Ces dernières années, de nombreuses études ont mis en évidence que le cycle de vie et le comportement des organismes sont en train de changer en réponse au réchauffement climatique. Le modèle d’étude des oiseaux apparaît être un excellent témoin de ces changements et présente l’avantage d’être particulièrement bien documenté, grâce notamment à l’existence de séries de données biologiques sur de longues périodes. Parmi ces séries, celles recueillies sur les sites de suivi de la migration active sont particulièrement appropriées pour détecter les changements phénologiques et la tendance populationnelle des oiseaux migrateurs sur le long terme, et n’ont jusque là que très peu été considérées. Au cours de cette thèse, après avoir réalisé un inventaire exhaustif des sites de suivi de la migration active en France, nous avons déterminé les critères d’exploitabilité de ces données et les méthodes adaptées à leur utilisation. En analysant ces données, il a été mis en évidence chez les migrateurs courte-distance un allongement du temps de présence sur les sites de reproduction ainsi qu’un raccourcissement des distances de migration, laissant supposer une tendance à la sédentarisation à proximité des sites de reproduction. De plus, nous avons montré que ces changements du comportement migratoire ne s’opèrent pas systématiquement de façon linéaire, progressive, mais souvent de façon abrupte, soudaine, et synchrone (e.g. circa 1995). Une telle modification est à la fois la cause et la conséquence d’une réorganisation dynamique des écosystèmes qui opère notamment au travers des réseaux trophiques, témoignant d’une réponse à grande échelle des écosystèmes face au changement climatique. / In recent years, a number of studies have highlighted that the life cycle and behaviour of organisms are changing as a result of global warming. Birds appear to be suitable models to detect these changes because this taxonomic group is particularly well documented, with a large amount of biological datasets available over long periods. Among them, those collected at migration watchsites are particularly valuable to detect long term phenological changes and population trends of migratory birds, but these data have been poorly considered so far. In this thesis, an exhaustive inventory of monitoring watchsites in France is first performed; we then determined the minimum requirements to use such heterogeneous datasets in order to reliably estimate changes in bird phenology and population. We showed that short-distance migrants have lengthened their breeding area residence time and have shortened their migration distances. It suggests that these birds may become resident close to their breeding sites. In addition, we demonstrated that these changes in migratory behaviour do not always occur linearly or gradually, but often abruptly, suddenly, and in a synchronous way (e.g. circa 1995). Such changes are both the cause and the consequence of a dynamical reorganization of ecosystems identified through food webs, indicating a large-scale response of ecosystems to climate change.

Les objectifs de ce travail visaient à déterminer l'importance qualitative, quantitative et fonctionelle des virus dans le Lac Pavin, en tenant compte des gradients liés à la profondeur. Nous montrons que la dynamique de la diversité de l'abondance et de l'activité lytique du virioplancton du lac est étroitement associée à celle des communautés microbiennes. La prise en compte de l'ensemble de la colonne d'eau indique que la structure des réseaux trophiques microbiens et la place des virus dans ces réseaux dépendent de la profondeur. Finalement, jusqu'à 16% du bactérioplancton serait lysogène. Ce mode de vie, antagoniste à celui lytique, dépend de la disponibilité de l'hôte et serait un mécanisme de survie virale, pouvant avoir une incidence sur l'évolution adaptative des hôtes. Ces résultats montrent que les virus seraient essentiels dans la diversification et l'écologie des communautés microbiennes, et dans les flux de matière et d'énergie circulant dans la colonne d'eau.

