant biogeochemical variables were generated. The magnitude and the spatial, temporal and spectral variation exhibited by the optically significant inwater biogeochemical constituents as well as the bio-optical parameters was consistent with our current knowledge of the ecosystem. The variation of the bio-optical parameters throughout the seasons was also coherent with our expectations. All the measured and derived parameters were found to vary within the ranges reported in the literature. Evidence was presented wherein the Gulf waters, which are usually considered as case I waters could also behave like case II waters. Moreover, spectral signatures exhibited by the IOPs and AOPs were coherent with the variation detected in the concentrations of the measured (optically significant) constituents. The extracted 10P crosssections were consistent with the results of similar studies previously performed and could eventually be used in the estimation of the biogeochemical constituent concentrations given the related component IOPs. First-order radiative transfer closure was achieved; this underscored the validity of our experimental dataset based on considerations of higher level, integrative, physics. We argue that the current data collection campaign succeeded as a comprehensive framework for describing the behavior of the St-Lawrence bio-optical provinces within the context of remote sensing objectives. This bio-optical dataset should provide the basis for the development of a rigorous, satellite-based, remote sensing algorithm for the retrieval of near surface chlorophyll, fine-tuned to the local characteristics of the St-Lawrence system.

Les estuaires sont des systèmes hautement dynamiques où interagissent des processus biogéochimiques complexes qui influent sur le devenir de la matière organique et non organique. La confrontation des eaux fluviales et marines induit des changements rapides des principaux facteurs structurant la distribution des organismes vivants et gouvernant la spéciation de certains éléments traces entre phase particulaire et dissoute, ex : gradient de salinité, teneurs en matières en suspension (MES). Ce travail vise à étudier l’estuaire de la Charente, principal fleuve influançant le bassin de Marennes-Oléron (première zone ostreicole française) afin (i) de caractériser la structure de la communauté zooplanctonique en relation avec les paramètres environnementaux, (ii) le fonctionnement de la base du réseau trophique de l’estuaire (identification des sources de matière organique exploitée par les organismes zooplanctoniques et suprabenthiques) et (iii) d’établir un état de contamination par les métaux des compartiments biotiques. L’estuaire de la Charente se distingue par des concentrations en MES extrêmement élevées, présentant néanmoins une contribution importante de la matière organique (efflorescence phytoplanctonique printanière en zone mésohaline et production microphytobenthique). La zone de turbidité maximale semble correspondre à un écotone qui contrôle les flux de matière organique et la distribution des organismes. Le mélange physique des particules issues des systèmes dulcicoles et marins adjacents à l’estuaire avec cette forte charge de matériel resuspendu conduit à une homogénéisation des signatures isotopiques et métalliques particulaires en été et automne le long du gradient de salinité. Les quatre assemblages zooplanctoniques identifiés sont structurés spatialement par la salinité et la concentration en MES et temporellement par les variations de température et de débit fluvial. Malgré la dominance quantitative du matériel détritique au sein du pool de matière organique particulaire (MOP), il semble que les 5 taxons planctoniques ou suprabenthiques dominants étudiés (Eurytemora affinis, Acartia spp., Daphnia spp., Neomysis integer, Mesopodopsis slabberi) présentent une sélectivité importante vis-à-vis de sources primaires distinctes. Cette succession spatio-temporelle d’espèces sélectives conduit à une multiplication des flux trophiques et semble ainsi optimiser à l’échelle annuelle l’exploitation de la MOP disponible. Les concentrations en Cd, Cu, Hg, Pb, V et Zn ont par ailleurs été mesurées dans près de 40 taxons estuariens (zooplancton, benthos, poissons). Malgré des concentrations en métaux dissous et particulaires plus faibles que dans les grands estuaires européens subissant une pression anthropique importante (Seine, Gironde), les niveaux de contamination mesurés dans les différents compartiments biotiques semblent globalement équivalents. Les évènements brefs (crue hivernale, efflorescence phytoplanctonique printanière) altèrent toutefois fortement ce schéma général en modifiant les sources primaires de matière organique disponibles et les concentrations métalliques particulaires (Cd notamment). / Estuaries are highly dynamic systems