Les chaetognathes sont d’importants membres des communautés mésozooplanctoniques de l’Arctique en ce qui a trait à l'abondance et à la biomasse. Les chaetognathes de l’Arctique se répartissent en trois espèces principales qui sont considérées comme étant strictement carnivores : Eukrohnia hamata, Parasagitta elegans et Pseudosagitta maxima. Cette étude utilise un ensemble de données de filet planctoniques recueillies sur une période de 5 ans dans les régions européennes, canadiennes et de l'Alaska de l’Arctique (2007, 2008, 2012, 2013, 2014) et comprend un cycle annuel complet dans l'Arctique canadien (2007-2008), le but étant d’améliorer notre compréhension sur les distributions, les cycles de vie et les stratégies d'alimentation du E. hamata et du P. elegans. Dans la présente thèse, les points suivants seront abordés : (1) la stratégie d'alimentation et la maturité du P. elegans dans l'Arctique européen durant la nuit polaire en 2012 et 2013, (2) les cycles de croissance et de reproduction, les stratégies d'alimentation et les distributions verticales du E. hamata et du P. elegans dans l'Arctique canadien de 2007 à 2008, et (3) les différences spatiales dans les stratégies d'alimentation du E. hamata et du P. elegans à l'automne 2014. Afin d’étudier leurs stratégies d'alimentation, des analyses de contenu du tube digestif ainsi que des techniques biochimiques ont été utilisées. Dans l'Arctique canadien, le E. hamata et le P. elegans vivent tous deux pendant environ 2 ans. Le P. elegans colonise principalement les eaux épipélagiques, tandis que le E. hamata colonise principalement les eaux mésopélagiques. Dans cette région, P. elegans se reproduit en continue de l'été au début de l'hiver, dans la période de forte biomasse de copépodes, qui constituent ses proies, dans les eaux proches de la surface, un mode de reproduction basé sur l’apport immédiat d’énergie. Cependant, les résultats ont révélé que E. hamata a engendré des couvées distinctes dont on peut voir l’évolution au cours de fenêtres de reproduction séparées, à la fois durant les périodes de printemps-été et d’automne-hiver, ce qui suggère une reproduction basée sur les réserves. Les taux de prédation quotidiens évalués à partir des analyses du contenu du tube digestif sont généralement restés faibles pour les deux espèces de chaetognathes. Toutefois, pour E. hamata et P. elegans, les taux de prédation inférés en été-automne ont dépassé ceux de l’hiver-printemps. Des études d’alimentation ont révélé que E. hamata consomme de la matière organique particulaire (éventuellement des chutes de neige marine) tout au long de l'année, mais surtout en été, alors que le P. elegans se nourrit différemment. Les deux espèces sont caractérisées par une forte croissance estivale. La croissance hivernale du P. elegans était grandement restreinte, tandis que celle du E hamata l’était moindrement. En somme, les différences dans la façon dont les lipides et la neige marine sont utilisés par les deux espèces pourraient expliquer les différences dans leurs cycles de reproduction et leurs patrons de croissance saisonnière. / Chaetognaths are important members of Arctic mesozooplankton communities in terms of abundance and biomass. Despite this, the bulk of seasonal studies have focused on grazing copepods. Arctic chaetognaths comprise three major species which are thought to be strict carnivores: Eukrohnia hamata, Parasagitta elegans and Pseudosagitta maxima. This thesis uses datasets collected from plankton net sampling during five years in European, Canadian and Alaskan areas of the Arctic (2007, 2008, 2012, 2013, 2014) and includes a full annual cycle in the Canadian Arctic (2007-2008), the purpose being to improve our understanding of the distributions, life history and feeding strategies of E. hamata and P. elegans. The following topics are addressed: (1) the feeding strategy and maturity of P. elegans in the European Arctic during the polar night in 2012 and 2013; (2) the growth, breeding cycles, feeding strategies and vertical distributions of E. hamata and P. elegans, in the Canadian Arctic from 2007 to 2008; and (3) spatial differences in the feeding strategies of E. hamata and P. elegans in autumn 2014. To investigate feeding strategies, a combination of gut contents and biochemical techniques was used. In the Canadian Arctic, both E. hamata and P. elegans live for around 2 years. P. elegans mainly colonized epi-pelagic waters, whereas E. hamata mainly colonized meso-pelagic waters. In this region, P. elegans reproduced continuously from summer to early winter when copepod prey peak in near-surface waters. This is characteristic of income breeders. However, results for E. hamata revealed that this species spawned distinct and traceable broods during separate reproductive windows in both spring-summer and autumn-winter, suggesting capital breeding. Daily predation rates inferred from gut content analyses appeared to be generally low in the two chaetognath species, though inferred predation rates in summer-autumn exceeded those in winter-spring. Feeding studies revealed that E. hamata consumed particulate organic matter (possibly falling marine snow) throughout the year but especially in the summer, whereas P. elegans did not feed in this way. High summer growth seems to be a characteristic of both these species. Growth during winter was highly restricted in P. elegans, to a lesser extent in E. hamata. In summary, differences in how lipids and marine snow are utilised by the two species could explain differences in their breeding cycles and seasonal growth patterns.

