La Méditerranée Nord-Occidentale (MNO) est marquée par un processus de formation d’eau profonde en hiver qui induit une forte floraison phytoplanctonique au printemps. L'objectif de cette thèse a été de caractériser la dynamique de la communauté mesozooplanctonique à l'échelle régionale de la MNO, y compris dans la zone de convection profonde (ZCP), en évaluant ses stocks, sa composition taxonomique, sa structure en taille et ses liens trophiques avec le phytoplancton, en relation avec l'environnement hydro-biogéochimique. Trois campagnes océanographiques ont été menées en saisons contrastées: hiver, printemps et été, fournissant un jeu de données unique à cette échelle régionale. Le zooplancton est caractérisé par de faibles abondances et biomasses en hiver, surtout dans la ZCP, puis par une augmentation générale printanière, en abondance et en biomasse. Des différences spatiales s’observent, la ZCP présentant les plus forts changements de biomasse de l’hiver au printemps. Les valeurs d'été sont similaires aux valeurs hivernales et sont assez homogènes dans la zone d'étude. L'impact du broutage estimé n'est pas suffisant pour contrôler globalement la floraison printanière. Cependant, au printemps, toute la MNO, à l'exception de la ZCP, subit un contrôle top-down du zooplancton sur le phytoplancton, tandis que dans la ZCP, les valeurs de chlorophylle-a restent élevées malgré la forte demande en carbone du zooplancton, ce qui indique un contrôle bottom-up. Cette étude montre que la ZCP est probablement une zone d'intense transfert d'énergie vers les niveaux trophiques supérieurs ainsi que d'export de matière organique en MNO. / The North-Western Mediterranean Sea (NWMS) is characterized by a deep water convection process in winter, which induces a large phytoplankton bloom. The main objective of this thesis was to characterize the dynamics of the mesozooplankton community at the regional scale of NWMS including the deep convection zone (DCZ), by assessing its stocks, taxonomy and size structure, and by evaluating its phytoplankton-zooplankton trophic links in connection to the hydrological and biogeochemical environment. Three oceanographic cruises were conducted to map the NWMS in contrasting seasons: winter, spring, and summer. This represents a unique data set of zooplankton at this regional scale. The NWMS was characterized in winter by low zooplankton abundance and biomass. In spring, a general increase was found. Spatially DCZ was characterized by lowest stocks in winter and the highest in spring. In summer, biomass and abundance were similar to winter values and were quite homogenous over the study area. The estimated zooplankton grazing impact was not sufficient to globally control the spring phytoplankton bloom. However, in spring, all areas except the DCZ incurred top-down control by zooplankton on the phytoplankton stock. In the DCZ, the chlorophyll-a values remained high despite the high zooplankton biomass and carbon demand, indicating a sustained bottom-up control. This study indicates that the deep convection zone is likely an area of both enhanced energy transfer to higher trophic levels and organic matter export in NWMS.

Les contaminants d’intérêt émergent (CIEs) ont fait l’objet d’un nombre croissant d’études ces dernières années, notamment dans les milieux aquatiques. Il existe cependant certains manques de connaissances concernant leur occurrence et leur distribution dans les systèmes hydrologiques complexes, notamment la distribution verticale à travers différentes masses d’eau. Les variations saisonnières entre conditions estivales et hivernales restent difficiles à établir en raison des conditions météorologiques hivernales rigoureuses au Canada, limitant l’accessibilité des échantillons. Ainsi, ce projet de maîtrise a porté sur l’étude de 90 CIEs, comprenant des pesticides, des produits pharmaceutiques et marqueurs anthropiques, des hormones et des substances perfluorées dans un environnement océanographique, soit l’Estuaire et le Golfe du Saint-Laurent (EGSL). Deux expéditions ont été menées en conditions hivernales (hivers 2019 et 2020) et une en conditions estivales (été 2019). Ces missions ont permis d’évaluer, dans un premier temps, la distribution spatiale des CIEs dans l’eau de surface le long de l’EGSL, puis, dans un second temps, la variation des concentrations de surface associées aux différentes températures, salinités, couvertures de glace, processus de dégradation ou débit du fleuve des saisons. Par ailleurs, un échantillonnage à plusieurs profondeurs durant l’hiver 2020 a permis de dresser un profil vertical des concentrations le long de l’Estuaire et du Golfe du Saint-Laurent. Finalement, la filtration de larges volumes d’eau de surface durant l’hiver 2020 a permis d’évaluer la concentration des CIEs adsorbés sur la matière en suspension (phase particulaire) et conséquemment, le partitionnement entre la phase dissoute et particulaire, influencé