La recension des écrits scientifiques à laquelle nous avons procédé a souligné clairement de très hautes fréquences de redoublement chez les jeunes d’âge scolaire relevant des enseignements primaire et post-primaire, dans les ex-colonies françaises d’Afrique occidentale et centrale (Burkina-Faso, Sénégal, Gabon). Au Burkina Faso, le taux moyen de redoublement observé au post-primaire a été d’environ 30 % au cours du quinquennat 2007/2008 à 2012/2013. La région du Centre-Ouest est celle qui en a enregistré le taux le plus élevé (33,1 %) sur les treize régions administratives du pays au cours de la période mentionnée, ce qui a justifié son choix dans le cadre de cette étude. L’objectif général visait à déterminer, dans le microsystème qu’est l’école au post-primaire général public, les caractéristiques des représentations sociales (RS) et des modèles d’intervention éducative (MIE) valorisés chez des enseignants et des directions d’écoles qui sont en relation avec le redoublement d’élèves habitant la région ciblée. L’étude menée est quantitative et de type descriptif. Dans le cadre de celle-ci nous avons fait usage d’une démarche d’enquête par questionnaire auprès d’un échantillon de convenance, stratifié et pondéré constitué de 199 enseignantes et enseignants, incluant un membre du personnel de direction pour chacune des institutions de provenance des sujets (N = 14 directions). Le résultat majeur est spécifique aux enseignants titulaires du CAPES (diplôme pédagogique le plus élevé) qui travaillent dans les communes urbaines où les écoles présentent un seuil élevé de redoublement (21 % et plus). Il suggère des caractéristiques qui correspondent à des profils de valorisation élevés de la représentation positive du redoublement d’une part, et de celle de l’externalité des causes du phénomène, d’autre part. Les principales caractéristiques des MIE privilégiés par ces derniers rapportent, quant à elles, une valorisation moyenne ou faible du MIE 3 (hétérostructuration coactive) et concomitamment une valorisation élevée du MIE 4 (interstructuration cognitive). Cependant, les données recueillies auprès des directions d’écoles dont la taille sous-échantillonnale demeure restreinte n’ont permis qu’une interprétation limitée hors de laquelle notre discours s’avérerait hautement spéculatif. Les enseignants et les directions d’école pourront bénéficier de l’intégration des données issues de l’étude au plan de la formation continue. Ils pourront par conséquent questionner leurs pratiques pédagogiques et leurs attitudes au regard des causes et des effets réels du redoublement sur la réussite et la persévérance scolaire des jeunes au post-primaire. Cela dans un contexte, où la scolarisation de base obligatoire de 10 ans constitue un objectif visé à l’horizon 2025 par le gouvernement du Burkina Faso dans le cadre de la réforme éducative engagée depuis 2007.

Ce travail représente une contribution originale à la méthodologie pour le développement de modèles écosystémiques ainsi qu'une première tentative d'une modélisation end-to-end (E2E) de l'écosystème du Courant de Humboldt Nord (ECHN). L'objectif principal du modèle développé dans cette thèse est de construire un outil de gestion écosystémique et d'aide à la décision; raison pour laquelle la crédibilité du modèle est essentielle, laquelle peut-être établie par confrontation aux données. En outre, le ECHN présente une grande variabilité climatique et océanographique à différentes échelles, la source principale de variation inter-annuelle étant l'interruption du cycle d'upwelling saisonnier par l'Oscillation Australe du phénomène El Niño qui a un effet direct sur la survie larvaire et le succès de recrutement des poissons. La pêche peut aussi être fortement variable, en fonction de l'abondance et de l'accessibilité des principales ressources halieutiques. Ce contexte amène deux questions méthodologiques principales que nous explorons dans cette thèse à travers le développement d'un modèle E2E qui couple le modèle OSMOSE, pour la partie haut niveau trophique, au modèle ROMS-PISCES, pour les parties hydrodynamique et biogéochimie:(i) Comment calibrer un modèle écosystémique à partir de séries temporelles de données? (ii) Comment inclure l'impact de la variabilité inter-annuelle de l'environnement et de la pêche? En premier lieu, cette thèse met en évidence plusieurs problèmes liés à la confrontation de modèles écosystémiques complexes aux données et propose une méthodologie pour une calibration séquentielle en plusieurs phases des modèles écosystémiques. Nous proposons deux critères pour classer les paramètres d'un modèle: la dépendance au modèle et la variabilité temporelle des paramètres. A partir de ces critères, et en tenant compte de l'existence d'estimations initiales, on énonce des règles qui permettent de déterminer quels paramètres doivent être estimés, et dans quel ordre, dans le processus de calibration séquentiel. De plus, un nouvel Algorithme Évolutionnaire, conçu pour la calibration de modèles stochastiques et optimisé pour l'estimation du maximum de vraisemblance, a été développé et utilisé pour la calibration du modèle OSMOSE avec des séries temporelles de données.La variabilité environnementale est explicite dans le modèle: