Depuis le début des années 2000, la détérioration de la qualité de l’eau de nombreux lacs du sud québécois, résultant souvent en des floraisons de cyanobactéries, inquiète de plus en plus les résidents et les municipalités affectées. Ces préoccupations ont mené à la mise en place d’une étude paléolimnologique du lac Nairne, ayant pour but principal de reconstituer l’évolution trophique du lac. La municipalité de Saint-Aimé-des-lacs et l’Association pour la Protection de l’Environnement du Lac Nairne (APELN), en collaboration avec le partenariat CIMA+/ULaval, ont joint leurs efforts pour fournir aux décideurs les outils nécessaires à une meilleure compréhension de l’évolution de la qualité de l’eau du lac et pour l’élaboration d’un plan de gestion adapté au lac. Cette étude retrace l’évolution trophique du lac Nairne (Charlevoix, Qc) selon une approche paléolimnologique à l’aide des diatomées fossiles, d’analyses géochimiques et de pigments photosynthétiques fossiles. Les résultats obtenus démontrent une eutrophisation progressive du plan d’eau depuis 780 ans BC et une accélération de la détérioration de la qualité de l’eau suite à l’exploitation des terres du bassin versant. Cependant, une amélioration de la qualité de l’eau est également notée suite à la diminution des activités d’exploitation dans le bassin versant et à la recolonisation végétale vers 1950. Ces résultats mettent en évidence les conséquences profondes de l’établissement humain sur l’intégrité des écosystèmes aquatiques et la qualité de l’eau, mais aussi qu’une modification des habitudes de vie peut avoir des incidences positives sur la qualité de l’eau. / Residents and municipalities surrounding many southern Quebec lakes have expressed concerns since the early 2000s following massive cyanobacterial blooms that were followed by rapid deterioration of the lake’s water quality. As a consequence, several research programs have been initiated in order to provide those municipalities with an array of tools for a better management of these water bodies. In this context, the municipality of Saint-Aimé-des-Lacs, the Association pour la Protection de l’Environnement du Lac Nairne (APELN) and a partnership CIMA+/ULaval, have joined forces to conduct a paleolimnological research project at Lake Nairne. This concerted study aims at describing the past and recent evolution of Lake Nairne’s trophic state, and also to provide policy makers with tools for the development of management plans specifically designed for the lake’s watershed. As part of this concerted study, this master’s thesis describes Lake Nairne’s historical trophic state fluctuations. Using a paleolimnological approach, fossil diatoms, geochemical analysis and photosynthetic fossil pigments have shown progressive eutrophication of the lake basin since 780 years BC and rapid deterioration of the lake’s water quality following the beginning of agricultural and industrial activities in the lake’s watershed. However, improvements in water quality were also noted since the recent slowdown of industrial operations and vegetation recolonization since 1950. These results highlight the profound impact that human settlement and activities can have on the ecological stability of Lake Nairne, but also the capacity of such aquatic ecosystems to partly recover following substantial modification of the lake’s watersheds.