Les lagunes côtières Méditerranéennes constituent des zones de nourrissage pour les juvéniles de plusieurs espèces de poissons côtiers. C’est sur cet apport constant en juvéniles ainsi que sur les ressources trophiques du milieu que s’appuie l’aquaculture extensive dans la lagune Vassova (Préfecture de Kavala, Grèce). Afin d’optimiser la production piscicole, il apparaît important d’identifier les processus favorisant la survie et la croissance des jeunes poissons.Ce travail s’est focalisé sur une espèce communément exploitée dans les lagunes Méditerranéennes : le mulet sauteur Liza saliens (Mugilidae). Notre étude s’est attachée à identifier les ressources trophiques soutenant la croissance des juvéniles de L. saliens (15 - 50 mm, longueur totale / LT) et à préciser leur qualité nutritionnelle en termes d’apports en acides gras polyinsaturés (AGPI). Ainsi, pendant la période de colonisation de la lagune Vassova par L. saliens (Juin - Novembre), des prélèvements mensuels de poissons (juvéniles de L.saliens et principales espèces piscicoles sédentaires), de leurs proies potentielles, et des différentes sources de matière organique ont été effectués sur deux stations de la lagune. Une approche combinant l’analyse des biomarqueurs lipidiques, l’analyse isotopique et l’analyse des contenus stomacaux a été adoptée afin d’identifier les sources de carbone soutenant la croissance des jeunes L. saliens. Les analyses lipidiques ont également permis de suivre l’évolution de la composition en AG des lipides membranaires (lipides polaires : LP) et destockage (lipides neutres : LN) des juvéniles de L. saliens durant leur premiers mois de vie lagunaire. Enfin, en déterminant par GC-C-IR-MS la composition isotopique des AGPI assimilés par L. saliens, il a été possible d’identifier l’origine de ces composés essentiels. Nos résultats montrent qu’à leur arrivée dans la lagune, les juvéniles (~15 mm, LT) se nourrissent exclusivement d’organismes planctoniques. Lorsque les juvéniles atteignent les 20 mm (LT), ils passent progressivement vers une alimentation principalement basée sur des proies benthiques. Ce changement de régime alimentaire se traduit par une diminution importante des apports alimentaires en 22:6ω3. A cet égard, les résultats obtenus en GC-C-IRMS montrent que chez L. saliens cet AGPI a comme toute première origine, les microorganismes du compartiment planctonique. Il apparaît donc qu’au cours de leur transition du milieu planctonique marin vers le milieu benthique lagunaire, les juvéniles de L. saliens sont confrontés à une diminution de la qualité nutritionnelle. Néanmoins, le 22 :6ω3, mais également le 20:4ω6 semblent être activement retenus dans les lipides membranaires des jeunes poissons. Plus généralement, nos résultats montrent que le 20:4ω6 est fortement retenu par les principales espèces pisciaires de la lagune, suggérant l’importance pour les poissons estuariens, de ce composé essentiel impliqué dans la résistance des poissons aux stress environnementaux. / Mediterranean coastal lagoons are considered as major nursery areas for several coastal fish species. In Vassova lagoon (Kavala Prefecture, Greece), this continuous input of juveniles, along with the lagoons’ naturalfood resources, sustain local extensive aquaculture. Therefore, in order to optimise the fisheries’ yield, thefactors affecting juveniles’ growth and survival in the lagoon need to be assessed. The objectives of this research work are to identify the organic matter sources sustaining growth of a common commercial Mediterranean species (Liza saliens, Mugilidae) juveniles’ (15 – 50 mm, total length / TL) and to assess their nutritional quality in terms of polyunsaturated fatty acids (PUFAs). In that aim, fish (L.saliens juveniles and principal resident fish species), their potential preys, and basal organic matter sources where sampled monthly during L. saliens settlement in Vassova lagoon (June - November). The origin of carbon assimilated by L. saliens was assessed using lipid and isotopic biomarker approaches as well as stomach content analysis. Moreover, lipid analyses allowed understanding the influence of diet on the fatty acid (FA) composition of L. saliens storage (neutral lipids : NLs) and membrane lipids (polar lipids: PLs) during early life in the lagoon. Finally, the isotopic composition of the PUFAs assimilated by L. saliens juveniles was determined by GC-C-IRMS and allowed the assessment of the sources of these compounds in the ecosystem. Results indicate that at their arrival at the lagoons’ mouth L. saliens juveniles (~15 mm, TL) feed on planktonic organisms. When juveniles reach the size of 20 mm (TL), they progressively shift towards benthic prey. This dietary shift is followed by an important decrease of the dietary levels of DHA. Indeed, in Vassova lagoon, this PUFA seems to be mainly produced by planktonic microorganisms. Therefore, during the transition from the marine planktonic environment towards the lagoons’ demersal habitat, L. saliens juveniles probably experience a decrease in the nutritional quality of their food. However, 22:6ω3 as well as 20:4ω6 appear to be actively retained in L.saliens membrane lipids (PLs). More interestingly, 20:4ω6 seems also to be retained by other fish species found in the lagoon. The latter suggests that this essential compound, which in fish is implicated in resistance processes to environmental stressors, has an important physiological role for fish in estuarine environments.

