La mixotrophie (la combinaison de la phototrophie et de l’hétérotrophie chez un même organisme) est une stratégie nutritive très courante chez les protistes planctoniques et son importance pour le fonctionnement des écosystèmes aquatiques a récemment été mise en évidence. La plupart des modèles biogéochimiques décrivant les écosystèmes aquatiques sont cependant encore basés sur le paradigme traditionnel d’une séparation stricte entre les protistes phototrophes (le phytoplancton) et les protistes hétérotrophes (le nano/microzooplancton).Dans la première partie, la thèse de doctorat propose deux modèles mathématiques mécanistiques permettant de décrire l’ensemble des stratégies nutritives déployées par les protistes planctoniques et pouvant être implémentés dans les modèles biogéochimiques. Le premier modèle décrit la capacité des protistes phototrophes à utiliser le phosphore organique dissous (DOP) lorsqu’ils sont limités en phosphate. Le second modèle décrit la mixotrophie stricte (phototrophie + phagotrophie) et permet de représenter les grands types de mixotrophies observés dans les milieux aquatiques: la mixotrophie constitutive et la mixotrophie non-constitutive.Dans la seconde partie du travail, les modèles mécanistiques sont implémentés dans le modèle MIRO (Lancelot et al. 2005) décrivant l’écosystème planctonique de la Baie Sud de la Mer du Nord, avec l’objectif d’étudier le rôle de la mixotrophie sur le fonctionnement d’un écosystème côtier eutrophisé.Les résultats montrent que lorsque les apports en nutriments par les rivières (Seine et Escaut) sont élevés et enrichis en N par rapport au P, le DOP devient une source importante en P pour les protistes phototrophes (surtout pour les colonies de l’espèce nuisible Phaeocystis) ;ne pas en tenir compte mènerait à une sous-estimation de la production primaire (jusqu’à 32%), de la sédimentation (jusqu’à 20%), de la reminéralisation en ammonium (jusqu’à 13%), des émissions de diméthylsulfure (DMS ;jusqu’à 97%), et de la capacité de l’écosystème à absorber le CO2 atmosphérique (avec, certaines années, un changement du rôle de l’écosystème, passant de source à puits de CO2). La production secondaire n’est, par contre, pas affectée par le DOP. Les mixotrophies constitutive et non-constitutive ont en général peu d’impact sur la production primaire, la production secondaire, la sédimentation, et la reminéralisation dans l’écosystème étudié. L’effet de la mixotrophie non-constitutive dépend cependant de la lumière disponible ;les printemps/été caractérisés par des intensités lumineuses élevées, la mixotrophie non-constitutive induit une augmentation de tous les processus étudiés, en particulier la production secondaire (jusqu’à 23%). / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

In the last two decades, particular interest has been given to the cycle of dimethylsulfide (DMS), a climate active gas, and its precursors the dimethylsulfoniopropionate (DMSP) and the dimethylsulfoxide (DMSO). DMS is involved in the Earth’s radiation budget while the DMS(P,O) are produced by a wide variety of micro- and macroalgae, corals, bacteria, or angiosperms in response to diverse environmental stresses. Several functions have been suggested for these sulfur compounds such as antioxidants, cryoprotectants, overflow mechanisms, osmolytes, zooplankton deterrents or signalling compounds. This research aims at improving the knowledge about the antioxidant role of DMS(P,O) within three major phytoplankton groups: diatom (i.e. Skeletonema costatum), Prymnesiophyceae (i.e. Phaeocystis globosa) and dinoflagellate (i.e. Heterocapsa triquetra). The experimental results demonstrate that cellular DMS(P,O) have the ability to lower cellular reactive oxygen species concentrations produced during high-light and chemically-induced oxidative stresses; thus supporting the antioxidant function. However, the initial DMS(P,O) concentrations of each species are not informative of their ability to tolerate a further oxidative stress, and their concentrations do not increase in high-light grown cells. The DMS(P,O) may then act as antioxidants without being part of the antioxidant response of the cell. We recommend analysing more constituents of the antioxidant system (i.e. enzymes, carotenoids, redox buffer) along with DMS(P,O) by-products and DMSP-lyase activity to better understand the cellular function of DMSP. Field measurements in the North Sea, including the Belgian Coastal Zone (BCZ) and the Northern North Sea (NNS), bring additional information on the