La péninsule de Fildes (Île du Roi-George, Îles Shetland du Sud) est le théâtre d'une occupation humaine permanente depuis la construction de la station Bellingshausen en 1968. Depuis ce temps, on y a construit six bases scientifiques et militaires. Ces bases font de la région celle qui a la population la plus dense sur le continent avec une population permanente de 125 personnes et un pic estival de 300 personnes. De nombreuses infrastructures ont été installées afin de supporter ces bases incluant un aéroport, des routes, des pipelines ainsi que des génératrices au diesel. Dans cette recherche, utilisant une approche paléolimnologique, il a été question d'étudier une série de lacs dans le but d'en savoir davantage sur la façon dont ceux-ci ont été affectés par la présence humaine des 60 dernières années et par les changements climatiques connus au cours de la même période. Le projet visait l'analyse de carottes de sédiments extraites de six lacs de la péninsule : cinq qui sont situés à proximité des bases et un qui est plus éloigné. Les diatomées ont été utilisées comme indicateur biologique pour déterminer comment les communautés aquatiques ont évolué à travers le temps, en réponse aux changements observés. Des analyses de microfluorescence X (µ-XRF) ont aussi été utilisées pour observer l'évolution géochimique des lacs. Les résultats démontrent que l'évolution des lacs en réponse aux activités anthropiques dépend grandement de leur proximité avec ces activités. Deux des six lacs à l'étude ont montré une réponse à l'enrichissement en métaux lourds issu des activités humaines. Le lac témoin, qui est situé dans un secteur plus éloigné, a plutôt montré une évolution reliée aux effets des changements climatiques vécus dans la région. Les trois autres lacs ont, quant à eux, montré une certaine stabilité en ne réagissant pas aux effets des activités humaines ou aux changements climatiques. Les conclusions de cette étude seront un outil dans la surveillance des impacts causés par la présence humaine en Antarctique. Les connaissances acquises serviront à mieux comprendre comment les activités humaines et les changements climatiques ont affecté le paysage local et comment les écosystèmes de la région répondront aux changements à venir. / The Fildes Peninsula (King George Island, South Shetland Islands) has been the site of yearround human presence since the construction of Bellingshausen Station in 1968. There are now six permanent bases on the peninsula, implying one of the densest concentrations of humans in Antarctica with a permanent population of 125 and a summer peak of 300. Substantial infrastructure has been installed to support these bases, including an airport, roads, pipelines, and diesel generators. This project proposes to study a series of lakes of the Fildes Peninsula using a paleolimnological approach to assess the degree to which they have been impacted by anthropogenic activities and climate change during the last 60 years. Therefore, the project aims the analysis of sediment cores extracted from six lakes of Fildes Peninsula: five of which are near the bases and one is farther on the peninsula. Diatoms are used as a biological indicator to determine how aquatic communities have changed over time in response to those changes. Micro-X-Ray fluorescence has also been used to observe the geochemical evolution of the lakes. The results demonstrate that the recent evolution of the lakes greatly depends on their proximity to human activities. Two of the six studied lakes have shown a response to the enrichment in heavy metals coming from human activities. On the other side, the control lake has shown a response to the effects of climate change. The three other studied lakes have shown a relative stability while not reacting to human activities nor climate change. The results of this study will be an important step in the environmental monitoring of the impacts of Fildes Peninsula bases on the environment. The insights gained will serve to better understand how the changing intensity of human activities has affected the local landscape, and therefore to predict how the region's ecosystems may respond to future changes.

Les changements climatiques soulèvent d'importants questionnements sur la vulnérabilité et la résilience des écosystèmes nordiques et des populations humaines du Nunatsiavut, lesquelles occupent la région depuis près de 7000 ans. Dans le cadre d'une initiative de recherche interdisciplinaire dans l'archipel de Nain sur la côte subarctique du Labrador, ce projet visait à reconstituer la variabilité paléoenvironnementale et paléoclimatique postglaciaire de Dog Island et à documenter leurs impacts sur l'évolution des lacs situés à proximité de sites archéologiques (Oakes Bay 1). Misant sur une approche paléolimnologique, les indicateurs biologiques (diatomées), physiques et géochimiques préservés dans les carottes sédimentaires de deux lacs ont été analysés. Les résultats du lac Oakes Bay West révèlent la sensibilité du bassin lacustre aux perturbations qui ont lieu dans son bassin versant, possiblement attribuables à des modifications dans le couvert végétal, les régimes hydrologiques et les processus géophysiques depuis 4900 ans cal. BP. Deux événements majeurs, caractérisés par des apports