Les marais littoraux de Charente Maritime représentent des systèmes hydrauliques sur lesquels les données existantes sur la qualité de l'eau sont limitées. Ce déficit d'information représente un frein à la bonne gestion de ces écosystèmes. Leur situation intermédiaire entre continent et océan leur confère un rôle prépondérant au sein de ces entités. Par ailleurs, les marais représentent un patrimoine écologique majeur où le suivi du compartiment aquatique est indispensable en vue d'améliorer la connaissance et d'apprécier l'évolution de ces milieux.Dans ce cadre, un réseau de suivi de la qualité des eaux des marais a été mis en place sur la base du SEQ-Eau (système d'évaluation de la qualité des cours d'eaux) en 2003 par l'UNIMA (Union des Marais de Charente-Maritime) dans le but de créer un référentiel " marais "répondant aux exigences de la DCE (Directive Cadre sur l'Eau européenne). Mais avant d'apprécier la qualité des eaux des marais, il est nécessaire de comprendre leur fonctionnement. Les objectifs de la thèse sont de trois ordres. Le premier était de dégager une typologie de nature d'eau des marais en valorisant les données issues du suivi patrimonial de l'UNIMA. Dans un deuxième temps, le suivi analytique des eaux et du fonctionnement a été approfondi (ajout de paramètre chimique, biologique et géographique) sur un nombre restreint de stations.Une typologie, basée sur une méthode statistique permettant d'appréhender à la fois les variabilités spatiale et temporelle dans le classement des stations en groupes, est composé de 7 groupes en marais doux et de 5 en marais salés. Le suivi des marais pendant prés de 1,5ans par les paramètres de la matière organique, de l'ensemble des compartiments planctoniques constituant les réseaux trophiques planctoniques et la diversité fonctionnelle du phyto- et du méso-zooplancton, ont permis de confirmer un certain nombre d'hypothèses sur le fonctionnement des marais et sur la typologie de nature d'eau, concernant notamment : (i)le rôle écologique des marais, (ii) l'influence des écosystèmes adjacents du méta-écosystème Pertuis-charentais et (iii) leur capacité de résilience.Le fonctionnement des marais salés semble contrôlé par un double mécanisme : la marée et le type d'activité anthropique dans les bassins déterminant le taux de renouvellement des eaux qui conditionne le type de réseaux trophiques en place et leur succession. Dans les marais doux, un schéma 'classique' de la succession des réseaux trophiques planctoniques aété dégagé. La dominance du phytoplancton et des réseaux trophiques herbivores et multivores, semblerait cohérent avec les fonctions écologiques d'épuration et d'habitat/nourricerie caractéristiques des zones humides. Ce fonctionnement classique peut être altéré par différents mécanismes : le renouvellement de l'eau ou le développement des macrophytes. D'une part, le faible renouvellement d'eau de certains marais peut conduire à l''emballement' du système et provoquer des phénomènes d'eutrophisation, altérant les propriétés de l'écosystème (injection d'azote atmosphérique ou efficacité écotrophique). Enfin, les macrophytes sont plus compétitrices que le phytoplancton dans les milieux peu profond tel que les canaux de marais. Leur capacité a utilisé les nutriments des sédiments permette leur développement et empêche celui du phytoplancton (limitation par la lumière). La dégradation importante de la biomasse macrophytique par les bactéries en période estivale peut engendrer de fortes hypoxies.Quelques indicateurs basés sur des paramètres simples sont proposés pour suivre l'état trophique du système (chlorophylle par classe de taille, biomasse bactérienne), ou bien de repérer un état susceptible de virer sur une eutrophisation (espèces de rotifère spécifiques des périodes pré-eutrophisation).

