Une carotte sédimentaire, couvrant les derniers 2500 ans, a été échantillonnée sur la marge continentale Ouest du Spitzberg dans le détroit de Fram (78,92°N 6,77°E, profondeur d'eau: 1497 m) avec pour objectif de reconstituer les variations hydroclimatiques à partir de l'analyse des assemblages de dinokystes. L'abondance relative des taxons de dinokystes ainsi qu'une analyse en composantes principales permet de distinguer une période de transition majeure à 300 ans cal. BP. Celle-ci est marquée par la disparition simultanée des taxons thermophiles Spiniferites mirabilis-hyperacanthus et Impagidinium sphaericum ainsi qu'une augmentation des taxons polaires-subpolaires Impagidinium pallidum et Pentapharsodinium dalei. Les températures de surface estimées suggèrent des conditions plus chaudes que celles de l'actuel (moyenne de 7°C en Été, soit une anomalie d'environ +2°C) jusqu'à 300 ans cal. BP malgré plusieurs phases de refroidissement vers 1700, 1500, 1200 et 800 ans cal. BP. Les derniers 300 ans se caractérisent par une tendance au refroidissement, avec des températures d'Été chutant de 7,6 à 3,5°C et un couvert de glace de mer atteignant 7 mois/an. Les résultats obtenus montrent que le couvert de glace de mer et la température de surface océanique dans la région du détroit de Fram sont sensibles aux variations hydroclimatiques, principalement liées au débit relatif des eaux chaudes et salées du courant Nord Atlantique pénétrant à l'Est et des eaux froides et déssalées sortant de l'Arctique, à l'Ouest. Nos données mettent également en évidence un optimum thermique vers 1320 ans cal. BP qui représenterait le seul intervalle des derniers 2500 ans pouvant être un analogue des conditions modernes post-AD 2000 et se singularisant par une absence du couvert de glace de mer. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Holocène, Mers nordiques, Détroit de Fram, Conditions océaniques de surface, Dinokyste.

L'analyse du contenu micropaléontologique et géochimique d'une carotte sédimentaire (48°20'N, 61°30'W, à 409 m de profondeur) prélevée dans le Chenal Laurentien du Golfe du St-Laurent a été effectuée dans le but de reconstruire les variations de productivité pélagique et de conditions benthiques au cours des derniers siècles. L'objectif de cette étude est de vérifier l'extension régionale de la tendance récente vers l'eutrophisation et l'hypoxie benthique récemment signalée dans l'Estuaire Maritime du St-Laurent. Les assemblages de dinokystes révèlent des conditions pélagiques relativement uniformes. Les données géochimiques (C organique, C/N) et isotopiques (δ¹³Corg, δ¹⁵N) suggèrent également des flux organiques uniformes durant les derniers siècles. Cependant, des changements significatifs sont enregistrés dans les assemblages de foraminifères benthiques. L'augmentation de l'abondance relative des espèces Cassidulina laevigata et Brizalina subaenariensis dans les 8 cm supérieurs de la carotte suggère que les eaux profondes ont subi une diminution des concentrations en oxygène dissous durant les ~65 à 45 dernières années. De plus, la diminution de l'abondance relative de Nonionellina labradorica simultanée à l'augmentation de Oridorsalis umbonatus suggère une diminution de l'influence des eaux du Courant du Labrador par rapport à celles des eaux de l'Atlantique Nord dans le Chenal Laurentien. Une diminution de ~0,4 ‰ de la composition isotopique (δ¹⁸O) des tests carbonatés du foraminifère benthique Bulimina exilis indique un réchauffement des eaux profondes de près de 1,4°C depuis environ un siècle. Ces résultats démontrent que le développement de l'hypoxie des eaux profondes est un phénomène régional à l'échelle de l'Estuaire et du Golfe du St-Laurent. Ils indiquent également que la cause de la diminution récente en oxygène dissous dans le Golfe du St-Laurent n'est pas principalement liée à une augmentation de productivité primaire, tel qu'en avait été l'hypothèse dans des études réalisées dans l'Estuaire du St-Laurent, mais plutôt à une augmentation de la température de la couche d'eau profonde. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Hypoxie, Dinokystes, Foraminifères benthiques, Géochimie, Golfe du St-Laurent.