le modèle ROMS-PISCES force le modèle OSMOSE et propage les effets bottom-up potentiels dans le réseau trophique à travers les interactions trophiques entre plancton et poisson d'une part, et les changements dans la distribution spatiale du poisson d'autre part. Cette dynamique spatiale des poissons est prise en compte par l'utilisation de modèles de distribution des espèces de type présence/absence, qui sont en général évalués grâce à une matrice de confusion et les indicateurs statistiques qui lui sont associés. Toutefois, quand on considère la prédiction d'un habitat au cours du temps, la variabilité de la distribution spatiale des habitats peut être résumée de manière complémentaire et validée en utilisant les patrons émergents de la forme des distributions spatiales. Nous avons modélisé l'habitat potentiel des principales espèces du ECHN en utilisant plusieurs sources d'information (pêches commerciales, campagnes scientifiques et suivi satellite des navires de pêche) conjointement aux données environnementales issues d'observations satellites et in-situ, de 1992 à 2008. L'habitat potentiel est estimé sur cette période d'étude avec une résolution mensuelle, et le modèle est validé à partir d'informations du système, en utilisant une approche pattern-oriented.Le modèle écosystémique E2E ROMS-PISCES-OSMOSE pour le ECHN est calibré en une approche par maximum de vraisemblance pour ajuster des séries temporelles mensuelles de 1992 à 2008. En conclusion,quelques applications potentielles du modèle pour la gestion des pêches sont présentées et nous discutons leurs limitations et les perspectives. / This work represents an original contribution to the methodology for ecosystem models' development as well as the first attempt of an end-to-end (E2E) model for the Northern Humboldt Current Ecosystem (NHCE). The main purpose of the developed model is to build a tool for ecosystem-based management and decision making, reason why the credibility of the model is essential, and this can be assessed through confrontation to data. Additionally, the NHCE exhibits a high climatic and oceanographic variability at several scales, the major source of interannual variability being the interruption of the upwelling seasonality by the El Nino Southern Oscillation, which has direct effects on larval survival and fish recruitment success. Fishing activity can also be highly variable, depending on the abundance and accessibility of the main fishery resources. This context brings the two main methodological questions addressed in this thesis, through the development of an end-to-end model coupling the high trophic level model OSMOSE to the hydrodynamics and biogeochemical model ROMS-PISCES: i) how to calibrate ecosystem models using time series data and ii) how to incorporate the impact of the interannual variability of the environment and fishing.First, this thesis highlights some issues related to the confrontation of complex ecosystem models to data and proposes a methodology for a sequential multi-phases calibration of ecosystem models. We propose two criteria to classify the parameters of a model: the model dependency and the time variability of the parameters. Then, these criteria along with the availability of approximate initial estimates are used as decision rules to determine which parameters need to be estimated, and their precedence order in the sequential calibration process. Additionally, a new Evolutionary Algorithm designed for the calibration of stochastic models (e.g Individual Based Model) and optimized for maximum likelihood estimation has been developed and applied to the calibration of the OSMOSE model to data time series.The environmental variability is explicit in the model: the ROMS-PISCES model forces the OSMOSE model and drives potential bottom-up effects up the foodweb through plankton and fish trophic interactions, as well as through changes in the spatial distribution of fish. The latter effect was taken into account using presence/absence species distribution models which are traditionally assessed through a confusion matrix and the statistical metrics associated to it. However, when considering the prediction of the habitat against time, the variability in the spatial distribution of the habitat can be summarized and validated using the emerging patterns from the shape of the spatial distributions. We modeled the potential habitat of the main species of the Humboldt Current Ecosystem using several sources of information (fisheries, scientific surveys and satellite monitoring of vessels) jointly with environmental data from remote sensing and in situ observations, from 1992 to 2008. The potential habitat was predicted over the study period with monthly resolution, and the model was validated using quantitative and qualitative information of the system using a pattern oriented approach.The final ROMS-PISCES-OSMOSE E2E ecosystem model for the NHCE was calibrated using our evolutionary algorithm and a likelihood approach to fit monthly time series data of landings, abundance indices and catch at length distributions from 1992 to 2008. To conclude, some applications of the model for fishery management are presented and their limitations and perspectives discussed.