Les lagunes côtières Méditerranéennes constituent des zones de nourrissage pour les juvéniles de plusieurs espèces de poissons côtiers. C'est sur cet apport constant en juvéniles ainsi que sur les ressources trophiques du milieu que s'appuie l'aquaculture extensive dans la lagune Vassova (Préfecture de Kavala, Grèce). Afin d'optimiser la production piscicole, il apparaît important d'identifier les processus favorisant la survie et la croissance des jeunes poissons.Ce travail s'est focalisé sur une espèce communément exploitée dans les lagunes Méditerranéennes : le mulet sauteur Liza saliens (Mugilidae). Notre étude s'est attachée à identifier les ressources trophiques soutenant la croissance des juvéniles de L. saliens (15 - 50 mm, longueur totale / LT) et à préciser leur qualité nutritionnelle en termes d'apports en acides gras polyinsaturés (AGPI). Ainsi, pendant la période de colonisation de la lagune Vassova par L. saliens (Juin - Novembre), des prélèvements mensuels de poissons (juvéniles de L.saliens et principales espèces piscicoles sédentaires), de leurs proies potentielles, et des différentes sources de matière organique ont été effectués sur deux stations de la lagune. Une approche combinant l'analyse des biomarqueurs lipidiques, l'analyse isotopique et l'analyse des contenus stomacaux a été adoptée afin d'identifier les sources de carbone soutenant la croissance des jeunes L. saliens. Les analyses lipidiques ont également permis de suivre l'évolution de la composition en AG des lipides membranaires (lipides polaires : LP) et destockage (lipides neutres : LN) des juvéniles de L. saliens durant leur premiers mois de vie lagunaire. Enfin, en déterminant par GC-C-IR-MS la composition isotopique des AGPI assimilés par L. saliens, il a été possible d'identifier l'origine de ces composés essentiels. Nos résultats montrent qu'à leur arrivée dans la lagune, les juvéniles (~15 mm, LT) se nourrissent exclusivement d'organismes planctoniques. Lorsque les juvéniles atteignent les 20 mm (LT), ils passent progressivement vers une alimentation principalement basée sur des proies benthiques. Ce changement de régime alimentaire se traduit par une diminution importante des apports alimentaires en 22:6ω3. A cet égard, les résultats obtenus en GC-C-IRMS montrent que chez L. saliens cet AGPI a comme toute première origine, les microorganismes du compartiment planctonique. Il apparaît donc qu'au cours de leur transition du milieu planctonique marin vers le milieu benthique lagunaire, les juvéniles de L. saliens sont confrontés à une diminution de la qualité nutritionnelle. Néanmoins, le 22 :6ω3, mais également le 20:4ω6 semblent être activement retenus dans les lipides membranaires des jeunes poissons. Plus généralement, nos résultats montrent que le 20:4ω6 est fortement retenu par les principales espèces pisciaires de la lagune, suggérant l'importance pour les poissons estuariens, de ce composé essentiel impliqué dans la résistance des poissons aux stress environnementaux.

Cette thèse étudie par trois modèles et une expérience les effets des interactions entre le réseau vert (basé sur la production primaire) et brun (basé sur la décomposition) sur le fonctionnement des écosystèmes. Trois interactions entre les deux réseaux sont étudiées: 1) les nutriments recyclés par tous les organismes couplent les réseaux verts et bruns par une relation de mutualisme/compétition entre les producteurs primaires et les décomposeurs; 2) les consommateurs généralistes se nourrissent de proies des deux réseaux trophiques et 3) les connexions spatiales par les consommateurs généralistes mobiles en haut des réseaux trophiques et les flux de nutriments et de détritus en bas. Les résultats montrent que ces interactions peuvent affecter le fonctionnement des écosystèmes y compris les cascades trophiques, la stabilité et l'importance relative de la chaîne verte et brune. Ces résultats conduisent à (1) de nouvelles perspectives sur la modélisation du fonctionnement des réseaux trophiques, (2) des prédictions originales, (3) des nouvelles interprétations de résultats empiriques, (4) des idées sur des différences fondamentales de fonctionnement entre types d’écosystèmes, (5) des prédictions sur la réponses des écosystèmes aux changements globaux. / This thesis studies through three models and an experiment the important effects of the interactions between the green (based on primary production) and brown (based on decomposition) food webs on ecosystem functioning. Three interactions between the two food webs are studied: 1) nutrients recycled from all organisms in the food web couple the green and brown food webs through mutualistic/competitive interaction between primary producers and decomposers; 2) generalist consumers feed on prey from both food webs; and 3) the spatial connections between the two food webs through mobile generalist consumers at the top and through nutrient and detritus fluxes at the bottom of the food webs. The results show that these interactions may affect the ecosystems functioning including trophic cascades, stability and the relative importance of green and brown food chains. These results lead to new (1) insights on the way to model food webs, (2) predictions on food web functioning, (3) interpretation of empirical results, (4) ideas to compare the functioning of different ecosystem types and (5) predictions on food web responses to global changes.