L'analyse palynologique de 47 échantillons de sédiment de surface provenant de la marge mexicaine (15°95 N à 23°11 N) a été réalisée afin de caractériser la relation existant entre les kystes de dinoflagellés (dinokystes) et les paramètres environnementaux du milieu (température, salinité, productivité primaire, distance par rapport à la côte). Les observations permettent de diviser la zone d'étude en 4 régions caractérisées par des contextes hydrographiques distincts: la baie de La Paz, la marge Ouest mexicaine, le Nord du Golfe de Tehuantepec et le Sud du Golfe de Tehuantepec. Les taxons hétérotrophes dominent l'ensemble de ces assemblages à l'exception de ceux provenant du Sud du Golfe de Tehuantepec. Les concentrations totales de dinokystes suivent un gradient latitudinal décroissant avec des valeurs maximales dans la partie Nord de la zone d'étude. Les traitements statistiques ont permis de démontrer que la distance par rapport à la côte, ainsi que les valeurs de productivité primaire sont les principaux paramètres déterminant la distribution des kystes de dinoflagellés. Les zones d'upwelling des baies de La Paz et de Tehuantepec présentent plusieurs similarités et leurs assemblages sont dominés par des taxons hétérotrophes tels Brigantedinium spp., Echinidinium spp, Polykrikos kofoidii et Selenopemphix quanta. Certaines espèces de dinokystes qui peuvent être à l'origine de marées rouges ont été observées à plusieurs sites. Lingulodinium machaerophorum est présent sur la marge Ouest mexicaine et dans le Nord du Golfe de Tehuantepec, alors que les concentrations de Polysphaeridium zoharyi sont plus fortes dans la zone d'upwelling du Golfe de Tehuantepec. La distribution des espèces liées aux marées rouges semble être influencée par le niveau de productivité primaire, ainsi que par la richesse en nutriments des eaux de surface. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Mexique, Dinokystes, Marées rouges, Paramètres environnementaux, Productivité primaire.

Deux carottes sédimentaires de la partie centrale de la baie de Baffin (HU2008029-14B et -16TWC; 70.46°N 64.66°W; ~2060 m) ont été échantillonnées afin de reconstituer les conditions hydroclimatiques holocènes à partir de l'analyse des assemblages de dinokystes. Des mesures 14C sur des carbonates biogéniques et des analyses de 210Pb sur le sédiment révèlent de très faibles vitesses de sédimentation, inférieures à 4,5 cm/ka. Un changement dans les assemblages de dinokystes est enregistré à 16 cm dans la carotte 16TWC, ce qui correspondrait à la fin de l'Holocène moyen, i.e. vers 4000 ans BP, si on postule des vitesses de sédimentation uniformes au cours de l'Holocène. La transition est marquée par une diminution de pourcentage du taxon polaire Impagidinium pallidum et par l'augmentation des proportions du taxon ubiquiste Operculodinium centrocarpum. Elle correspondrait à un réchauffement des eaux de surface que l'on associe à une pénétration plus importante des eaux nord-atlantiques via le courant ouest groenlandais. Les reconstitutions quantitatives des conditions de surface avec la technique des meilleurs analogues indiquent des conditions optimales, plus chaudes que l'actuel avec un couvert de glace moins étendu pendant la plus grande partie de l'Holocène supérieur. De tels résultats sont compatibles avec l'hypothèse d'une opposition des changements océanographiques dans le nord-ouest de l'Atlantique Nord par rapport à ceux du secteur nord-est. Les données suggèrent également des changements récents dans la baie de Baffin qui semble être extrêmement sensible vis-à-vis des variations hydroclimatiques liées aux courants de la Terre de Baffin et ouest groenlandais. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Holocène, baie de Baffin, dinokystes, paléocéanographie

