Human activities have contributed to the increase in atmospheric greenhouse gases such as carbon dioxide (CO2). This anthropogenic gas emission has led to a rise in the average Earth temperature. Moreover, the ocean constitutes the major sink for anthropogenic CO2 and its dissolution in surface waters has already resulted in an increase of seawater acidity since the beginning of the industrial revolution. This is commonly called ocean acidification. The increase in water temperature could induce modifications of the physical and chemical characteristics of the ocean. Also, the structure and the functioning of marine ecosystems may be altered as a result of ocean acidification. <p>Phytoplankton productivity is one of the primary controls in regulating our climate, for instance via impact on atmospheric CO2 levels. Coccolithophores, of which Emiliania huxleyi is the most abundant species, are considered to be the most important pelagic calcifying organisms on Earth. Coccolithophores are characterized by calcium carbonate platelets (coccoliths) covering the exterior of the cells. They form massive blooms in temperate and sub-polar oceans and in particular along continental margin and in shelf seas. The intrinsic coupling of organic matter production and calcification in coccolithophores underlines their biogeochemical importance in the marine carbon cycle. Both processes are susceptible to change with ocean acidification and warming. Coccolithophores are further known to produce transparent exopolymer particles (TEP) that promote particle aggregation and related processes such as marine snow formation and sinking. Thus, the impact of ocean warming and acidification on coccolithophores needs to be studied and this can be carried out through a transdisciplinary approach.<p>The first part of this thesis consisted of laboratory experiments on E. huxleyi under controlled conditions. The aim was to estimate the effect of increasing water temperature and acidity on E. huxleyi and especially on the calcification. Cultures were conducted at different partial pressures of CO2 (pCO2); the values considered were 180, 380 and 750 ppm corresponding to past, present and future (year 2100) atmospheric pCO2. These experiments were conducted at 13°C and 18°C. The cellular calcite concentration decreases with increasing pCO2. In addition, it decreases by 34 % at 380 ppm and by 7 % at 750 ppm with an increase in temperature of 5°C. Changes in calcite production at future pCO2 values are reflected in deteriorated coccolith morphology, while temperature does not affect coccolith morphology. Our findings suggest that the sole future increase of pCO2 may have a larger negative impact on calcification than its interacting effect with temperature or the increase in temperature alone. The evolution of culture experiments allows a better comprehension of the development of a bloom in natural environments. Indeed, in order to predict the future evolution of calcifying organisms, it is required to better understand the present-day biogeochemistry and ecology of pelagic calcifying communities under field conditions.<p>The second part of this dissertation was dedicated to results obtained during field investigations in the northern Bay of Biscay, where frequent and recurrent coccolithophorid blooms were observed. Cruises, assisted by remote sensing, were carried out along the continental margin in 2006 (29 May – 10 June), 2007 (7 May – 24 May) and 2008 (5 May – 23 May). Relevant biogeochemical parameters were measured in the water column (temperature, salinity, dissolved oxygen, Chlorophyll-a and nutrient concentrations) in order to determine the status of the bloom at the time of the different campaigns. Calcification has been shown to be extremely important in the study area. In addition, TEP production was significant at some stations, suggesting that the northern Bay of Biscay could constitute an area of important carbon export. Mortality factors for coccolithophores were studied and the first results of lysis rates measured in this region were presented. <p>Results obtained during culture experiments and comparison with data reported in the literature help to better understand and to predict the future of coccolithophores in a context of climate change. Data obtained during either culture experiments or field investigations allowed a better understanding of the TEP dynamics. Finally, the high lysis rates obtained demonstrate the importance of this process in bloom decline. Nevertheless, it is clear that we only begin to understand the effects of global change on marine biogeochemistry, carbon cycling and potential feedbacks on increasing atmospheric CO2. Thus, further research with a combination of laboratory experiments, field measurements and modelling are encouraged.