Le vent joue un rôle clé dans la structure et le fonctionnement des lacs. Le brassage de la colonne d’eau est notamment impliqué dans la compétition entre les différentes espèces de phytoplancton dont les stratégies de positionnement vertical varient largement entre groupes. Par exemple, les cyanobactéries sont globalement favorisées par des conditions de brassage faible grâce à des mécanismes physiologiques de flottaison leur permettant de se maintenir à une profondeur désirée, alors que les diatomées et les algues vertes qui n’ont pas de système de flottaison dépendent d’un brassage important pour être suspendues dans la zone euphotique. Dans les lacs peu profonds, le brassage généré par le vent est généralement suffisant pour entrainer la resuspension des sédiments. Ceci a pour conséquence directe une augmentation de la turbidité qui peut directement impacter la croissance et la productivité algale. La seconde conséquence est la libération de phosphore précédemment stocké dans les sédiments. La pollution et l’usage d’engrais ont provoqué un important import de phosphore dans les lacs qui sont pour la plupart dans un état d’eutrophisation. Dans un premier temps, cette thèse a eu pour objectif de modéliser la compétition entre une cyanobactérie et une algue verte dans une colonne d’eau de lac peu profond prenant en compte la possibilité de resuspension des sédiments et de phosphore. Différents niveaux de brassage ont été testés : de quasi-stagnant à tempête. Des centaines de simulation ont été réalisées dans différentes conditions de brassage, d’eutrophisation (de oligo- à hypereutrophe) et de réchauffement climatique (actuel et +2°C) permettant d’établir des domaines de conditions de dominance d’une espèce ou de l’autre. Dans une seconde partie, la thèse a eu pour objectif d’explorer les impacts potentiels du brassage sur l’ensemble du réseau trophique pélagique. En effet, la grande majorité des études portant sur le brassage sont des études in situ focalisées sur le phytoplancton. Dans le cas présent, nous avons utilisé des mésocosmes de 15m3 équipés de batteurs à vagues dont les amplitudes, fréquences et longueurs d’ondes sont modifiables. Une première expérience en 2012 a eu pour objet de suivre durant 9 semaines la dynamique des variables physico-chimiques standards et des communautés de phytoplancton, zooplancton, bactéries et virus dans deux modalités de brassage : brassage superficiel et brassage de l’ensemble de la colonne d’eau avec resuspension des sédiments. L’année suivante, la même expérience a été conduite mais cette fois-ci couplée à un traitement de réchauffement appliqué grâce à des bâches de polyéthylène transparentes posées sur les mésocosmes. Ces deux expériences montrent un effet important du brassage sur le phytoplancton avec une augmentation du contenu en chlorophyll a et une augmentation de la productivité. Au niveau du zooplancton, la réponse dépend du sous-groupe. Dans nos expériences, uniquement les copépodes ont répondu négativement au régime de brassage avec un potentiel effet cascade sur la population de rotifers. L’expérience de 2012 suggère également un renforcement de l’activité de lyse bactérienne par les virus dans des conditions de brassage important. En 2013, aucun effet du réchauffement de l’eau de 1°C n’a été observé sur les variables mesurées. Des analyses supplémentaires en cours devraient permettre de compléter les informations obtenues et de vérifier l’absence d’effet du réchauffement. / The wind plays a key role in the structure and functioning of lakes. Water column mixing is involved in the competition between different species of phytoplankton with different vertical positioning strategies. For example, buoyant cyanobacteria are generally favored by low mixing conditions, while sinking diatoms and green algae depend on mixing to be suspended in the photic zone. In addition, in shallow lakes, wind-induced mixing is usually sufficient to cause sediment resuspension. This leads to an increase in turbidity which can directly impact the algal growth and productivity. Resuspension can also induce the release of phosphorus previously stored in sediments. This internal loading