DMS(P,O) variations. While abiotic parameters (nutrients, temperature, and incident light) influence the Chlorophyll-a (Chl-a) concentrations in the BCZ, this impact is not reflected in the DMS(P,O) concentrations. The latter depend on the succession of low- and high-DMSP producing species (i.e. diatoms and Phaeocystis, respectively). In the NNS in August, no distinct pattern can be drawn for the DMS(P,O) evolution regarding the phytoplankton diversity or abiotic parameters. Investigated by correlations between DMS(P,O), photoprotective pigments and incident light, the antioxidant function is not observed for this short-term period of sampling in a temperate sea. Based on Chl-a linear regressions, DMS(P,O) concentrations are successfully estimated with two distinct relationships for diatoms and Prymnesiophyceae in the BCZ. However, this estimation lacks accuracy in the NNS due to the mixed phytoplankton community observed. Further work will provide a better understanding about the antioxidant function – especially on the field – and its association with the phytoplankton diversity in temperate regions such as the North Sea. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

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Diatoms constitute a major group of phytoplankton, accounting for ~20% of the world’s primary production. Biological dinitrogen (N2) fixation by diazotrophic cyanobacteria has great biogeochemical implications in nitrogen (N) cycling, being the major source of new N input to the oceans and thereby contributing significantly to carbon (C) export production. It has been shown that iron (Fe) can be the limiting nutrient for phytoplankton growth, in particular, in the HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) regions. Iron plays thus an essential role in governing the marine primary productivity and the efficiency of biological carbon pump. Oceanic systems are undergoing continuous modifications at varying rates and magnitudes as a result of changing climate. The objective of our research is to evaluate the effects of global climate change processes (changing dust deposition, ocean acidification and sea-surface warming) on phytoplankton growth, biological N2 fixation, biogeochemical cycles, and the controlling role of Fe within these impacts. Laboratory culture experiments using a marine diatom Chaetoceros socialis were conducted at two temperatures (13 ℃ and 18 ℃) and two carbon dioxide partial pressures (pCO2, 400 µatm and 800 µatm). The present study clearly highlights the effect of ocean acidification on enhancing the release of Fe upon dust deposition. Our results also confirm that being a potential source of Fe, mineral dust provides in addition a readily utilizable source of macronutrients such as phosphorus (P) and silicon (Si). However, elevated atmospheric CO2 concentrations and ocean acidification may also have an adverse impact on diatom growth, causing a decrease in cell size and possible further changes in phytoplankton composition. Meanwhile, increasing temperature and ocean warming may lead to the reduction of diatom production as well as cell size, inducing poleward shifts in the biogeographic distribution of diatoms. Numerous factors can affect the extent of N2 fixation. A better understanding of the major environmental and nutrient controls governing this process is highly required. Iron and/or phosphorus are thought to be limiting factors in most oceanic regions. Special attention has been given to studying the effects of mineral dust deposition which is believed to promote N2 fixation as it increases the availability of both Fe and P. Three laboratory bioassays (+Fe, +P, +Dust) via incubation experiments were performed on Trichodesmium IMS101, an important contributor to marine N2 fixation. Each addition of Fe, P or desert dust was found to stimulate the growth and the N2 fixation activity of Trichodesmium IMS101. Several adaptive nutrient utilization strategies were observed, such as a Fe luxury uptake mechanism, a P-sparing effect and colony formation. In addition, during a field study in the temperate Northeast Atlantic Ocean using natural phytoplankton assemblages, N2 fixation was remarkably stimulated through the addition of dissolved Fe under low temperature and depleted P conditions, highlighting the critical role of Fe. At the time of this study, no Trichodesmium filaments were found in the region of investigation. The diazotrophic community was dominated by the unicellular cyanobacteria symbiont (prymnesiophyte-UCYN-A1) and