<p><p> / Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Les périodes glaciaires du Pléistocène sont contemporaines de la croissance d’imposantes calottes de glace en Europe, et de la présence du Fleuve Manche qui s’écoulait entre la Grande-Bretagne et la France. Ce fleuve représentait un des plus grands systèmes fluviatiles ayant jamais existé en Europe de l'Ouest. A travers la reconstruction des transferts sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne, nous discutons dans ce travail de l’amplitude des oscillations glaciaires et de la puissance du Fleuve Manche au cours des derniers 1,2 millions d’années. Les transferts sédimentaires augmentent significativement lors du développement majeur des calottes glaciaires il y a 900 000 ans et tout particulièrement lors du stade isotopique marin (MIS) 12, il y a 450 000 ans. Durant cette période, la fusion des calottes Britannique et Scandinave en Mer du Nord oblige les eaux d’Europe centrale à s’écouler dans le Golfe de Gascogne au travers du détroit du Pas-de-Calais, dont nous datons l’ouverture il y a 455 000 ans. Cette modification profonde du réseau de drainage européen rend possible une telle configuration lors des périodes glaciaires suivantes, et particulièrement lors des MIS 6 (~150 ka) et MIS 2 (~18 ka). Au cours de ces périodes, les apports sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne augmentent brutalement en réponse à la fonte des calottes, la compétence du Fleuve Manche devenant suffisamment importante pour charrier le sédiment issu de l’érosion glaciaire vers le Golfe de Gascogne. Le débit solide minimum du Fleuve Manche est ainsi estimé à 130 Mt an-1 lors de la dernière déglaciation. Plus généralement, nous démontrons, pour la période étudiée, que les transferts sédimentaires sur la Marge Nord Gascogne et le fonctionnement des systèmes turbiditiques Celtique et Armoricain sont très majoritairement contrôlés par le climat. Par ailleurs, la reconnaissance des événements de fonte des calottes européennes tout au long des derniers 1,2 millions d’années a permis, pour la première fois, la corrélation directe de la stratigraphie continentale européenne avec la stratigraphie isotopique marine. / The Pleistocene has been period of fluctuating climate accompanied by prominent sea-level lowstands during the glacial intervals, when massive continental ice sheets extended from mountainous to lowland European areas. The retreat of the shoreline on the extensive present-day shallow continental shelf of the southern part of the British Isles induced the appearance of the ‘Fleuve Manche’ palaeoriver, one of the largest systems that drained the European continent. Sedimentary records from the Bay of Biscay offer an independent record allowing the reconstruction of the freshwater and sediment discharges of the ‘Fleuve Manche’, and the possibility of detecting the imprint of surrounding ice-sheet oscillations and attendant modification of hinterland drainage directions throughout the Pleistocene. For the last 1.2 Ma, the progressive development of extensive Pleistocene ice-sheets over Europe during cold periods favoured sedimentary transfers in the Bay of Biscay, particularly since MIS 12 when the British and Fennoscandian ice sheets merged in the North Sea for the first time, forcing the North Sea fluvial system to flow southwards through the Dover Strait, which opened 455 000 years ago according to our data. From this point onwards, the North Sea drainage, as well as meltwaters that flowed westwards along the southern margin of the Fennoscandian ice-sheet could drain into the Bay of Biscay, as reported through significant terrigenous supplies in the northern Bay of Biscay during the MIS 6 (ca.150 ka) and MIS 2 (ca.18 ka). We assume for example that sediment load delivered to the Bay of Biscay by the ‘Fleuve Manche’ reached 130 M t yr-1 at time of the last melting of the European ice sheet ca. 18 000 years ago. On the whole, we demonstrate, for the studied period, that climate forcing strongly affects the sediment transfer into the northern Bay of Biscay and the turbiditic activity of the Celtic and Armorican turbidite systems. Finally, the recognition of melting events of the European ice sheets throughout the last 1.2 Ma allows, for the first time, the correlation of the European continental glaciation-derived chronology with the marine isotope stratigraphy.

