Le bassin hydrographique de la Seine figure parmi les bassins français les plus anthropisés. Les communautés piscicoles qui le peuplent sont potentiellement marquées par les pressions humaines qui s'exercent sur le milieu aquatique, et dont l'ampleur depuis l'Époque industrielle a été grandissante. L'objectif de ce travail était d'identifier les facteurs à l'origine des modifications de la répartition des peuplements de poissons sur le temps long. Afin de mettre en évidence les possibles changements intervenus durant les deux derniers siècles, ce travail a été mené en croisant deux types d'approches, l'une historique et l'autre écologique. Cette étude, basée sur des données d'observations de poissons dans le bassin de la Seine depuis le début du XIXe siècle, montre une importante modification de la faune piscicole (i.e. introductions et disparitions d'espèces) à l'échelle du bassin. Par ailleurs. L’analyse comparative des données historiques, pour lesquelles existent des mentions d'abondances, et des données écologiques actuelles montre que les aires de répartition de certaines espèces ont été très largement modifiées. Sur différents secteurs du bassin, les résultats témoignent d'évolutions parfois importantes de la composition des peuplements en lien avec différents types de pressions anthropiques exercées sur le milieu à des échelles d'espace et de temps variées. Ce travail confirme l'intérêt d'une approche interdisciplinaire dans la compréhension de l'histoire des écosystèmes. De futures recherches sont néanmoins nécessaires afin de cerner l'importance de facteurs plus locaux sur la répartition des espèces piscicoles. / In France, the Seine River basin has been harshly impacted by anthropogenic pressures since the Industrial revolution. Fish community is expected to be disturbed by these human pressures on aquatic environment. This thesis aimed to highlight the factors involved in the changes of fish species spatial distribution over the last two centuries using both historical and ecological approaches. The analysis of historical data of fish distributions on the Seine River basin showed some important modifications of fish communities (i.e. species introductions and extinctions) at the catchment scale, since the beginning of the XIXth century. The comparative study based on historical abundances and actual data showed that certain species have changed their distribution area. Besides, substantial evolutions in fish assemblages occurred in certain rivers, probably in relation to anthropogenic pressures acting at different spatial and temporal scales. This study confirms the interest of an interdisciplinary approach to improve knowledge of ecosystems' history. Nevertheless, future researches are still needed to better understand the effects of local factors on fish distribution area.

