La pesca d'arrossegament practicada al mar Mediterrani incideix sobre un rang batimètric molt ampli i afecta a nombrosos tipus de fons que presenten comunitats molt diversificades, on les espècies de peixos, crustacis, cefalòpodes, altres mol·luscs, equinoderms i d'altres macroorganismes epibentònics interaccionen entre si. D'aquí la importància de caracteritzar amb una aproximació multiespecífica els fons explotats, com la que aquí hem dut a terme, prenent en consideració no tan sols les espècies d'interès comercial sinó totes les espècies que conformen la comunitat. Els objectius concrets d'aquesta tesi estan centrats en l'estudi qualitatiu i quantitatiu dels descartaments produïts per la pesca d'arrossegament que efectua la flota espanyola en la zona del Golf de Lleó, i en aspectes relacionats a millorar la selectivitat de les xarxes emprades canviant el disseny de la malla tradicional per malla quadrada.El mostreig s'ha dut a terme a bord d'una embarcació d'arrossegament comercial, amb una freqüència setmanal, dins el període comprès entre març del 1998 i març del 2000. En total s'han analitzat 68 pesques. Totes les mostres estudiades provenen del primer vol del dia i s'han capturat a fondàries entre 50 i 500 metres.De tot el volum capturat durant l'estudi s'han identificat un total de 307 espècies pertanyent a diversos grups taxonòmics. El grup taxonòmic majoritari és el dels peixos amb 133 espècies, seguit dels crustacis, els cefalòpodes, els equinoderms i finalment el grup d'altres invertebrats. L'espècie més capturada en nombre a la pesquera del Golf de Lleó ha estat la cervellina (Leptometra phalangium) i les més capturades en biomassa han estat la sardina (Sardina pilchardus) i el lluç mediterrani (Merluccius merluccius smiridus).Pel total de la captura la fracció descartada en nombre d'individus representa el 71% mentre que la biomassa descartada és de l'ordre del 36%. La causa més important en quant a quantitat de rebuig produït és la que respon al compliment de la normativa vigent, ja sigui per les talles mínimes legals o per les captures acompanyants permeses. Els majors descartaments estacionals en termes d'abundància es donen a la primavera i l'estiu, coincidint amb l'època de reclutament de la majoria de les espècies explotades. En canvi, els descartaments estacionals en termes de biomassa són excepcionalment elevats a l'estiu i estan provocats per la captura massiva de sardina (S. pilchardus) durant aquesta època de l'any. El rebuig expressat tant en nombre com en pes disminueix en funció de l'estrat de fondària, essent la quantitat descartada major en l'estrat A (50-200 m) i menor en l'estrat C (>400 m).S'ha comprovat que el disseny de malla quadrada aplicat al cóp de les xarxes d'arrossegament fa augmentar dràsticament, tant en nombre com en pes, el percentatge d'individus escapats, disminuint a la vegada la quantitat de descartament. També s'aconsegueix un augment de la mida de primera captura (L50) de totes les espècies excepte en la bruixa de quatre taques (Lepidorhombus boscii). A més es redueix l'impacte de la pesca sobre els estocs d'individus juvenils, sobretot d'espècies que presenten una secció de cos rodona com el lluç mediterrani (M. merluccius smiridus) i el verat (Scomber scombrus), disminuint així la sobrepesca de creixement i de reclutament al mateix temps que s'assegura i es millora la venda d'exemplars de mida legal. / Multispecies Mediterranean trawl fisheries are carried out in a wide range of depths and affect different bottoms and communities. The demersal resources distributed in the trawl fishing grounds off the south-western Gulf of Lions were studied. The aim of this study is to evaluate qualitatively and quantitatively the amount of discards associated to demersal trawl fisheries in this area and to improve the selectivity of bottom trawl nets introducing square mesh codends. A weekly sampling was conducted with a chartered commercial trawler (length 23 m; 600 HP) between march 1998 to march 2000. All the samples took place during daylight at depths ranging between 50 and 500 m. A total of 68 hauls were analyzed and 307 species were identified. The main taxonomic group are fishes with 133 species followed by crustaceans, cephalopods, echinoderm and other invertebrates. Leptometra phalangium is the most abundant species in number of individuals and Sardina pilchardus and Merluccius merluccius smiridus are the most abundant in biomass.From the total catch discards represented 