Les réseaux trophiques jouent un rôle primordial dans la régulation des flux de matière et d'énergie au sein des écosystèmes. Dans le cadre des pratiques de recharge artificielle des aquifères, les biocénoses souterraines sont pleinement sollicitées et leur capacité à dégrader les flux de matière organique de surface conditionne le maintien de la qualité des eaux souterraines. L'objectif de ce travail est de déterminer l'influence d'une augmentation des flux de carbone organique dissous sur l'intensité des interactions trophiques entre les communautés microbiennes et les assemblages d'invertébrés au toit des nappes phréatiques rechargées artificiellement avec des eaux de ruissellement pluvial. A travers une approche expérimentale de terrain et de laboratoire, ce travail permet d'évaluer l'intensité des relations existant entre les flux de carbone organique dissous, les conditions environnementales, l'activité et la diversité de communautés microbiennes et l'abondance des communautés d'invertébrés.

Les estuaires à mangroves sont des écosystèmes très dynamiques qui transportent du carbone provenant des eaux continentales et de la production côtière vers la plaine d’inondation, et exportent vers l’océan une partie de celui fixé par la végétation environnante. Les mangroves sont des écosystèmes très productifs et servent ainsi de zones de nurserie et d’alimentation pour de nombreuses espèces côtières qui y pénètrent lors de la marée montante et exportent lors de la marée descendante la matière qu’ils y ont ingérée. Cependant, les quantités et la qualité du carbone qui est échangé dans l’estuaire, ainsi que les transformations qui s’y opèrent, sont encore mal connues. Ce travail de thèse a pour objectif d’étudier le cycle du carbone dans l’estuaire traversant la mangrove de Can Gio, au sud du Vietnam, ainsi que les organismes macroscopiques connectant la mangrove au compartiment océanique par leurs déplacements ; ceci, afin de mieux comprendre le bilan de carbone de la mangrove de Can Gio, et plus largement, celui des mangroves tropicales. Les résultats présentés sont issus de 3 campagnes d’échantillonnage ; la première en saison sèche, uniquement le long de l’estuaire traversant la mangrove ; la deuxième en saison humide, le long de l’estuaire et dans un chenal de vidange ; et la dernière afin de simuler en laboratoire le devenir d’effluents crevetticoles une fois rejetés dans l’estuaire. Des suivis des masses d’eau ont été effectués en différentes zones du réseau hydrographique de la mangrove, à chaque fois au cours d’un cycle tidal complet (24 h), et diverses espèces macroscopiques ont été capturées dans le lit mineur et la zone intertidale. Cette étude s’intéresse à la fois aux formes minérales du carbone, notamment le CO2 qui joue un rôle clé dans la régulation du climat, à ses formes organiques, en particulier les acides gras qui sont utilisés comme traceurs de la matière organique dans les réseaux trophiques et qui possèdent de nombreuses fonctions métaboliques, et enfin à des spécificités du compartiment microbien, qui contribue au remaniement de ce carbone. / Mangrove estuaries are highly dynamic environments importing carbon originating from both the watershed and the coastal ocean to the adjacent floodplain, and exporting to the ocean a fraction of that photosynthesised by the surrounding vegetation. Mangroves are very productive ecosystems. Thus, they serve as a nursery for a wide variety of coastal species entering the ecosystem during flood, and exporting during ebb the carbon they consumed. However, the quantities and the quality of carbon exchanged within the estuary, along with the transformations occurring during the water transit, are still not fully understood. This work aims to examine the carbon cycle in the main estuarine channel of the Can Gio mangrove, located in southern Vietnam, along with macroscopic species connecting the mangrove ecosystem to the coastal ocean through their movements; this, in order to better understand the carbon budget of the Can Gio mangrove, and at a broader scale, of tropical mangroves. Results presented in this manuscript are originating from 3 sampling campaigns; the first performed during the dry season, along the main estuarine channel only; the second achieved during the wet season, along both the main estuarine channel and a mangrove tidal creek; and the last in order to simulate in controlled conditions the fate of shrimp pond effluents once released in the estuary. Water column parameters were surveyed at different sites located on the mangrove waterways, each during a complete tidal cycle (24 h), and various macroscopic species were sampled from both the intertidal zone and the water column. This study examines concomitantly mineral forms of carbon, particularly CO2, which plays a major role in climate mitigation; its organic forms, especially fatty acids, used as biomarkers in trophic webs studies and implied in diverse metabolic functions; and specificities of the microbial compartment, contributing to the cycling of this carbon.