Le caribou de Peary est l’unité désignable du caribou la plus septentrionale ; sa population a chuté d’environ 70% au cours des trois dernières générations. Le Comité sur la situation des espèces en péril au Canada (COSEPAC) identifie les conditions difficiles d’accès à la nourriture à travers le couvert nival comme le facteur le plus influant contribuant à ce déclin. Cette étude se concentre sur l’établissement d’un outil spatial de caractérisation des conditions nivales pour l’accès à la nourriture du caribou de Peary dans le Nord canadien, utilisant des simulations du couvert nival générées avec le logiciel suisse SNOWPACK à partir des données du Modèle Régional Climatique Canadien. Le cycle de vie du caribou de Peary a été divisé en trois périodes critiques : la période de mise bas et de migration printanière (avril – juin), celle d’abondance de nourriture et de rut (juillet – octobre) et celle de migration automnale et de survie des jeunes caribous (novembre – mars). Les conditions nivales sont analysées et les simulations du couvert nival comparées aux comptes insulaires de caribous de Peary pour identifier un paramètre nival qui agirait comme prédicateur des conditions d’accès à la nourriture et expliquerait les fluctuations des comptes de caribous. Cette analyse conclue que ces comptes sont affectés par des densités de neige au-dessus de 300 kg/m³. Un outil logiciel cartographiant à une échelle régionale (dans l’archipel arctique canadien) les conditions d’accès à la nourriture possiblement favorables et non favorables basées sur la neige est proposé. Des exemples spécifiques de sorties sont données pour montrer l’utilité de l’outil, en cartographiant les pixels selon l’épaisseur cumulée de neige au-dessus de densités de 300 kg/m³, où des épaisseurs cumulées au-dessus de 7000 cm par hiver sont considérées comme non favorables pour le caribou de Peary.

Les écosystèmes arctiques sont caractérisés par une productivité végétale réduite, une structure trophique relativement simple et des variations cycliques d'abondance de certaines proies et de leurs prédateurs. Le renard polaire, de par sa position au sommet de la chaîne alimentaire, a un impact sur plusieurs espèces de proies, mais est aussi, en retour, influencé par leurs fluctuations d'abondance. Ce prédateur utilise aussi des ressources en provenance d'écosystèmes des régions tempérées, en consommant les oies des neiges qui s'y nourrissent et accumulent de l'énergie avant de venir se reproduire dans l'Arctique. L'utilisation de ressources d'origine marine (phoques) a été aussi rapportée. Ces apports de ressources extérieures (ressources allochtones) pourraient expliquer en partie la permanence de plusieurs espèces de prédateurs dans l'écosystème de toundra arctique, en dépit d'une faible productivité primaire. Face aux changements climatiques, dont les premiers effets se font déjà sentir dans les régions polaires, il a été récemment suggéré d'accroître les efforts de recherche sur la dynamique trophique des écosystèmes arctiques. Ce projet de thèse s'inscrit dans cette démarche en se concentrant sur l'étude d'un des carnivores terrestres arctiques les plus répandus à l'échelle circumpolaire. En utilisant ces différentes ressources, dont l'abondance varie fortement dans le temps et dans l'espace, le renard polaire serait un facteur important de structuration des réseaux trophiques terrestres en Arctique. L'objectif général était de mieux comprendre, à travers l'étude des patrons d'utilisation de l'espace et des ressources chez le renard polaire, comment ce prédateur parvient à connecter les réseaux trophiques d'écosystèmes distincts. Cette étude concerne une population suivie intensivement depuis 2003 sur l'île Bylot (73°N, 80°O) dans le parc national du Canada de Sirmilik, Nunavut. Les trois objectifs spécifiques étaient de : 1) déterminer la capacité de mouvement et d'utilisation de la banquise par le renard polaire au cours d'un cycle annuel complet, afin d'évaluer son potentiel d'utilisation des ressources marines qui s'y trouvent; 2) quantifier et comparer les domaines vitaux individuels en été (lorsque la banquise est absente) et en hiver (lorsque la banquise est présente) afin de tester des hypothèses sur les patrons de mouvements en fonction de l'accessibilité aux ressources marines; 3) mesurer la diversité du régime alimentaire (niche trophique) à deux échelles, populationnelle et individuelle, afin d'identifier les mécanismes expliquant les variations interindividuelles d'utilisation des ressources d'origine terrestre ou marine. L'étude de l'utilisation de l'espace (objectifs 1 et 2) est basée sur les données de mouvements à grande échelle spatiotemporelle, récoltées par suivi satellite Argos. L'étude de l'utilisation des ressources (objectif 3) est basée sur