La mer Méditerranée est un hotspot de biodiversité sous diverses influences où plusieurs perturbations agissent en synergie: réchauffement climatique, perte d'habitats et surpêche menacent la biodiversité marine et perturbent les équilibres écosystémiques. Afin d'assurer une gestion durable des écosystèmes marins côtiers, conformément aux prérogatives de l'Approche Ecosystémique des Pêches, il est nécessaire d'étudier les conséquences de ces perturbations sur les populations exploitées. Or, malgré la multiplicité des études relatives au changement global en Méditerranée, les conséquences écosystémiques de ces changements demeurent mal connues. Dans cette thèse, le Golfe de Gabès a été choisi comme modèle d'étude en raison des nombreuses perturbations qui y sont rencontrées et qui en font l'archétype de tendances plus généralisées en Mer Méditerranée. Cette thèse se propose d'abord de replacer l'écosystème du Golfe de Gabès dans son contexte biogéographique à travers l'étude de la phylobiogéographie des assemblages des poissons côtiers méditerranéens et la modélisation de la structure et du fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès. Par la suite, nous proposons de modéliser, en utilisant des modèles de niches écologiques, les modifications potentielles futures des assemblages biogéographiques d'espèces exploitées soumises aux changements climatiques et à la perte d'habitat, ainsi que les conséquences trophiques de ces modifications. En prenant en compte la taxonomie et l'histoire évolutive des espèces, nous avons mis en évidence le niveau de séparation entre les assemblages méditerranéens en proposant une nouvelle délimitation biogéographique du plateau continental. Par ailleurs, l'exploration des dissimilarités phylogénétiques à l'échelle des côtes tunisiennes a mis en évidence quatre zones biogéographiques majeures présentant une faible congruence avec le zonage adopté pour la gestion de la pêche en Tunisie. Les projections des futures aires de répartition des 60 principales espèces exploitées du Golfe de Gabès, grâce à l'implémentation du modèle climatique NEMOMED8, révèlent que pour la fin du siècle, 34 espèces pourraient contracter leurs aires de répartition parmi lesquelles 12 espèces pourraient s'éteindre à l'échelle du Golfe. Par ailleurs, en combinant des scénarios de régression d'herbier et de changement climatique, les projections montrent que les magnitudes des modifications d'aires de répartition induites par le changement climatique sont plus larges que celles résultant de la perte d'habitat. La mise en place d'un modèle trophique Ecopath nous a permis de décrire la structure et le fonctionnement de l'écosystème du Golfe de Gabès et de le comparer avec d'autres écosystèmes méditerranéens exploités. Ce modèle a intégré un large éventail d'espèces depuis le phytoplancton jusqu'aux top-prédateurs ainsi que les principales activités de pêche opérant dans la zone. Les résultats du modèle mettent en évidence que le chalutage benthique est l'activité ayant les conséquences écosystémiques les plus étendues avec un fort impact sur certaines espèces démersales exploitées. Enfin, pour étudier les conséquences trophiques des modifications des distributions spatiales des espèces exploitées, nous avons reconstruit les réseaux trophiques au sein des assemblages d'espèces en nous fondant sur la relation positive liant la taille du prédateur à celle de sa proie. Nous avons ainsi pu prédire les réseaux trophiques actuels et projeter les modifications potentielles de leurs structures. Nous avons constaté qu'une grande partie du Golfe pourrait connaître une augmentation de la connectance et un allongement des voies trophiques moyennes qui s'accompagnent d'une diminution du nombre de proies par prédateur et du nombre de prédateurs par proie. Cette thèse est une ouverture vers la compréhension du rôle de la biodiversité dans le maintien du fonctionnement des écosystèmes. / The Mediterranean Sea is a marine biodiversity hot spot highly affected by several sources of disturbances interacting synergistically: global warming, habitat loss and overfishing threaten marine biodiversity and disrupt the ecosystem balance. To ensure a sustainable management of coastal marine ecosystems according to the Ecosystem Approach to Fisheries, it is necessary to study the ecosystem responses to these disturbances. However, despite the variety of global change studies in Mediterranean areas, ecosystems responses to these changes remain poorly understood and particularly at the southern part of the Mediterranean Sea. In this PhD thesis, the Gulf of Gabes was chosen as study area since it is one of the most affected regions by global change which makes it a mesocosm model of more regional patterns that occur in the Mediterranean Sea. In this study, as a first step, we replaced the Gulf of Gabes in its biogeographic and ecosystem regional context. This was achievied through a phylogenetic-based delineation of biogeographical species pools of coastal Mediterranean fishes and using an ecosystem model to describe its structure and functioning in comparison with other Mediterranean ecosystem model properties. We therefore projected potential future geographic ranges and assemblages composition of biogeographical exploited species pool according to global warming and habitat loss scenarios. Then we assessed their effects on food web structure. Taking into account the taxonomy and inter-species evolutionary relationships, we generate a new bioregionalisation of the continental shelf based on the turnover of lineages. Our results showed that climate is the major driver of species distribution and assemblage's composition. In addition, the exploration of phylogenetic dissimilarity across the Tunisian coast highlighted four major biogeographic areas showing a low spatial congruence with zoning used for fisheries management in Tunisia.Projected range shifts of the 60 main exploited species of the Gulf of Gabes through the implementation of a new climate model (NEMOMED8) revealed that, by the end of the century, 34 species could contract their ranges including 12 species that could become locally extinct across the Gulf of Gabes. Furthermore, by combining Posidonia meadows loss scenarios and climate change projections, our results showed that the magnitudes of the changes range induced by climate change are larger than those resulting from the loss of habitat.The Ecopath mass-balance model allowed us to describe the structure and functioning of the ecosystem of the Gulf of Gabes in comparison with other Mediterranean ecosystems. These models encompass the entire trophic spectrum from phytoplankton to higher trophic levels as well as the main fishing activities in the area. The model results showed that, among the fishing activities studied, bottom trawling was identified as the activity having the widest-ranging impacts across the different functional groups and the largest impacts on some commercially-targeted demersal fish species. Finally, to study the effects of species range shift on food web structure, we used a new methodology to infer trophic interactions between species. Based on the robust relationship between the size of prey and predators, we predicted the current food webs and project potential changes in their structures. We found that a significant portion of the Gulf of Gabes would face an increase of connectance and an extension of trophic pathways in parallel with a decrease in the number of prey per predator and the number of predators per prey. This PhD thesis paves the way towards the understanding of the role of biodiversity in maintaining ecosystem functioning.