Dans les agroécosystèmes, la biodiversité fonctionnelle et la biodiversité associée fournissent de nombreux services à l'homme dont la pollinisation, la régulation biologique et le cycle des nutriments. L'association des cultures est une pratique agricole qui augmente la diversité des plantes dans les agroécosystèmes, fournit des ressources alimentaires alternatives et structure les communautés des arthropodes. Elle favorise les prédateurs généralistes pour la régulation biologique des ravageurs. Cette étude vise à comprendre comment la diversité des plantes, à l'échelle de la parcelle, structure les réseaux trophiques des arthropodes et peut participer à améliorer la régulation biologique des ravageurs. Tout d'abord, une méta-analyse a été réalisée afin de rechercher la relation générale liant la diversité végétale considérée à l'échelle locale et le contrôle des insectes ravageurs par les prédateurs généralistes. Ensuite, sur un réseau de 20 parcelles paysannes de la région de Njombé au Cameroun, nous avons étudié l'effet de la diversité des plantes cultivées sur la structure du réseau trophique des arthropodes. Les résultats ont montré que l'abondance des prédateurs était positivement corrélée avec la diversité des plantes alors que celle des herbivores était négativement corrélée avec la diversité des plantes. L'effet inverse de la diversité des plantes sur les abondances des prédateurs et des herbivores suggère que des effets top-down structurent la communauté des arthropodes dans les parcelles de plantain. Enfin, l'effet de trois cultures couramment associées au plantain (maïs Zea mays, macabo Xanthosoma sagittifolium, et pistache Lagenaria siceraria) sur i) la structure de la communauté des fourmis et ii) les dégâts de Cosmopolites sordidus ont été étudiés dans un essai réalisé en station expérimentale. Les trois cultures associées ont eu un effet significatif sur l'abondance de tous les taxa de fourmis collectés mais le sens et la magnitude de cet effet ont varié selon les taxa. Cela montre le levier que constituent les cultures associées pour structurer la communauté des prédateurs généralistes de l'agroécosystème. Les abondances de tous les taxa de fourmis étaient également corrélées avec les dégâts de C. sordidus. Les abondances de Camponotus spp., Monomorium spp., Paratrechina longicornis et Tetramorium sp. étaient négativement corrélées avec les dégâts de C. sordidus montrant leur potentiel de régulation de ce ravageur. Cette étude à l'échelle de la communauté de l'agroécosystème suggère qu'il est nécessaire de prendre en compte les effets de la diversité végétale à tous les niveaux trophiques pour espérer maximiser le service de régulation des ravageurs.Mots clés : Diversité des plantes, cultures associées, réseaux trophiques, arthropodes, fourmis, structure de la communauté / Functional diversity and associated biodiversity in agroecosystems provide and promote important services to human society such as pollination, biological control, and nutrient cycling. Intercropping is a practical way to increase plant diversity in agroecosystems and participates to provide alternative foods and to structure arthropod communities, including generalist predators involved in pest control. To better understand how plant diversity structures the arthropod food web and how the control of pest may be optimized, we first made one meta-analysis to understand the mechanisms linking plant diversity to pest control by generalist predators at local scale. We second studied the effect of plant diversity on the arthropod community in contrasted plantain fields. We showed that predator abundance was positively correlated with plant diversity while herbivore abundance was negatively correlated with plant diversity. This strong and inverse effect of plant diversity on herbivore and predator abundance suggests that top-down forces structure the arthropod community in plantain fields and that it should be possible to structure the predator