l'analyse des signatures isotopiques du carbone et de l'azote. Ceci a permis de déterminer l'assimilation des ressources en lien avec l'utilisation de l'espace par le renard polaire. Le premier chapitre répond à l'objectif 1 en démontrant et en quantifiant, pour la première fois, l'exceptionnelle capacité de déplacement dont peut faire preuve cette espèce, à la fois en terme de vitesse (jusqu'à 90 km par jour) mais aussi de la distance parcourue (4,500 km en 5 mois). Ces résultats montrent que cette espèce extrêmement mobile peut facilement utiliser la banquise pour y trouver des ressources marines. Le deuxième chapitre répond à l'objectif 2 en montrant que les domaines vitaux individuels ne varient pas tous au cours d'une même année : certains individus agrandissent leur domaine vital en hiver pour y inclure une grande proportion de banquise, alors que d'autres le maintiennent à peu près constant et centré sur la terre ferme. Mais tous semblent utiliser la banquise à un moment ou un autre de l'hiver. Afin de mieux répondre à l'objectif 3, nous avons ajouté un chapitre portant sur une question technique cruciale et reliée à la méthode d'analyse des isotopes stables. En se basant sur cette méthode, qui est de plus en plus utilisée en écologie, le troisième chapitre propose une méthode d'analyse de la sensibilité d'un modèle de mélange bayésien aux variations des rapports isotopiques. Cette approche permet de mieux anticiper, dans un système donné, les effets de ces variations sur l'interprétation biologique des relations trophiques. Le quatrième chapitre répond à l'objectif 3, en montrant que les variations temporelles de la niche trophique à l'échelle de la population peuvent être expliquées par des caractéristiques individuelles et les variations d'abondances des ressources. La modélisation du régime alimentaire, basée sur l'analyse isotopique, a permis de montrer que les individus non reproducteurs utilisent beaucoup plus les ressources marines (allochtones) au printemps, alors que les individus reproducteurs utilisent surtout les ressources terrestres (autochtones). Cette variation interindividuelle permet d'expliquer les variations temporelles observées à l'échelle de la population. C'est un important pas en avant dans notre compréhension des liens trophiques entre les écosystèmes terrestres et marins de l'Arctique, via les prédateurs mobiles terrestres. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Isotopes stables, renard arctique, mouvements, suivi satellite, réseau trophique

Cette thèse a pour but d’analyser l’émergence et l’évolution de différents discours portant sur la sécurité et la souveraineté arctiques au Canada, pendant la décennie 2000-2010. Notre regard portera plus précisément sur le discours du Grand Nord assiégé. Une de nos questions de recherche fut de comprendre comment des évaluations optimistes et pessimistes du portrait sécuritaire arctique au Canada se sont traduites dans les discours sécuritaires arctiques tenus par différents acteurs politiques canadiens au cours de la décennie 2000-2010. De plus, une deuxième question de recherche se demandera si des groupes de la société civile canadienne ont été à même de formuler des idées sécuritaires alternatives à celles défendues par le gouvernement canadien. Pour ce faire, nous réaliserons une analyse de contenu qualitative de trois différents acteurs politiques canadiens : le gouvernement fédéral, les médias, plus particulièrement les textes d’opinion dans les quotidiens canadiens, et les groupes inuits. Une attention particulière sera portée à trois crises de souveraineté ayant éclaté durant cette période : la crise de l’île de Hans (été 2005), celle du sous-américain USS Charlotte (hiver 2005-2006) et la crise du drapeau russe sous le pôle nord (été 2007). Nos conclusions nous indiquent que le discours pessimiste a été exprimé en tout premier lieu dans les médias canadiens avant d’être inséré dans la rhétorique gouvernementale en 2005. De plus, les menaces étatiques vont davantage mobiliser les différents acteurs politiques canadiens étudiés que les menaces non-étatiques. La menace russe en particulier a été utilisée pour justifier des mesures additionnelles de défense de la souveraineté canadienne en Arctique. Sur notre deuxième question de recherche, nous pouvons observer que la société civile canadienne a été capable d’exprimer des idées sécuritaires alternatives. Par contre, les idées dominantes du continentalisme et du nationalisme ont guidé la politique étrangère canadienne pendant une bonne partie de la décennie, l’internationalisme libéral étant marginalisé par la prédominance de celles-ci. De plus, les groupes inuits ont été les plus à même de formuler des conceptualisations alternatives de la sécurité et de la souveraineté arctiques au Canada.