Devant le problème du réchauffement planétaire, il est indispensable d'approfondir notre compréhension des mécanismes et des rétroactions qui régulent le climat pour pouvoir prédire les conséquences de tels changements. L'étude des climats passés permet de mettre en évidence la façon dont les événements climatiques s'enchaînent. En particulier, étudier des périodes plus chaudes que l'actuelle permet de mieux comprendre ce vers quoi nous semblons nous diriger. C'est dans cette optique que de nombreuses recherches sont menées sur l'évolution du climat au cours de la présente période interglaciaire, l'Holocène. Notamment, bon nombre de ces études portent sur le milieu océanique, celui-ci étant responsable d'une grande partie des transferts de chaleur à la surface terrestre. De plus, parmi les régions de l'océan susceptibles de réagir fortement à des changements climatiques, l'Atlantique Nord occupe une place de choix. En effet, cette région est actuellement caractérisée par un équilibre entre les apports d'eaux chaudes vers le Pôle Nord via les courants dérivés du Gulf Stream, et les flux d'eaux polaires transportées vers le sud par le courant du Labrador et le courant de l'Est du Groenland. Une modification de l'une des composantes de la circulation actuelle aura donc des conséquences sur l'équilibre de l'ensemble de la région, qui est ainsi particulièrement sensible aux changements hydrographiques et/ou climatiques. En outre, l'Atlantique Nord joue un rôle essentiel dans la circulation thermohaline et la formation d'eau profonde. Des modifications des flux d'eaux atlantiques vers le nord pourraient également avoir des conséquences significatives sur la circulation océanique de surface et profonde à l'échelle du globe. Cette thèse a pour objectif général de mieux comprendre l'évolution de l'hydrographie de surface de l'Atlantique Nord au cours de l'Holocène, en particulier devant les incertitudes concernant la durée, la chronologie, la distribution spatiale et la cause des perturbations climatiques mises en lumière par les études précédentes. Devant ces incertitudes, deux approches, l'une thématique et l'autre méthodologique, ont été ciblées afin d'améliorer notre compréhension de l'Atlantique Nord à l'Holocène. Le premier volet de cette thèse porte sur la reconstitution quantitative des conditions de surface de l'Atlantique Nord au cours de l'Holocène à partir des assemblages de dinokystes. Cette méthode est privilégiée puisqu'elle permet la reconstitution non seulement de la température de surface de l'océan, mais également de la salinité et de la durée du couvert de glace, qui sont des paramètres jouant un rôle majeur dans le système océanique. De plus, des endroits clés de la circulation océanique de l'Atlantique Nord ont été choisis: le détroit du Danemark, dans l'ouest de l'Atlantique, lieu d'échange d'eaux arctiques et atlantiques, la ride de Reykjanes, plus au centre, sous influence d'eaux atlantiques, et le chenal des Féroé-Shetland, dans l'est de la région, par où s'écoule en surface une grande part des eaux atlantiques vers l'Arctique. Le deuxième volet concerne un aspect plus fondamental de la paléocéanographie, à savoir la comparaison entre différents traceurs. Il ressort de plusieurs études que des divergences sont apparentes lorsque les signaux fournis par plusieurs traceurs paléocéanographiques sont comparés. Il est essentiel de comprendre la cause de ces divergences pour affiner nos reconstitutions. Dans ce but, une comparaison des assemblages de dinokystes avec ceux d'un autre traceur micropaléontologique, les coccolithes, a été entreprise, et ce, aussi bien dans des enregistrements holocènes que dans des sédiments actuels. L'objectif ultime est de mettre en évidence d'éventuelles différences au niveau des affinités écologiques de chaque groupe afin de mieux comprendre les informations paléocéanographiques que l'on peut en tirer. Le premier chapitre présente les résultats de reconstitutions des conditions de surface à partir d'assemblages de dinokystes dans l'ouest de l'Atlantique Nord, dans le détroit du Danemark. Une tendance générale vers des températures d'hiver plus chaudes, des eaux de surface plus salées et un couvert de glace réduit est apparente. Les enregistrements suggèrent que les apports en eaux polaires ont diminué au cours de l'Holocène, au profit des eaux atlantiques transportées par le courant d'Irminger du Nord de l'Islande. La comparaison avec un enregistrement provenant du sud du Groenland, où un refroidissement est observé dans la deuxième moitié de l'Holocène, souligne la forte hétérogénéité des conditions hydrographiques de surface dans l'ouest de l'Atlantique Nord. Cela pourrait s'expliquer par un découplage des deux branches du courant