community to better control herbivores including pests. In a third step, we measured the effect of combinations of three associated crops maize Zea mays, cocoyam Xanthosoma sagittifolium and gourd Lagenaria siceraria as intercrops on ant community structure and then the effect relation between ant abundances with Cosmopolites sordidus damages. The three associated plants had a significant effect on abundance of all ant species but in different magnitudes and with either negative or positive effect showing that the selection of plant species that are intercropped is an efficient way to structure the ant community. The abundances of all species of ants were positively or negatively correlated with the damages of C. sordidus larvae. The abundances of Camponotus spp., Monomorium spp., Paratrechina longicornis and Tetramorium sp. were negatively correlated to C. sordidus damage. These ants appear to be the best candidates for C. sordidus control. These findings will help in the design of plantain agroecosystems that enhance pest control services.Keywords: Plant diversity, intercropping, arthropod food webs, ants, interspecific interactions, habitat structure

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). / Charente-Maritime marshes represent hydraulic systems on which available data on thewater quality are limited, preventing a good management of these ecosystems. As transitionalzones between terrestrial and aquatic ecosystems, marshes play a major role in ‘metaecosystems’.Furthermore, marshes represent a major ecological patrimony, thus the samplingof the aquatic compartment seems essential to improve their knowledge. A water qualitymonitoring program has been in place since spring 2003, developed by UNIMA (Union desMarais de Charente-Maritime) in order to create a “marshes standard” conform to the WFDprerogatives. A good understanding of the marshes functioning appears as necessary todevelop this standard. In this context, 3 main objectives rose for this thesis. The first one wasto realize a water body typology presenting different functioning on Charente-Maritimemarshes. The second one was to improve the understanding of marshes functioning throughthe study of the spatio-temporal variation of planktonic food webs. The last one was toevaluate the impact of a storm (Xynthia) on the planktonic resilience of the marshes.The statistical approach applied here had allowed us to define 7 fresh marshes typesand 5 salt marshes types. The sampling of the organic matter, the functional diversity ofplanktons and the food webs succession had confirmed hypothesis on marsh functioningrelated to the typology, particularly: (i) their ecological role, (ii) their influence on ecosystemscomposing the meta-ecosystem of Charente, (iii) their resilience capacity.Salt marshes planktonic food web functioning is controlled by a double mechanism:the tide and the anthropogenic activities in ponds determining the water renewal rate. In freshmarshes, a ‘classical’ pattern of the food web succession had been found. The dominance ofthe phytoplanktonic community and of the herbivorous and multivorous food webs seemed tobe in concordance with the classical ecological functions of wetlands such as their purificationcapacity and their habitat and nursery function. This classical succession can be altered bytwo mechanisms: the renewal rate inside the marsh and the macrophytes development. In onehand, the highly water stagnation of some marshes types can provoke eutrophicationphenomena destabilizing the ecosystem properties. In the other hand, macrophytes are morecompetitive than phytoplankton in shallow marsh channels, because of their capacity to usenutrient of the sediment. The important degradation of the macrophytes’ biomass duringsummer period by bacteria can generate strong hypoxia phenomena.Some indicators based on simple parameters had been proposed to follow the trophicstate of these systems (three-size classes of chlorophyll, bacteria biomass).