Les invasions biologiques sont aujourd'hui un enjeu majeur en termes de biodiversité et de bien-être. Qu'il s'agisse de prévention ou de limitation des dommages, la gestion des invasions biologiques présente les caractéristiques d'un bien public et, comme telle, relève de l'analyse coût-avantage. Dans cette optique, la thèse traite du problème du contrôle d'une espèce invasive dénuée de valeur marchande entrant en compétition spatiale avec une espèce native exploitée commercialement. La première partie propose un modèle bioéconomique théorique représentant l'interaction entre les deux espèces et la contribution des exploitants à la diffusion de l'invasion, dans lequel les variables de commande sont les efforts de prélèvement sur chaque espèce et la fonction-objectif est la rente de ressource de l'espèce native diminuée du coût de contrôle de l'espèce invasive. L'analyse du modèle à l'équilibre débouche sur une alternative radicale entre quasi-éradication et laisser-faire face à l'invasion. L'optimisation dynamique du modèle montre ensuite qu'il existe une trajectoire conduisant à un état stationnaire optimal combinant l'exploitation rentable du stock natif et la stabilisation de l'invasion à un niveau intermédiaire. Cet état existe si les coûts unitaires de l'effort de pêche du stock natif et de l'effort de nettoyage des zones envahies, les coefficients de dispersion naturelle et anthropique de l'espèce invasive, et le taux d'actualisation ne sont pas trop élevés. Cet état peut être atteint si le niveau d'invasion initial n'est pas trop important. La seconde partie est consacrée au cas d'étude de l'invasion de la pêcherie de coquille Saint-Jacques de la baie de Saint-Brieuc par la crépidule. L'analyse coût-avantage du cas de la baie de Saint-Brieuc s'effectue à l'aide d'un modèle structural d'exploitation de la coquille Saint-Jacques couplé à un modèle d'invasion spatiale binaire, à partir desquels un programme de contrôle de l'invasion est étudié.

La situation de la forêt tropicale dans les pays en développement en général, et en République Démocratique du Congo (RDC) en particulier, est inquiétante. Les émissions de dioxyde de carbone dues au déboisement sont de l’ordre de 1,6 GtCO2e/an, soit 17% des émissions mondiales de « gaz à effet de serre ». Sous l’égide de la Convention-cadre des Nations Unies sur les changements climatiques, le REDD+ a été institué pour lutter contre cette déforestation et la dégradation des forêts. Cette étude examine les différentes opportunités qu’offre ce programme pour l’aménagement écosystémique du couvert forestier de la RDC et les obstacles contextuels à sa mise en oeuvre. Pour la RDC, le REDD+ présente un certain nombre d’opportunités : réduction des émissions liées au déboisement et à la dégradation des forêts; amorce des travaux d’afforestation et de reforestation par une gestion durable des ressources conduisant à la création des emplois et favorisant la croissance des PIB et des exports; accroissement du rendement et maintien d’une plus grande couverture des besoins alimentaires. Le REDD+ peut favoriser la croissance du Produit intérieur brut agricole. Il peut contribuer à l’électrification des ménages et réduire de moitié les dépenses des ménages dépendant de l’exploitation minière et des hydrocarbures et, ainsi, générer des milliers d’emplois en infrastructures. Pour les populations locales et autochtones, il peut contribuer aussi à protéger et à valoriser les cultures liées à la forêt. Mais, face aux pesanteurs d’ordre juridique, politique, social, économique, technologique et culturel caractéristiques de ce pays, ces opportunités risquent d’être amenuisées, sinon annihilées. Étant donné que l’essentiel du déploiement du dispositif du REDD+ se réalisera dans les zones rurales congolaises, l’obstacle majeur reste le droit coutumier. La solution serait d’harmoniser les exigences et finalités du REDD+ non seulement avec le Code forestier de 2002 et ses mesures d’exécution mais aussi avec le droit coutumier auquel les communautés locales et autochtones s’identifient. / The situation of the rainforest in developing countries in general and the Democratic Republic of Congo (DRC) in particular is worrying. Emissions of carbon dioxide from deforestation are about 1.6 GtCO2e/an, or 17% of global emissions of "greenhouse gases". Under the auspices of the UN Framework Convention on Climate Change, REDD+ has been established to fight against the deforestation and degradation of forests. This study examines the different opportunities offered by the program for ecosystem-based management of forest cover in the DRC and contextual barriers to its implementation. For the DRC, REDD+ has a number of opportunities: reducing emissions from deforestation and forest degradation; work begins afforestation and reforestation for sustainable management of resources leading to job creation and promoting the growth of GDP and exports, increased yield and maintaining greater food needs. The REDD+ can promote the growth of the agricultural gross domestic product. It can contribute to the electrification of households and halve spending dependent on mining and oil and thus generate thousands of jobs in infrastructure. For local and indigenous communities, it can also help to protect and promote the cultures associated with the forest. But, faced with the burdens of legal, political, social, economic, technological and cultural characteristics of the country, these opportunities may be diminished, if not annihilated. Given that most of the deployment of the REDD+ will happen in Congolese rural areas, the major obstacle is the customary law. The solution would be to harmonize the requirements and objectives of REDD+ not only with the Forest Code of 2002 and its implementing rules but also with the customary law which local and indigenous communities identify.

