L'éventail sous-marin profond du Congo, situé sur la marge continentale Congo-Angolaise (côte Ouest Africaine, Océan Atlantique Equatorial Sud) représente un écosystème sédimentaire marin profond unique.Celui-ci est caractérisé par de forts apports en matière organique provenant du fleuve Congo, qui se déversent le long du canyon et au travers de systèmes chenal Jevées actuels jusque dans les zones les plus profondes (5 000 m) où se développe le système des lobes.L'objectif de cette thèse est d'étudier la distribution spatiale et la diversité phylogénétique et fonctionnelle des communautés archéennes et bactériennes en relation avec les caractéristiques et les contraintes de I'environnement.Cette étude a permis de mettre en évidence une distribution géographique régionale et locale des communautés microbiennes contraintes par la distance des différents lobes par rapport à l'embouchure du chenal. La distribution des communautés microbiennes est liée à la disponibilité en accepteurs et donneurs d'électrons issus de la diagénèse précoce de la matière organique. La composition et l'identité taxonomique de ces communautés microbiennes sont comparables aux communautés rencontrées dans des sédiments marins et des zones d'émission de fluides froids riches en méthane.Cette étude révèle également des densités cellulaires relativement élevées de bactéries méthanotrophes aérobies associées à différents habitats sédimentaires particuliers, colonisés par des bivalves Vesicomyidae, des tapis microbiens et des sédiments réduits caractéristiques des environnements d'émissions de fluides froids riches en méthane et hydrogène sulfuré. Ces communautés sont non seulement apparentées à celles rencontrées dans des habitats d'émissions de fluides froids, mais également à celles des habitats terrestres, malgré la distance ~ 1000 km des côtes Africaines.Les travaux menés au cours de cette thèse montrent l'intérêt des études pluridisciplinaires pour comprendre la diversité et le fonctionnement des écosystèmes dans les lobes terminaux du système turbiditique du Congo et apportent de nouvelles informations sur la diversité des microorganismes peu explorée dans les éventails sous-marins profonds. / The Congo deep sea fan, located in the Congo-Angola continental margin (West African coast, Equatorial South Atlantic Ocean) represents a unique deep-sea sedimentary ecosystem. It is characterized by high organic matter inputs from the Congo River, that flow along a canyon and through presently active channel system-lifted into the deeper areas (5 000 m) where the lobes system develops.The aim of this thesis is to study the spatial distribution as well as the phylogenetic and functional diversity of archaeal and bacterial communities in relation with environmental characteristics and constraints of the terminal lobes of the Congo deep see fan, one of the largest submarine fan systems in the world.This study highlights geographical distribution of microbial communities constrained by the distal and proximal distance of the different lobes from the Congo river's channel mouth as well as linked to the electron donor and acceptor availability from organic matter diagenesis. This study revealed quite high abundance of aerobic methane oxidizing bacteria cells at peculiar sedimentary habitats dominated by Vesicomyid bivalves, microbial mats and reduced sediments typical of cold-seep environments. These communities are not only related to the ones encountered in cold seeps, but also to the ones in terrestrial habitats despite an approximately distance of 1000 km offshore the African coast.This thesis underlines the interest of pluridisciplinary studies to understand the ecosystem diversity and functioning in the terminal lobes of the Congo turbiditic system and provides further insights into the underexplored microbial diversity from deep-sea fans.

