La dissolution biogénique réalisée par les microperforants constitue une des principales forces de destruction des récifs coralliens. Ce processus, stimulé par certains facteurs du changement global comme l'acidification, est encore peu connu et donc mal intégré dans les modèles de prédiction du devenir des récifs. Pour mieux comprendre ce processus et sa dynamique temporelle, des blocs de squelette corallien ont été exposés, sur un récif en Nouvelle-Calédonie, aux microperforants entre 1 et 12 mois et au cours de six séries temporelles; trois commençant en été et trois en hiver. Ainsi, les taux de dissolution biogénique ainsi que la diversité et l'abondance des microperforants ont été déterminés. En parallèle, un suivi de paramètres externes, abiotiques et biotiques, a été réalisé. Cette étude a mis en avant i/ trois étapes dans le processus de dissolution biogénique, décrites par un modèle logistique de croissance, contrôlées par les espèces microperforantes et par l'intensité du broutage ; ii/ les interactions entre les paramètres externes et la dynamique des successions de communautés microperforantes décrites dans un modèle conceptuel ; iii/ l'influence de paramètres externes sur la dynamique temporelle de la dissolution biogénique. Ainsi, Ostreobium quekettii, l'agent le plus actif dans la dissolution biogénique, est recruté plus rapidement et la dissolution biogénique augmente lorsque les squelettes sont exposés à des températures plus élevées ou soumis à une augmentation des nutriments. Ces résultats suggéreraient, dans le contexte du changement global, une accélération de la dissolution biogénique fragilisant d'autant plus les récifs coralliens. / Biogenic dissolution of carbonates due to microborers is one of the main destructive forces in coral reefs. Unfortunately this biogeochemical process received low attention and thus is considered as negligible by prediction models of coral reefs future while this process seems to be stimulated by global change factors such as acidification. In this context, dead coral skeletons were exposed, on a reef in New Caledonia, to microborers for six temporal series from 1 to 12 months of exposure (three started in summer and three in winter). Study of coral blocks allowed to determine together biogenic dissolution rates, the diversity and the abundance of microborers. In parallel, external biotic and abiotic parameters were recorded monthly and/or continuously. This experiment highlighted for the first time; I/ three steps in the temporal dynamics of the biogenic dissolution, described by a growth logistic models, driven by microborer communities and grazing intensity; II/ The interactions between microboring community successions and external parameters described by a conceptual model; III/ the influence of external parameters on the dynamic of biogenic dissolution. Thus, results showed an early installation of Ostreobium quekettii, the main agent of the biogenic dissolution and an increase of this process due to higher seawater temperature or nutrients. This suggests, in the context of global change, an acceleration of the biogenic dissolution weakening even more coral reef ecosystems.

En défléchissant la Terre, la topographie dynamique module l'extension des zones inondées dans les régions où l'altitude est proche du niveau marin. Ce phénomène contribue ainsi à modifier la paléogéographie à grande échelle et ont un impact sur les sphères externes (atmo-, hydro- et bio-sphère) en altérant notamment les circulations atmosphériques et océaniques. Ces travaux de thèse, qui s’appuient sur une approche interdisciplinaire, illustrent la chaîne de connections entre dynamique mantellique et climat à travers l'étude de l'évolution Quaternaire du Continent Maritime. Le caractère insulaire de la région et la présence de mers peu profondes comme la mer de Java, permettent des modifications rapides de la répartition terre-océan à grande échelle, et en font un cas idéal pour étudier les connections entre géodynamique et climat. D’autre part, la dynamique mantellique, excitée par les nombreuses subductions, y est très active et contribue à déformer la surface et la dynamique climatique régionale est étroitement associée à la géographie particulière de l’archipel Indonésien.Les changements paléogéographiques sont d'abord révélés par la cartographie des morphologies côtières. Celle-ci souligne la répartition contrastée de la déformation Quaternaire en soulignant le soulèvement général de la région centrale (Wallacea), alors que les deux plateformes continentales localisées à l'Ouest et au Sud-Est subsident. L'utilisation combinée des observations et de la modélisation de la croissance des récifs coralliens est utilisée afin de quantifier la vitesse verticale de déformation. Notre méthode est basée sur la comparaison entre la morphologie des récifs observés sur la plateforme de la Sonde, à l'ouest de l'Asie du Sud-Est, et les morphologies récifales issues des simulations numériques et permet une quantification inédite de la vitesse de subsidence de la plateforme. Les résultats suggèrent que la Sonde était émergée de manière permanente avant 400 000 ans, formant une masse continentale entre les îles de l'Ouest Indonésien et le continent asiatique. Les causes de ces changements paléogéographiques sont appréhendées à l'aide de la modélisation mécanique de la géodynamique. Un modèle numérique en trois dimensions d'une zone de subduction a été utilisé afin de d'explorer les causes dynamiques de la déformation. L'analyse des simulations permet de décrire l'évolution spatio-temporelle de la déformation à l'aplomb d'une zone de subduction, lors d'une perturbation provoquée par l'arrivée dans la fosse d'un bloc continental ou d'un plateau océanique, un cas simplifié similaire à l'Asie du Sud-Est. Les résultats montrent que lors d'un épisode de collision, l'initiation d'une déchirure dans la plaque en subduction générée par l'entrée dans la fosse de matériel peu dense entraîne une modification de l'écoulement mantellique. Cette modification provoque un épisode de subsidence dynamique qui fait suite à un épisode de surrection provoquée par la