par la variation de la salinité et de la quantité de matière en suspension. Les analyses ont été effectuées grâce au développement et à la validation d’une nouvelle méthode multi-résidus impliquant la chromatographie liquide à ultra-haute performance (UHPLC) couplée à la spectrométrie de masse à haute résolution (HRMS). À notre connaissance, il s’agit de la première étude à caractériser divers contaminants émergents dans les eaux de l’Estuaire et du Golfe du Saint-Laurent, particulièrement pendant la période hivernale et à travers la colonne d’eau. / Contaminants of Emerging Concern (CECs) have been increasingly studied since recent years, for instance in aquatic ecosystems. However, there exist significant knowledge gaps regarding their occurrence and distribution in complex hydrological systems, including their vertical distribution in different water bodies. Seasonal variations between summer and winter conditions are also difficult to establish because of the rigorous winter weather conditions in Canada, restricting the accessibility of samples. Thus, this project focused on the study of 90 CECs, including pesticides, pharmaceuticals and anthropogenic markers, hormones, and perfluorinated substances in an oceanographic environment, namely the St. Lawrence Estuary and Gulf (SLEG). Two expeditions were conducted under winter conditions (winters 2019 and 2020) and one under summer conditions (summer 2019). These expeditions first assessed the spatial distribution of CECs along the SLEG and, secondly, the seasonal and annual variations of the concentrations associated with the different temperatures, salinities, ice cover, degradation processes or seasonal river flow. In addition, sampling at multiple depths during the winter of 2020 allowed for documenting the vertical profiles of CECs throughout the SLEG. Finally, the filtration of large volumes of surface water during the winter of 2020 allowed for the evaluation of the CECs adsorbed onto suspended particle matter (SPM) and consequently, the partitioning between dissolved and particulate phases, influenced by salinity and SPM variations. Analyses were performed following the development and validation of a new multi-residue method involving ultra-high performance liquid chromatography (UHPLC) coupled with high-resolution mass spectrometry (HRMS). To the best of our knowledge, this is the first study to report the occurrence of emerging contaminants in the SLEG, especially during the winter season and across the water column.

Cette étude correspond au développement de deux approches de modélisation à base physique basées sur le concept de température d’équilibre pour simuler la température des cours d’eau à l’échelle du bassin de la Loire (105 km²). La performance de ces deux approches de modélisation est analysée via des chroniques horaires issues du réseau national thermique associé aux cours d’eau (RNT), mis en place par l’ONEMA en 2008. Une première partie est consacrée à l’étude de l’approche de modélisation stationnelle qui résout un bilan énergétique à l’échelle de la station. Cette approche a été testée selon une discrétisation simplifiée par ordre de Strahler puis selon une discrétisation à l’échelle du tronçon hydrographique. Elles simulent avec une très bonne précision la température horaire et journalière pour les grands cours d’eau où l’influence des conditions aux limites amont devient limitée. Une seconde approche dite « par propagation » basée sur une topologie de réseau est développée dans le but d’intégrer, à haute résolution spatiale et temporelle la propagation du signal thermique de l’amont vers l’aval des cours d’eau à une échelle régionale ce qui améliore la performance sur les cours d’eau situés en amont et de bien restituer la dynamique des profils thermiques longitudinaux des grands cours d’eau. / This work corresponds to the development of two physically based modeling approaches based on the equilibrium temperature concept to simulate the stream temperature at the Loire basin scale (105 km²). The performances of these two approaches are analyzed with hourly temperatures provided by the national thermal network associated with rivers (RNT), set up by the ONEMA in 2008. A first part focuses on the study of the 0D approach which solves the heat budget at the local scale. This approach has been tested with a simplified discretization by Strahler order and then with a discretization at the hydrographical reach scale. They simulated accurately hourly and daily temperatures for large rivers where the upstream influence becomes limited. The second part focuses on the approach by propagation based on a network topology in order to integrate the upstream-downstream propagation of the thermal signal with high spatial and temporal resolution at a regional scale which improves performances of rivers located near headwaters and to well reproduces the dynamics of longitudinal thermal profiles for large rivers.