La nécessité d'une approche intégrée des pêches est actuellement largement affirmée, notamment par la FAO, en particulier dans le contexte des pêcheries artisanales tropicales. Ces pêcheries à petites échelles, souvent multi-spécifiques sont très importantes en termes d'emploi et de production, y compris pour la sécurité alimentaire. Néanmoins ces pêcheries et la biodiversité exploitées sont souvent marquées, d'une part, par le manque de données rendant difficile leur gestion dans le cadre d'une approche écosystémique, d'autre part, par la complexité des systèmes écologiques et économiques sous-jacents incluant interactions trophiques et techniques.Cette thèse contribue à la mise au point d'outils bioéconomiques adaptés aux petites pêcheries tropicales dans la perspective d'une gestion durable des pêches fondée sur l'approche écosystémique. Dans cette perspective, la pêcherie côtière en Guyane Française constitue un cas d'étude particulièrement fécond. La thèse propose ainsi des évaluations multi-critères, des modèles bioéconomiques complexes et des scénarios de gestion viable pour cette pêcherie.Dans un premier temps l'analyse statistique multi-variée suggère un statut global satisfaisant de la pêcherie en termes de durabilité. Cependant des différences de performance sont notées au sein de la pêcherie, notamment au niveau des zones frontalières. Aussi des améliorations dans le mode de gestion sont proposées. Ensuite, à travers la modélisation bioéconomique, les projections des différents scénarios de pêche montrent qu'à long terme le niveau d'exploitation actuel peut ne pas être en adéquation avec la future augmentation de la demande locale et qu'une perte de biodiversité peut avoir lieu. Un scénario dit de « co-viabilité » conciliant des objectifs à la fois écologique, économique et social, avec une probabilité de réalisation satisfaisante, est mis en exergue. Enfin, la comparaison des comportements optimaux en situation coopératif et non coopératif, montre dans quelle mesure la viabilité est favorisée quand les acteurs coopèrent. Au-delà du diagnostic apporté pour le cas d'étude, la méthode utilisée s'avère prometteuse dans le contexte des petites pêcheries tropicales, tandis que l'approche de « co-viabilité » permet de trouver les modalités d'exploitation dans le cadre de compromis entre durabilité écologique et socio-économique, ce que les principes de gestion halieutiques traditionnels ne permettent généralement pas. / The need for an integrated approach to fisheries is now widely affirmed, including the FAO, in particular in the context of tropical artisanal fisheries. These small-scale fisheries, often multispecies are very important in terms of production, employment and food security. However these fisheries and the exploited resources are often characterized by a lack of data making difficult their management within an ecosystem approach, and by the ecological and economic system complexities including trophic and technological interactions.This thesis aims to contribute to the development of bioeconomic tools for small tropical fisheries in a sustainable management perspective based on the ecosystem approach. In this perspective, the French Guiana coastal fishery constitutes an interesting case study. The thesis proposes multi-criteria evaluations, complex bioeconomic models and viable management scenarios for this fishery. At first, multivariate statistical analysis suggests a satisfactory overall status of the fishery in terms of sustainability. However, some performance differences are noted within the fishery, particularly at border areas. Also, management improvements are proposed. Then, through bioeconomic modeling, projections of different fishing scenarios show that, in the long term, the current exploitation level may not be consistent with the future increase of local demand and a loss of biodiversity may occur. A scenario called "co-viability" reconciling ecological, economic and social objectives, with a high probability of achievement is exhibited. Finally, the comparison of optimal behavior in cooperative and non-cooperative conditions, confirms that harvest levels are greater when actors do not cooperate. Furthermore, it is shown that the state of the ecosystem depends on the fishing strategies and the type of interaction between species. Beyond the diagnosis made for the case study, the method is promising in the context of small tropical fisheries, while the co-viability approach allows finding the exploitation conditions under which ecological and socio-economic sustainability are meet, what the conventional fisheries management generally do not allow.