Cette thèse a pour but d’analyser l’émergence et l’évolution de différents discours portant sur la sécurité et la souveraineté arctiques au Canada, pendant la décennie 2000-2010. Notre regard portera plus précisément sur le discours du Grand Nord assiégé. Une de nos questions de recherche fut de comprendre comment des évaluations optimistes et pessimistes du portrait sécuritaire arctique au Canada se sont traduites dans les discours sécuritaires arctiques tenus par différents acteurs politiques canadiens au cours de la décennie 2000-2010. De plus, une deuxième question de recherche se demandera si des groupes de la société civile canadienne ont été à même de formuler des idées sécuritaires alternatives à celles défendues par le gouvernement canadien. Pour ce faire, nous réaliserons une analyse de contenu qualitative de trois différents acteurs politiques canadiens : le gouvernement fédéral, les médias, plus particulièrement les textes d’opinion dans les quotidiens canadiens, et les groupes inuits. Une attention particulière sera portée à trois crises de souveraineté ayant éclaté durant cette période : la crise de l’île de Hans (été 2005), celle du sous-américain USS Charlotte (hiver 2005-2006) et la crise du drapeau russe sous le pôle nord (été 2007). Nos conclusions nous indiquent que le discours pessimiste a été exprimé en tout premier lieu dans les médias canadiens avant d’être inséré dans la rhétorique gouvernementale en 2005. De plus, les menaces étatiques vont davantage mobiliser les différents acteurs politiques canadiens étudiés que les menaces non-étatiques. La menace russe en particulier a été utilisée pour justifier des mesures additionnelles de défense de la souveraineté canadienne en Arctique. Sur notre deuxième question de recherche, nous pouvons observer que la société civile canadienne a été capable d’exprimer des idées sécuritaires alternatives. Par contre, les idées dominantes du continentalisme et du nationalisme ont guidé la politique étrangère canadienne pendant une bonne partie de la décennie, l’internationalisme libéral étant marginalisé par la prédominance de celles-ci. De plus, les groupes inuits ont été les plus à même de formuler des conceptualisations alternatives de la sécurité et de la souveraineté arctiques au Canada.