heterotrophic diazotrophs, therefore suggesting that Fe could be the ultimate factor limiting N2 fixation of these smaller diazotrophs as well. Recently, the effects of ongoing climate change (ocean warming and acidification) on N2 fixation drew much attention, but various studies led to controversial conclusions. Semi-continuous dilution growth experiments were conducted on Trichodesmium IMS101 under future high pCO2 and warming seawater conditions (800 µatm and 28 °C) and compared to the present-day situations (400 µatm and 24 °C). The results indicate that higher pCO2 and therefore ocean acidification may be beneficial for Trichodesmium growth and N2 fixation. However, the present study suggests that Fe or P limitation in oligotrophic seawaters may offset the stimulation induced on Trichodesmium IMS101 due to ocean acidification. In contrast, ocean warming may not play an important role in Trichodesmium growth and N2 fixation with a 4 °C increase from 24 °C to 28 °C. Nevertheless, ocean warming was previously predicted to cause a shift in the geographical distribution of Trichodesmium toward higher latitudes, extending its niche to subtropical regions and potentially reducing its range in tropical ocean basins.Overall, the biological responses of the marine diatom Chaetoceros socialis and the N2-fixing cyanobacteria Trichodesmium IMS101 to several key climate change processes were presented and discussed in this study. These processes included dust deposition, and ocean acidification and warming, which were shown to have a significant impact on oceanic phytoplankton growth, cell size and primary productivity, biological N2 fixation, phytoplankton distribution and community composition. They would thus affect the C, N, P, Si and Fe biogeochemical cycles in various ways. Iron, as one of the most crucial micronutrients for marine phytoplankton, has in particular strong links to climate change and biogeochemical feedback mechanisms. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Since the beginning of the industrial revolution, a large amount of greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2) have been emitted into the atmosphere due to human activities. One of the main consequences of these emissions is a rapid increase in atmospheric CO2 concentration and a profound modification of the Earth's climate system. The ocean plays an important role in the Earth radiative balance since it acts as an important CO2 sink for the atmosphere. By currently absorbing about 25 % of the CO2 emitted by humans it considerably slows down climate change. Understanding the present-day spatial and temporal dynamics of the air-sea CO2 exchange and the different processes that govern this exchange is of critical importance to anticipate the evolution of the oceanic CO2 sink in the future.This thesis was realized in this context and focused on an improved quantification of the exchange of CO2 through the air-sea interface (FCO2) of the global ocean, embracing open ocean waters and coastal regions. The main objective was to fill knowledge gaps in our understanding of the processes that govern the spatial and temporal distribution of FCO2. This objective was mainly achieved through observational approaches and addressed three main aspects: a quantification of the different sources of FCO2 uncertainties at the global scale, an analysis of spatial distribution of the oceanic CO2 exchange with a strong focus on the coastal ocean and a first assessment of the coastal seasonal FCO2 dynamics and its underlying drivers. The latter relied on a data-model fusion approach allowing to decompose the FCO2 seasonality into its main physical and biogeochemical drivers. The quantification of the oceanic FCO2 from observations consists in calculating an air-sea partial pressure CO2 gradient (ΔpCO2) between the atmosphere and the sea surface. Global monthly continuous partial pressure of CO2 (pCO2) products can for example be derived from observational pCO2 databases and statistical interpolation methods. This ΔpCO2 is then multiplied by a gas exchange transfer rate coefficient (k), which depends on wind speed. However, the parametrization of k is still entailed with poorly quantified uncertainties. From a literature review of all k parameterizations available in the literature over the past 25 years, I first quantified the FCO2 uncertainties associated with k globally and regionally for the open ocean. I also quantified the uncertainties associated with the choice of a wind product over