71% in number of individuals and 36% in biomass. The main reason to discard is the compliance with current legislation in relation to minimum landing size and TAC's.Seasonal discards were important in number of individuals during spring due to recruitment of some commercial species. In summer, large amounts of Sardina pilchardus were discarded due to legal regulations that established TAC's to small pelagic species.Discards decreased with depth. We obtain majors discards in the continental shelf and less in the slope.We realized that square mesh design in codends is better than diamond mesh design. The percentage of individuals and biomass escaped increase in square mesh codends and the fraction discarded decrease. The estimated fifty percent retention length (L50) and selection factors were higher for square mesh codends than diamond mesh codends in the most cases except for Lepidorhombus boscii. Also the L50 obtained with square mesh codends are very close to or coincide with the legal size for the majority of the species studied. This results may be explained by the different body shapes and behaviour of the individuals species. We have observed that square mesh codends contribute to reduce the impact of fisheries in immature and undersized individuals from the stock, especially in species with a round shape body like Merluccius merluccius smiridus and Scomber scombrus. Moreover, the square mesh codends assured that landings are made up of marketable lengths.

Les contaminants, dissouts ou adsorbés sur les particules, sont principalement délivrés au milieu marin par les fleuves. La dynamique sédimentaire constitue alors un proxy de la dynamique de ces contaminants. Cette thèse s'inscrit dans le projet ANR AMORAD, et se focalise sur la dynamique du matériel particulaire délivré par le Rhône au Golfe du Lion (Méditerranée nord-occidentale), principal contributeur d'apports solides au Golfe (80 % des sédiments). Alors que des études antérieures ont permis de bien représenter les processus au niveau du fond, les processus régissant les comportements des matières en supension (MES), majoritairement rencontrées dans le panache turbide du Rhône, sont encore mal apréhendés. En vue de mieux décrire la dynamique de ces MES et d'améliorer les modèles hydrosédimentaires existants, l'objectif est de mieux caractériser ces particules. À cette fin, un vaste jeu de données issu de capteurs déployés in situ (données collectées pour 12 campagnes en mer, réalisées de 2011 à 2016) a été exploité, permettant d’obtenir une vision 2D verticale mais seulement ponctuelle (spatialement et temporellement). De façon complémentaire, une base de données d'images satellitaires (donnée couleur de l'eau du capteur MERIS-300m acquise entre 2002 et 2012), offrant une vue plus synoptique et long terme mais uniquement en surface, a été exploitée. Le jeu de données d'images satellitaire (plus de 800 images) a été traité de façon innovante par l'application d'un traitement semi-automatique permettant l'extraction de différentes métriques du panache turbide du Rhône (e.g. aire, limites d'extension, forme, centres géométriques, concentrations). La distribution spatiale et les caractéristiques physiques des MES telles que leur concentration dans l'eau, leur diamètre médian ou encore leur vitesse de chute ont été étudiées et estimées en fonction des différents forçages hydrométéorologiques actifs sur la zone d'étude (e.g. débit du Rhône, vents dominants). Un nouveau modèle hydrosédimentaire reposant sur le couplage du modèle hydrodynamique MARS-3D et du module sédimentaire multiclasse MIXSED a été configuré et les données in situ et satellitaires ont pu être mobilisées afin de contraindre la vitesse de chute des sédiments, paramètre clef de la modélisation de la dynamique hydrosédimentaire. / Contaminants, which can be dissolved in water or adsorbed on particles, are mainly delivered to the coastal environment by rivers. Thus, sediment dynamics reperesent a relevant proxy of contaminants dynamics. ThisPhD thesis is part of the ANR AMORAD project, of which one workpackage focuses on the fate of sediments in the coastal environment. This work focuses on the dynamics of Rhône River sediments in the Gulf of Lions (north-western mediterranean), this river delivering 80 % of the sediments of the Gulf. While previous studies over the area allowed a better understanding of physical processes at the water-sediment interface, processes driving suspended particulate