collision. Les vitesses de déformations calculées ont un ordre de grandeur comparable aux vitesses de déformations enregistrées et modélisées à l'échelle régionale. Les conséquences des changements paléogéographiques sont appréhendées à l'aide d'un modèle du climat IPSL-CM5A2. Les résultats montrent que la présence d'une plateforme de la Sonde émergée provoque une augmentation saisonnière des précipitations sur le Continent Maritime. Cette augmentation est engendrée par une intensification de la convergence à l'échelle régionale contrôlée par le chauffage radiatif des surfaces continentales exposées. L'exposition de la plateforme de la Sonde engendre également une modification du transport dans le détroit de Makassar avec un impact local sur la salinité et les températures de surface de l'océan. Nos analyses montrent par ailleurs que l'augmentation de la saisonnalité des précipitations est indépendante de la paramétrisation de la convection et des nuages dans le modèle. / Dynamic topography modulates the extension of inundated areas, at places where elevation is near sea level, by deflecting the surface of the Earth. This phenomenon produces large-scale paleogeography changes, which in turn modify external spheres (atmo-, hydro- and biosphere) by subsequent alteration of atmospheric and oceanic circulations and biodiversity. This inter-disciplinary work illustrates the connection string between Earth mantle dynamics and climate through the study of Quaternary evolution of South East Asia. The insularity of the region and the presence of low bathymetry seas, as the Java sea, enable fast and efficient modifications of land-sea mask and make it an ideal case for studying the connection between geodynamics and climate. Mantle flow, excited by the numerous subduction zones, is vigorously stirred and contributes to surface deformation. In this region, climate dynamics is also tightly related to the peculiar geography of the Indonesian archipelago. Paleogeographic changes are first revealed by coastal morphologies. They show the contrasted pattern of large-scale Quaternary deformation that underlines general uplift within the central-eastern part of the region, namely Wallacea, whereas the continental shelves, to the West and Southeast, are more likely subsiding. The combination of field observations with numerical modeling of coral reef growth is used to quantify vertical deformation. Our method is based on reef morphology (terrace number, depth, modern reef length) that we observed on the Sunda shelf (Western South East Asia) and reef morphologies obtained by numerical modeling, and enable an original quantification of subsidence rates of the platform. The results imply that Sundaland region was entirely and permanently emerged before 400 000 yr and formed at this time a unique continental mass between West Indonesian islands and continental Asia. The causes of paleogeographic changes are explored using modeling of regional geodynamics. A three-dimension subduction numerical model was devised to simulate the dynamical origin of deformation. This model analysis enables us to describe the spatio-temporal evolution of the deformation above a subduction zone in case of perturbation induced by the arrival at the trench of a continental block or oceanic plateau, a simplified case that is similar to SE Asia. Our results show that during a collisional episode, slab tearing generated by the arrival of light material unable to subduct is responsible for changes in mantle convection. Those changes are responsible for dynamic subsidence that followed an uplift event related to the first stages of collision. Inferred deformation rates have an range of magnitude similar to both measured and modeled rates at regional scale. The consequences of paleogeographic changes are studied using general circulation model simulations. Results show that the presence of an emerged Sunda shelf leads to a seasonal increase in precipitation over the Maritime Continent. This increase is related to seasonal increase in large-scale convergence induced by thermal heating of exposed land surfaces, a situation that, as we show, occurred before 400 ka. Sunda shelf exposure is also responsible for changes in horizontal water transport within the Makassar strait that modify sea surface salinities and temperatures at local scale. Our analysis further shows that increased precipitation seasonality is independent on model convection and cloud parameterization

Les requins forment un des groupes de prédateurs les plus diversifiés, jouant des rôles importants au sein des écosystèmes marins. Ils forment également l’un des groupes les plus menacés car vulnérables aux pressions anthropiques du fait de leurs traits de vie particuliers. Malgré l’importance des ressources déployées pour le suivi des populations de requins, 41% des 482 espèces recensées dans la Liste Rouge de l’UICN n’ont pas de statut de conservation par manque de données. Il devient donc primordial d’améliorer les connaissances sur ces espèces afin de les protéger et enrayer leur déclin. Il s’agit notamment de mieux caractériser la présence, la structure et la connectivité des populations de requins pour mieux définir leur statut UICN, les zones prioritaires de gestion et optimiser les efforts de conservation mis en place. Cette thèse s’appuie sur l’émergence de nouvelles technologies pour combler les lacunes de connaissances sur les requins des récifs coralliens tropicaux et proposer des actions de gestion. D’une part, une méthode d’analyse des communautés de requins par collecte et séquençage d’ADN présent dans l’environnement (métabarcoding d’ADN environnemental ; ADNe) a été développée au cours de cette thèse, puis mise en parallèle avec des suivis exhaustifs par des méthodes traditionnelles d’étude des populations de requins. Cette approche rapide et non-invasive a permis d’identifier 21 espèces de requins dans les eaux de deux domaines biogéographiques distincts (Caraïbes et Nouvelle-Calédonie). De plus, les patrons de diversité et d’abondance des fragments d’ADNe détectés coïncident avec les gradients de pression anthropique et les niveaux de protection