sédimentaires importants, ont été identifiés entre 4650-4150 ans cal. BP puis à partir de 1520 ans cal. BP. Autrement, les assemblages de diatomées suggèrent une légère diminution du pH, potentiellement liée au développement de la végétation et des sols du bassin versant, au refroidissement progressif du Néoglaciaire ou, plus récemment (depuis 1050 ans cal. BP), au processus de paludification préalablement identifié dans la région. La succession des assemblages biostratigraphiques et les profils physico-chimiques du lac Evilik ont permis de retracer l'isolation postglaciaire du lac provoquée par le relèvement glacio-isostatique et la régression marine. On observe une transition en trois étapes distinctes: 1) un milieu littoral marin peu profond et instable entre 3350-2700 ans cal. BP; 2) une période transitoire saumâtre marquée par la perte de contact régulier avec la mer entre 2700-1840 ans cal. BP; et 3) l'établissement des conditions lacustres vers 1840 ans cal. BP. / Climate change raises important questions about the vulnerability and resilience of both the northern ecosystems and the human populations in Nunatsiavut that have inhabited the region for nearly 7000 years. As part of an interdisciplinary research initiative within the Nain Archipelago on the subarctic coast of Labrador, this project sought to reconstruct the postglacial paleoenvironmental and paleoclimatic variability of Dog Island and to document their impacts on the evolution of lakes located in the vicinity of significant archaeological sites (e.g., Oakes Bay 1). Using a paleolimnological approach, biological (diatoms), physical and geochemical indicators preserved in sediment cores from two lakes were analyzed. Results from Oakes Bay West reveal the sensitivity of the lake basin with respect to watershed disturbances, possibly due to changes in vegetation cover, hydrological regimes, and geophysical processes since 4900 cal. BP. Two major events, characterized by significant sedimentary inputs, were identified between 4650-4150 cal BP and then from 1520 cal BP onward. Otherwise, the diatom assemblages suggest a slight decrease in pH, potentially related to the development of vegetation and soils in the watershed, to the progressive cooling of the Neoglacial period or, more recently (since 1050 years cal. BP), to the paludification process previously identified in the region. The succession of biostratigraphic assemblages and the physico-chemical profiles of Evilik lake have allowed us to reconstruct the postglacial isolation of the lake caused by the processes of glacio-isostatic rebound and marine regression. A three-stage transition is observed: 1) a shallow and unstable littoral marine environment between 3350-2700 cal. years BP; 2) a brackish transitional period marked by the loss of regular contact with the sea between 2700-1840 cal. years BP; 3) the establishment of lacustrine conditions around 1840 years cal. BP.

Pour pallier le manque de connaissances sur la biogéographie des diatomées nordiques, le recueil d'un maximum d'informations est encouragé. Rassembler les données paléolimnologiques régionales permet d'effectuer des analyses écologiques et environnementales dans un contexte géographique plus large. La Circumpolar Diatom Database (CDD), un projet initié en 1997 par le Laboratoire de Paléoécologie Aquatique (LPA), tente de répondre à ces besoins. Toutefois, cette première version de la CDD comporte certaines lacunes, dont l'insertion de données de type « Z » (niveau de carottage) et l'implantation dans un système d'information géographique (SIG). L'objectif principal de cette étude est de développer une nouvelle structure de base de données relationnelle particulièrement adaptée aux données paléolimnologiques favorisant l'archivage, la consultation et la représentation cartographique des données à l'échelle circumpolaire. En second lieu, ce projet vise à tester le potentiel d'implantation de la CDD dans un SIG et d'entrevoir sa diffusion au sein de la communauté scientifique. Les étapes méthodologiques de développement d'un système d'information ont mené à la création d'un modèle de base de données relationnel composé par langage SQL. Une liste de références taxonomiques a été réalisée par l'unification de plusieurs listes existantes. Une interface utilisateur a été développée sous forme de formulaires MS Access facilitant la consultation des résultats. L'utilisation de la CDD a été testée dans ArcGIS par une connexion OLE DB et par conversion en « Personal Geodatabase ». La collecte de données a permis de tripler le volume d'informations de la nouvelle CDD. Elle renferme maintenant quelque 572 sites d'échantillonnage, 39 350 données d'occurrence et 15 000 données limnologiques. Sa couverture s'étale sur huit régions circumpolaires arctiques réparties sur trois continents : Amérique du Nord, Europe et Asie. Jusqu'à maintenant, la couverture spatiale de la CDD permet difficilement d'effectuer des analyses sur une vaste échelle. Il est donc primordial d'encourager la communauté paléolimnologique à contribuer davantage au projet. Ce projet a généré un système d'information exploitable, et les phases d'implantation et de distribution pourront être entreprises en fonction de l'avenir souhaité pour la CDD et des ressources disponibles.