Au niveau des marges continentales, et plus particulièrement dans des zones dites d'émissions de fluides froids, des communautés microbiennes et animales complexes se développent localement à la surface des sédiments. Ces communautés utilisent pour leur croissance des composés chimiques réduits (H2S, Méthane, CO2 ...), contenus dans un fluide à basse température, percolant à travers les sédiments et issus de phénomènes géologiques et de divers processus microbiens. Afin d'étudier la diversité des communautés microbiennes associées à ces écosystèmes ainsi que leur rôle dans l'environnement, et d'appréhender les paramètres environnementaux influençant la distribution et l'écophysiologie de ces communautés, des sédiments de surface (0-20 cm) mais également plus profonds (<9 mbsf) ont été prélevés au niveau de la Marge de Sonora. Les communautés microbiennes présentes ont été étudiées par diverses approches de biologie moléculaire, de mise en culture et de microscopie. Ce travail de recherche a permis : i) de déterminer la structure et la diversité des communautés microbiennes métaboliquement actives dans ces sédiments, ii) de mettre en évidence des écophysiologies différentes entre les acteurs du cycle du méthane (méthanogènes, ANMEs, SRB), prépondérant dans cet écosystème et iii) de découvrir la présence de nouvelles lignées et fonctions microbiennes dans les sédiments de zones d'émission de fluides froids des marges continentales. / At continental margins, and more particularly in cold seep areas, microbial and animal communities were locally detected at the surface of the sediments. These communities grow using reduced chemical compounds (H2S, Methane, COZ ...) contained in the percolated cold fluids and produced by both geological and microbial processes. ln order to study microbial community diversity in these ecosystems and their role in the environment as well as to understand the environmental factors influencing the distribution and ecophysiology of these communities, surface (0-20 cmbsf) but also deeper (<9 mbsf) sediments were collected at the Sonora Margin. Microbial communities have been studied using various molecular, cultural and microscopy approaches. This research allowed: i) to determine the structure and diversity of metabolically active microbial communities in sediments, ii) to highlight different ecophysiologies for methane cycling microorganisms (methanogens, ANME, SRB) and iii) to discover the presence of new microbial lineages and functions in the cold seeps sediments of the continental margins.

Les instruments, satellites ou systèmes aéroportés, actuellement utilisés pour la détection et la caractérisation d'hydrocarbure sur la mer sont basés sur des moyens optiques ou radars. Ces moyens présentent une performance dégradée due à une fréquence encore trop importante de fausses alarmes ou à un temps de traitement des données trop conséquent. Les méthodes de détection, d'identification et de quantification des fuites d'hydrocarbures offshores peuvent donc être améliorées en associant robustesse et réactivité. Cette amélioration suppose une compréhension approfondie des phénomènes océanographiques et électromagnétiques à l'œuvre dans cette scène particulière. La thèse s'appuie sur des données regroupant des images optiques et SAR aéroportées ou satellites ainsi que des mesures réalisées en laboratoire. Ce jeu de données permet de vérifier la cohérence des résultats obtenus par modélisation. L'objectif de la thèse est de distinguer une surface de mer polluée d'une surface de mer propre à l'aide de la signature électromagnétique de la surface totale puis de détailler le type et la quantité d'hydrocarbure présent. La thèse se divise en deux domaines, à savoir modélisation océanographique et modélisation électromagnétique. La modélisation océanographique intègre la simulation de la surface rugueuse imitant une surface de mer propre, et polluée. Cette surface de mer doit être générée sur une superficie importante et doit conserver une résolution restituant les petites vagues avec un temps de génération minimal. La partie électromagnétique est centrée sur les modèles asymptotiques de diffusion des ondes électromagnétiques par une interface rugueuse. Ces modèles sont adaptés au contexte de la thèse, complexité de la scène et rapidité du traitement, mais nécessitent plusieurs hypothèses pour être appliqués. / Satellites or airborne systems currently used for the detection and characterization of oil slicks on sea surface are based on optical or radar means. These means have a lack of performance due to a too high frequency of false alarms or to an excessively long data processing time. The methods for detecting, identifying and quantifying offshore pollutant can therefore be improved by combining robustness and reactivity. This improvement implies an in-depth understanding of the oceanographic and electromagnetic phenomena at work in this particular scene. The thesis is based on data gathering aerial and satellite images and SAR as well as measurements carried out in laboratory. This dataset makes it possible to check the consistency of the results obtained by modeling. The objective of the thesis is to distinguish a polluted sea surface from a clean sea surface using the electromagnetic signature of the total surface and then to detail the type and quantity of pollutant. The thesis is divided into two domains, namely oceanographic modeling and electromagnetic modeling. Oceanographic modeling integrates the simulation of the rough surface imitating a clean or polluted sea surface. This sea surface must be generated over a large area with a thin resolution. The electromagnetic part is centered on the asymptotic models for the electromagnetic waves diffraction by a rough interface. These models are adapted to the context of the thesis, the complexity of the scene and the speed of processing, but require several hypotheses to be applied.