des zones échantillonnées. L’analyse de 22 échantillons d’ADNe dans l’archipel de la Nouvelle-Calédonie a permis de déceler la présence de plus d’espèces que par 2 758 plongées scientifiques réparties sur presque 30 ans et 385 caméras appâtées déployées pendant deux ans, et ce, à la fois proche de l’homme et dans les récifs éloignés. D’autre part, la structure et connectivité des populations d’une espèce plus commune, Carcharhinus amblyrhynchos, ont été caractérisées par une approche de génomique du paysage. Cette thèse s’appuie sur un échantillonnage génétique conséquent en Nouvelle-Calédonie et dans plusieurs autres sites de l’Indo-Pacifique (515 requins). Une approche d’isolement par la résistance via la théorie des circuits a été développée afin de caractériser les paramètres influençant la dispersion de cette espèce. Ainsi, il a été montré que les zones de forte bathymétrie constituent une forte barrière à la dispersion tandis que la proximité à l’habitat récifal en est un facilitateur. La modélisation de la différenciation génétique à haute résolution et à l’échelle de l’aire de répartition de cette espèce (Indo-Pacifique) a permis de définir des unités de conservation hiérarchiques et un nombre important de sites isolés. Enfin, une approche intégrant le déclin des abondances dans les zones anthropisées a montré une fragmentation des populations de C. amblyrhynchos et a permis d’identifier certains récifs éloignés de l’homme comme refuges mais aussi sources pour un repeuplement éventuel des récifs où les populations sont menacées. Cette thèse démontre ainsi le potentiel de l’analyse de l’ADNe pour dévoiler la présence d’espèces rares et furtives telles que les requins, donnant espoir pour combler les lacunes dans leurs statuts de conservation UICN. Elle révèle également la persistance des populations résiduelles en milieu anthropisé, qui pourraient éventuellement montrer des altérations comportementales comme l’utilisation d’habitats plus profonds ou une nocturnalité plus importante. Elle décrit enfin non seulement la structure fine à grande échelle des populations d’une espèce quasi-menacée, mais identifie également des unités de conservation et des zones prioritaires à protéger pour une spatialisation des mesures de gestion à différentes échelles. / Sharks represent one of the most diverse groups of predators, playing important functional roles in coastal and oceanic ecosystems. They are also one of the most threatened groups because of their vulnerability to anthropogenic pressures due to their particular life history traits. Shark populations are therefore collapsing with drastic decrease in abundance in all marine ecosystems. Even relatively common species are near- threatened. Despite the deployment of important resources for shark population assessments, 41% of the 482 shark species on the International Union for Conservation of Nature (IUCN) Red List of Threatened Species lack a conservation status due to data deficiency. Improving our knowledge on such species is thus crucial for efficient protection to slow down their decline. More particularly, there is a necessity for a better characterization of presence, structure and connectivity of shark populations to define their conservation status, prioritize spatial management and optimize conservation efforts. This thesis relies on the emergence of new technologies to fill knowledge gaps on tropical coral reef sharks and to suggest conservation measures for better management. First, a method to survey shark communities has been developed during this thesis, based on the collection and sequencing of DNA present in the environment (environmental DNA metabarcoding; eDNA). Then, this method has been compared to exhaustive surveys of reef shark communities with traditional methods. This quick and non-invasive approach detected at least 21 shark species in waters of two distinct biogeographical areas (Caribbean and New Caledonia). Moreover, diversity and abundance patterns of DNA reads match with anthropogenic impact gradients and protected status of the sampled areas. The analysis of 22 eDNA samples detected more species in both remote reefs and impacted areas of the New Caledonian archipelago than 2758 scientific dives conducted during nearly 30 years and 385 baited remote underwater videos deployed over two years. Then, population structure and connectivity of a more common reef shark species, Carcharhinus amblyrhynchos, have been characterized using a seascape genomics approach. This thesis is based on a substantial genetic sampling in the archipelago of New Caledonia but also in several other sites in the Indo-Pacific (515 sharks in total). An isolation-by-resistance approach using circuit theory has been developed to explore what parameters are driving the genetic differentiation of C. amblyrhynchos. Here I show that deep oceanic areas act as strong barriers and proximity to habitat is a facilitator for dispersal. High-resolution modelling of genetic differentiation at the entire distribution range of the species (Indo-Pacific) led to the definition of hierarchical conservation units and a high number of isolated sites. Then, an approach taking into account the decline of abundance in impacted reefs showed an important fragmentation of shark populations and allowed the identification of remote reefs as refuges but also sources through dispersal towards impacted areas, insuring population persistence at a regional scale. This thesis demonstrates the potential of eDNA analysis for unveiling the presence of rare and elusive species such as sharks and for filling knowledge gaps in the conservation status of sharks. It also reveals the persistence of residual populations in impacted areas, that could show behavioral alterations like shifts in habitat use towards deeper waters or increased nocturnality. Finally, this thesis not only describes the population structure of a near-threatened species at high resolution and global scale, but also identifies conservation units and areas of high conservation priority that could help in the near future for the spatialization of marine management at multiple scales.