Des impacts du changement climatique sur les communautés de phytoplancton microbien ont déjà été reportés dans l'océan Arctique. Cependant, peu d’attention a été portée sur le microzooplancton aux rôles écologiques multiples tels que les ciliés et les dinoflagellés. Le but de cette thèse était d'améliorer les connaissances et la compréhension de l'écologie du microzooplancton, mais aussi de permettre la prédiction de leur réponse dans un Arctique en mutation. Nous avons utilisé la technique de séquençage d'amplicons à haut débit du gène 18S ARNr et de l'ARNr 18S (à partir d'ADNc) afin d’étudier le profil des communautés ainsi que leur diversité. Par la suite, nous avons testé différentes hypothèses reposant sur les variations temporelles et spatiales de ces assemblages microzooplanctoniques. Les résultats ont montré que le microzooplancton présente une forte saisonnalité dans le golfe d'Amundsen en réponse aux conditions changeantes. Des assemblages estivaux semblables ont été observés de 2003 à 2010, à l'exception de juillet 2008, après le record de minimum de glace en été 2007. Cet évènement particulier a permis de nous indiquer une sensibilité de ces espèces face aux conditions de glace. Les communautés de dinoflagellés du bassin du Canada sont régies par des processus déterministes et stochastiques qui dépendent de la variabilité de l'environnement, indiquant une sensibilité potentielle aux changements environnementaux. Nous en avons déduit que les dinoflagellés et autres taxons apparentés, ayant des rôles fonctionnels similaires, peuvent fournir une stabilité des flux alimentaires et énergétiques dans des conditions de limitation de lumière ou de nutriments, associées à l’approfondissement de nitracline. Étant donné que de nombreux ciliés et dinoflagellés sont mixotrophes, ils pourraient indirectement influencer les cycles biogéochimiques par le broutage sur les bactérivores et le petit plancton, et ainsi relier la boucle microbienne avec les niveaux trophiques supérieurs. La grande diversité et l'ubiquité des ciliés et des dinoflagellés suggèrent également une complexité dans les réseaux trophique microbiens et de nouvelles possibilités de recherche pour les océanographes. / Impacts of climate change on microbial communities in the Arctic Ocean have been mostly reported for major phytoplankton groups, with less attention to microzooplankton, such as ciliates and dinoflagellates, which have multiple ecological roles. For example, many ciliates and dinoflagellates are mixotrophic and could indirectly influence biogeochemical cycles by grazing on bacterivores and small plankton and linking the microbial loop with the higher trophic levels. The aim of this thesis was to address knowledge gaps in microzooplankton phylogeny, ecology and distribution with a goal of providing information needed to eventually predict of microzooplankton responses to the changing Arctic. We used high throughput amplicon sequencing of the 18S rRNA gene and 18S rRNA (as cDNA) to generate community and diversity profiles, which were used to test hypotheses on microzooplankton assembly across time and space. Results showed that microzooplankton exhibited strong seasonality in response to changing conditions in Amundsen Gulf. Similar summer assemblages were seen from 2003-2010 with the exception in July 2008 following the summer ice minimum record in 2007. Canada Basin dinoflagellate communities were governed by both deterministic and stochastic processes that were dependent on the variability of the environment, indicating potential sensitivity to environmental change. We inferred that dinoflagellates and other taxa with similar functional roles could provide stability to food and energy flows under conditions of light- or nutrient-limitation associated with a deepening nitracline. The high diversity and ubiquity of ciliates and dinoflagellates also suggest a complexity within microbial food webs and new research opportunities for oceanographers.

Thèse en cotutelle : Université Laval, Québec, Canada, Philosophiæ doctor (Ph. D.) et Wuhan University, Wuhan, Chine. / Au cours des dernières décennies, l'augmentation de la production primaire (PP) dans l'océan Arctique (AO) a en partie été associée à une augmentation de la biomasse phytoplanctonique, comme l'ont montré des études de télédétection. La concentration en chlorophylle a (Chl), un indicateur de la biomasse phytoplanctonique, est un facteur clé qui peut biaiser les estimations de la PP quand elle comporte des erreurs de mesure. En d'autres mots, une estimation précise de la Chl est cruciale pour améliorer notre connaissance de l'écosystème marin et de sa réponse au changement climatique en cours. Cependant, la télédétection de la couleur de l'océan dans l'océan Arctique présente plusieurs défis. Tout d'abord, il est bien connu que l'échec des algorithmes standards de la couleur de l'océan dans l'AO est dû à l'interférence des matières colorées et détritiques (CDM) dans le spectre visible, mais comment et dans quelle mesure cela va biaiser l'estimation de la Chl reste inconnu. En