matter (SPM) dynamics are still poorly understood. To better describe this SPM dynamics and improve hydrosedimentary models, the aim is to better characterize these particles. To this end, a large dataset collected from in situ deployed sensors (data collected for 12 field campaigns, conducted from 2011 to 2016) was analyzed to get a 2D vertical but ponctual view (both spatially and temporally). Complementary, a satellite images dataset (MERIS-300m ocean colour archive from 2002 to 2012) was built in order to get a long term and more synoptic view (but limited to surface).This dataset (more than 800 images) was originaly studied, applying a semi-empirical process to extract various Rhône River turbid plume metrics (e.g. area of extension, south-east-westernmost points, shape, centroids, SPM concentrations). Plume metrics and physical properties of SPM such as their concentration in water, their median diameter or their settling velocity were investigated regarding the different hydrometeorological forcings (e.g. Rhône River discharge, prevailing winds). A new hydrosedimentary model, based on the coupling of the 3D hydrodynamical model MARS-3D and the sedimentary module MIXSED, was set and ocean color and in situ data were used to constrain the settling velocity of particles, key parameter of hydrosedimentary modelling.

Les fluctuations du climat et du niveau marin, de plus ou moins grande amplitude, influencent le taux d’érosion sur le continent, le transport de sédiment vers l’océan et sa distribution vers le bassin profond. Les canyons sous-marins, structures érosives de premier abord, sont les zones de transfert privilégiées entre le plateau continental et le bassin profond. Peu d’études se sont concentrées sur la relation entre le remplissage des canyons, l’acheminement des sédiments et les variations du niveau marin. La chronologie de leur mise en place et de leur évolution aux échelles de temps géologiques restent également largement spéculatifs. Ce travail est consacré à la genèse des canyons sous-marins au Plio-Quaternaire sur les marges de l’Ebre et du Golfe du Lion, en Méditerranée occidentale. Cette genèse intervient après la crise de salinité messinienne, qui a conduit au démantèlement par érosion continentale des marges méditerranéennes. Après une initiation par érosion régressive au Pliocène, les canyons sous-marins connaissent un développement majeur lors de la mise en place des cycles climatiques de 100 ka au Quaternaire, en lien avec l’amplification des oscillations du niveau marin pouvant atteindre 150 m. L’utilisation et la comparaison de données sismiques (2D et 3D) de résolution et pénétration différentes, couplées à des calages chrono-stratigraphiques par forages, permettent de mettre en évidence le lien important entre les cycles climatiques de Milankovitch (principalement 100 et 41 ka) et l’architecture des têtes de canyons. Les changements rapides du climat et du niveau marin (cycles de Bond) ont également une influence importante sur le flux sédimentaire et les processus de transport, ainsi que sur la connexion/déconnexion avec les systèmes fluviatiles. / Climate and sea-level changes with various magnitudes control continental erosion, sediment transport and its delivery to the deep basin. Submarine canyons, that are erosional features at a first glance, are conduits for sediment transport from the continental shelf to the deep sea. Little studies focused on the relationship between canyon infill, sediment delivery and sea-level variations. The chronology of canyon development and evolution through geological time remains speculative. This thesis is dedicated to the understanding of the genesis of submarine canyons in the western Mediterranean Sea during the Plio-Quaternary. This period occurred after the major erosion of Mediterranean continental margins during the Messinian Salinity Crisis. Canyons were initiated by retrogressive erosion during the Pliocene. They further developed in relation with the amplification of sea-level changes during the Quaternary (up to 150 m). The results are based on a large range of 2D and 3D seismic data resolution and chrono-stratigraphic constraints. The stratigraphic signature of Milankovitch (mainly 100 and 40 ka) is revealed within canyon heads. Rapid climate and sea-level changes (Bond Cycles) have also a distinct signature by controlling the type and amount of sediment delivered in canyon heads, and the connection/disconnection with fluvial systems.