La dispersion des poissons des récifs coralliens dépend, pour une large part, de l'existence de larves pélagiques qui peuvent être transportées au sein des courants marins loin de la population source. De l'efficacité de ce transport dépendra l'existence de populations formant un continuum, plus ou moins connectées, tout le long des zones de récifs. Toutefois, ce phénomène de dispersion est complexe et il implique aussi d'autres facteurs, physiques et biologiques, qui influent sur la dispersion de ces organismes.L'objectif de cette thèse a été d'étudier les effets des caractéristiques géographiques de l'archipel cubain et de la biologie des espèces sur la structure génétique et la connectivité des populations de poissons de récifs en utilisant comme modèle trois espèces présentant des traits d'histoire de vie différents : Stegastes partitus, Haemulon flavolineatum et Acanthurus tractus.Nous avons échantillonné des individus adultes dans cinq localités situées autour de l'archipel cubain pendant la période 2005-2010. Le polymorphisme de marqueurs microsatellites a été étudié chez S. partitus et H. flavolineatum, celui de la région non codante de l'ADNmt chez les trois espèces et celui du gène cytb chez A. tractus.L'analyse de la diversité génétique des locus microsatellites révèle des taux d'hétérozygotie observés (Ho) et attendus (He) élevés à chaque locus et pour les deux espèces, mais elles présentent différents patrons d'organisation de la diversité génétique. Chez S. partitus, la comparaison des localités prises deux à deux nous montre une différentiation exprimée par des valeurs de FST très faibles mais significatives, alors que chez H. flavolineatum aucune structuration géographique n'est observée. Ces résultats sont confirmés au niveau de l'ADN mitochondrial, lequel indique aussi une absence de différentiation d'A. tractus pour l'ensemble des localités étudiées. Les différences de structuration génétique des espèces étudiées pourraient être le résultat des effets des courants marins autour de l'ile qui agissent de façon différente sur la dispersion des espèces en fonction de leur comportement reproducteur (e.g. sites de fraie, œufs pélagiques ou benthiques et capacité des larves de rester prêt des récifs natals ou d'être transportés au loin).Pour les marqueurs mitochondriaux, nous avons obtenu des valeurs élevées de diversité haplotypique pour les trois espèces, mais la diversité nucléotidique est très différente selon les espèces, faible chez S. partitus, grande chez H. flavolineatum, et très grande chez A. tractus. La distribution du nombre de différences entre les séquences suggère que ces populations sont passées par des périodes d'expansion démographique. Ceci est confirmé par les estimations des paramètres de tests de neutralité. Les paramètres caractérisant la croissance des populations qui ont été obtenus pour les trois espèces ne sont pas semblables, ce qui suggère que le temps et l'ampleur des événements d'expansion ont été différents pour les trois espèces.L'analyse du gène cytb nous a permis d'identifier des haplotypes chez A. tractus qui n'avaient été observés préalablement que chez A. bahianus. L'aire de répartition de cette dernière espèce a été récemment restreinte à l'Atlantique Sud sur la base de la divergence génétique avec A. tractus et de la séparation géographique qui est maintenu par la barrière que constitue l'embouchure des rivières Orénoque et Amazone. La présence d'haplotypes du sud à Cuba suggère que des individus du sud ont été capables de traverser cette barrière.

L'étude des enregistrements récifaux de la dernière déglaciation est essentielle pour appréhender l'impact des variations du niveau marin et des conditions environnementales sur la croissance et l'architecture des récifs. Les forages réalisés sur les pentes externes des récifs de Tahiti lors de l'Expédition IODP 310 permettent d'enregistrer la croissance récifale durant la dernière déglaciation (entre 16000 et 8000 ans BP). Les objectifs de cette étude sont de reconstituer l'évolution de la composition biologique, de la croissance et de l'architecture des récifs post-glaciaires de Tahiti et de modéliser leur développement grâce à des analyses sédimentologiques et minéralogiques couplées aux méthodes de datations, d'imagerie et de modélisation stratigraphique. Les résultats obtenus permettent de mieux comprendre l'effet des différents paramètres environnementaux (ex. niveau marin, hydrodynamisme, flux terrigènes) sur la croissance, la morphologie et l'ennoiement de ces récifs. Ils ont aussi permis de reconstituer les paramètres de croissance des microbialithes (croûtes microbiennes) qui forment localement le constituant volumétrique majeur de ces récifs.