La lutte contre l'eutrophisation des grands lacs péri-alpins a permis une réduction des concentrations internes en phosphore, pour des réponses écologiques parfois mitigées. Dans le Léman, les concentrations en P ont été divisées par dix en trente ans pourtant la biomasse algale et la production primaire restent aussi élevées qu'au maximum de l'eutrophisation, malgré une augmentation de la transparence des eaux. Donc, bien que la concentration en phosphore soit une variable de forçage majeure des communautés planctoniques, il apparait nécessaire de considérer le rôle d'autres variables de forçage qui interagissent avec la concentration interne en nutriments pour comprendre les réponses écologiques des lacs aux mesures de reoligotrophisation. Les communautés planctoniques peuvent être impactées par les pratiques de la gestion appliquées d'autres compartiments du réseau trophique tels que les populations piscicoles. A l'effet de ces facteurs locaux s'ajoutent à l'impact du réchauffement climatique, un phénomène planétaire participant au changement global qui se manifeste à partir du début des années 1980, et dont l'impact est de mieux en mieux mis en évidence dans les lacs.Peu de lacs ayant fait ou font l'objet de suivis de routine, l'observation des effets de ces divers forçages anthropiques et la compréhension de leurs interactions se heurtent au faible nombre de base de données disponibles. En outre les données collectées ne permettent pas de remonter assez loin dans le temps pour couvrir entièrement la période au cours de laquelle les perturbations anthropiques se sont accrues. Elles ne permettent pas non plus d'étudier les conditions environnementales précédant cette période. La paléolimnologie à haute résolution (échelle annuelle et saisonnière) appliqué aux périodes récentes (dernier siècle) est une démarche alternative proposée pour palier cette absence de données instrumentales.Ce travail de thèse vise à comprendre comment les modifications des concentrations en nutriments, la gestion piscicole d'une espèce zooplantonophage, le corégone, et le changement climatique contribuent à modifier la structure et la diversité des communautés planctoniques de diatomées et de rotifères des grands lacs péri-alpins français depuis la fin du XIXe siècle.Les communautés planctoniques choisies ont chacune un fort potentiel bio-indicateur et une très grande importance dans la structure et le fonctionnement des écosystèmes lacustres. Les trois perturbations majeures et simultanées survenant lors de la période d'étude se présentent avec des intensités différentes dans les trois lacs. L'évolution temporelle de certains paramètres physico-chimiques au sein de ces lacs est déjà en partie connue grâce à un suivi de limnologie mis en place depuis plusieurs dizaines d'années.Les acquis de la thèse sont de divers natures. (i) développement méthodologique concernant la reconstruction paléolimnologique des communautés de rotifères à partir des banques d'œufs archivées dans les sédiments, (ii) reconstruction des les réponses écologiques des compartiments diatomiques et rotifèriens au cours du dernier siècle, (iii) de comparer ces trajectoires entre lacs afin de discriminer les réponses à des perturbations locales, de celles à des perturbations plus globales et (iv) d'améliorer notre compréhension des interactions entres toutes ces perturbations. / During the XXth century, lacustrine ecosystems have undergone deep changes due to increased human activities on lakes and their watershed. Although significant restoration efforts have been undertaken since the 1980's, their efficiency can be limited. For instance, although phosphorous concentrations of Lake Geneva have been cut by 10 in the last 30 years (for a total cost of four billlions euros), the algal biomass and the primary production remain as high as during the eutrophication maximum, even if water transparency increased. So, the counter-intuitive response of lakes to restoration measures emphasizes that although phosphorous concentration is a major driver of phytoplankton, there is a need to consider the interaction with other environmental drivers, such as climate or top-down controls. Another fence however to the understanding of lake recent response to restoration measures is the lack of long-term monitoring data.The objective of this Ph-D work is to investigate how three human perturbations, i.e. changes in nutrient concentrations, fisheries management practices and climate change, can explain the response of the planktonic communities of three peri-alpine lakes (Lakes Geneva, Annecy and Bourget), using a high-resolution paleolimnological approach conducted on recent time periods. More specifically, the objectives of this PhD are three-fold:(i) To perform the methodological development of the use of rotifer egg banks archived in sediment for paleolimnological reconstructions(ii) To perform methodological development of paleolimnolgical reconstruction of diatom sesaon variability(iii) To delineate ecological responses of diatom and rotifer communities facing anthropogenic perturbations over the last century(iv) To scale the impact of local versus global perturbations over these ecological trajectories

Ce mémoire vise à approfondir les connaissances paléogéographique, paléoécologique et paléoclimatique sur le secteur sud-ouest du Bassin de Foxe, à l'île de Southampton, à travers l'analyse d'indicateurs biologiques et géochimiques préservés dans les sédiments lacustres. Nos objectifs spécifiques sont de fournir des données sur la variabilité régionale du climat depuis la dernière déglaciation (7,7 14C ka BP et 6 14C ka BP) et de préciser la nature des paléoenvironnements qui se sont succédés dans la région. Des carottes longues et courtes de sédiments ont été prélevées au nord-est de l'île. Les sédiments échantillonnés ont fait l'objet d'analyses paléolimnologiques détaillées à l'aide des diatomées. Des datations au 210Pb et 14C ont été effectuées et des reconstitutions quantitatives de pH, de température de l'eau et de l'air ainsi que du carbone organique dissout ont été appliquées. Cette étude nous permettra d'évaluer les éventuels changements à venir dans l'Arctique canadien, car c'est souvent à travers une meilleure connaissance du passé que l'on peut mieux prédire le futur.