Les processus biogéochimiques benthiques liés à la dégradation de la matière organique sont étudiés depuis 30 ans. Beaucoup de travaux ont mesuré soit un grand nombre de paramètres sur quelques carottes, soit un nombre restreint de paramètres sur de nombreuses carottes. Dans le Golfe de Gascogne, 29 paramètres diagénétiques sont étudiés à de multiples stations depuis 1997 et dans le Bassin d’Arcachon depuis 2005. Ainsi la banque de données biogéochimiques benthiques constituée est actuellement la plus importante à notre connaissance. Les similarités et divergences entre l’environnement côtier de la lagune mésotidale d’Arcachon et la marge continentale du Golfe de Gascogne ont pu être discutées. Une étude de l’hétérogénéité spatiale à l’échelle de l’échantillonnage a permis de préciser la méthodologie d’échantillonnage dans le Bassin d’Arcachon et de discuter de la représentativité saisonnière des données de la banque de données du Golfe de Gascogne. Les carottes de la banque de données ne peuvent pas être réellement interprétées en terme de variabilité saisonnière, alors qu’une saisonnalité des apports a bien été mise en évidence par l’étude des particules en suspension dans la colonne d’eau. L’oxygène dissous est très sensible à la variabilité de ces apports et l’étude de sa distribution à l’aide de la banque de données du Golfe de Gascogne, ainsi que des teneurs en carbone organique particulaire (COP) montre que les flux de matière organique labile représentent la plus grande partie du carbone exporté au fond et que, pour une zone géographique peu étendue comme le Golfe de Gascogne, l’efficacité d’enfouissement du COP varie de 50% à 10%. La banque de données a également permis l’étude de la géochimie benthique du manganèse, ce qui a donné l’occasion de proposer une méthode de calcul du taux d’accumulation sédimentaire basée sur la géochimie de cet élément à l’état stationnaire. Enfin, des carottes longues réalisées dans les deux environnements ont permis de caractériser les processus diagénétiques anoxiques profonds dans un environnement à l’état stationnaire (le Golfe de Gascogne) et un autre à l’état transitoire (le Bassin d’Arcachon). / Benthic biogeochemical processes due to organic matter degradation have been studied for 30 years. Many works have investigated either multiple parameters on a few cores, or a couple of parameters on numerous cores. In the Bay of Biscay, 29 diagenetic parameters have been investigated at numerous stations since 1997, and in Arcachon Bay since 2005. Thereby, our benthic biogeochemical database is currently the most important to our knowledge. Similarities and differences between the coastal mesotidal lagoon of the Arcachon Bay and the continental margin of the Bay of Biscay have been discussed. Study of sampling-scale spatial heterogeneity has clarified the sampling methodology in the Arcachon Bay and allowed to consider the question of data seasonal signal in the Bay of Biscay database. The cores of the database cannot really be interpreted in terms of seasonal variability, while a seasonal signal has been demonstrated by the study of suspended particles in the water column. Dissolved oxygen is very sensitive to the variability of these inputs. Oxygen distributions and particulate organic carbon (POC) contents from Bay of Biscay database shows that labile organic matter flux represents most of the carbon exported to the bottom. The burial efficiency of POC varies from 50% to 10% for a narrow geographical area like the Bay of Biscay. The database has also allowed the study of benthic geochemistry of manganese, which has provided a method for the determination of mass accumulation rate based on the steady state. Finally, piston cores have been used to characterize the deep anoxic diagenetic processes in a steady state (Bay of Biscay) and a transition state (Arcachon Bay) environment.