Au-delà de la perte de richesse spécifique, les activités humaines entraînent probablement la diminution de la diversité phylogénétique et fonctionnelle portée par les espèces dans les communautés. Comprendre les effets des activités humaines sur l'ensemble des facettes de la biodiversité liées au fonctionnement des écosystèmes et évaluer les outils de conservation de ces facettes restent des enjeux majeurs de l'écologie notamment en milieu marin. Les objectifs de la thèse sont donc i) d'évaluer les impacts humains sur la diversité des lignées phylogénétiques et des fonctions au sein des communautés de poissons coralliens indépendamment des facteurs environnementaux naturels, ii) d'évaluer la capacité des aires marines protégées à conserver efficacement ces facettes et à produire des valeurs de références pour la gestion des écosystèmes et iii) de mesurer la vulnérabilité fonctionnelle intrinsèque, sans pression humaine, des communautés de poissons. Pour cela nous avons dû échantillonner des sites très isolés des populations humaines à travers l'Indo-pacifique et nous avons utilisé des modèles permettant de prendre en compte les effets de seuil et les interactions pour extraire les effets ‘purs' liés à l'homme. Dans un premier temps, nous montrons, à l'échelle du Pacifique sud-ouest, que le nombre d'espèces des poissons perroquets diminue linéairement mais uniquement de 12% le long d'un gradient d'impact humain alors que les diversités phylogénétiques et fonctionnelles diminuent de 36% et de 47%, respectivement, avec de forts effets de seuil. Dans un deuxième temps, en considérant un gradient d'impact humain et une large gamme d'aires marines protégées (AMPs) en Nouvelle-Calédonie, nous démontrons que les sites très isolés des activités humaines (>20 heures de temps de trajet depuis Nouméa la capitale régionale) possèdent des communautés de poissons avec une plus forte diversité fonctionnelle et biomasses de prédateurs apicaux que la plus grande et plus ancienne AMP intégrale. Finalement, en considérant quatre sites isolés des activités humaines à travers l'Indo-Pacifique, nous avons révélé que la diversité des fonctions portées par les poissons est très vulnérable, 60% n'étant portées que par une espèce, même sans impact humain. Nos travaux montrent la très forte vulnérabilité aux activités humaines des facettes fonctionnelles et phylogénétiques de la biodiversité, avec un manque de capacité des AMPs à restaurer l'ensemble des rôles fonctionnels des poissons et une redondance très limitée pour ces fonctions même dans les sites les plus isolés. / Beyond species loss, human activity may cause the decrease of phylogenetic and functional diversity carried by species. One of the major issue, particularly in marine ecology, is to understand the effects of human activities on all aspects biodiversity related to ecosystem functioning and assess conservation tools.The objectives of the thesis are i) to assess human impacts on the diversity of phylogenetic lineages and functions within the coral reef fish communities regardless of natural environmental factors, ii) to evaluate the ability of marine protected areas to conserve these facets efficiently and produce baselines values for ecosystem management and iii) to measure the intrinsic functional vulnerability, without human pressure, of fish communities. For this we had sampled very remote sites across the Indo-Pacific and we used statistical tools that take into account thresholds effects and interactions to extract the marginal effect of human activities.First, we show that across the South West Pacific, parrotfish species richness decreases linearly but only of 12% along a gradient of human impact while the phylogenetic and functional diversity decrease of 36% and 47%, respectively, with strong threshold effects. Secondly, considering the human impact gradient and a wide range of marine protected areas (MPAs) in New Caledonia, we demonstrate that very remote sites from human activities (> 20 hours of travel time from Noumea, the regional capital) have greater fish functional diversity and biomass of apex predators than the largest and oldest MPA.Finally, considering four remote sites across the Indo-Pacific, we have found that the diversity of functions carried by fish communities is very vulnerable, showing that 60% of functions were only worn by one species, even without human impact. Our work shows that the functional and phylogenetic aspects of biodiversity are highly vulnerable to human activities, with a lack of ability of MPAs to restore all of the functional roles of fish and a very limited redundancy for these functions even in the most isolated locations

L’estimation de la diversité et de l’abondance des espèces de poisson est fondamentale pour comprendre la structure des communautés et la dynamique des récifs coralliens. Les observations sont généralement obtenues par des recensements visuels en scaphandre autonome (UVC). Ces informations peuvent également être obtenues de manière originale grâce aux observations issues des techniques vidéo sous-marines modernes sans plongeur qui permettent des couvertures spatiales et temporelles accrues.La première phase de ce travail de thèse synthétise l’ensemble des travaux ayant été effectués avec des techniques vidéo entre 1952 et 2012. La seconde phase, présente deux systèmes vidéo rotatifs complémentaires, utilisés pour étudier la diversité de l’ichtyofaune et des habitats marins dans le lagon de Nouvelle-Calédonie : le STAVIRO (pour « STAtion VIdéo ROtative ») et le MICADO (pour « Module d’Imagerie Côtier, Autonome pour le Développement de l’Observation sous-marine »). La troisième phase de ce travail consiste à comparer ces systèmes vidéo aux UVC puis à examiner l’effet « observateur » inhérent aux techniques vidéo rotatives. Il résulte de cette étude que : (i) les observations des communautés de poissons par UVC et STAVIRO différaient significativement, (ii) la richesse spécifique etla densité des espèces de grande taille n'étaient pas significativement différentes entre les techniques, (iii) la diversité et la densité des espèces de petite taille étaient plus élevés avec les UVC; (iv) la densité des espèces pêchées était plus élevée avec les STAVIRO et (v) seuls les UVC ont détecté des différences de structure des assemblages