Dans le cadre de la transition énergétique, le gouvernement Français prévoit la constructionde huit parcs éoliens en mer (offshore) le long des côtes Manche-Atlantique parmi lesquels le futurparc éolien au large de Courseulles-sur-mer. A ce jour, il n’existe pas d’étude globale et intégrée deseffets de la construction et de l’exploitation de ces parcs sur l’écosystème. L’innovation principale decette thèse a donc été de poser les bases d’une approche écosystémique des Energies MarinesRenouvelables (EMR) à travers l’exemple du futur parc éolien de Courseulles-sur-mer. Pour ce faire,une combinaison d’outils de modélisation a été utilisée afin de : 1) caractériser le fonctionnement etla structure de l’écosystème du site d’implantation du parc ; 2) tester des scénarios d’évolutionpossible du fonctionnement trophique du système. Ainsi, un modèle de réseau trophique et troisscénarios ont été construits afin d’analyser les conséquences de l’effet récif et réserve générées par leparc sur l’écosystème. Les indices de l’analyse des réseaux écologiques ainsi que d’autres indices telsque le niveau trophique moyen ont été analysés afin de caractériser le fonctionnement du système.Toutefois, conscient que cet écosystème est menacé par de multiples pressions, il estnécessaire de comprendre comment ces activités humaines vont interagir entre elles et quelles sontleurs conséquences sur l’écosystème dans un contexte de changements globaux. Ainsi, une visionglobale des impacts cumulés a également été développée grâce à un autre type de modélisation appelé'modélisation qualitative’ ou en ‘digraphe orienté’. Les résultats ont mis en évidence des changementsdans la structure et le fonctionnement de l’écosystème après la mise en place du parc éolien. Lesrésultats de ces modèles pourraient être utilisés dans la définition de mesures de suivi aprèsl’installation du parc et dans l’évaluation de la nécessité de mettre en place des mesures decompensation. Enfin, les modèles qualitatifs pourraient également servir d’outils de communicationavec le public et ainsi permettre une meilleure appropriation des projets EMR. / As part of the energy transition, the French government is planning the construction of eightOffshore Wind Farms (OWF) along the English Channel and Atlantic coasts including the Courseulles-sur-mer OWF. Until now, there is no holistic study on the OWF construction and operation effects onan ecosystem taken as a whole. This thesis is the first study to lay the foundations for an ecosystemapproach of Marine Renewable Energy (MRE) through the Courseulles-sur-mer OWF example. For thata combination of innovative modelling tools was applied to 1) characterise the ecosystem structureand functioning before the OWF construction; 2) simulate the impacts of this future OWF on theecosystem structure and functioning. A food-web model and three scenarios were constructed toinvestigate the “reef” and “reserve” effects induced by the OWF on the ecosystem. Ecological NetworkAnalysis indices, other ecosystem attributes and Mean Trophic Level were derived to investigate theecosystem health and state.However, being aware that this ecosystem is threatened by multiple perturbations, there is aneed to understand how human activities interact to influence ecosystem functioning in a long termclimate change context. Thus, a holistic view of cumulated impacts on the Courseulles-sur-mer’ecosystem through the use of an oriented signed digraph was also developed. Results highlighted acombination of significant changes in the food-web structure and ecosystem functioning. These resultscan play a vital role in both decision making by improving long term planning for the marineenvironment but also as tool for communication with the public and so contribute to a betteracceptability of MRE project.

L'objectif de la thèse est d'évaluer l'impact de l'immersion des sédiments de dragage du Grand Port Maritime du Havre (GPMH) sur l'environnement faunistique et sédimentaire à proximité du site de clapage d'Octeville (baie de Seine Orientale), en proposant une démarche scientifique originale, apportant une vision intégrée par (1) l'utilisation de marqueurs géochimiques couplés à une étude sédimentaire (2) l'étude de la dynamique spatiale et temporelle de la macrofaune benthique en lien avec une expérimentation in situ (3) la mise en place d'un nouvel indicateur multicritères spécifique de la pression de clapage (4) l'étude de l'ensemble du réseau trophique via le développement d'un modèleECOPATH. D'une part, les résultats ont mis en évidence l'existence d'une zone à l'équilibre sédimentaire au nord-ouest, avec deux gradients opposés de COT, contrôlés par les courants de marée et de houle. De plus, il est possible d'identifier les sédiments portuaires grâce à leur composition chimique différente. La zone impactée par les clapages est relativement restreinte. D'autre part, la macrofaune benthique apparaît peu impactée par les clapages. La communauté est particulièrement bien inféodée à l'environnement bio-hydro-sédimentaire de la zone d'étude. Des variations d'abondances et de dominances ont été observées depuis 2003. De plus, le nouvel indicateur proposé permet de classer l'impact engendré par les dépôts de sédiments en mer. Le réseau trophique est actuellement stable sur la zone impactée comme sur celle non-impactée par le clapage. / The aim of this thesis is to assess the impact of dumping by Le Havre harbour on the faunistic and sedimentary environment near the Octeville dumping site (Eastern part of the bay of Seine). This thesis propose an original scientific approach, including an integrated view (1) by the use of geochemical markers coupled with a sedimentary study (2) a study of the spatial and temporal benthic macrofauna dynamics with an experimentation in situ (3) the creation of a new multicriteria specific indicator of the dumping pressure and (4) a study of the food web with the development of an ECOPATH model. On the one hand, the results showed the existence of a sedimentary equilibrium area in the north-west, with two opposite TOC gradients, controlled by tidal and swell. Harbour sediments can be identified by their different chemical compositions. The area impacted by the dumping is limited. On the other hand, the benthic macrofauna appears less impacted by the dumping. The community is adapted in the bio-hydro-sedimentary environment of the study area. Variations in abundance and dominance have been observed since 2003.In addition, a new indicator allows the classification of dumping impact. The food web is currently stable in both impacted and not impacted areas.