outre, la Chl étant un facteur clé utilisé pour estimer la PP, la propagation des erreurs des estimations de la Chl aux estimations de la PP doit être évaluée. Le dernier mais le plus important est qu'un algorithme robuste avec une incertitude raisonnable, en particulier pour les eaux côtières complexes et productives, n'est pas encore disponible. Pour résoudre ces problèmes, dans cette étude, nous avons d'abord compilé une grande base de données bio-optiques in situ dans l'Arctique, à partir de laquelle nous avons évalué de manière approfondie les algorithmes de couleur de l'océan actuellement disponibles du point de vue des impacts des CDM. Nous avons constaté que plus le niveau de CDM par rapport à la Chl dans la colonne d'eau était élevé, plus il biaisait les estimations de la Chl. L'analyse de sensibilité des estimations de la PP sur la Chl a montré que l'erreur des estimations de la Chl était amplifiée de 7% lorsqu'elle était passée dans l'estimation du PP en utilisant un modèle de PP résolu spectralement et verticalement. En outre, pour obtenir de meilleurs résultats, nous avons optimisé un algorithme semi-analytique (Garver-Siegel-Maritorena, GSM) pour l'AO en ajoutant la bande spectrale de 620 nm qui est moins affectée par le CDM et le signal ici est généralement élevé pour les eaux riches en CDM, devenant anisi important pour le GSM afin d'obtenir des estimates précises de la Chl. Notre algorithme ajusté, GSMA, n'a amélioré la précision que de 8% pour l'AO, mais l'amélioration pour les eaux côtières a atteint 93%. Enfin, étant donné que les algorithmes qui n'exploitent pour la plupart que les parties bleue et verte du spectre visible sont problématiques pour les eaux très absorbantes/obscures, nous avons introduit un modèle d'émission de fluorescence pour tenir compte des propriétés bio-optiques du phytoplancton dans la partie rouge du spectre visible. En se couplant avec le GSMA, le nouvel algorithme à spectre complet, FGSM, a encore amélioré la précision des estimations de la Chl de ~44% pour les eaux eutrophes. À l'avenir, des couplages sont nécessaires à des fins de validation en ce qui concerne l'application satellitaire. De plus, de nouvelles approches pouvant être appliquées pour détecter le maximum de chlorophylle sous la surface (SCM), les efflorescences en bordure de glace et/ou sous la glace, les types fonctionnels de phytoplancton (PFT), sont attendues. / In the recent decades, the raise of primary production (PP) in the Arctic Ocean (AO) is mainly driven by the increase of phytoplankton biomass as multiple remote sensing studies have suggested. Chlorophyll a concentration (Chl), a proxy of phytoplankton biomass, is a key factor that biases PP estimates. In terms of bottom-up control, accurate Chl estimate is crucial to improve our knowledge of marine ecosystem and its response to ongoing climate change. However, there are several challenges of ocean color remote sensing in the Arctic Ocean. Firstly, it is well known that the failure of standard ocean color algorithms in the AO is due to the interference of colored and detrital material (CDM) in the visible spectrum, but how and to what extend it will bias the estimation of Chl remains unknown. Besides, Chl as a key factor used to estimate PP, error propagation from Chl estimates to PP estimates needs to be assessed. The last but most important is that a robust algorithm with reasonable uncertainty, especially for the complex and productive coastal waters, is not yet available. To address these problems, in this study, we first compiled a large Arctic in situ bio-optical database, based on which we thoroughly evaluated presently available ocean color algorithms from a perspective of the impacts of CDM. We found that the higher the level of CDM relative to Chl in the water column, the larger it would bias Chl estimates. Sensitivity analysis of PP estimates on Chl showed that the error of Chl estimates was amplified within 7% when passed into the estimation of PP using a spectrally- and vertically-resolved PP model. Besides, to obtain better results, we tuned GSM for the AO by adding 620 waveband which is less affected by CDM and the signal here is generally high for CDM-rich waters thus become important for GSM to retrieve accurate Chl estimates. Our tuned algorithm, GSMA, merely improved the accuracy by 8% for the AO, but the improvement for coastal waters reached up to 93%. Finally, given that algorithms that only exploits visible spectrum are problematic for highly-absorbing/dark waters, we introduced the fluorescence emission model to account for the bio-optical properties of phytoplankton in the near infrared spectrum. By coupling with GSMA, the novel full-spectrally algorithm, FGSM, further improved the accuracy of Chl estimates by ~44% for eutrophic waters. In the future, matchups are needed for validation purposes with respect to satellite application. Moreover, new approaches that can be applied to detect subsurface chlorophyll maximum (SCM), ice-edge and/or under-ice blooms, phytoplankton functional types (PFT) and so on are expected.