another. Our results show that the range of global FCO2, calculated with these k relationships, diverge by 12 % when using CCMP, ERA or NCEP1. Regional discrepancies in FCO2 are more pronounced than global. These global and regional differences significantly increase when using NCEP2 or other k formulations. To minimize uncertainties associated with the choice of wind product, it is possible to recalculate the parametrization of k globally for a given wind product and its spatio-temporal resolution, in order to match the last evaluation of the global k value. In a second step, we improved the quantification and analysis of the dominant patterns and drivers of the FCO2 spatial distribution for the coastal ocean worldwide. This analysis was performed globally (at 0.25° spatial resolution), using a regional segmentation of the coastal ocean, and latitudinally. I found that coastal regions at high latitudes act as a CO2 sink while tropical regions and along the equator tend to act as an atmospheric CO2 source. Globally integrated, I quantified that the coastal seas act currently as a CO2 sink with a value of -0.20 ± 0.02 Pg C yr-1. For the first time, I also compared the spatial patterns of coastal FCO2 to that of the adjacent open ocean, globally. With the exception of some regions such as those dominated by riverine inputs, I demonstrated that they present similar latitudinal distribution of their FCO2 density per unit of surface area, suggesting analogous responses to increasing atmospheric CO2. I also reevaluated the global ocean CO2 budget and estimated a global anthropogenic CO2 uptake ranging between -2.6 ± 0.4 Pg C yr-1 and -2.9 ± 0.5 Pg C yr-1 for the 1998-2015 period. In a third step, I contributed to the first continuous observational pCO2 data product merging the coastal and open ocean in a consistent manner. This study showed that difference between open ocean and coastal ocean estimates along the overlap area increases with latitude but remains close to 0 µatm globally. Stronger discrepancies, however, exist on the regional level resulting in differences that exceed 10 % of the climatological mean pCO2, particularly in regions constrained by fewer observations, paired with biogeochemical complexity, such as the Peruvian upwelling system and ice covered regions.In a fourth step, a temporal analysis of the FCO2 seasonality was performed for the coastal ocean based on an observational approach. I analyzed and quantified the FCO2 seasonal dynamics globally and for different latitudinal bands. Globally, coastal regions act as a CO2 sink with a more intense uptake occurring in summer (-21 Tg C month-1) because of the disproportionate influence of high latitude shelves in the Northern Hemisphere. I also estimated the contribution of different drivers (sea-ice coverage, wind speed, and ΔpCO2 change) to the FCO2 seasonal amplitude. This data-driven approach allowed me to conclude that the ΔpCO2 is the main driver of the FCO2 variability at the seasonal timescale. I then used a global oceanic biogeochemical model to decompose the seasonal coastal pCO2 variability further into its driving physical and biological processes. From a first qualitative assessment, I concluded that the thermal effect associated to sea surface temperature changes is the main effect governing the coastal seasonal pCO2 variability except at high latitudes where the non-thermal effect associated to changes in biology, circulation, fresh water and the air-sea CO2 exchange itself dominate. I also found that, overall, the thermal effect alone should lead to larger seasonal fluctuations, but its influence is partly offset by the non-thermal effect. Throughout this thesis, I also evaluated the extent to which the continuous observational pCO2 products derived from an artificial neuronal network approach and from the global ocean biogeochemical model MOM6-COBALT could reproduce the raw pCO2 fields extracted from global databases. Overall, I showed that at the regional scale, the two products are in relatively good agreement compared to observations. I also identified regions where discrepancies are the largest and where future observational data are needed in the future, as well as regions where agreement is the most satisfactory and, thus, most suitable for further process-based analyses. / Depuis le début de la révolution industrielle, une grande quantité de gaz à effet de serre tels que le dioxyde de carbone (CO2) a été émise dans l'atmosphère en raison des activités humaines. L'une des principales conséquences