where complex biogeochemical greatly affect the fate of organic and non-organic matter. The physical mixing of freshwater and saltwater leads to high variability in the main drivers controlling organisms distribution and trace metals partitioning between the particulate and dissolved phases: eg. salinity gradient, suspended particulate matter concentration (SPM). This work aims thus at studying the Charente estuary, which is the main river discharging into the Marennes-Oléron Bay (first oyster producing area in France) in order to (i) characterize the zooplankton community structure and relate it to the main environmental parameters, (ii) identify the main organic matter sources contributing to the functioning of the planktonic food web and (iii) to characterize contamination of the biological compartment of this estuary. Although being one of the most turbid estuaries in Europe, the Charente estuary displays quite high organic matter contribution, especially through a spring phytoplankton bloom in the mesohaline area and microphytobenthic production. The maximum turbidity zone (MTZ) displays some ecotonal characteristics, controlling both organic matter fluxes and organisms distribution. The physical mixing of terrestrially and marine derived particles within the high load of resuspended estuarine particles leads to quite homogeneous isotopic and metallic signatures in particles all along the salinity gradient during summer and autumn. Salinity and SPM concentration significantly controls the spatial distribution of the four zooplankton assemblages identified while temperature and river discharge controls their temporal variations. Despite the quantitative dominance of terrestrially derived detrital organic matter, the five dominant planktonic and suprabenthic taxa studied (Eurytemora affinis, Acartia spp., Daphnia spp., Neomysis integer, Mesopodopsis slabberi) display strong selectivity toward different organic matter sources. At the annual scale, the exploitation of the available stock of organic matter seems optimized by this spatio-temporal succession of selective species that leads to multiple trophic pathways. In addition, the concentrations of Cd, Cu, Hg, Pb, V and Zn were measured in nearly 40 estuarine taxa (zooplankton, benthos, fishes). Although particulate and dissolved metal concentrations were somewhat low as compared to those measured in highly impacted European estuaries (Seine, Gironde), the contamination levels recorded in these biotic compartments were of the same order of magnitude. Moreover, brief events such as high water levels and phytoplankton blooms greatly affect this overall pattern by modifying the available organic matter sources and particulate trace metals concentrations (especially Cd).

Les communautés microbiennes sont des acteurs majeurs du fonctionnement biologique du sol à travers notamment leur implication dans les transformations des cycles biogéochimiques (C, N, P…). Dans les agro-écosystèmes, la diversité de ces communautés est régulièrement modifiée par des perturbations liées aux pratiques agricoles et la question des conséquences de ces modifications pour le maintien du fonctionnement biologique et des fonctionnalités des systèmes agricoles est aujourd’hui centrale. Si le rôle de la diversité biologique pour le fonctionnement des écosystèmes a été bien étudié chez les macro-organismes, et notamment les plantes ; la relation biodiversité/activité est encore très mal connue pour les microorganismes du sol. Pourtant, dans la mouvance agroécologique actuelle, cette connaissance est nécessaire pour définir de nouvelles pratiques culturales intégrant une gestion de la diversité microbienne pour une utilisation durable des agrosystèmes. Dans ce travail, l’objectif général était de tester l’importance de la diversité pour la stabilité (résistance/résilience) et l’activité des communautés microbiennes (bactéries et champignons) impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol, une fonction déterminante pour la fertilité des sols, la qualité de l’environnement et les changements globaux. D’un point de vue expérimental, nos questions ont été abordées par le couplage d’expérimentations au laboratoire avec des échantillonnages réalisés au terrain. Dans un premier travail basé sur une manipulation de la diversité au laboratoire, nous avons montré que la stabilité de la structure et de l’activité des communautés en réponse à différentes perturbations est positivement liée à la diversité microbienne (i.e. nombre d’espèces). Ce lien a ensuite été validé par une expérimentation basée sur un échantillonnage de terrain qui nous a permis de démontrer (i) que la diversité microbiennes peut être modulée (augmentée ou diminuée) en fonction de l’intensité d’usage des sols, et (ii) que la minéralisation de la matière organique est plus intense dans les sols