Le très abondant Boreogadus saida occupe au sein de l’écosystème marin arctique une place prépondérante, ce qui lui vaut une attention croissante des scientifiques. Arctogadus glacialis, commun dans toutes les mers arctiques, est beaucoup moins étudié. Les deux espèces et leurs jeunes stades cohabitent mais ces derniers sont pratiquement impossibles à différencier. Seuls des outils génétiques, ou une méthode utilisant la taille du noyau de l’otolithe développée dans cette thèse, peuvent distinguer les deux espèces. Ces méthodes d’identification ont permis d’étudier pour la première fois l’écologie des jeunes stades d’Arctogadus et d’estimer la proportion de cette espèce dans des échantillons de gadidés arctiques. À la lumière des observations faites en mer de Beaufort, il apparait que les jeunes Arctogadus ont une abondance environ vingt fois moindre, une taille à l’éclosion supérieure, un taux de croissance similaire, et un taux de mortalité inférieur aux jeunes Boreogadus. Pour Boreogadus, l’hypothèse selon laquelle certaines larves éclosent en hiver près des panaches des fleuves, a été testé, d’abord en comparant la saison d’éclosion dans six régions de l’océan Arctique caractérisées par différents apports d’eau douce. Conformément à cette hypothèse, l’éclosion commence en hiver dans les mers recevant de forts apports fluviaux alors que l’éclosion débute au printemps dans les régions aux apports d’eau douce limités. Les larves qui éclosent en hiver profitent d’une longue saison de croissance leur permettant d’atteindre des tailles pré-hivernales largement supérieures aux larves qui éclosent en été, ce qui favoriserait leur survie. Cette même hypothèse a ensuite été testée en comparant la composition chimique des otolithes de Boreogadus provenant de ces six régions, et les différences observées semblent appuyer l’hypothèse. Les tendances actuelles au devancement de la débâcle, au réchauffement des eaux de surface et à l’augmentation du débit des fleuves pourraient favoriser le recrutement de Boreogadus, et possiblement aussi celui d’Arctogadus. Découle de cette thèse une connaissance accrue de l’écologie de gadidés habitant un océan confronté à une pléthore de changements. / The very abundant polar cod (Boreogadus saida) plays a preponderant role in the Arctic marine ecosystem and consequently has received significant attention in recent years. The ice cod (Arctogadus glacialis), a common species in all Arctic seas, is much less studied. Both species co-occur on Arctic continental shelves and their early life stages are often found together in ichthyoplanktonic collections. However, larvae and juveniles of polar cod and ice cod are almost impossible to differentiate. Only genetic tools, or a method using the size of the otolith nucleus developed in this thesis, can distinguish the two species. These identification methods allowed to study for the first time ice cod early life stage ecology and estimate the proportion of this species in Arctic gadids samples. In light of observations made in the Beaufort Sea, it seems that young ice cod are about twenty times less abundant, hatch at a larger size, grow at the same rate, and have a mortality rate inferior to young polar cod. For polar cod, the hypothesis that some larvae hatch in winter near river plumes, was tested, first by comparing the hatching season in six regions of the Arctic characterized by different freshwater inputs. Consistent with this hypothesis, hatching starts in winter in seas receiving large river discharge while hatching starts in spring in regions with limited freshwater inputs. The larvae hatched in winter benefit from a long growth season allowing them to reach larger pre-winter size than larvae hacth in summer, a condition that likely favors their survival. This same hypothesis was further tested by comparing the otolith chemistry of polar cod juveniles from those six regions, and the differences observed seem to support the hypothesis. On-going trends of earlier ice break-up, warmer surface layer, and increased river discharge could favor polar cod, and possibly also ice cod, recruitment. Arise from this thesis an increased knowledge of the ecology of gadids living in an Ocean facing a plethora of changes.

L'Arctique est la région du globe où le réchauffement climatique est le plus prononcé. L'étude de la diversité des microorganismes, leur dynamique de communauté et les facteurs environnementaux qui agissent sur eux s'avèrent donc importants pour comprendre comment ces communautés vont réagir à des changements environnementaux. Cette thèse explore la diversité des protistes et leur dynamique dans l'océan Arctique sur une échelle temporelle ainsi que spatiale. La méthodologie utilisée dans cette étude est basée sur l'analyse des séquences du 18S ADN. L'étude temporelle de la communauté des protistes de la zone mésopélagique montre une communauté dynamique avec des assemblages distincts à l'hiver-printemps et à l'été-automne. Cette dynamique est associée à des changements hydrographiques et montre aussi un couplage avec la zone euphotique, qui est reflétée par une plus grande proportion des séquences associées à des dinoflagellés hétérotrophes pendant la période été-automne. Dans la zone euphotique, la transition printanière est caractérisée par une augmentation de la biomasse des organismes autotrophes. Toutefois, lorsqu'un maximum de chlorophylle a est atteint, l'activité des ciliés et dinoflagellés hétérotrophes est stimulée. L'étude de la diversité des protistes à la fin de la saison productive dans la zone euphotique montre que des masses d'eau, avec une origine commune, présentent des assemblages de protistes plus similaires. Néanmoins, un groupe divers de taxons se retrouve distribué de façon pan-arctique. Parmi ceux-ci, il y a des organismes autotrophes, hétérotrophes et parasitiques. Cette thèse a permis d'augmenter la connaissance de la dynamique des organismes autotrophes dans les milieux pélagiques arctiques et offre une nouvelle vision de l'écologie des protistes hétérotrophes et parasitiques. Les résultats soulignent que ces protistes hétérotrophes doivent être considérés dans l'étude de la réponse des cycles biogéochimiques au réchauffement climatique dans l'océan Arctique.