L'apparition récurrente d'importantes efflorescences de cyanobactéries à la surface des eaux des lacs Sans Nom et Carheil (Fermont, Québec subarctique) au cours des dernières années a soulevé des inquiétudes concernant leur état de santé étant donné que ce phénomène témoigne normalement d'un processus avancé d'eutrophisation. Des démarches ont été entreprises en vue de favoriser leur rétablissement. Cependant, peu d'informations étaient disponibles concernant l'évolution de leur condition limnologique jusqu'à aujourd'hui, ce qui limitait notre compréhension de la problématique qui les affectait. Le projet de recherche visait à combler ce manque de connaissances à l'aide d'une approche paléolimnologique. Les résultats démontrent que les lacs Sans Nom et Carheil sont demeurés dans un état relativement stable pendant des milliers d'années jusqu'à ce que débute approximativement l'ère industrielle (~ 1850 AD) et que des changements prennent progressivement place dans leur condition. Les modifications dans les assemblages de diatomées (algues microscopiques; classe Bacillariophyceae) préservés dans les sédiments associés à cette période reflètent vraisemblablement des changements climatiques régionaux. La dégradation de l'état de santé des lacs n'est cependant évidente qu'à partir des années 1970 concordant avec l'établissement de la ville de Fermont et le début des rejets d'eaux usées dans le bassin versant. L'augmentation de l'abondance relative de taxons de diatomées typiques des milieux enrichis (e.g., Aulacoseira subarctica) et la disparition presque totale d'espèces indicatrices de bonnes conditions écologiques (e.g., Discostella stelligera) coïncident avec d'autres changements au niveau d'indicateurs géochimiques (e.g., ratios carbone/azote) et témoignent de l'augmentation de la productivité primaire des eaux. Le niveau de détérioration des lacs demeure toutefois modéré, ce qui laisse entrevoir de bonnes perspectives de rétablissement. Les conclusions présentées dans cette étude pourront être utilisées par les autorités locales afin d'orienter leurs prises de décision face à la gestion de la qualité de l'eau des lacs Sans Nom et Carheil. / The recurring emergence of important cyanobacterial blooms at the water surface of lakes Sans Nom and Carheil (Fermont, subarctic Quebec) over the last few years raised concerns about their health as this phenomenon usually indicates an advanced eutrophication process. Some actions have been initiated in order to promote their recovery. However, little information was available concerning the evolution of their limnological condition up to now, which was limiting our understanding of the problem that was affecting them. This research project aimed to fulfill this lack of knowledge using a paleolimnological approach. The results indicate that lakes Sans Nom and Carheil had been relatively stable for thousands of years until approximately the onset of the industrial era (~ 1850 AD) when some changes progressively took place in their condition. The modifications in the diatom assemblages (microscopic algae; class Bacillariophyceae) preserved in the sediments linked to this period likely reflect regional climatic change. The declining health of the lakes is however only evident since the mid-1970s which corresponds with the establishment of the town of Fermont and the beginning of waste water inputs from the catchment. The increase in the relative abundance of diatom taxa typical of enriched environments (e.g., Aulacoseira subarctica) and the almost complete disappearance of species indicative of good ecological conditions (e.g., Discostella stelligera) coincide with other changes in geochemical proxies (e.g., carbon/nitrogen ratios) and demonstrate the increase in the water primary production. The deterioration level of the lakes remains however moderate, suggesting good prospects for recovery. The conclusions presented in this study may be used by the local authorities to guide their decision regarding the management of the water quality of lakes Sans Nom and Carheil.