L'économie circulaire (EC) émerge depuis les années 2000 dans le débat public, en opposition à l'économie linéaire, modèle dominant aux limites économiques et écologiques reconnues. Cette thèse constitue une première confrontation opérationnelle de l'EC à un système socio-écologique dépendant de la pêche, le Pays de la Cornouaille en Bretagne. Le système est délimité dans sa façade maritime avec la pêche côtière, seule considérée comme production locale.L'approche est systémique, multidimensionnelle et dynamique. L'analyse comporte trois volets : le premier sur l'amont du circuit en mer, le deuxième sur l'aval du système à terre et le dernier sur le système complet. Premièrement, le coût caché des rejets est visualisé via une analyse comptable de flux de matière ("Material Flow Cost Accounting" MFCA) adaptée à la pêche, proposé comme outil pertinent pour améliorer la performance économique et environnementale des pêcheurs. Deuxièmement, l’analyse de flux révèle une forte dépendance des activités à terre vis-à-vis des importations et exportations de bioressources halieutiques malgré un apport significatif de la pêche côtière à l'économie locale. Troisièmement, des scenarii sur le sous-système Sardine, du "business as usual" a l'EC, servent à proposer une trajectoire alternative de développement basée sur un "panier" de biens et services territorialises et la construction d'une valeur territoire à partir de ressources halieutiques locales. Pour atteindre cette EC durable, il s'agira d'optimiser l'utilisation des ressources locales et diminuer les externalités négatives, en plus d'aller vers une gouvernance partagée, adaptée à l'échelle du système socio-écologique considéré. / The years 2000 have favored the emergence of "Circular Economy" (CE) in the public debate, as opposed to the "linear economy", the dominant model that led to acknowledged economie and ecological limits. Our work is a first attempt to address the CE to a fishery-dependent socio-ecological System, the Cornouaille region in Brittany. The approach is systemic, multidimensional and dynamic. It implies the identification of marine boundaries, in which only Coastal fisheries are considered as a local production. The analysis is conducted along three main axes: an analysis of the upstream part at sea (fishing), an analysis looking at the downstream value chain, on land, and a third looking at the whole System. First, a Material Flow Cost Accounting (MFCA) analysis adapted to fisheries is proposed as a relevant tool to improve economy and environmental performance of fishers, providing evidence of hidden costs of fish discards.Second, the fish bioresource flow analysis indicates a strong dependency on importation and exportation flows to maintain land-based activities depending on sea products, albeit evidence of a significant contribution of Coastal fisheries to the local economy. Third, the exploration of the sardine sub-system through scenarii, ranging between from "business as usual" to those lined with CE, shows an alternative development trajectory, based upon a potential "basket of goods and services", a "territorial value", specifically linked to local fisheries. To achieve such a sustainable CE, we would need to not only aim at a more efficient use of local marine resources and decrease negative externalities, but also advocate for a shared governance, suited to the scale of the considered localised socio-ecological System.

L’objectif de cette thèse est d’améliorer la compréhension du fonctionnement et de la structure trophique du golfe de Gabès en Tunisie. Afin de concilier exigences écologiques et exploitation des ressources marines, différents modèles écosystémiques ont été développés pour étudier sa dynamique trophique et contribuer à la réflexion sur la mise en place de plans de gestion. Un modèle trophique d’équilibre de masse « Ecospace » a été construit afin d’évaluer les conséquences écosystémiques de différentes mesures de gestion. Les résultats des simulations ont permis d’explorer les interactions entre la pêche côtière et la pêche au chalut benthique et d’identifier des zones où les mesures de gestion sont effectives. Un modèle end-to-end a également été appliqué pour expliciter la dynamique des espèces considérées, depuis le forçage climatique jusqu'à la pêche. Cette approche de modélisation consiste à forcer le modèle individu-centré « OSMOSE » par un modèle biogéochimique « Eco3MMed ». Ce modèle a permis d’établir une représentation cohérente du réseau trophique et de simuler des scénarios de gestion théoriques de mise en réserve. Le modèle end-to-end a également été utilisé pour étudier la sensibilité d’un ensemble d’indicateurs écologiques à la pression de pêche. Les résultats ont révélé que les indicateurs de taille sont les plus adaptés pour faire le suivi de l’impact de la pêche dans le golfe de Gabès. Au final, une approche comparative entre plusieurs écosystèmes méditerranéens a été mise en place avec le modèle EcoTroph pour comparer leurs structures trophiques et explorer les effets de plusieurs niveaux d’exploitation par l’analyse de leurs spectres trophiques. / The objective of this thesis is to improve the understanding of trophic structure and functioning of the gulf of Gabes in Tunisia. In order to reconcile environmental concerns and exploitation of marine resources, different ecosystem models have been developed to study the ecosystem dynamics and contribute to the discussion on the implementation of management plans. A spatial and temporal dynamic model “Ecospace” was built to evaluate the ecosystem consequences of different management measures based on scenarios derived from the current regulation. The results of simulations allowed to investigate the interactions between coastal and benthic trawl fishing and to identify areas where management measures are effective. An end-to-end model has been applied to the gulf of Gabes ecosystem to represent the dynamics of 11 high trophic level species, from climate forcing to fishing.This modelling approach consists in forcing the individual-based model "OSMOSE" by a biogeochemical model "ECO3M-Med". This model allowed to establish a coherent representation of the food web and simulate theoretical management scenarios of spatial fishing closure. The end-to-end model has also been used to study the sensitivity of a set of ecological indicators to fishing pressure. The simulation of different levels of fishing mortality showed that size indicators were the most relevant to monitor the impact of fishing in the gulf of Gabes. Finally, a comparative approach between several Mediterranean ecosystems was applied using the EcoTroph model to compare their trophic structures and explore the effects of different levels of fishing pressure through the analysis of their trophic spectra.