via resuspension can boost algal production and growth. The first goal of this thesis was to model the competition between the buoyant cyanobacterium Microcystis aeruginosa and a sinking green algae under different mixing conditions: from quasi-stagnant to storm-like events. Hundreds of simulations were carried out in different conditions of mixing, phosphorus concentration and water temperatures in order to establish the conditions necessary for the dominance of one species on the other. In the second part of this thesis, we explored the potential impacts of mixing on the pelagic food web. The vast majority of previous studies on mixing in shallow lakes are in situ studies focused on phytoplankton. In the summer 2012, we used 15m3 mesocosms equipped with wave-makers and followed during nine weeks the dynamics of physical and chemical variables and the dynamic of phytoplankton, zooplankton, bacteria and viruses under two mixing conditions: whole column mixing with sediment resuspension and superficial mixing without resuspension. The following year, the same experiment was conducted but this time crossed with a warming treatment. Both experiments gave similar results in regards to mixing. We observed a significant effect of mixing on phytoplankton with an increase in chlorophyll content and an increase in productivity. The response of zooplankton to mixing depended on the subgroup. In our experiments, only copepods responded negatively to mixing with a potential cascade effect on the rotifer population while bosminas remained unaffected throughout the experiments. The 2012 experience also suggests an increase in bacterial lysis activity by virus in mixed enclosures. In 2013, no effect of water warming (+1°C) was observed on the measured variables, however, additional analysis are still underway to confirm or infirm these results.

L'étude de l'écologie alimentaire des organismes ainsi que l'étude de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques, principale caractéristique de l'organisation des écosystèmes, ne sont pas aisées en environnement marin. Des méthodes indirectes d'étude ont donc été développées récemment, telles que l'utilisation de " traceurs écologiques " qui sont des paramètres (bio)chimiques mesurés dans les tissus biologiques des organismes. Sur la base du postulat " je suis ce que je mange ", les traceurs écologiques constituent des indicateurs relativement fiables du niveau trophique des organismes et/ou de leur zone d'alimentation. Dans un premier temps, l'importance de certains facteurs de variations biologiques et environnementaux des traceurs isotopiques et métalliques (mercure Hg et cadmium Cd) a été étudiée dans le Golfe de Gascogne. Dans un tel environnement marin ouvert, supportant une grande diversité biologique et subissant diverses influences, notre hypothèse de travail était effectivement que les sources de variations sont nombreuses. Cette thèse a ainsi mis en évidence qu'il était nécessaire d'intégrer différents facteurs de variations pour utiliser ces traceurs écologiques dans ce type d'écosystème, tels que le changement de la ligne de base sur un gradient côte-large pour un calcul pertinent des positions trophiques. Dans un second temps, ces outils ont été directement appliqués pour l'étude de l'écologie alimentaire de quelques espèces d'intérêt commercial, telles que la sardine, l'anchois et le bar. Ils ont ainsi révélé une relative spécialisation de la sardine sur certaines proies mésozooplanctoniques, alors que l'anchois montre d'une part une plasticité trophique plus importante sur ce compartiment planctonique, et d'autre part une plus grande flexibilité en termes de zones d'alimentation. Dans le car du bar, dont l'écologie alimentaire était jusqu'à présent très peu connue en dehors des zones côtières, le couplage des données isotopiques (révélant des informations sur le régime alimentaire sur le moyen à long terme) avec des données de contenus stomacaux (révélant des informations sur le court terme) a permis de mettre en évidence la sélectivité des individus de bars adultes sur les petits poissons pélagiques à forte valeur énergétique, lorsque ce prédateur fréquente