en fonction du type de récif. L’étude de l’effet « observateur » a montré que sur une liste d’espèces définie, les dénombrements et les identifications des individus peuvent être considérées comme similaires entre observateurs ayant une expérience suffisante (> 6 mois). La dernière phase de ce travail a permis d’appliquer la technique MICADO à l’étude des variations temporelles del’ichtyofaune d’un site corallien à l’échelle de la journée. Elle a permis de mettre en évidence des variations cycliques journalières en fonction de l’heure et de la marée et des « profils type » de variations ont pu être identifiés pour certains groupes d’espèces. Ce travail de thèse permet ainsi de participer au développement de nouvelles techniques d’observations complémentaires des techniques traditionnelles afin d’enrichir les connaissances du fonctionnement et de la dynamique des écosystèmes coralliens. / Estimating diversity and abundance of fish is fundamental for the understanding of community structure and dynamics of coral reefs. Observations are generally gathered using Underwater VisualCensus (UVC). These informations can also be collected by underwater video techniques involving no diver and allowing a high spatial and temporal coverage. The first part of this PhD thesis is a review ofpublications using underwater video techniques between 1952 and 2012. The second part present two rotating video systems used to study the diversity of ichthyofauna and habitats in the lagoon of NewCaledonia: the STAVIRO (for "STAtion VIdeo ROtative") and the MICADO (for "Module d’Imagerie Côtier, Autonome pour le Développement de l’Observation sous-marine"). The third part of this work is acomparison of these techniques with UVCs and an analysis of the “observer effect” for the rotating video techniques. The comparison between rotating video systems and UVC showed that: (i) fish communitydata collected by UVC and by STAVIRO differed significantly; (ii) species richness and density of large species were not significantly different between techniques; (iii) species richness and density of smallspecies were higher for UVC; (iv) density of fished species was higher for STAVIRO; and (v) only UVC detected significant differences in fish assemblages structure across reef type. The comparison of fishcounts obtained from the same videos by different observers showed that for a defined list of species, estimates of species richness and total abundance can be considered as similar between observers withsufficient experiences (> 6 months). The last part of this PhD is an application of rotating video techniques to the study of daily temporal variations of the ichthyofauna. Daily variations were observed depending onthe time of day and the tidal state and typical patterns of variations have been described for some species groups. The outcomes of this work bring original insights of new techniques complementary to traditionaltechniques in order to enhance our understanding of the functioning and dynamic of coral reef.

La couleur est un trait biologique essentiel et très variable qui permet à un organisme d'être adapté à son environnement biotique et abiotique. De multiples gènes influent sur la couleur ; leur évolution a été étudiée ici chez les Vertébrés en lien avec les duplications de génome survenues dans cette lignée . Alors que l'essentiel des gènes sont perdus lors de la rediploïdisation suivant une duplication totale de génome, ces travaux montrent que les gènes de la pigmentation appartiennent à des fa milles de gènes qui sont en moyenne plus retenues que le reste du génome . Ceci est particulièrement vrai pour les poissons Téléostéens, cette expansion du répertoire de gènes de pigmentation pouvant être en lien avec la grande diversité de cellules pigmenta ires et de patrons de pigmentation observés chez ces animaux . Par ailleurs, l'étude de la pigmentation d'un organisme modèle émergent, le poisson -clown Amphiprion oellaris, a été réalisée dans le cadre de cette thèse . La nature cellulaire de la bande blanche de ce poisson a été déterminée et a permis l'identification - d'un nouveau gène présent presque exclusivement chez les poissons Actinoptérygiens , probablement acquis par transfert horizontal, et impliqué dans le développement d'un type de cellules pigmentaires, les iridophores . Enfin, l'acquisition de la pigmentation au cours du développement du poisson -clown A. ocellaris, un poisson corallien au cycle de développement marqué par une métamorphose, a été étudiée en rapport avec la signalisation thyroïdienne, qui joue un rôle majeur au cours du développement des Vertébrés . / Color is a key biological trait that allows individuals to adapt to their biotic and abiotic environment, and many genes have been shown to play an essential role in color acquisition in vertebrates. In this work, the consequences on this specifie set of genes of the whole-genome duplications that occurred during vertebrate evolution were investigated. Whereas most genes a re lost after a w hole- genome duplication event, this work shows that pigmentation genes and other genes within their families have been more retained compared to the average observed genome retention. This was particularly the case for the teleost-specific whole-genome duplications . Hence, this high retention rate could  be related to the high pigmentation diversity observed in the teleost fish lineage, both  in terms of patterns and of pigment cell types . In addition, during this PhD thesis, pigmentation in an emerging model organism, the clownfish Amphiprion ocellaris, was investigated. The white color in clownfish was shawn to be due to specifie pigment cells,  iridophores, and new iridophore genetic markers were detected . One such marker is almost exclusively restricted to ray-finned fish and could have been acquired through a horizontal gene transfer event that occurred at the onset of the evolution of this lineage. Last, in this work, the genetic basis of pigmentation acquisition was scrutinized during the development of clownfish A. ocellar is, and especially during metamorphosis - a major life history transition  in coral  reef  fish . In particular, the  deployment  during  development  of thyroid  hormone signaling  which is a key pathway in metamorphosis regulation in vertebrates  was examined.