Les hydrocarbures pétroliers sont expédiés et utilisés dans pratiquement toutes les parties du monde et sont devenus l’un des contaminants parmi les plus communs et les plus répandus dans les sols. Les éléments traces sont parfois associés aux hydrocarbures, ce qui peut augmenter la toxicité d’un site, compliquer les voies possibles de remédiation, et augmenter les coûts de traitements traditionnels. Dans les régions nordiques, où des déversements sont recensés dans de nombreux sites, le temps de nettoyage des contaminants et les coûts des méthodes d’assainissement traditionnelles peuvent s’avérer considérablement plus élevés que dans les régions tempérées. Des recherches alternatives visant une remédiation plus rapide et moins coûteuse, adaptée à des climats subarctiques, sont nécessaires et l’utilisation de plantes et champignons indigènes à l’écosystème local sont des approches prometteuses. En parallèle, les gouvernements de multiples pays visent à réduire les émissions de gaz à effet de serre, notamment par la réduction des déchets putrescibles voués à l’enfouissement. En utilisant ces matières résiduelles fertilisantes obtenues localement dans le processus de décontamination, une opportunité se présente pour valoriser ces matières tout en décontaminant des sites. Cette recherche doctorale vise à développer des méthodes de bioremédiation adaptées aux conditions locales, avec des intrants indigènes aux régions d’étude, pour des sols contaminés aux HCP au sein de trois projets de recherche à grande échelle sur le terrain, dont un également contaminé aux éléments traces. Deux projets ont été effectués dans un climat subarctique au 60° parallèle (Whitehorse, Yukon), en utilisant une approche novatrice de phytoremédiation assistée de champignons et compost municipal; nous qualifions cette technique intégrée d’approche par « microsystème écologique ». Comme le volume de sol affecte beaucoup l’efficacité des méthodes de bioremédiation, des volumes considérables de 0.15 m3 et 1 m3 ont été utilisés (au premier et deuxième site, respectivement), pour maximiser la pertinence des résultats lors de transfert d’échelles futures. Au premier site, l’efficacité des différentes composantes du microsystème a été évaluée en bacs dans quatre différentes combinaisons et comparée au traitement de base habituel (fertilisant) dans un sol contaminé par un déversement accidentel de diésel. La plante choisie était le saule Salix planifolia et le champignon Pleurotus ostreatus. Les résultats indiquent qu’après une saison de traitement, le microsystème était le traitement avec le taux d’élimination du diésel le plus rapide. Après trois saisons, les traitements contenant un ou plusieurs éléments du microsystème avaient des taux de contamination sous les normes pour des sols agricoles et étaient plus efficaces que le traitement au fertilisant ou que l’atténuation naturelle. Le deuxième site était une fosse à huiles usées située sur une pile de stériles miniers au cœur d’un ancien dépotoir. Le microsystème a été implanté dans des cellules au sol avec une doublure à l’épreuve du lessivât de contaminants. Les saules Salix alaxensis et Salix planifolia furent utilisés en combinaison avec le champignon Trametes versicolor. Cette approche, dans un sol hautement contaminé, a réussi à diminuer de façon considérable les hydrocarbures pétroliers (plus de 65 à 75 %). Le potentiel d’accumulation des métaux dans les tissus aériens des plantes a également été mesuré. Les deux espèces de saules ont démontré des taux d’accumulation d’éléments traces distincts et des stratégies racinaires différentes. Un champignon de la famille des Psathyrellaceae fut observé pour la première fois sur un site si hautement contaminé, puis est apparu de façon récurrente sur les cellules du microsystème pendant quatre ans. Les deux premiers sites répondent à un besoin de développer des méthodes de bioremédiation efficaces, passives et applicables en climat subarctique. Le troisième site de recherche porte sur l’utilisation de deux matières résiduelles fertilisantes (bois raméal fragmenté et drêche) et de fumier pour la dégradation de l’huile à moteur dans un climat continental humide à une latitude moyenne (Neuville, Québec). Des mésocosmes de 0.76 m3 avec aération contrôlée furent utilisés. L’utilisation de bois raméal fragmenté et de drêche de brassage à cette échelle, de même que l’acquisition des matières résiduelles dans un rayon très rapproché du centre de traitement afin d’explorer une approche d’économie circulaire dans un tel contexte, constituent les volets novateurs de cette étude. Les résultats démontrent que le fumier est plus efficace que le traitement habituel au fertilisant. La drêche de brassage et le bois raméal fragmenté sont utiles pour conserver l’humidité dans les sols (un paramètre de bioremédiation important). Cette étude, menée en collaboration avec un partenaire industriel, s’intègre dans la politique canadienne et québécoise de réductions des gaz à effets de serre et la philosophie de l’économie circulaire en valorisant des matières organiques résiduelles locales. Cette thèse a permis de démontrer qu’une combinaison de stratégies de bioremédiation avec des composantes locales est une méthode efficace dans un climat subarctique. Deux nouvelles espèces de saules (Salix planifolia et Salix alaxensis) ont été utilisées avec succès