les eaux du large. Enfin, ces traceurs écologiques ont été utilisés pour affiner la compréhension de la structure et du fonctionnement des réseaux trophiques dans le Golfe de Gascogne, et le comportement de certains contaminants tels que le Hg dans ces réseaux. Plus de 140 espèces provenant des différents réseaux trophiques de cet écosystème ont ainsi été analysées en isotopie, et 120 espèces pour leurs concentrations de Hg dans le muscle. Les traceurs isotopiques en particulier ont révélé que dans cet écosystème : 1) les mammifères marins sont un compartiment structurant des réseaux trophiques ; 2) les chaînes alimentaires sont relativement courtes ; 3) les chaînes alimentaires et les relations trophiques sont fortement organisées en "réseau" ; 4) le degré d'omnivorie est plutôt moyen dans l'écosystème, avec une tendance à l'augmentation chez les niveaux trophiques supérieurs. Ce travail de thèse a également mis en évidence une contamination en Hg plus importante dans le muscle des espèces provenant des habitats profonds du Golfe de Gascogne. Dans un contexte de besoin d'outils de suivi de l'état écologique des écosystèmes marins, et des espèces composant les réseaux trophiques en présence, cette thèse a finalement démontré tout l'intérêt d'utiliser les traceurs écologiques tant à des fins de recherches fondamentales qu'à des fins appliquées en écologie marine.

Dans le cadre de l'étude de cas du fleuve St Laurent du réseau COMERN, l'objectif général de la thèse était de déterminer le rôle des macroinvertébrés littoraux dans le transfert de méthylmercure (MeHg) dans l'écosystème du lac St Pierre.<br /><br /> Le premier chapitre était consacré à la contribution quantitative des invertébrés non consommables (« impasses trophiques ») au transfert de MeHg vers les poissons. Pour cela, les concentrations en mercure total (THg) et en MeHg chez quatre groupes fonctionnels de macroinvertébrés littoraux (brouteurs, détritivores, prédateurs consommables, prédateurs non consommables) ont été mesurées. Les résultats ont montré que les prédateurs non consommables présentaient les plus fortes concentrations en THg, en MeHg ainsi que la plus forte proportion de MeHg/THg de tous les groupes fonctionnels. La charge (concentration × biomasse) de MeHg des prédateurs non consommables représentait de 10 à 36% du réservoir de MeHg des invertébrés phytophiles. Cette proportion élevée de MeHg séquestrée dans des impasses trophiques pourrait contribuer à expliquer les faibles concentrations en Hg mesurées chez les poissons du lac St Pierre. Nos résultats montrent que les organismes non consommables doivent être pris en compte dans les modèles prédictifs de contamination des écosystèmes par le Hg afin d'éviter de surestimer les quantités de MeHg biodisponibles pour les poissons.<br /><br /> Dans le deuxième chapitre, l'objectif était de déterminer les liens entre la source de matière organique (MO) et la contamination au MeHg chez les macroinvertébrés littoraux consommateurs primaires. Une approche isotopique a été appliquée pour répondre à cet objectif. Les sources autochtones (épiphytes et macrophytes) étaient majoritaires dans la MO assimilée par les consommateurs primaires, avec une proportion plus faible de MO allochtone (matières particulaires en suspension notamment). Le MeHg/THg chez les macroinvertébrés était corrélé positivement avec les proportions d'épiphytes, alors ces dernières étaient corrélées négativement avec la fraction de Hg inorganique. Cette découverte peut faire supposer que la voie d'entrée principale du MeHg dans les réseaux trophiques littoraux se situe dans les épiphytes. Les consommateurs primaires pourraient alors moduler le transfert de MeHg vers les niveaux trophiques supérieurs suivant qu'ils s'alimentent de sources de MO à forte ou à faible concentration en MeHg.