Cette thèse participe à accroitre les connaissances sur les facteurs régissant la structures des communautés benthiques de la Grande Vasière (GV) du Golfe de Gascogne. Une attention particulière a été portée au rôle du chalutage de fond, dont l’intensité a été estimée à l’aide des données VMS. A l’échelle de la GV, nos résultats suggèrent que le chalutage de fond serait le principal moteur de structuration du mégabenthos (> 10 mm). Cependant, cette hypothèse n’a pu être formellement démontrée en raison de la co-variation entre l’activité de pêche et certaines caractéristiques environnementales. Par conséquent, les travaux ont été poursuivis sur une zone restreinte de la GV, choisie de manière à minimiser les variations dans l’habitat, tout en conservant un large gradient d’intensité de chalutageNous avons ainsi observé des modifications saisonnières et temporaires de la structure des communautés méga et macro-benthiques (>1 mm) en lien avec le chalutage. Ils proviendraient essentiellement d’une disponibilité alimentaire accrue pour les prédateurs-charognards de la mégafaune et de modifications des caractéristiques sédimentaires pour la macrofaune. En revanche, l’étude de la diversité fonctionnelle montre que ces changements n’ont que des répercussions mineures sur le fonctionnement de l’écosystème. Nos conclusions suggèrent que l’écosystème benthique de la GV a probablement été façonné par plusieurs décennies de pêche intensive et qu’il est actuellement adapté à des perturbations anthropiques chroniques / This PhD thesis aims at increasing the knowledge on factors influencing the benthic community structures of the « Grande Vasière » (GV) of the Bay of Biscay. Particular attention has been paid to the role of bottom trawling whose intensity has been estimated using VMS data. At the scale of the GV, our results suggest that bottom-trawling is the main driver of the megabenthic community structure (> 10mm). However, this hypothesis has not been formally demonstrated due to the co-variations between the trawling intensity and certain environmental characteristics. Hence, works continued on a restricted part of the GV that displayed minimal variations of environmental characteristics while exhibiting a wide gradient of trawling intensityResults suggest that bottom-trawling induces seasonnal and transient modifications on the mega and macrobenthic (> 1mm) communities. These changes could be due to an increase of food availability for the megabenthic predator-scavengers and to changes of sedimentary characteristics for macrofauna. However, investigation about functional diversity showed that these changes did not have major consequences on ecosystem functioning. We concluded that decades of bottom trawling may have shaped the benthic ecosystem of the GV and that it is currently adapted to frequent disruptions.

Ce travail présente une analyse de la morphologie et de la dynamique sédimentaire des systèmes turbiditiques actuels du Cap-Ferret et de Capbreton (sud du Golfe de Gascogne). La reconnaissance effectuée sur le système de Capbreton est la première à le considérer dans son ensemble. Ce travail se base sur des données acoustiques de subsurface (sondeur multifaisceaux, sondeur de sédiments Chirp) et de carottages issues de la campagne océanographique Sargass menée par l’Université de Bordeaux. L’analyse morpho-bathymétrique révèle l’organisation amont-aval des géométries sédimentaires dans ces systèmes et, couplée aux données sédimentaires, de préciser les processus de dépôts liés aux écoulements gravitaires. Le fonctionnement holocène du canyon de Capbreton montre des processus gravitaires haute fréquence, révélant son rôle de dépôt-centre pour le sud du golfe de Gascogne. Dans le système du Cap-Ferret, la zone de transition chenal-lobe a été investiguée à fine échelle, documentant ainsi des structures sédimentaires rarement identifiées avec ce niveau de détails dans les systèmes turbiditiques modernes. La dynamique sédimentaire de chacun de ces systèmes est soumise à des forçages auto-cycliques et glacio-eustatiques qui affectent chacun des systèmes de façons différentes. Ces informations ont permis de proposer un modèle régional de fonctionnement sédimentaire au cours des derniers 50 000 ans. / This work presents an analysis of the morphology and sedimentary dynamic of the Cap-Ferret and Capbreton turbidite systems (south Bay of Biscay), containing the first recognition of the whole Capbreton turbidite system. The dataset comprises subsurface geophysical data (multibeam bathymetric and imagery, Chirp sub-bottom profiler) and piston cores, acquired during the oceanographic cruise Sargass conducted by the Bordeaux University. Studied by morpho-bathymetric analyses, the upstream-downstream evolution of the sedimentary bodies joined to the sedimentological data help to understand the active gravity processes of the systems. In the Capbreton system, a special focus is made on its Holocene gravity deposits occurring at high frequencies. In the Cap-Ferret system, the channel-lobe transition zone has been investigated at high resolution and revealed sedimentary structures poorly documented at this scale of details in recent turbidite systems. The glacio-eustatic and autocyclic forcing are expressed in different ways in each turbidite sytem. A regional sedimentary dynamic model is proposed for the last 50,000 years.