de ces émissions est une augmentation rapide de la concentration en CO2 atmosphérique et une modification profonde du système climatique de la Terre. L'océan joue un rôle important dans l'équilibre radiatif de la Terre car il agit comme un important puits de CO2 pour l'atmosphère. En absorbant actuellement environ 25 % du CO2 émis par l'homme, il ralentit considérablement le changement climatique. Comprendre la dynamique spatiale et temporelle actuelle de l'échange de CO2 air-mer et les différents processus qui régissent cet échange est d'une importance cruciale pour anticiper l'évolution du puits océanique de CO2 à l'avenir.Cette thèse a été réalisée dans ce contexte et s'est concentrée sur une meilleure quantification de l'échange de CO2 à travers l'interface air-mer (FCO2) de l'océan global, considérant à la fois l’océan ouvert et les régions côtières. L'objectif principal était de combler les lacunes dans notre compréhension des processus qui régissent la distribution spatiale et temporelle du FCO2. Cet objectif a été principalement atteint grâce à des approches observationnelles et a abordé trois aspects principaux: une quantification des différentes sources d'incertitudes du FCO2 à l'échelle globale, une analyse de la distribution spatiale de l'échange de CO2 océanique avec un fort accent sur l'océan côtier et une première évaluation de la dynamique saisonnière du FCO2 côtier et de ses moteurs sous-jacents. Ce dernier s'est appuyé sur une approche de fusion de modèles et d’approches observationnelles permettant de décomposer la saisonnalité du FCO2 en ses principaux moteurs physiques et biogéochimiques.La quantification du FCO2 océanique à partir d’observations consiste à calculer un gradient de pression partielle air-mer de CO2 (ΔpCO2) entre l'atmosphère et la surface de la mer. Des produits globaux continus mensuels de la pression partielle de CO2 (pCO2) peuvent par exemple être dérivés à partir de bases de données observationnelles de pCO2 et de méthodes d'interpolation statistique. ΔpCO2 est ensuite multiplié par un coefficient de vitesse de transfert d'échange gazeux (k), qui dépend de la vitesse du vent. Cependant, la paramétrisation de k est sujette à de larges incertitudes et mal quantifiées. À partir d'une synthèse de la littérature de toutes les paramétrisations de k disponibles dans la littérature au cours des 25 dernières années, j'ai d'abord quantifié les incertitudes sur FCO2 associées à k à l'échelle globale et régionale pour l'océan ouvert. J'ai également quantifié les incertitudes associées au choix d'un produit éolien par rapport à un autre. Nos résultats montrent que la gamme du FCO2 global, calculée avec ces différentes paramétrisations de k, diverge de 12 % lors de l'utilisation de CCMP, ERA ou NCEP1. En raison des différences dans les pattern de vent régionaux, les différences régionales sur le FCO2 sont plus prononcés que globalement. Ces différences globales et régionales augmentent de manière significative lors de l'utilisation de NCEP2 ou d'autres formulations de k. Afin de réduire les incertitudes associées au choix du produit de vent, il est possible de recalculer la paramétrisation de k pour un produit de vent donné et à une résolution spatio temporelle.Dans un deuxième temps, nous avons amélioré la quantification et l'analyse des principaux pattern et des différents processus sur la distribution spatiale du FCO2 pour l’ensemble des régions côtières. Cette analyse a été réalisée à l'échelle globale (à une résolution spatiale de 0.25°), en utilisant une segmentation régionale de l'océan côtier, et latitudinalement. J'ai trouvé que les régions côtières aux hautes latitudes agissent comme un puits de CO2 tandis que les régions côtières tropicales et le long de l'équateur ont tendance à agir comme une source de CO2 atmosphérique. Globalement, j'ai quantifié que les régions côtières agissent actuellement en tant que puits de CO2 avec une valeur de -0.20 ± 0.02 Pg C an-1. Pour la première fois, j'ai également comparé la distribution spatiale du FCO2 côtier à celle de l'océan ouvert adjacent, à l'échelle globale. À l'exception de certaines régions telles que celles dominées par les apports fluviaux, j'ai démontré que les régions côtières et l’océan ouvert adjacent présentaient une distribution latitudinale similaire sur leur densité de FCO2 par unité de surface, suggérant des réponses analogues à l'augmentation du CO2 atmosphérique. J'ai également réévalué le budget mondial de CO2 de l'océan et estimé une absorption mondiale de CO2 anthropique