La pratique du dragage d'entretien déplace chaque année dans le bassin de la Seine des volumes moyens de 150 000 m3. Ces sédiments accumulent des polluants et c'est pourquoi leur devenir soulève des questions environnementales que nous avons souhaité éclaircir au cours de ce travail. Un bilan des réglementations internationales concernant la gestion de ces matériaux de dragage (MD) nous a permis de noter que cette question au niveau Européen et surtout Français restait posée. Nous avons ensuite décrit les différentes étapes subies par le sédiment depuis l'opération de dragage jusqu'à sa destination finale. Nous avons, grâce à des échantillonnages de sédiments dans le bassin de la Seine, déterminé la qualité des sédiments avant dragage. L'étude de distributions géographiques (SIG) a montré que les fortes concentrations en micropolluants étaient majoritairement retrouvées à l'aval direct des sources de pollution. Après une description des sites d'échantillonnage et des méthodes d'analyse utilisées, nous avons présenté les résultats concernant le suivi de la mise en dépôt de matériaux de dragage provenant du bassin de la Seine dans l'étang du Rouillard. Ce site de dépôt en eau est situé au sein d'une base de loisirs (Verneuil-sur-Seine, 78). Il a reçu de juin 1999 à septembre 2001 200 000 m3 de MD provenant de la Seine à l'aval de Vitry (94) jusqu'à Vernon (27) et de l'Oise à l'aval de Compiègne (60). Le mode de mise en dépôt utilisé remet en suspension les MD avec de l'eau de Seine pour faciliter leur pompage et remblaiement dans l'étang. Cependant, cette remise en suspension modifie les conditions physico-chimiques au sein des MD et est susceptible d'entraîner des relargages de polluants présents dans les sédiments dragués. Nous avons donc suivi l'évolution temporelle de différents paramètres (paramètres in situ, matière organique, nutriments et micropolluants) dans les eaux superficielles de l'étang remblayé, dans les sédiments et leurs eaux interstitielles, ainsi que dans les eaux de la nappe phréatique en contact avec le dépôt. Le suivi de la qualité des eaux superficielles de l'étang a permis de montrer que l'impact majeur de la pratique est l'apport de nutriments et, en particulier, l'apport d'ammonium, et de carbone organique. Ces apports entraînent une eutrophisation de l'étang confirmée par les mesures de chlorophylle a. Il est également apparu clairement que les micropolluants présents dans les MD introduits dans l'étang n'ont pas été relargués vers les eaux superficielles pendant la période étudiée. Cependant, les effets à plus long terme restent à étudier. Les dépôts de l'étang ont joué un rôle important dans la mobilisation ou non des polluants qu'ils contiennent. En effet, ils sont le siège de la diagenèse qui englobe des procédés biologiques et/ou physico-chimiques qui tendent à minéraliser le dépôt. Nous avons mis en évidence l'activité ammonifiante et dénitrifiante du dépôt. Nous avons également constaté la dégradation de la matière organique de ce dépôt entraînant le relargage de carbone organique et de phosphore. Le dépôt a également joué le rôle de puits de micropolluants : à court terme, nous avons effectivement constaté une accumulation des ces polluants à la surface du dépôt. Grâce à l'observation de la qualité des eaux de la nappe située à proximité de l'étang du Rouillard au moyen des piézomètres, nous avons pu noter que la qualité de cette nappe était très peu modifiée. Des calculs de flux de polluants au cours des trois années de mise en dépôt ont permis, d'une part de vérifier nos hypothèses concernant les déplacements d'eau : les infiltrations ont lieu majoritairement depuis la nappe ou la Seine vers l'étang. D'autre part, nous avons pu confirmer les tendances déduites des observations de l'évolution des concentrations en polluants mesurées. Dans une perspective de gestion durable, ce travail a permis de proposer des alternatives de gestion des MD dans le bassin de la Seine et enfin, propose des travaux ultérieurs destinés à approfondir la connaissance des mécanismes observés sur le terrain par des recherches en réacteurs et/ou en site pilote expérimental.