Les écosystèmes lacustres sont de plus en plus soumis à de multiples perturbations mais leur réponse est encore trop rarement considérée de façon globale. En effet, au travers d'un jeu d'interactions complexes, chaque perturbation peut moduler l'intensité de l'impact des autres sur les lacs, et de ce fait, leur réponse. Dans ce contexte, ce travail doctoral est axé sur l'approfondissement de notre compréhension de la réponse des lacs à un contexte de perturbations multiples, sur le long terme. Pour cela, trois grands lacs profonds (le lac Léman, du Bourget et d'Annecy), soumis à une perturbation régionale similaire (i.e., le réchauffement climatique) et à deux perturbations locales (i.e., les changements dans le statut trophique et dans les pratiques de gestion piscicole) d'intensités différentes, ont été choisis. La réponse de ces lacs à ces changements a été abordée au travers d'une approche paléolimnologique, basée sur les cladocères. En effet, la capacité de ceux-ci à intégrer les changements temporels dans le réseau trophique pélagique en réponse aux trois perturbations environnementales en fait un modèle adéquat pour reconstruire les changements à l'échelle de la communauté pélagique. Plus précisément, nous avons abordé (i) les changements dans les communautés de cladocères, au cours du siècle dernier, en réponse aux trois perturbations environnementales et (ii) l'impact de ces perturbations sur les stratégies de reproduction des Daphnies. Cependant, le manque de connaissance dans les grands lacs profonds sur la représentativité des communautés sources de cladocères par les assemblages de restes archivés dans les sédiments a tout d'abord conduit à faire un point méthodologique. Ce dernier a abouti à la mise en évidence de différences dans le niveau de représentation de communautés sources de cladocères selon le type de restes utilisés. La composition taxonomique et la structure en taille des restes parthénogénétiques (i.e., exosquelettes) reflètent relativement bien celle des communautés sources. Quant aux éphippies (œufs de dormance), elles se révèlent des indicateurs fiables pour reconstruire les comportements de reproduction. Suite à ces résultats, les reconstructions paléolimnologiques des communautés de cladocères montrent que leur trajectoire écologique était contrôlée par des interactions complexes entre les trois pertubations différentes, selon les périodes de temps et entre les lacs. De plus, la réponse des communautés de cladocères au climat était différente entre les trois lacs comme une fonction de l'intensité des forçages locaux. Ces observations suggèrent qu'il est important d'inclure le rôle des perturbations locales dans la prédiction de l'impact futur des changements climatiques sur les lacs. L'impact des perturbations environnementales sur le comportement de reproduction des Daphnies est tel que des évènements d'hybridation interspécifique ont été observés. Cependant, ces évènements d'hybridation sont issus de sensibilité aux trois perturbations environnementales différentes entre les espèces de Daphnies.