La presente tesis "estudio de los efectos sobre el medio litoral derivados de la implantación de saneamientos integrales en la costa Cantábrica" pretende evaluar la validez de los diseños ambientales de estos saneamientos integrales como instrumentos predictivos aplicables a la gestión de la calidad de los sistemas acuáticos litorales mediante la realización de estudios dirigidos a analizar la afección que originan los vertidos de aguas tratadas a través del emisario submarino sobre el estado de las aguas costeras, sobre la calidad de los fondos sedimentarios y sobre las comunidades bentónicas establecidas; así como, mediante el análisis de la evolución de la calidad de las masas de agua estuarinas afectadas por los vertidos de tormenta. Los resultados obtenidos han servido para proponer una serie de indicaciones para el diseño de los programas de control operativo planteados en la DMA, a aplicar en las masas de agua afectadas por este tipo de vertidos. / This PhD thesis titled "Effects of coastal sanitations on Cantabrian littoral ecosystems (Bay of Biscay)" was carried out to evaluate the applicability of the environmental design of the sewer systems constructed in the north of Spain to the management of the aquatic ecosystems. This work has analysed the effects caused by the treated effluents discharged by the submarine outfall on the water and sediment quality and on the structure and composition of the hard-bottom benthic communities dwelling the outfall surroundings. On the other hand this study has analysed the recovery of the estuarine ecosystem (water, bacteriology, sediments and benthic organisms) directly affected in the past by the urban effluents and nowadays affected by storm discharges. Results obtained in both surveys have contributed to propose a guidance for the design of the Operative control of the water masses established in the EU Water Framework Directive in the north of Spain.

Le milieu marin est un espace difficile à étudier et notre connaissance des cétacés et des oiseaux marins présente encore de nombreuses lacunes, notamment concernant leur distribution au large. Le milieu marin pélagique est caractérisé par une forte variabilité spatiotemporelle, les différents processus écologiques composant cet écosystème étant très dynamiques dans le temps et l'espace. Il est donc crucial pour ces espèces marines d'anticiper ces variations afin de se maintenir dans le milieu. Grâce à des campagnes en mer à grandes échelles réalisées en Manche, Golfe de Gascogne et Méditerranée occidentale, cette thèse vise à améliorer la connaissance de la distribution des cétacés et oiseaux marins dans ces régions, et explorer l'impact de la variabilité spatiotemporelle de l'océan sur leur écologie. Ce travail se focalise notamment sur deux échelles temporelles, les variations saisonnières et interannuelles. Dans un premier temps, nous étudierons les variations de préférences d'habitats des espèces étudiées à ces deux échelles. Les cétacés et oiseaux marins étant des espèces longévives caractérisées par de longues périodes d'apprentissage au début de leur vie, nous explorerons également comment la réponse à la saisonnalité varie en fonction de l'expérience chez une espèce commune dans la région, le fou de Bassan. Enfin, nous finirons par explorer les liens prédateurs-proies dans le Golfe de Gascogne, en considérant notamment l'accessibilité de ces proies en termes de taille et de profondeur. Ainsi, cette thèse nous permettra de discuter les implications de ce travail concernant l'écologie des cétacés et oiseaux marins, ainsi que leur conservation. / Marine ecosystem is hard to study and several gaps remain in our understanding of cetaceans and seabirds, particularly regarding their at-sea distributions. The pelagic ecosystem is characterised by an important spatiotemporal variability, thanks to the space and time dynamics of its constituting ecological processes. Top predators thus have to anticipate this variability to sustain themselves in the ecosystem. Based on large-scale surveys across waters of the English Channel, Bay of Biscay and north-western Mediterranean Sea, this thesis aimed at improving knowledge regarding the distribution of cetaceans and seabirds in the area, and to explore the impact of ocean spatiotemporal variability on their ecology. This work focused on two temporal scales, the seasonal and interannual variability. We first explored the variations of habitat preferences of studied species at these two temporal scales. Cetaceans and seabirds being long-lived species characterised by long learning periods in their early life, the response to seasonality was investigated according to age and experience in northern gannets, the most abundant seabird species in the area. Finally, the predator-prey association within the Bay of Biscay was also explored, by contrasting prey accessibility in terms of size and depth. The implications of this work regarding the ecology of marine top predators, as well as their conservation, are finally discussed.