<br /><br /> Le troisième chapitre traitait de l'influence du groupe fonctionnel (brouteur, collecteur, fragmenteur, omnivore, prédateur, prédateur-hématophage, piqueur-suceur) et des variables spatiotemporelles (année, mois, station d'échantillonnage) sur la signature de δ15N des macroinvertébrés littoraux du lac St Pierre. La station était le facteur le plus important pour expliquer les variations de δ15N, suivie du mois d'échantillonnage et du groupe fonctionnel. Les organismes de la rive sud, très influencée par les apports d'azote inorganique agricole avaient des valeurs de δ15N plus élevées que ceux de la rive nord qui reçoit des apports du Bouclier Canadien. La signature de δ15N des organismes a augmenté d'environ 3‰ durant la période d'échantillonnage, de mai à septembre, soit l'équivalent d'un niveau trophique. L'enrichissement du δ15N des herbivores aux prédateurs était en moyenne de 1.6‰, ce qui est inférieur aux 3.4‰ généralement considérés chez les organismes de la zone pélagique. Puisque le fractionnement isotopique n'est pas homogène dans tout le réseau trophique, nous conseillons d'employer des valeurs de fractionnement spécifiques aux niveaux trophiques considérés, afin de mieux reconstruire les réseaux trophiques littoraux.<br /><br /> Dans le dernier chapitre, les rôles de l'habitat et de l'architecture des macrophytes sur la biomasse et l'abondance des invertébrés phytophiles étaient étudiés. Nous avons aussi calculé une estimation à l'échelle du lac de la biomasse de macroinvertébrés associée aux différents types d'habitats macrophytiques afin d'estimer les effets quantitatifs de changements de végétation sur les communautés de macroinvertébrés. La biomasse, l'abondance et la richesse des communautés d'invertébrés étaient plus élevées dans les habitats de macrophytes submergées que dans ceux de macrophytes flottantes et émergentes. Les macrophytes avec une architecture complexe n'hébergeaient pas significativement plus de biomasse de macroinvertébrés que celles avec une architecture plus simple. Dans le cas d'une baisse de niveau d'eau du lac St Pierre nous avons prédit que la biomasse totale d'invertébrés phytophiles diminuerait de 16% à l'échelle du lac.<br /><br /> Dans les réseaux trophiques littoraux, il apparaît que les flux d'énergie et de MeHg ne sont pas parfaitement superposés. Premièrement, les bas niveaux trophiques constitués par les macroinvertébrés consommateurs primaires sont capables d'effectuer une modulation des flux de MeHg suivant la nature de leurs sources de MO. Deuxièmement, parmi les consommateurs secondaires une proportion non négligeable du réservoir de MeHg ne sera que peu ou pas disponible pour le transfert vers les poissons. La faible différence de δ15N entre les consommateurs primaires et secondaires nous permet d'émettre des doutes quant à l'utilité de cet outil en tant que traceur du niveau trophique d'un organisme de la zone littorale comparé au δ13C.

Les crustacés décapodes marins sont des organismes macrobenthiques opportunistes, d'intérêt commercial, et susceptibles d'accumuler les contaminants. Dans un souci de sécurité du consommateur, une évaluation de la contamination de quatre espèces principales par les polychlorobiphényles (PCB), les polybromodiphényles éthers (PBDE) et les dioxines (PCDD/F) a été réalisée dans les eaux côtières de Bretagne et Normandie. Au regard des normes sanitaires actuelles, la consommation de chair de crustacés ne pose aucun problème de santé publique. Dans une seconde partie, les processus biologiques influant sur la bioaccumulation des polychlorobiphényles chez l'araignée de mer Maja brachydactyla ont été appréhendés. D'un point de vue quantitatif, l'organotropisme, le régime alimentaire et l'âge apparaissent comme les principaux facteurs d'influence. D'un point de vue qualitatif, les empreintes de contamination en PCB sont dépendantes du sexe, et dans une moindre mesure du comportement migratoire de l'espèce. L'analyse des isotopes stables du carbone (delta13C) et de l'azote (delta15N) dans la chaîne trophique de l'araignée de mer a confirmé le haut niveau de complexité des relations alimentaires dans le cas de prédateurs supérieurs omnivores. L'utilisation de la méthode isotopique stable en parallèle à l'analyse des contaminants a mis en évidence la bioamplification des congénères de PCB les plus persistants le long de la chaîne trophique de l'araignée de mer. A l'inverse, certains composés de structure chimique particulière sont métabolisés par les crustacés décapodes.