Les écosystèmes lacustres sont de plus en plus soumis à de multiples perturbations mais leur réponse est encore trop rarement considérée de façon globale. En effet, au travers d'un jeu d'interactions complexes, chaque perturbation peut moduler l'intensité de l'impact des autres sur les lacs, et de ce fait, leur réponse. Dans ce contexte, ce travail doctoral est axé sur l'approfondissement de notre compréhension de la réponse des lacs à un contexte de perturbations multiples, sur le long terme. Pour cela, trois grands lacs profonds (le lac Léman, du Bourget et d'Annecy), soumis à une perturbation régionale similaire (i.e., le réchauffement climatique) et à deux perturbations locales (i.e., les changements dans le statut trophique et dans les pratiques de gestion piscicole) d'intensités différentes, ont été choisis. La réponse de ces lacs à ces changements a été abordée au travers d'une approche paléolimnologique, basée sur les cladocères. En effet, la capacité de ceux-ci à intégrer les changements temporels dans le réseau trophique pélagique en réponse aux trois perturbations environnementales en fait un modèle adéquat pour reconstruire les changements à l'échelle de la communauté pélagique. Plus précisément, nous avons abordé (i) les changements dans les communautés de cladocères, au cours du siècle dernier, en réponse aux trois perturbations environnementales et (ii) l'impact de ces perturbations sur les stratégies de reproduction des Daphnies. Cependant, le manque de connaissance dans les grands lacs profonds sur la représentativité des communautés sources de cladocères par les assemblages de restes archivés dans les sédiments a tout d'abord conduit à faire un point méthodologique. Ce dernier a abouti à la mise en évidence de différences dans le niveau de représentation de communautés sources de cladocères selon le type de restes utilisés. La composition taxonomique et la structure en taille des restes parthénogénétiques (i.e., exosquelettes) reflètent relativement bien celle des communautés sources. Quant aux éphippies (œufs de dormance), elles se révèlent des indicateurs fiables pour reconstruire les comportements de reproduction. Suite à ces résultats, les reconstructions paléolimnologiques des communautés de cladocères montrent que leur trajectoire écologique était contrôlée par des interactions complexes entre les trois pertubations différentes, selon les périodes de temps et entre les lacs. De plus, la réponse des communautés de cladocères au climat était différente entre les trois lacs comme une fonction de l'intensité des forçages locaux. Ces observations suggèrent qu'il est important d'inclure le rôle des perturbations locales dans la prédiction de l'impact futur des changements climatiques sur les lacs. L'impact des perturbations environnementales sur le comportement de reproduction des Daphnies est tel que des évènements d'hybridation interspécifique ont été observés. Cependant, ces évènements d'hybridation sont issus de sensibilité aux trois perturbations environnementales différentes entre les espèces de Daphnies. / Lake ecosystems are increasingly subjected to multiple perturbations but their response is too rarely considered in overall. But, though a complex set of interactions, each perturbation can modulate the intensity of the impact of each other on lakes, and thus their response. In this context, this work is focused on deepening our understanding of the response of lakes in a context of multiples perturbations, over the long-term. We studied this response performing a paleolimnological approach (based on cladoceran) on three large, deep lakes (Lakes Geneva, Bourget and Annecy) submitted to a similar regional perturbation (i.e., climate warming) and varying intensities of two local perturbations (i.e., changes in nutrient inputs and fisheries managment practices). The ability of cladoceran to integrate the temporal changes in the pelagic food web in response to three environmental perturbations makes them a suitable model to reconstruct changes in the whole pelagic community. Specifically, we addressed (i) changes in cladoceran communities, during the last century, in response to three environmental perturbations and (ii) the impact of these perturbations on reproductive behavior of Daphnia. However, the lack of knowledge in large, deep lakes on the representativity of source cladoceran communitites by fossil assemblages in sediments firstly led to a methodological calibration. This last showed that the represention level of source communities was different according to the type of remain. Parthenogenetic remain assemblages (i.e., exoskeleton) reflect accurately the taxonomical and size structure of source communities in contrast to ephippia which are reliable proxy to reconstruct reproductive behavior. Following these results, the paleolimnological reconstructions of cladoceran communities showed that their ecological trajectories are controlled by complex interactions between the three perturbations, according to time periods and lakes. Moreover, the response of cladoceran communties to climate was different between the three lakes as a function of the intensity of local forcings. These observations suggest that it is important to include the role of local perturbations in predicting the future impact of climate change on lakes. The impact of environmental perturbations on the reproductive behavior of Daphnia is such that interspecific hybridization events were observed. However, these hybridization events were the result of different sensitivity to perturbations among Daphnia species.