d'Irminger: lorsque celle du Nord de l'Islande est renforcée comme cela semble être le cas dans la deuxième moitié de l'Holocène, la branche principale se dirigeant vers le sud du Groenland est affaiblie. De plus, des similarités entre l'enregistrement marin du sud du Groenland avec un enregistrement continental à proximité suggèrent un étroit couplage avec des processus atmosphériques. Le deuxième chapitre expose les résultats de reconstitutions des conditions de surface dans l'est de l'Atlantique Nord, à partir d'un site provenant de la ride de Reykjanes et d'un autre du chenal des Féroé-Shetland. Les assemblages de dinokystes aussi bien que de coccolithes mettent en évidence des changements significatifs des conditions de surface de l'océan et suggèrent une réorganisation majeure de la configuration des courants de surface entre 7 et 5.4 ka BP. Des tendances évolutives inverses de température de surface sont observées aux deux sites, avec un refroidissement à partir de 6 ka BP, et un réchauffement dans le chenal des Féroé-Shetland après 5.4 ka BP. Cela suggère que la diminution de l'insolation estivale n'était pas l'unique «forçage» direct à l'origine de ces changements. Il est proposé que ceux-ci résultent d'un découplage entre les deux courants transportant des eaux atlantiques vers le Nord et influençant le chenal des Féroé-Shetland, soit le Courant Nord Atlantique (CNA) et le courant de Pente. Un CNA plus fort dans la première moitié de l'Holocène se serait traduit par des températures plus élevées sur la ride de Reykjanes. Après 5-6 ka BP, un affaiblissement du CNA aurait entraîné un refroidissement sur la ride de Reykjanes, et une plus forte contribution relative du courant de Pente, plus chaud et plus salé, résultant en une hausse des températures et salinités dans cette région. En outre, la comparaison des enregistrements de dinokystes et de coccolithes met en évidence des fluctuations synchrones des assemblages des deux groupes. Cependant, quelques contradictions sont également observées, soulignant la nécessité de mieux comprendre le potentiel paléocéanographique de ces deux traceurs. Le troisième chapitre porte sur la comparaison de la distribution moderne des assemblages de dinokystes et de coccolithes dans les sédiments de l'Atlantique Nord à partir d'une base de données de 87 échantillons. La comparaison met en évidence une excellente correspondance entre les assemblages de dinokystes, les assemblages de coccolithes et les masses d'eau sus-jacentes, notamment dans les domaines subtropical et tempéré. Dans le domaine subpolaire, les assemblages de coccolithes sont nettement moins diversifiés en termes d'espèces que ceux de dinokystes, qui reflètent ainsi beaucoup plus clairement l'hydrographie de surface. Des analyses de correspondance canonique menées sur les assemblages de coccolithes et de dinokystes montrent que la température de surface de l'océan est le paramètre environnemental ayant la plus grande influence sur la distribution des deux groupes. Les assemblages de dinokystes semblent également être influencés par la distance à la côte, contrairement aux coccolithes. Les autres facteurs environnementaux significatifs incluent la salinité de surface et la productivité, mais leur importance relative change selon que des échantillons provenant de conditions environnementales «extrêmes» sont inclus ou non dans la base de données. Les résultats suggèrent qu'il est difficile de faire ressortir tous les différents environnements par des analyses multivariées en raison de la complexité des interrelations entre les divers paramètres environnementaux. De plus, la forte cohérence entre les assemblages de dinokystes et de coccolithes ne nous permet pas pour le moment de comprendre la cause de divergences telles que celles observées dans le chapitre deux, Des études supplémentaires sont donc nécessaires non seulement pour mieux détailler l'écologie des deux groupes, mais aussi pour avoir un plus grand éventail d'associations d'assemblages de dinokystes et de coccolithes avec lesquelles comparer nos enregistrements Holocène. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Atlantique Nord, Holocène, Circulation océanique, Masse d'eau, Dinokyste, Coccolithe, Distribution, Fonction de transfert.