Le nitrite est un intermédiaire de nombreuses voies du cycle de l’azote, mais est toxique pour la plupart des formes de vies aquatiques. Sa toxicité agit au niveau cellulaire pour les microorganismes, et au niveau de la respiration pour les organismes plus complexes. Il est généralement supposé que ce composé est éliminé rapidement dans l’environnement, et que les microorganismes responsables de son élimination sont efficaces. Cependant les concentrations de nitrite dépassent la norme européenne (1 µM) dans la Seine entre Paris et l’estuaire. Le nitrite est apporté dans la Seine en aval de Paris par les stations d’épuration (STEP), malgré l’ajout de traitements d’élimination de l’azote (nitrification et dénitrification). En plus de leur contenu chimique et organique, les eaux de sorties de STEP contiennent des microorganismes qui peuvent coloniser l’environnement en aval. Dans la colonne d’eau, les mesures de cinétique de nitrification ont montré que les oxydant du nitrite avaient une activité potentielle plus élevée que les oxydant de l’ammonium. De plus, la quantification des microorganismes nitrifiants par qPCR a montré que les oxydants du nitrite (Nitrobacter dans la Seine et Nitrospira dans les rejets de STEP) étaient plus abondants que les oxydants de l’ammonium. Malgré cela, les taux in situ d’oxydation du nitrite étaient similaires aux taux in situ d’oxydation de l’ammonium dans la Seine, bien qu’ils augmentent e tous deux en aval de la STEP. Cet équilibre entre production du nitrite (oxydation de l’ammonium) et élimination du nitrite (oxydation du nitrite) résulte en une très lente élimination du nitrite dans la colonne d’eau. Les hypothèses pouvant expliquer la faible efficacité de l’oxydation du nitrite seraient une inhibition des microorganismes oxydants le nitrite par des polluants présents en Seine, ou le basculement de leur métabolisme vers un comportement mixotrophe de ces oxydants du nitrite. En plus de l’impact significatif sur la concentration du nitrite dans la colonne d’eau, il a été observé un fort impact des STEP sur la composition et la distribution des microorganismes présents dans le sédiment. Les communautés microbiennes du sédiment étaient fortement modifiées par les rejets de STEP, et étaient fortement colonisés par les bactéries du genre Nitrospira. L’étude du sédiment a montré que ce compartiment de la Seine était une source de nitrite pour la colonne d’eau, bien que les taux étaient très faibles par rapport aux concentrations dans la Seine. Le nitrite était produit en conditions anoxiques en amont de la STEP (3-4 cm), mais en surface en aval de la STEP (0-1 cm). En conséquence, le sédiment parait plus sensible à l’influence de la STEP que la colonne d’eau. Dans son ensemble, le cycle de l’azote semble avoir un impact limité sur la dynamique du nitrite dans la Seine, dans la mesure où ses différentes étapes sont équilibrées. Il pourrait donc être supposé que la pollution en nitrite de la Seine est suffisamment peut importante pour ne pas déstabiliser le cycle de l’azote dans la Seine d’une façon mesurable. / Nitrite is an intermediate in many microbial pathways of the nitrogen cycle, but is also toxic for most form of aquatic life. It is toxic at a cellular level for microorganisms, and for the respiration of complex organisms. In general the elimination of this compound is assumed to be fast in the environment, and the microorganisms responsible efficient. In the Seine River however, nitrite concentrations exceed the European norm of 1 µM between Paris and the estuary. The nitrite is released in the Seine River downstream of Paris by the waste water treatment plants (WWTP) despite the addition of nitrogen removal treatments (nitrification and denitrification). In addition to its content chemical compounds and organic matter, the WWTP outlets also contain microorganisms which can colonize the environment downstream. In the water column, measurements of nitrification kinetics showed that nitrite oxidizers had a higher potential activity than ammonia oxidizers. Quantification of nitrifiers by qPCR showed that nitrite oxidizers, Nitrobacter in the environment and Nitrospira in the WWTP outlets were more abundant than ammonia oxidizers. Despite these facts, in situ nitrite oxidation rates were similar to ammonia oxidation rates in the Seine River, even if both were higher downstream of the WWTP. This balance between nitrite production (ammonia oxidation) and elimination (nitrite oxidation) results in a very slow elimination of nitrite in the water column. This led to hypothesize that low nitrite oxidizing’s efficiency was caused by either inhibition by pollutants in the Seine River, or use a mixotrophic metabolism by nitrite oxidizers. In addition to the significant impact on nitrite concentration in the water column, the WWTP were shown to have a significant impact on the composition and distribution of the microorganisms present in the sediment. The microbial communities of the sediment were shown to be highly modified by the WWTP outlets, and were heavily colonized by the Nitrospira genera. The study of the sediment showed that this compartment of the Seine River was a source of nitrite for the water column, even though the rates of production were not significant in relation to the concentrations of nitrite. The nitrite was produced in the anoxic zone upstream of the WWTP (3-4 cm) when it was produced near the surface downstream of the WWTP (0-1 cm). As a consequence, the sediment appears to be more sensitive to the impact of the WWTP than the water column. As a whole the nitrogen cycle in the Seine River was observed to have a very limited impact on the nitrite concentration in the Seine River as its different steps are balanced. This could be viewed as the fact that this nitrite pollution is low enough to not unbalance the nitrogen cycle of the Seine River in a measurable way.