présentant les plus hauts niveaux de diversité. Enfin, dans le cadre d’une expérimentation réalisée au terrain (SOERE-ACBB, Lusignan), nous avons montré que la réponse des communautés de bactéries et de champignons à un apport de résidus de blé, en termes de successions de populations et d’activité de minéralisation de la matière organique, dépend de l’historique cultural du sol. Ces travaux apportent de nouvelles connaissances sur l’importance de la diversité microbienne (richesse, composition) pour la stabilité et l’activité des communautés impliquées dans les transformations de la matière organique dans le sol. Ils montrent également que la modulation de la diversité des communautés microbiennes du sol par les pratiques agricoles, présentes ou passées, peut affecter significativement le turnover de la MOS. / Soil microbial communities act as important agents of the biological soil functioning, particularly through their involvements in the transformations of biogeochemical cycles (C, N, P…). In agro-ecosystems, the diversity of these communities is affected by perturbations associated to agricultural practices, and the significance of these modifications in terms of preservation of biological functioning and sustainability of agricultural systems has emerged as a central issue in the environmental sciences. Whereas the role of biodiversity has been well studied for macroorganisms, in particular for plants; the biodiversity/activity relationship is still largely unknown for soil microorganisms. However, in the current agro-ecological movement, this knowledge is needed to define new agricultural practices including a best management of microbial diversity for the sustainable use of agro-ecosystems. In this context, the objective of this Phd was to test the significance of microbial diversity for the stability (resistance/resilience) and the activity of microbial community (bacteria and fungi) involved in the turnover of soil organic matter, a major function for soil fertility, environment quality and global changes. From an experimental point of view, these issues were addressed by coupling laboratory with field experiments. In a first work, by manipulating microbial diversity in laboratory condition, we have shown that the stability of both microbial genetic structure and activity in response to different perturbations is positively linked to microbial diversity (i.e. number of species). This link was then validated by a sampling based on a field experiment that allowed us to demonstrate that (i) the soil microbial diversity can be modulated (increased or decreased) depending the intensity of land use management, and (ii) the mineralization of organic matter is more intense in the soil with the highest level of diversity. Finally, thanks to an experiment carried out in the field (SOERE-ACBB, Lusignan), we showed that the response of bacterial and fungal communities to wheat residues supply in terms of successions of microbial populations and activities of organic matter mineralization depends on the soil management history. These works provide new insights into the significance of microbial diversity (richness, composition) for the stability and the activity of communities involved in the soil organic matter turnover. They also suggest that the modulation of the diversity of soil microbial communities by agricultural practices, past or present, can significantly affect the turnover of soil organic matter.

Le processus de photo-oxydation induite a été étudié au laboratoire en conditions contrôlées à l’aide de cultures non-axéniques sénescentes de diverses souches phytoplanctoniques. Le suivi de la dégradation de l’acide cis-vaccénique (marqueur bactérien) nous a permis de confirmer l’existence d’un flux d’1O2 des phytodétritus vers les bactéries attachées et de mettre en évidence une corrélation significative entre l’état de photodégradation des bactéries et la concentration en chlorophylle a (photosensibilisateur) des cellules phytoplanctoniques. Nous avons également démontré que les photoproduits formés au sein des bactéries et du phytoplancton (hydropéroxyacides) étaient rapidement dégradés dans nos conditions expérimentales en cétoacides et hydroxyacides correspondants. L’effet des matrices siliceuses et carbonatées sur l’efficacité du transfert d’1O2 des phytodétritus vers les bactéries attachées a également été étudié. Les résultats ont montré que contrairement aux matrices carbonatées (coccolithes) des coccolithophoridés, les matrices siliceuses (frustules) des diatomées, inhibaient fortement le transfert de l’1O2 limitant ainsi la photodégradation des bactéries attachées. L’étude des effets de l’1O2 sur la dynamique des communautés bactériennes attachées aux phytodétritus a montré que près de 90 % des bactéries attachées étaient mortes dans une culture d’E. huxleyi en