L'installation de récifs artificiels est une solution classiquement proposée pour soutenir la petite pêche artisanale. C'est dans ce but qu'a été déployé dans la baie de Marseille le plus grand ensemble de récifs artificiels de Méditerranée. Ce système offre une opportunité de comprendre le fonctionnement trophique de ces structures par (1) la caractérisation des sources de matière organique (MO) (2) la détermination de leur utilisation par les consommateurs et (3) leur devenir au sein des réseaux trophiques. Ces questions ont été appréhendées à l'aide des isotopes stables du C et du N, de la caractérisation biochimique des sources de MO et de l'analyse des contenus stomacaux des poissons.Les sources de MO présentent des différences isotopiques et biochimiques, reflet de leurs fonctionnements différents. La MO particulaire en suspension est un pool variable influencé par les apports allochtones et soumis aux forçages climatiques. Elle est la source principale de MO sur les récifs artificiels. La production primaire benthique est très hétérogène et de qualité nutritionnelle faible. Elle contribue aux réseaux trophiques des récifs par le biais des détritus qu'elle produit. Enfin, la MOS est un pool détritique de faible qualité nutritionnelle. Les récifs artificiels ne modifient pas la structure et le fonctionnement des communautés naturelles de poissons et leur offrent des ressources alimentaires variées et importantes. L'ensemble des résultats acquis, via les isotopes stables et les contenus stomacaux, montrent que les récifs artificiels sont des producteurs de biomasse à partir des productions primaires locales. / Artificial reefs are a classical tool used to sustain small scale fisheries. In Marseille's Bay, the largest Mediterranean artificial reef system was deployed for this purpose. This system is a valuable opportunity to better understand the trophic functioning of artificial reefs, by (1) characterizing the organic matter (OM) sources, (2) determining how they are used by low trophic level consumers and (3) following their fate in the trophic networks. These issues were assessed by three approaches:C and N stable isotope ratios, biochemical composition of OM sources and fish stomach content.OM sources display isotopic and biochemical differences reflecting their functioning. Suspended POM is variable, under the influence of allochtonous inputs and controlled by climatic forcing. POM represents the main OM source of the artificial reef food webs. The benthic primary production has heterogeneous C and N stable isotope ratios and exhibits mainly high insoluble carbohydrates contents. Benthic primary production is integrated into trophic networks mainly in the form of detritus. Eventually the sediment organic matter is a detrital pool, characterized by a low variability and a poor nutritional quality.Artificial reefs do modify the organization and the functioning of natural fish communities, and provide diversified and important food resources. Stable isotope and stomach content analyses confirm the consumption of artificial reef invertebrates by small carnivorous fishes, preyed themselves by piscivorous predators. All these results confirm that artificial reefs can efficiently increase fish biomass by local production based on phytoplanktonic and local benthic OM sources.

Les systèmes écologiques sont des systèmes complexes qui ne peuvent pas être d´écrits par un unique modèle mathématique. De nombreux modèles peuvent être construits pour un même système, selon les internets du modélisateur et ses choix dans la construction du modèle. Quel est l’impact de ces choix dans la construction du modèle sur les prédictions de la dynamique des systèmes écologiques et les informations qu’elles fournissent sur la résilience de ces systèmes est la question générale qui guide le travail présente dans cette thèse. Cette thèses focalise sur un choix entre formulations de modèle basées sur des mécanismes biologiques et qui décrivent les données empiriques avec la même efficacité. Ces modèles sont proches l’un de l’autre, donc on s’attendrait `a ce que leurs prédictions soient similaires. Cependant, nous montrons avec un exemple générique de modèle prédateur-proie que des formulations similaires du processus de prédation peuvent prédire des dynamiques qualitativement différentes en terme de: (i) nombre et type d'états stables, et (ii) réponse et résilience du système face à une perturbation extérieure. Ces différences dans les prédictions du modèle sont expliquées par une analyse mathématique détaillée du modèle prédateur-proie. Ensuite, ce modèle est étendu à des réseaux trophiques compos´es de dizaines d’espèces. La complexité de ces réseaux (nombre d'espèces et d’interactions) explique leur persistance, alors que leur dynamique temporelle est fortement affectée par la fonction utilisée pour modéliser la prédation. Des méthodes sont ´également proposées pour quantifier la sensibilités d’un modèle. Finalement, nous montrons que si un minimum de détails biologiques sont pris en compte, des modèles prédateurs-proies sont moins sensibles `a la formulation de la prédation. Ceci nous donne des pistes pour gérer les incertitudes dans la construction d’un modèle, qui sont intrinsèques à la complexité des systèmes naturels. / Ecological systems are complex systems which cannot be described by a single mathematical model. Multiple modelsof a same system can be built, depending on modeller’s interests and on its choices during model construction. Howfar these choices in model construction can affect the predicted dynamics of ecological systems and the informationthey provide on their resilience? is the general question that leads the research presented in this thesis. This thesisfocuses on a choice between model formulations that are based on biological mechanisms and describe empiricaldata with the same accuracy. These models are close to each other, so they are expected to predict similar systemdynamics. However, we show through a generic example of predator-prey model that similar formulations of thepredation process can predict qualitatively different system dynamics in term of: (i) number and type of stablestates, and (ii) system response to external disturbance and its potential for recovery. These differences in modelpredictions are explained by a detailed mathematical analysis of the predator-prey model. Next, this model isextended to complex food webs made of tens of species. The complexity of these networks (number of species andinteractions) drives their persistence, whereas their temporal dynamics is strongly affected by the function used tomodel predation. Methods to quantify model sensitivity are also proposed. Finally, we show that if a minimumlevel of biological details is included, predator-prey models are less sensitive to predation formulation. This providea clue to deal with uncertainties in model construction, which are intrinsic to the complexity of natural systems.