Les estuaires sont des zones à l’interface terre-mer au coeur de la question du devenir des apports continentaux drainés par les grands bassins versants. L’objet de cette étude est focalisé sur l’estuaire de la Loire et ses zones adjacentes (i.e. baie de Bourgneuf et le Mor-Bras) situés dans le nord-est du Golfe de Gascogne. C’est un environnement soumis à l’influence significative de la marée qui se propage en amont de l’embouchure à plus de 100 km, de forçages météorologiques de moyennes latitudes donc hautement variables qui induisent en particulier des débits fluviaux pouvant varier d’un facteur dix. Cette variabilité est étudiée à l’aide d’un modèle numérique et des outils de description de la circulation qui permettent de mieux cerner les temps de séjours et de transits des eaux continentales dans l’estuaire et vers les baies riveraines. L’approche s’appuie sur un modèle en grille structurée mais dont la malléabilité pour décrire la complexité du domaine à simuler est donnée par le caractère non orthogonal des mailles employées pour la discrétisation. Le choix d’un système de coordonnées optimale (covariantes ou contravariantes) est discuté puis implémenté dans le code MARS-3D. Ce nouvel outil est qualifié et validé sur des cas-test puis implémenté en conditions réelles sur un domaine à la géométrie particulièrement accidentée. Les simulations reproduisent très finement la dynamique du grand panache de la Loire et confirment sa très grande variabilité spatiale et temporelle que décrivent partiellement des observations à haute fréquence et ponctuelles ; elles permettent de décrire les chemins privilégiés des masses d’eau à travers les sections de références choisies. / Estuaries are key areas in between land and ocean which play a major role in the spreading ofcontinental runoff drained by large watershed. This study focused on the Loire Estuary and its adjacentbays (i.e. Bourgneuf bay and Mor-Braz sea) all located in the north-east side of the bay of Biscay. It isinfluenced by the large tidal wave that propagates upstream the mouth on more than a 100 km, by highlymid-latitude meteorological forcing that may not only induced High variability in the circulation driversbut also on the river runoffs that may vary from 1 to 10 from early spring to late summer. This Highvariability is studied thanks to numerical simulation and tools dedicated to describe the circulation withsynthetic index such as transit time and mean age of water. The approach lies on a numerical modeldiscretized on a structure grid which constraints have been relaxed to better fit the fractal coastal lineusing non orthogonal grid cells. The optimal coordinate framework (co or contra-variant) have beendiscussed, and implemented within a pre-existing code (i.e. MARS-3D). This tools was validated withtest cases and implemented on a domain with a particular complex geometry. The numerical simulationscatch very accurately the dynamic of this large plume at least as it is described by available in situobservations. This numerical solution allowed to exhibit the main path of water masses through the areaand from place to place and their variability according to the main forcings.