phase stationnaire prolongée et que les bactéries vivantes étaient dominées par des bactéries pigmentées dont la résistance à l’1O2 serait liée à leurs fortes teneurs en caroténoïdes. Des analyses en DGGE ont montré que la diversité bactérienne était affectée par l’irradiation lumineuse. / Induced photo-oxidation processes were studied in the laboratory under controlled conditions using non- axenic senescent cultures of several phytoplankton strains. The monitoring of the cis- vaccenic acid (bacterial marker) degradation allowed us to confirm the existence of a 1O2 flow from phytodetritus to the attached bacteria and to highlight a significant correlation between the photodegradation state of bacteria and chlorophyll a (photosensitizer) concentration in phytoplankton cells. We also demonstrated that photoproducts formed, within bacteria and phytoplankton (hydroperoxyacids), were rapidly degraded under our experimental conditions into corresponding ketoacids and hydroxyacids. The effect of siliceous and carbonate matrices (mineral polar medium) on the efficiency of singlet oxygen transfer from phytodetritus to the attached bacteria was also studied. Results showed that, in contrast to the carbonate matrix (coccoliths) of coccolithophorids, siliceous matrix (frustules) of diatoms, strongly inhibited the transfer of 1O2, thus limiting the photodegradation of attached bacteria. The study of the effects of 1O2 on the dynamics of bacterial communities attached to phytodetritus showed that nearly 90 % of attached bacteria were killed in a culture of E. huxleyi in late stationary phase and showed that living bacteria were dominated by pigmented bacteria whose resistance toward 1O2 results likely from their high carotenoid contents. DGGE and lipid tracer analyses showed that bacterial diversity was significantly affected by light irradiation.

La thèse propose et évalue une méthode de prise en compte de la diversité microbienne dans un modèle mécaniste opérationnel de dynamique du carbone (C). Partant d'un modèle classique dont les flux de minéralisation sont décrits par des cinétiques d'ordre 1, nous proposons des fonctions de modulation des paramètres des équations prenant en compte des indices de diversité microbienne. Elle s’appuie sur 2 jeux de données contenant des mesures de diversité microbienne et des cinétiques de minéralisation du C sur 80 jours, en conditions contrôlées, avec et sans apport de blé marqué au 13C, issus d'échantillons de sols agricoles diversifiés.L'utilisation de modèles statistiques additifs généralisés (GAM) a permis d'identifier les indices de diversité pouvant expliquer la dynamique du C. Des fonctions de modulation ont été proposées selon les relations mises en évidence.L'ensemble a été calibré à l'aide de méthodes bayésiennes. L'ajout d'une fonction de modulation dépendante de la diversité bactérienne a permis d'améliorer la prédiction des flux issus de la minéralisation de la MOS. En revanche, l'intégration d'une fonction dépendante de la diversité fongique n'a pas permis l'amélioration des flux issus de la minéralisation du résidu ou de la MOS.La méthode proposée d'intégration de la diversité microbienne dans les modèles génériques de dynamique du C constitue une approche prometteuse pour une représentation parcimonieuse de son influence. Il s'agit d'un cadre méthodologique complémentaire à la prise en compte détaillée de cette diversité dans les modèles de dynamique du C / This thesis suggests and assesses a way to integrate microbial diversity in an operational mechanistic model of C dynamic. From a classical model where mineralisation fluxes are described by 1st order kinetics, we propose functions depending on microbial diversity indices to modulate the parameters of these kinetics. We used 2 datasets containing measures of microbial diversity and C mineralisation kinetics from controlled conditions incubations during 80 days, with and without 13C labelled wheat straw, from grassland and cropland soil samples.In a first step, based on statistical generalizes additive models (GAM), we identified the microbial diversity indices relevant to explain C dynamic. Observed relations allowed us to submit modulation functions depending on microbial diversity to adjust model parameters. The whole has been calibrated through bayesian inference.Overall, the modulation function depending on bacterial diversity led to an improvement of SOM mineralisation fluxes predictions, while fungal based modulation functions led to no improvement.To conclude, the proposed method to integrate microbial diversity was a relevant approach towards a parsimonious representation of microbial diversity influence on C dynamic in generic model. It forms a complementary methodological framework to the dominant explicit and detailed way of microbial diversity representation in C dynamic models.