Dans les environnements marins arctiques, les protistes unicellulaires constituent les premiers maillons du réseau trophique. Les flagellés hétérotrophes (HF) jouent un rôle clé au sein de ce réseau trophique comme brouteurs de bactéries et de phytoplanctons, étant broutés à leur tour par les microzooplanctons comme les dinoflagellés ou les ciliés. Les scientifiques prévoient que les changements environnementaux extrêmes qui ont présentement lieu dans l’Océan Arctique transformeront ces communautés de protistes. Le sujet de cette thèse porte sur la composition taxonomique des communautés marines HF dans l’Océan Arctique, et leur réponse aux facteurs environnementaux. L’approche a été d’utiliser le comptage sur microscope à l’aide de l’hybridation fluorescente in situ pour évaluer l’abondance de deux taxons HF importants, le genre Cryothecomonas et le clade MAST-1 parmi les straménopiles marins. Une approche complémentaire a été de décrire la répartition de tous les taxons HF, y compris l’ordre Cryomonadida, les straménopiles marins, Picozoa, Telonemia, et les choanoflagellés, par l’utilisation du séquençage à haut débit. Les résultats des deux approches nous ont permis de capturer les tendances environnementales sur une large échelle géographique dans l’Arctique. Il a été mis en évidence une composition taxonomique structurée, principalement dû à l’influence de la glace de mer et d’autres facteurs environnementaux. Les cellules de Cryothecomonas semblaient provenir de la glace de mer, et au sein de la colonne d’eau ils se trouvaient les plus nombreuses près du bord de glace. Par contre, les trois sous-clades de MAST-1 étaient retrouvés principalement dans la colonne d’eau, mais répartis différemment par rapport au couvert de glace et les zones marginales de glace. La composition de la totalité de la communauté HF variait aussi par région, avec une plus grande importance de Telonemia et des choanoflagellés dans le Bassin du Canada. Pour plusieurs taxons, nous avons pu identifier un ou deux phylotypes dominants pour une région donnée. L’importance relative de ces taxons devrait changer lors de la retraite de glace continue dans l’Arctique, menant à des changements importants dans les réseaux trophiques et les cycles biogéochimiques. / In marine environments, single-celled protists form the initial links of the food web. Heterotrophic flagellates (HF) play a key role by grazing on bacteria and phytoplankton, being grazed upon in their turn by microzooplankton such as dinoflagellates and ciliates. The extreme environmental changes currently taking place in the Arctic Ocean are expected to transform protist communities. The subject of this thesis is the taxonomic composition of marine HF communities in the Arctic Ocean, and their response to environmental factors. The approach was to use fluorescent oligonucleotide probes to assess the abundance of two important HF taxa, the genus Cryothecomonas and the clade MAST-1 of the marine stramenopiles, via microscope counts. A complementary approach was to describe distribution of all HF taxa, including Cryomonadida, marine stramenopiles, Picozoa, Telonemia and choanoflagellates, by means of high-throughput sequencing. Results from these two approaches allowed us to capture broad environmental trends over a large geographic scale in the Arctic. A picture emerged of taxonomic composition largely structured by the influence of sea ice and other environmental factors. Cryothecomonas cells are inferred to live principally in the sea ice, and in the water column are more numerous close to the ice edge, whereas three sub-clades of MAST-1 are all found principally in the water column but are distributed differently relative to ice cover and marginal ice zones. The composition of the total HF community also varied by region, with a greater importance of Telonemia and choanoflagellates in the Canada Basin. For several taxa it was possible to identify one or two dominant phylotypes in a given region. The relative importance of these taxa is expected to change as sea ice retreat continues in the High Arctic, leading to important changes in trophic webs and biogeochemical cycles.