comprise entre -2.6 ± 0.4 Pg C an-1 et -2.9 ± 0.5 Pg C an-1 pour la période 1998-2015. Dans un troisième temps, j'ai contribué à la création du premier produit continu de pCO2 observationnelles fusionnant le domaine côtier et l'océan ouvert de manière cohérente. Cette étude a montré que la différence entre les estimations provenant du produit de pCO2 de l’océan ouvert à celles dérivant du produit de pCO2 de l’océan côtier le long de leur zone de chevauchement augmente avec la latitude mais reste proche de 0 µatm globallement. Des divergences plus fortes existent cependant au niveau régional, entraînant des différences qui dépassent 10 % sur la moyenne climatologique de pCO2, en particulier dans les régions contraintes par moins d'observations, associées à une complexité biogéochimique, comme le système d'upwelling péruvien et les régions couvertes de glace.Dans une quatrième étape, une analyse temporelle de la saisonnalité du FCO2 a été réalisée pour l'océan côtier sur la base d'une approche observationnelle. J'ai analysé et quantifié la dynamique saisonnière du FCO2 à l'échelle globale et pour différentes bandes latitudinales. À l'échelle globale, les régions côtières agissent comme un puits de CO2 avec une absorption plus intense se produisant en été (-21 Tg C mois-1) en raison de l'influence disproportionnée des régions côtières des hautes latitudes dans l'hémisphère Nord. J'ai également estimé la contribution de différents processus (couverture de glace de mer, vitesse du vent et changement de ΔpCO2) à l'amplitude saisonnière du FCO2. Cette approche basée sur les données observationnelles m'a permis de conclure que ΔpCO2 est le principal moteur de la variabilité du FCO2 à l'échelle saisonnière. J'ai ensuite utilisé un modèle biogéochimique océanique global pour décomposer davantage la variabilité saisonnière du pCO2 côtier en ses processus physiques et biologiques. À partir d'une première évaluation qualitative, j'ai conclu que l'effet thermique associé aux changements de température de la surface de la mer est le principal effet régissant la variabilité côtière saisonnière du pCO2 sauf aux hautes latitudes où l'effet non thermique associé aux changements de biologie, de circulation, d'eau douce et de l’échange de CO2 air-mer domine. J'ai également constaté que, globalement, l'effet thermique à lui seul devrait entraîner des fluctuations saisonnières plus importantes, mais son influence est en partie compensée par l'effet non thermique.Tout au long de cette thèse, j'ai également évalué dans quelle mesure les produits continus de pCO2 observationnelles dérivés d'une approche de réseau de neurones artificiels et du modèle biogéochimique océanique global MOM6-COBALT pourraient reproduire les champs de pCO2 bruts extraits des bases de données globale. Dans l'ensemble, j'ai montré qu'à l'échelle régionale, les deux produits sont relativement en bon accord par rapport aux observations. J'ai également identifié les régions où les différences sont les plus importantes et où de futures données observationnelles sont nécessaires à l'avenir, ainsi que les régions où les deux produits présentent un accord le plus satisfaisant et, par conséquent, le plus approprié pour de futures analyses de compréhension des différents processus. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

The mangrove forest is an ecosystem distributed worldwide along tropical andsubtropical coastlines. The environmental conditions are known to affect species distributionpatterns, and to understand them is one of the main goals of biogeography. The association ofenvironmental factors (e.g. temperature and precipitation) and species distribution patterns haschallenged scientists since long. Species are distributed in a geographical space, however, whyspecies are present in a certain location but absent in another is a fundamental question inbiogeography. This PhD thesis aims at better understanding the most intriguing issues relatedto the role of environmental factors associated with mangrove distribution range limits andspecies richness from regional (Brazilian mangroves) to global scales.For the Brazilian mangroves, two scales were used to comprehend the spatial ecological nicheof mangrove tree species. First, the entire Brazilian mangrove-lined coast was considered, andseveral environmental variables were used to explain what is driving mangrove tree speciesdistribution. Second, a detailed analysis of daily Sea Surface Temperature (SST) data for theBrazilian mangrove forest at the southernmost mangrove