La dispersion des poissons des récifs coralliens dépend, pour une large part, de l’existence de larves pélagiques qui peuvent être transportées au sein des courants marins loin de la population source. De l’efficacité de ce transport dépendra l’existence de populations formant un continuum, plus ou moins connectées, tout le long des zones de récifs. Toutefois, ce phénomène de dispersion est complexe et il implique aussi d’autres facteurs, physiques et biologiques, qui influent sur la dispersion de ces organismes.L’objectif de cette thèse a été d’étudier les effets des caractéristiques géographiques de l’archipel cubain et de la biologie des espèces sur la structure génétique et la connectivité des populations de poissons de récifs en utilisant comme modèle trois espèces présentant des traits d’histoire de vie différents : Stegastes partitus, Haemulon flavolineatum et Acanthurus tractus.Nous avons échantillonné des individus adultes dans cinq localités situées autour de l´archipel cubain pendant la période 2005-2010. Le polymorphisme de marqueurs microsatellites a été étudié chez S. partitus et H. flavolineatum, celui de la région non codante de l’ADNmt chez les trois espèces et celui du gène cytb chez A. tractus.L’analyse de la diversité génétique des locus microsatellites révèle des taux d’hétérozygotie observés (Ho) et attendus (He) élevés à chaque locus et pour les deux espèces, mais elles présentent différents patrons d’organisation de la diversité génétique. Chez S. partitus, la comparaison des localités prises deux à deux nous montre une différentiation exprimée par des valeurs de FST très faibles mais significatives, alors que chez H. flavolineatum aucune structuration géographique n’est observée. Ces résultats sont confirmés au niveau de l’ADN mitochondrial, lequel indique aussi une absence de différentiation d’A. tractus pour l’ensemble des localités étudiées. Les différences de structuration génétique des espèces étudiées pourraient être le résultat des effets des courants marins autour de l’ile qui agissent de façon différente sur la dispersion des espèces en fonction de leur comportement reproducteur (e.g. sites de fraie, œufs pélagiques ou benthiques et capacité des larves de rester prêt des récifs natals ou d’être transportés au loin).Pour les marqueurs mitochondriaux, nous avons obtenu des valeurs élevées de diversité haplotypique pour les trois espèces, mais la diversité nucléotidique est très différente selon les espèces, faible chez S. partitus, grande chez H. flavolineatum, et très grande chez A. tractus. La distribution du nombre de différences entre les séquences suggère que ces populations sont passées par des périodes d’expansion démographique. Ceci est confirmé par les estimations des paramètres de tests de neutralité. Les paramètres caractérisant la croissance des populations qui ont été obtenus pour les trois espèces ne sont pas semblables, ce qui suggère que le temps et l’ampleur des événements d’expansion ont été différents pour les trois espèces.L’analyse du gène cytb nous a permis d’identifier des haplotypes chez A. tractus qui n’avaient été observés préalablement que chez A. bahianus. L’aire de répartition de cette dernière espèce a été récemment restreinte à l’Atlantique Sud sur la base de la divergence génétique avec A. tractus et de la séparation géographique qui est maintenu par la barrière que constitue l’embouchure des rivières Orénoque et Amazone. La présence d’haplotypes du sud à Cuba suggère que des individus du sud ont été capables de traverser cette barrière. / Dispersal of marine fishes mainly depends on passive transport of planktonic larvae driven by ocean currents. It allows populations to be connected through thousands of kilometers but also make them sensitive to factors limiting larval dispersion. In this regard it is known that there are several physical and biological factors that determine the distribution of marine species larvae and therefore population connectivity.The present work aims to study the effects of geographic traits of Cuban archipelago and biological characteristics of reef fishes inhabiting it on the genetic structure of their populations. Three different species with distinct biological characteristics and broadly distributed within the Caribbean were selected: Stegastes partitus, Haemulon flavolineatum and Acanthurus tractus. Individuals were sampled from five localities distributed around Cuba during the time period from 2005 to 2010. We analyzed mitochondrial DNA (mtDNA) polymorphism: a fragment of the non coding region (NCR) for the three species and cytb for A. tractus. The polymorphism of nuclear microsatellite loci was studied for S. partitus and H. flavolineatum.Genetic diversity, assessed by means of Ho and He have high values when analysing microsatellite loci. These molecular markers revealed the presence of contrasting geographic structure patterns for the two species. Low but significant pairwise FST estimates were obtained for