pour la bioremédiation d’hydrocarbures pétroliers et pour l’accumulation de certains éléments traces. Lors d’une collaboration avec un partenaire industriel, il a été possible de démontrer l’applicabilité de certains concepts d’économie circulaire et d’approche écosystémique en bioremédiation. / Petroleum hydrocarbons are shipped and used in virtually all parts of the world and have become one of the most common and widespread contaminants in soils. Trace elements are sometimes associated with them, and they can increase the toxicity of a site, complicate remediation, and increase the costs of traditional treatments. In northern areas where spills occur at multiple sites, the clean-up time and cost of traditional remediation methods can be significantly higher than in temperate regions. Alternative research aimed at faster and cheaper remediation adapted to subarctic climates is needed and the use of native plants and fungi integrated into the local ecosystem are promising approaches. Concurrently, governments in multiple countries aim to reduce greenhouse gas emissions, namely through the reduction of putrescible waste destined for landfills. By using locally-sourced residual fertilizing materials for decontamination processes, an opportunity arises to valorize these materials while restoring soils. This doctoral research aims to develop locally-adapted bioremediation methods, with indigenous plant and fungal inputs, to treat petroleum hydrocarbon contaminated soils in three large-scale field research projects, including one also contaminated with trace elements. Two projects were carried out in a subarctic climate at the 60 ° parallel (Whitehorse, Yukon), using an innovative approach of phytoremediation assisted by mushrooms and municipal compost; we call this integrated technique the "ecological microsystem" approach. Because soil volume has significant impacts on the efficiency of bioremediation methods, considerable volumes of 0.15 m3 and 1 m3 were used (at the first and second sites, respectively) to maximize the relevance of results in the event of a scale-up operation. At the first site, the effectiveness of the various components of the microsystem were evaluated in four different combinations, as well as compared to the usual basic treatment (fertilizer) in soil contaminated by an accidental diesel spill. The plant species chosen was Salix planifolia and Pleurotus ostreatus was selected for the fungus. Results indicate that after one treatment season, the microsystem was the treatment with the fastest diesel removal rates. After three seasons, treatments containing one or more elements of the microsystem were below standards for agricultural soils and were more effective than fertilizer treatment or natural attenuation. The second northern site was a waste oil pit located on top of a mine waste rock pile, at the heart of an old landfill. The microsystem was implanted into ground-level cells with a contaminant-proof leachate liner. The plant species Salix alaxensis and Salix planifolia were used in combination with the fungus Trametes versicolor. This approach in a highly contaminated soil was able to significantly reduce petroleum hydrocarbons (65 to 75%). The potential for metal accumulation in aerial plant tissues was also measured. Both willow species demonstrated distinct trace element accumulation patterns and different rooting strategies. A fungus of the Psathyrellaceae family was observed for the first time at a site so highly contaminated and was recurrent on the cells of the microsystem for 4 years. The first two sites contribute to the development of efficient and passive bioremediation methods applicable in subarctic climates. The third research site focused on the use of two residual fertilizing materials (fragmented rameal wood and brewer’s spent grain) and manure for the degradation of motor oil in a humid continental climate at a medium latitude (Neuville, Quebec). Mesocosms of 0.76 m3 with controlled aeration were used. Innovative aspects of this project include the use of rameal wood and spent grain at this scale, as well as the acquisition of residual materials in a very close radius of the treatment center to explore how a circular economy approach could apply in such a context. Results indicate that the addition of manure is more effective than the usual fertilizer treatment alone. Brewer’s spent grain and fragmented rameal wood were useful for maintaining soil moisture (an important bioremediation parameter) but did not increase degradation. This study, conducted in close collaboration with an industrial partner, falls under the objectives set by Canadian and Quebec policy on greenhouse gas reductions and circular economy approaches by working on the valorization of local residual organic matter. This thesis has demonstrated that combining strategies with local biological components is an effective bioremediation method in a subarctic climate. Two new willow species (Salix planifolia and Salix alaxensis) have been successfully used for the bioremediation of petroleum hydrocarbons and for the accumulation of certain trace elements. In collaboration with an industrial partner, it has been possible to demonstrate the applicability of certain circular economy concepts and the ecosystemic approach to bioremediation.

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