range limit was done, and comparedwith a site beyond the range limit. The chilling events of SST data, also considering oceancurrents, show that Laguncularia racemosa is probably bounded by the southernmost Brazilianmangrove limit because of a dispersal constraint rather than by the frequency of chillingevents. However, the abundance of L. racemosa in Laguna at the Southern mangrove rangelimit, compared with only a few individuals of A. schaueriana, is probably associated with thechilling events of SST constituting a constraint to the latter species. This proves that mangroverange limits are not explained by a single causeThis PhD thesis also has the objective to evaluate the influence of upwelling intensity onthe distribution worldwide, which is its approach at a global scale. The sea surface temperature(SST) had been identified as one of the key drivers of global mangrove distribution, given thecoincidence of isotherms with mangrove global limits. However, other factors play a role in thevariability of SST. Cold waters from deep ocean layers rise to the surface (upwelling systems),which reduces SST values and can trigger aridity. Although previous research has confirmedthat mangrove distribution is driven by a variety of factors, this PhD thesis additionallydemonstrates a significant influence of upwelling intensity, and hence provides elements for abetter understanding of the factors driving mangrove expansion/retraction at a global scale. Inaddition, this work emphasizes climate and oceanographic processes influencing mangroverange limits. While contributing to a better understanding of some of the most intriguingquestions on the macroecology of mangrove, this PhD thesis also raises new questions thatshould be studied by future research. / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

En assurant la dispersion, la phase larvaire joue un role fondamental dans la dynamique des populations d'invertébrés marins à cycle de vie bentho-pélagique et détermine la connectivité au sein des métapopulations marines. La connectivité en milieu marin influence ainsi directement la dynamique des métapopulations et la persistance des populations locales, les potentialités d'expansion des espèces en réponse à des changements des conditions environnementales ou les limites biogéographiques d'aire de distribution des espèces. Dans ce contexte, le but du présent travail a été de mieux comprendre les roles relatifs joués par les processus hydrodynamiques et hydroclimatiques, et les traits d'histoire de vie des invertébrés sur la dispersion larvaire et la connectivité en milieu cotier dans le Golfe de Gascogne et la Manche occidentale. Pour répondre à cette question, une approche couplée a été mise en oeuvre, alliant l'observation in situ et la modélisation biologie-physique à deux échelles spatiales : régionale et locale. Dans le Nord du Golfe de Gascogne, la description de la distribution larvaire de trois espèces cotières de polychètes (Pectinaria koreni, Owenia fusiformis, et Sabellaria alveolata) a mis en évidence le role prépondérant de l'organisation spatiale des structures hydrologiques à méso-échelle (i.e. plumes estuariennes) dans la variabilité de la distribution des abondances larvaires. à l'échelle régionale du Golfe de Gascogne et de la Manche occidentale, la simulation lagrangienne de la dispersion larvaire en conditions hydroclimatiques réalistes a souligné l'importance de la variabilité saisonnière des conditions hydroclimatiques et des traits d'histoire de vie (mois de ponte, durée de vie larvaire, comportement natatoire) dans le transport larvaire et la connectivité entre populations. Ces résultats ont suggéré de possibles échanges larvaires depuis les populations cotières du Golfe de Gascogne vers celles de la Manche occidentale, i.e. à travers une zone de transition biogéographique. Ils ont aussi permis de tester plusieurs hypothèses sur les conséquences possibles du changement climatique sur la dispersion et la connectivité entre populations marines, i.e. via une période de ponte précoce et une durée de vie larvaire raccourcie. à l'échelle locale du Golfe Normand-Breton, un modèle eulérien de dispersion a permis d'estimer la connectivité entre les récifs biogéniques construits par une espèce à forte valeur patrimoniale, Sabellaria alveolata. Ce modèle a permis de déterminer les influences relatives de la variabilité intra- et inter-annuelle des conditions hydroclimatiques sur la connectivité, dans un contexte de gestion et de conservation d'un patrimoine naturel.