S. partitus while H. flavolineatum was genetically homogenous. These results were supported by mtDNA analyses. Likewise, A. tractus showed no evidence of significant genetic differentiation at the level of the NCR and cytb gene. Differences in population genetic structure of surveyed species could be the result of extant marine currents acting distinctly on species dispersion according to their reproductive behaviour (i.e. spawning sites, benthonic or pelagic eggs and capacity of larvae to staying close to the natal reef or being driven away from it). Mitochondrial markers showed high levels of haplotypic diversity for the three species and contrasted nucleotide diversity, low for S. partitus, intermediate for H. flavolineatum and high for A. tractus. According to these observations and results of neutrality tests and mismatch distribution analyses, it is suggested that recent population expansion occurred in these species. However differences in population parameter estimations suggest that the time and the rate of population expansion were different for the different species.The analysis of A. tractus cytb haplotype relationships grouped some Cuban individuals with two haplotypes previously described as A. bahianus. This latter species has been recently proposed as restrict to South Atlantic and separated from A. tractus by the Amazon-Orinoco outflow barrier. The presence of mtDNA haplotypes from the southern region in Cuba suggests that A. bahianus may be able to overcome this barrier.

Les parasites sont une partie très importante des écosystèmes, néanmoins, dans certains cas tels que l’aquaculture ils causent des épidémies. Dans cette thèse j’ai étudié les interactions hôte-parasite chez les poissons coralliens, dans les milieux naturels et les milieux aquacoles. J’ai étudié l’arrangement des communautés de 13 espèces de monogènes de 34 espèces de poissons papillon dans l’Indo-Pacifique. Les résultats montrent qu’il existe un patron de distribution stable des espèces, ce qui, combiné avec les résultats de l’étude biogéographique, suggère que la spécificité parasitaire observée a pu se développer tout au long des épisodes biogéographiques passés. Notamment, seule une espèce, Chaetodon lunulatus, n’est jamais parasitée. J’ai étudié le mucus des poissons qui est décrit comme la première ligne de défense contre des agressions externes, pour analyser quels facteurs de C. lunulatus pourraient être reliés à l’absence des parasites. Le microbiome et le métabolome du mucus branchial des poissons papillons montrent une grande diversité. C. lunulatus présente une plus grande abondance de Fusobactéries qui est corrélée avec une surexpression de peptides pouvant dériver de la β-hémoglobine. La purification, la synthèse et l’évaluation des activités antiparasitaires des peptides sont en cours au laboratoire. J’ai aussi étudié l’utilisation des plantes médicinales comme alternative à des traitements chimiques dans l’aquaculture. J’ai testé l’activité antibactérienne et immunostimulatrice de plusieurs plantes et algues polynésiennes. L’algue rouge Asparagopsis taxiformis montre de fortes activités antibactériennes sur Vibrio harveyi et Tenacibaculum maritimum et induit une augmentation de l’expression de deux gènes liés à l’immunité chez Platax orbicularis. / Fish parasites are an important part of ecosystems, however, in certain cases such as in aquaculture they can cause severe disease outbreaks. In this thesis I have studied host-parasite interactions in coral reef fishes, both in the natural and culture environments. I have studied the distribution of 13 dactylogyrid species from 34 butterflyfishes in the Indo West-Pacific. Composition of dactylogyrid communities was host specific and together with the biogeography results, where a turnover in the main Haliotrema species was observed, suggest that parasite specificity might result from host-parasite coevolution derived from past biogeographical episodes. Only one butterflyfish species, Chaetodon lunulatus, was never found parasitized by gill monogeneans. I have studied the butterflyfish mucus, which is the first barrier against pathogens, to investigate the C. lunulatus factors that might be related to the monogenean absence. Butterflyfish gill microbiome and metabolome revealed a high diversity. C. lunulatus presented a significantly higher abundance of Fusobacteria which was correlated to a higher expression of potentially derived β-hemoglobin peptides. Synthesis and evaluation of the peptide antiparasitic activities are being performed in the laboratory. I have also studied the use of medicinal plants as an alternative to chemotherapy in fish aquaculture. I investigated the antibacterial and immunostimulant activities of several local Polynesian plants and algae, and I found that Asparagopsis taxiformis displayed a potent antibacterial activity against Vibrio harveyi and Tenacibaculum maritmum and increased expression of two immune-related genes in Platax orbicularis.