L'étude des réseaux trophiques nécessite une compréhension des phénomènes naturels relatifs à la distribution et l'abondance des organismes dans leur environnement. Les oiseaux marins tropicaux ont une distribution hiérarchique qui dépend de la position de leurs colonies vis à vis des structures physiques du milieu favorisant la production biologique, et de la capacité de dispersion des oiseaux, qui est fortement influencée par leur statut (reproducteur, migrateur, ...). A macro-échelle (103km) cette distribution reflète les limites de leurs habitats, à méso-échelle (10²km) la présence de structures qui agrègent les proies et à micro-échelle (101 km), la présence temporaire en surface, de proies rendues accessibles le plus souvent par les bancs de prédateurs en chasse, tels que les thons. Dans le sud-ouest de l'océan Indien, plus de 6 millions d'oiseaux sont présents, dont 99% sont des sternes fuligineuses. Elles se reproduisent de façon saisonnière en hiver austral aux Seychelles et à Europa, en été austral à Juan de Nova. La concentration en chlorophylle plus élevée autour des colonies saisonnières favorise le développement de chaînes alimentaires qui aboutissent aux sternes. La position des Glorieuses semble avoir favorisé une reproduction sub-annuelle,soutenue par la présence de proies autour des colonies toute l'année. Les rélèvements de biomasse effectués par les sternes en reproduction sont estimés à plus de 55 000 tonnes par an, dans le canal du Mozambique. Ces prélèvements concernent des calmars, des poissons pélagiques et des larves de poissons, avec des proportions variables suivant les sites.

Les zones littorales à macrophytes ont un rôle fonctionnel important dans les hydrosystèmes fluviaux. Outre leur forte productivité, ces milieux se caractérisent également par une forte biodiversité. Cependant, les liens pouvant exister entre hétérogénéité spatiale, biodiversité et flux de matière restent encore peu connus. En milieu aquatique, les microcrustacés représentent un maillon clef entre les microorganismes eucaryotes, qui sont les principaux producteurs d'acide gras polyinsaturés (AGPI), et le compartiment piscicole. Dans ce travail de thèse, nous avons donc cherché à savoir comment la diversité des cladocères rencontrée dans une zone littorale à macrophytes pouvait affecter le transfert des AGPI dans les réseaux trophiques. L'approche vers laquelle s'est orienté ce travail combine à la fois des études menées en milieu contrôlé, permettant des expériences de nutrition, ainsi que des études menées en milieu naturel. Cette double approche permet de faciliter l'interprétation des résultats issus des analyses lipidiques, isotopiques et isotopiques de composés spécifiques. Nos résultats montrent ainsi qu'il n'existe pas de variabilité dans les capacités d'accumulation et de bioconversion des AGPI chez les cladocères coexistant dans une zone littorale à macrophytes. D'après ces résultats, il semble donc que le principal facteur influençant la variabilité des transferts d'AGPI vers le compartiment piscicole soit la stratégie alimentaire et le compartiment trophique exploité par les différentes espèces de microcrustacés. En effet, outre le seston, notre étude montre que certaines espèces de cladocères rencontrées en zone littorale sont capables d'exploiter l'épiphyton et le neuston. Les analyses lipidiques mettent de plus en évidence, que la diversité des compartiments trophiques exploités s'accompagne d'une variabilité d'apports en AGPI. Dans notre étude, l'épiphyton est ainsi significativement plus concentré en AGPI que le seston. A l'interface air-eau, le neuston se caractérise de plus, par une forte accumulation de matière organique d'origine allochtone qui, dans le cas d'une pluie de pollen, représente une source de carbone et d'AGPI non négligeable pour certaines espèces de microcrustacés. Dans les zones littorales à macrophytes, la complémentarité des espèces de cladocères entraine donc une utilisation plus complète des ressources. La diversité des compartiments trophiques, associée à la diversité des microcrustacés, permet donc probablement une optimisation du transfert des AGPI vers les niveaux trophiques supérieurs.