L’objectif général de la thèse est de modéliser les principaux processus biologiques et économiques régissant des pêcheries multi-espèces et multi-flottilles afin de proposer des stratégies viables pour la gestion durable de ces pêcheries mixtes, dans un contexte stochastique et multiobjectif. Plus spécifiquement, cette thèse utilise des analyses de co-viabilité stochastique pour étudier les arbitrages entre des objectifs contradictoires de gestion (conservation, et viabilité économique et sociale) des pêcheries mixtes. Deux pêcheries mixtes sont analysées dans cette thèse : la pêcherie française mixte démersale du golfe de Gascogne et la pêcherie crevettière australienne du Nord (NPF). Ces deux pêcheries sont multi-espèces, et utilisent des stratégies multiples de pêche, induisant des impacts directs et indirects sur les écosystèmes. Cette thèse propose une application de la co-viabilité stochastique à ces deux cas, en prenant en compte leur histoire, leur contexte socio-politique et les différences dans les stratégies et objectifs de gestion. Les résultats suggèrent que le status quo peut être considéré comme une stratégie biologiquement durable mais socio économiquement à risque dans les deux pêcheries (ainsi qu’à risque écologique dans le cas de la pêcherie australienne). Les simulations réalisées pour le golfe de Gascogne permettent de comparer les arbitrages associés à différentes réductions de capacités par flottille et de montrer qu’il existe des solutions de gestion permettant la co-viabilité du système (viabilité biologique des différentes espèces considérées et viabilité socio-économique des flottilles) contrairement à des stratégies de gestion mono-spécifiques ou basées sur la maximisation de la rente. Dans la pêcherie crevettière australienne, l’analyse montre que les stratégies de diversification permettent de limiter le risque économique contrairement aux stratégies plus spécialisées. / Empirical evidence and the theoretical literature both point to stock sustainability and the protection of marine biodiversity as important fisheries management issues. Decision-support tools are increasingly required to operationalize the ecosystem-based approach to fisheries management. These tools need to integrate (i) ecological and socio-economic drivers of changes in fisheries and ecosystems; (ii) complex dynamics; (iii) deal with various sources of uncertainty; and (iv) incorporate multiple, rather than single objectives. The stochastic co-viability approach addresses the trade-offs associated with balancing ecological, economic and social objectives throughout time, and takes into account the complexity and uncertainty of the dynamic interactions which characterize exploited ecosystems and biodiversity. This thesis proposes an application of this co-viability approach to the sustainable management of mixed fisheries, using two contrasting case studies: the French Bay of Biscay (BoB) demersal mixed fishery and the Australian Northern Prawn Fishery (NPF). Both fisheries entail direct and indirect impacts on mixed species communities while also generating large economic returns. Their sustainability is therefore a major societal concern. A dynamic bio-economic modelling approach is used to capture the key biological and economic processes governing these fisheries, combining age- (BoB) or size- (NPF) structured models of multiple species with recruitment uncertainty, and multiple fleets (BoB) or fishing strategies (NPF). Economic uncertainties relating to input and output prices are also considered. The bioeconomic models are used to investigate how the fisheries can operate within a set of constraints relating to the preservation of Spawning Stock Biomasses (BoB) or Spawning Stock Size Indices (NPF) of a set of key target species, maintenance of the economic profitability of various fleets (BoB) or the fishery as a whole (NPF), and limitation of fishing impacts on the broader biodiversity (NPF), under a range of alternative scenarios and management strategies. Results suggest that under a status quo strategy both fisheries can be considered as biologically sustainable, while socio-economically (and ecologically in the NPF case) at risk. Despite very different management contexts and objectives, viable management strategies suggest a reduction in the number of vessels in both cases. The BoB simulations allow comparison of the trade-offs associated with different allocations of this decrease across fleets. Notably, co-viability management strategies entail a more equitable allocation of effort reductions compared to strategies aiming at maximizing economic yield. In the NPF, species catch diversification strategies are shown to perform well in controlling the levels of economic risk, by contrast with more specialized fishing strategies. Furthermore analyses emphasize the importance to the fishing industry of balancing global economic performance with inter-annual economic variability. Promising future developments based on this research involve the incorporation of a broader set of objectives including social dimensions, as well as the integration of ecological interactions, to better address the needs of ecosystem-based approaches to the sustainable harvesting of marine biodiversity.