Le but de la thèse est de quantifier le lien entre la contamination nitrique du système hydrologique et les activités agricoles pratiquées au cours des trois dernières décennies sur le bassin de la Seine.<br />A partir de trois modèles existants (agronomique, hydrologique et hydrogéologique), un modèle intégré a été développé pour simuler, à l'échelle régionale, le transfert de nitrate des sols jusqu'aux eaux de surface, via le domaine souterrain.<br />Plusieurs développement conceptuels ont été necessaires : (i) une procédure de régionalisation du modèle agronomique a été mise au point, (ii) deux modèles ont été développés pour simuler le transfert dans le domaine souterrain.<br />Pour la première fois, un outil couvrant l'ensemble des processus de circulation de l'azote dans un grand bassin versant est ainsi mis en place.<br />Le dernier volet de ce travail concerne la réalisation de simulations exploratoires et une estimation de la dynamique du transfert des nitrates.

In the Eastern Tropical Pacific (ETP), the operation mode of purse-seine fishing can be divided into dolphin sets and non-dolphin sets. Dolphin sets can catch more yellowfin tuna, but cause a lot of dolphin deaths. On the contrary, non-dolphin sets can catch more skipjack tuna, but discard a lot of tuna. Therefore, the choice of the operation mode to the ETP purse-seine fishery is very influential. If the fishermen use more dolphin sets, they are able to catch high quantity and more valuable yellowfin tuna. Conversely, if the fishermen use more non-dolphin sets, they will not hurt dolphins. But the tuna fish caught by this operation mode is smaller in size and the discarding rate is extremely high which will affect the overall profits of the fishermen. The research will investigate how the fishermen make the choice of the operation mode in the dilemma between dolphin sets which cause dolphins-bycatch and non-dolphin sets which result in tuna-discarding, In addition, if managers can ban dolphin sets or non-dolphin sets to maximize the profit of the fishermen and maintain the ecological balance between tuna and dolphins.

Diss. Ph. D.--Anthropology--Albuquerque--University of New Mexico, 1991. / Bibliogr. p. 298-327.

Rapport de projet diplôme de conservateur des bibliothèques : Bibliothéconomie : Villeurbanne, ENSSIB : 2005. / Texte intégral.

Thèse de doctorat : Urbanisme : Paris 12 : 2006. / Titre provenant de l'écran titre.