Les sources hydrothermales sont localisées le long des dorsales médio-océaniques et des bassins arrière-arcs. Elles abritent une faune spécialisée dont le développement repose sur la chimiosynthèse microbienne, possible grâce aux éléments réduits présents dans le fluide hydrothermal. Alors que les liens entre les assemblages fauniques et les habitats ont relativement bien été décrits autour du globe, notre connaissance de la dynamique temporelle de ces écosystèmes demeure encore limitée, et particulièrement sur ces échelles de temps cohérentes avec la biologie des organismes (de quelques minutes à plusieurs années). Sur l’exemple des communautés hydrothermales inféodées à la dorsale Juan de Fuca, située dans le nord-est de l'océan Pacifique, ce mémoire vise à comprendre le fonctionnement et la dynamique temporelle des communautés de macrofaunes hydrothermales associées aux assemblages de vers Siboglinidae Ridgeia piscesae à travers le couplage de l'échantillonnage et d'une approche observatoire fond de mer. Cette étude a d’abord permis la description quantitative (composition, diversité et biomasse) de six assemblages de siboglinidés sur l’édifice hydrothermal Grotto (champ Main Endeavour, dorsale Juan de Fuca) et d’évaluer la structure trophique de ces communautés à l’aide des isotopes stables. Les résultats obtenus ont permis d’identifier 36 taxons, caractérisés par une importante diversité de polychètes et une forte densité de gastéropodes. Les assemblages de R. piscesae les plus développés présentaient des diversités plus importantes et des réseaux trophiques plus complexes. La coexistence des espèces au sein des structures biogéniques formées par R. piscesae s’expliquerait par un fort partitionnement des niches écologiques et des ressources nutritionnelles. L'analyse des images vidéo recueillies par le module écologique d’observationTEMPO-mini, déployé sur l’édifice Grotto au sein de l’observatoire câblé Ocean Networks Canada, a permis d’étudier la dynamique temporelle de ces espèces en suivant les variations de l'abondance de la macrofaune hydrothermale quotidiennement pendant une année, et toutes les 4 heures pendant un mois d’été et deux mois d’hiver. Les résultats ont permis de mettre en évidence une influence significative du cycle semi-diurne de la marée et des tempêtes de surface hivernale sur la distribution de deux espèces mobiles et non-symbiotiques (pycnogonides Sericosura sp. et polychètes Polynoidae). La dynamique locale des courants océaniques semble affecter périodiquement le mélange entre les émissions de fluides hydrothermaux et l'eau de mer environnante, modifiant les conditions environnementales au sein de l’habitat.Cette étude suggère que les espèces hydrothermales répondent à ces modifications de l'habitat en ajustant leur comportement. Finalement, dans un contexte où l’observation et l’imagerie prennent une place importante dans l’étude des écosystèmes profonds, cette thèse a permis d'optimiser les techniques d'imagerie vidéo dans l'extraction des données écologiques et dans la recherche des cycles naturels. Dans l’ensemble, ces résultats apportent des informations nouvelles et précieuses dans notre compréhension du fonctionnement et de la dynamique des communautés hydrothermales profondes et ouvre de nouvelles voies de recherches pour l'écologie des écosystèmes marins profonds en général. / Hydrothermal vents are distributed along mid-ocean ridges and back-arc basins. These ecosystems harbour a specialized fauna supported by a local chemosynthetic microbial production, made possible through the oxidation of reduced elements present in the hydrothermal fluid. While the relationships between faunal assemblages and habitats have been relatively well described around the globe, our knowledge on the temporal dynamics of these environments is still limited, particularly at time scale relevant to organisms (from few minutes to several years). Based on hydrothermal vent communities occurring on the Juan de Fuca Ridge, located in the northeast Pacific Ocean, this thesis aims at understanding the functioning and temporal dynamics of macrofaunal communities associated with the Siboglinidae Ridgeia piscesae tubeworm