Le golfe de Gascogne (GdG), un milieu riche en processus physiques a été étudié à partir de simulations numériques. L’étude est construite autour d'échelles allant du GdG à la sous méso-échelle. Dans la première partie, nous avons examiné la variabilité interannuelle de la température et de la salinité de surface sur une période de 53 ans : nous avons pu décrire deux tendances en lien avec I'Atlantique Nord-Est. Le refroidissement et la dessalure jusqu'en 1976 seraient liés à la grande anomalie de salinité, le réchauffement et la salinification actuels liés à I'augmentation de CO2 atmosphérique. Le GdG se caractérise par un courant de pente, lberian Poleward Current (lPC) : sa variabilité serait liée au vent du Sud-Ouest qui renforce l'lPC par un courant géostrophique dans le Bassin lbérique. L’un des résultats intéressant trouvé dans les simulations et confìrmé par les observations est l'apparition des anomalies froides liées à des upwellings en alternance avec des anomalies chaudes "La Navidad". Ces upwellings seraient liés au vent de Nord dans le Bassin lbérique mais au courant d'Ouest le long des côtes Nord espagnoles. Dans une deuxième partie, nous nous sommes attachés à la méso et sous méso-échelle à travers la détection des tourbillons et la variabilité des spectres d'énergie. Un indice basé sur le rapport entre I'anomalie de densité de surface et I'anomalie de niveau de la mer permet de détecter les tourbillons de subsurface et de les distinguer des tourbillons de surface. Une application de cet indice à partir des données satellites confirme le potentiel de détection des Slope Water Oceanic eDDIES (tourbillons de subsurface caractéristiques du GdG). La description de l'énergie cinétique turbulente (EKE) dans le GdG montre une variabilité spatiale avec un maximum le long de la côte Nord espagnole liée à I'lPC. Les pentes des spectres (k-4.2 pour la SSH, en k-2.4 pour la SST et en k-2.4 pour l'énergie cinétique) sont différents des observations satellites, mais comparables avec les précédentes études. Ces pentes de spectres ont également une variabilité saisonnière avec un maximum en hiver et un minimum en été, liée au cycle saisonnier de I'EKE. / The Bay of Biscay (BoB), an environment rich in physical processes has been studied from numerical simulations. Thestudy is built around scales from the size of BoB until sub mesoscale.ln the first part, we examined the interannual variability of the sea surface temperature and saliniÇ over a period of 53years: we were able to describe two trends related to the North-East Atlantic. Cooling and freshening until 1976 thatcould be related to the Great Salinity Anomaly and current salinification related to the atmospheric increase of CO2.The Bay of Biscay is characterized by a slope current, the lberian Poleward Current (lPC): its variability is linked to theSouth West wind strengthens the IPC by a geostrophic current in the lberian Basin. One of the interesting results foundin simulations and confirmed by observations is the appearance of cold anomalies related to upwellings and alternatingwith warm anomalies 'La Navidad'. These upwellings could be linked to the north wind in the lberian Basin but to the West current along the northern Spanish coast.ln the second part, we are committed to the meso and sub mesoscale eddies through a method of detection and throughthe variability of energy spectra. An index based on the ratio of surface density anomaly and sea level anomaly allowsdetecting subsurface vortices and distinguishing them from the surface ones. The application of this index from thesatellite data confirms the detection potential of Slope Water Oceanic Eddies (subsurface vortices of BoB).The description of the Eddy Kinetic Energy (EKE) in the BoB. shows a spatial variability with maximum along the Spanishnorth coast linked to the lPC. The slopes of the spectra (k-4.2 for SSH, k-2.4 for SST and k-2.4 for the kinetic energy) are different from satellite observations, but comparable with previous studies. These spectral slopes have a seasonalvariability with a maximum in winter and minimum in summe¡ related to the seasonal cycle of EKE.