Les lacs au Québec ont été soumis à une influence anthropique importante depuis l'établissement des colonies européennes, il y a quatre cents ans. Les apports anthropiques du défrichage, de l'agriculture et de l'urbanisation ont plusieurs conséquences variables pour la limnologie des lacs à travers la province. L'augmentation des températures et les périodes sans glace plus longue due aux changements climatiques au long du dernier siècle auraient pu occasionner des impacts additionnels sur la limnologie des lacs. Les rapports sur l'eutrophisation au Québec sont en croissance, mais des données limnologiques à long terme ne sont pas disponibles. L'étude présente a adopté une approche paléolimnologique afin de fournir une meilleure compréhension des changements a long terme dans les lacs du sud du Québec. Spécifiquement, ce projet a utilisé les pigments biomarqueurs prélevés dans les sédiments des lacs pour examiner la variation historique des communautés phytoplanctoniques. Les pigments photosynthétiques identifiés par chromatographie liquide de haute performance (HPLC) ont été la chlorophylle a (et ces dérivés) et les caroténoïdes d'algues, soient β, β-carotène, alloxanthine, crocoxanthine, diadinoxanthine, fucoxanthine, lutéine, vaucheriaxanthine, échinénone, zéaxanthine et canthaxanthine. L'âge des sédiments a été déterminé par les radio-isotopes 210Pb et 14C, et la concentration de matière organique a été déterminé par perte-au-feu. Une analyse HPLC détaillée d’une carotte de sédiment du Lac Saint-Augustin a montré trois périodes majeures de l’eutrophisation qui correspondent aux augmentations d’activité anthropique dans le lac. Les concentrations de chlorophylle a ont augmenté de 2,35 mg g-1 OM-1 en 1682 à 55,4 mg g-1 OM-1 en 2011. Les biomarqueurs spécifiques des pigments fossiles ont été utilisés pour décrire l’historique de la biomasse phytoplanctonique dans le lac et a indiqué la première occurrence de floraison de cyanobactéries à la fin des années 1860. Une étude de dix lacs québécois a examiné la variabilité de l’ampleur de l’eutrophisation de la région et le synchronisme des réponses à l’enrichissement des lacs. Les résultats ont montré que les populations des cyanobactéries et des autres phytoplanctons ont augmentés à des niveaux sans précédent dans les dernières décennies. Par rapport aux conditions avant la colonisation par les Européens, il y a eu une augmentation générale de pigments et de dominance des cyanobactéries, ce qui souligne l’impact du développement anthropique sur l’eau douce de la région. / Quebec lakes have been subjected to substantial anthropogenic influence since the establishment of European colonies four hundred years ago. Anthropogenic inputs from land clearing, agriculture and urbanization have resulted in variable impacts on the limnology of lakes across the province. Rising temperatures and longer ice-free periods as a result of changing climate over the past century may have resulted in additional impacts on the limnology of these lakes. Reports of eutrophication in the province of Quebec are increasing, but long-term limnological data are not available. The present study adopted a paleolimnological approach to provide an improved understanding of long term change in the lakes of southern Québec. Specifically, the project employed pigment biomarkers from lake sediments to examine the historical variations in phytoplankton communities. The photosynthetic pigments identified by high performance liquid chromatography (HPLC) were chlorophyll a (and its derivatives) and the algal carotenoids β, β-carotene, alloxanthin, crocoxanthin, diadinoxanthin, fucoxanthin, lutein, vaucheriaxanthin, echinenone, zeaxanthin and canthaxanthin. Sediment age was determined by 210Pb and 14C, and organic matter concentration was determined by loss-on-ignition. The detailed HPLC analysis of a sediment core from Lac Saint-Augustin revealed three major periods of enrichment corresponding to increases of anthropogenic activity in the lake. Chlorophyll a concentrations increased significantly from the base of the core to present day, rising from 2.35 mg g-1 OM-1 in 1682 to 55.4 mg g-1 OM-1 in 2011. Specific fossil pigment biomarkers were used to describe the history of phytoplankton biomass in the lake, and indicated the first occurrence of cyanobacterial blooms in the 1860s. A study of ten Quebec lakes addressed the variability in magnitude of eutrophication in this region, and the synchronicity in timing and responses to enrichment among lakes. The results showed cyanobacterial and associated phytoplankton populations have risen to unprecedented levels over the last few decades of ongoing development. Relative to pre-European settlement conditions, there was an overall increase in pigments and cyanobacterial dominance, highlighting the overall impact of anthropogenic development on the freshwater resources of this region.