assemblages through the coupling of sampling and seafloor observatory approach. This study first allowed the quantitative description (composition, diversity and biomass) of six siboglinid species assemblages on the Grotto hydrothermal edifice (Main Endeavour, Juan de Fuca Ridge) and the assessment of the trophic structure of these communities using stable isotopes. The results enabled the identification of 36 taxa. An elevated polychaete diversities and high densities of gastropods characterized all assemblages. The most developed R. piscesae assemblages exhibited greater diversity and more complex food webs. The species coexistence within the biogenic structures created by R. piscesae could be explained by a strong partitioning of ecological niches and nutritional resources. The analysis of video images gathered by the ecological observatory module TEMPO-mini, deployed on the Grotto edifice on the cabled observatory OceanNetworks Canada, provided information on the temporal dynamics of the assemblage. The abundance variations of four macrofaunal species were tracked at a daily frequency during one year and every 4 hours during one summer and two winter months. Our results highlighted a significant influence of the semi-diurnal tidal cycle and winter surface storms on the distribution of two mobile and non-symbiotic taxa (Sericosura sp. pycnogonids and Polynoidae polychaetes). The local ocean dynamics seemed to periodically affect the mixing between hydrothermal fluid inputs and surrounding seawater, therefore modifying environmental conditions in vent habitats. This study suggests that hydrothermal species respond to these habitat modifications by adjusting their behaviour. Finally, considering the increased importance of observational and imagery approaches in the study of deep-sea ecosystems, this thesis proposes a guideline and methodology in order to optimise video imagery methods both for the extraction of ecological data and the search of natural cycles. Overall, these results bring novel and valuable information to help understand the functioning and dynamics of deep-sea hydrothermal communities and opens new research avenues for deep-sea ecology in general.

Les récifs coralliens de Nouvelle-Calédonie constituent un « hot-spot » de biodiversité marine et sont classés au patrimoine mondial de l’Unesco depuis 2008. Ces récifs sont dans un bon état général, mais ils sont soumis à des pressions anthropiques de plus en plus intenses, engendrées par un développement industriel (mines de nickel) et urbain croissant.Mieux comprendre le fonctionnement des écosystèmes lagonaires calédoniens est donc devenu un enjeu majeur. Ce travail s’inscrit dans cette démarche, avec pour objectifs principaux : (1) de reconstruire l’architecture des réseaux trophiques de ces écosystèmes (méthode des isotopes stables), (2) de déterminer leurs niveaux de contamination en éléments traces métalliques et en polluants organiques, et (3) de décrire l’intégration et le cheminement de certains de ces contaminants en leur sein. L’étude des écosystèmes récifo-lagonaires et de leurs réseaux trophiques a été réalisée au travers du prisme de prédateurs méconnus de hauts rangs trophiques : les poissons anguilliformes (murènes, congres et poissons-serpents). Pour ce faire, différentes sources de matière organique (MO) et divers consommateurs, parmi lesquels les poissons anguilliformes, ont été prélevés dans plusieurs sites répartis sur un gradient côte-large et provenant de deux zones du lagon sud.Quatre réseaux trophiques ont été identifiés au cours de ce travail. La voie benthique basée sur la MO du turf algal est la voie trophique majeure, commune à tous les poissons anguilliformes. L’utilisation complémentaire de la voie benthique sédimentaire et de la voie « pélagique lagonaire », est également mise en évidence avec une importance variable selon les espèces. En revanche, la MO provenant des phanérogames marines n’est intégrée qu’indirectement, par le biais de la voie détritique. Les différentes espèces d’anguilliformes appartiennent donc à des réseaux trophiques en partie divergents selon leur habitat (substrat dur ou meuble) et leur régime alimentaire (micro-, macrocarnivore ou piscivore). Ces prédateurs de hauts niveaux trophiques, consommant principalement des crustacés et des poissons mais également occasionnellement des annélides polychètes et des céphalopodes, se révèlent pour la plupart opportunistes. Une compétition entre certaines espèces est soulignée par le recouvrement de leurs niches trophiques. Les sources de MO et les consommateurs récifaux du lagon calédonien accumulent des concentrations modérées à fortes en éléments traces d’origine agricole, urbaine et minière. La bioaccumulation dépend des propriétés physico-chimiques du contaminant lui-même et des caractéristiques propres à l’organisme (taille, habitat, régime alimentaire, etc.). Ainsi, les contaminants sont répartis différemment entre les compartiments, et seuls Hg et As sont bioamplifiés le long des réseaux trophiques. Une contamination du lagon par les polluants organiques est également soulignée. Bien que les concentrations mesurées chez les poissons anguilliformes restent relativement faibles, l’étendue spatiale de cette contamination, ainsi que la détection de pesticides très toxiques dont l’utilisation est interdite (DDT), attestent de la nécessité à considérer cette pollution avec attention. Toutes ces considérations renforcent l’importance de mener un suivi à long terme des contaminations d’origines diverses en relation avec le fonctionnement trophique des systèmes récifo-lagonaires. / New Caledonian coral reefs constitute a « hot spot » of marine biodiversity and were registered World Heritage by UNESCO in 2008. These reefs are in good health, but they are subject to intense anthropic threats, induced by the increase of industrial (nickel mining) and urban development. A better understanding of the functioning of the Caledonian coral reefs has become a major issue. This work is part of this approach, with as main goals to: (1) reconstruct the architecture of food webs of these ecosystems (stable isotope method), (2) determine their contamination levels in metallic and organic contaminants and (3) describe integration and pathways of some of these contaminants through the food webs. The description of ecosystems and their food webs was carried out by the study of unknown predators: the anguilliform fish (moray, conger and snake eels). Different sources of organic matter (OM) and consumers, including anguilliform fish, were sampled in several sites distributed over a coast to barrier reef gradient within two areas of the south lagoon. Four food webs were identified. The benthic pathway based on the algal turf OM is the main food web, common to all anguilliform fish. The complementary use of benthic sedimentary (SOM) and “lagoon pelagic” (POM) food webs, is also highlighted with variable importance according to species. In addition, OM from seagrasses is included indirectly by the detrital pathway. The numerous anguilliform fish species belong to diverse food webs in part, depending on their habitat (hard and/or soft bottom) and their diet (micro/macro carnivores or piscivores). These predators of high trophic level, consuming mainly crustaceans and fish but also more occasionally annelids and cephalopods, are mostly opportunistic. A competition between some species is underlined by the overlap of their trophic niches. Sources of OM and consumers of the Caledonian coral reefs accumulate moderate to strong concentrations of trace elements issued from agricultural, urban and mining origins. Bioaccumulation depends on both physical and chemical properties of the contaminant and the organism’s own characteristics (size, habitat, diet, etc.). So, contaminants are distributed differently between compartments and only Hg and As are biomagnified along food webs. Contamination of the lagoon by organic pollutants is also pointed out. Even if concentrations measured in anguilliform fish are rather low, widespread contamination, plus the detection of toxic and forbidden pesticides (DDT), confirm the necessity to include this pollution in further studies. All these considerations reinforce the importance of setting up a long-term tracking system of contamination from diverse origins, linked with the trophic functioning of food webs.