Les fleuves assurent le transport des matières particulaires vers la mer, introduisant ainsi du sable, des nutriments et des contaminants. Les fleuves méditerranéens sont de part leurs caractéristiques (relief accidenté, climat contrasté) naturellement riches en matières en suspension (MES), mais leurs flux sont aujourd’hui largement modifiés par la construction de barrages. Cette étude vise à comprendre la variabilité et l’évolution des apports fluviaux en MES en Méditerranée par une approche multi-échelle : (1) Dans le Golfe du Lion, les flux de MES (et nutriments associés) ont été estimés à long terme grâce à la nouvelle méthode SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). La lithologie est le contrôle principal pour la variabilité spatiale de ces flux, ce qui attribue au Rhône le rôle dominant dans les apports totaux (95%). (2) Dans le bassin méditerranéen, une quantification complète des apports par l’ensemble des fleuves a été établie (modélisation empirique) dont 35% de MES sont aujourd’hui retenus dans les grands barrages (GB). (3) Dans le bassin du Maghreb, la retenue sédimentaire par les petits barrages a pu être estimée égale à celle des GB. / Rivers ensure the transport of suspended particulate matter (SPM) to the Sea, introducing sand, nutrients and contaminants. According to their drainange basin characteristics (mountainous relief, contrasting climates), Mediterranean rivers are naturally rich in SPM, but their fluxes are largely altered today because of damming. This study aims to understand the variability and evolution of the riverine SPM inputs to the Mediterranean sea by a multiscale approach. (1) In the Gulf of Lion, total SPM fluxes (and associated nutrients) were estimated on the long term through the development of a new method SiRCA (Simplified Rating Curve Approach). The lithology is the main control for the spatial variability of these fluxes, which attributes to the Rhône River the dominant role in the overall fluxes (95%). (2) In the Mediterranean basin, empirical modeling could be established which allows for the first time a complete quantification of the inputs by all the rivers in this region (997 Mt/an). It also confirms the importance of lithology among the dominant controlling factors. By combining this model with a database of large dams in this region, it has been calculated that about 35% of SPM are today retained behind dams. (3) In the Maghreb basin, finally the role of sediment retention by small dams and hillside reservoirs has been studied. A new database on these reservoirs was created and combined with the database on large dams. This study demonstrates that small dams probably retain the same amount of sediments that large dams.

Le fonctionnement des systèmes turbiditiques est directement lié au transfert de sédiment par les fleuves du continent vers le domaine marin. Ce transfert est contrôlé par le climat et le niveau marin. Les fluctuations de ces facteurs de contrôle depuis le dernier maximum glaciaire s’enregistrent ainsi dans les systèmes turbiditiques par des périodes d’activité et d’inactivité des systèmes turbiditiques. À l’échelle du système, l’enregistrement sédimentaire est également contrôlé par la morphologie et les processus sédimentaires. Le système turbiditique du Rhône classé parmi les systèmes turbiditiques argilo-silteux, est le plus grand dépôt sédimentaire du Golfe du Lion (Méditerranée Occidentale). Principalement alimenté par les apports du Rhône, il est actuellement inactif dû à l’éloignement du canyon avec la source sédimentaire (~70 km). L’objectif du travail réalisé est d’y déterminer, à partir de 21 carottes sédimentaires, (1) l’activité turbiditique au cours des derniers 25 ka, (2) le rôle des fluctuations climatiques et eustatiques sur le fonctionnement, (3) le rôle de la morphologie sur la variabilité spatiale et temporelle des dépôts turbiditiques. Le travail se base sur (1) la réalisation d’un cadre chronostratigraphique basé sur les fluctuations du rapport isotopique de l’oxygène (δ18O), les fluctuations du rapport Ca/Fe et sur des datations radiocarbones, (2) la caractérisation des lithofaciès. Les résultats obtenus montrent que (1) le niveau marin est le principal facteur de contrôle qui détermine la position de l’embouchure du fleuve Rhône et sa connexion avec le canyon du Petit-Rhône. (2) la remontée rapide et brève du niveau marin vers 19 ka (19-ka meltwater pulse) est enregistrée par un changement des processus turbiditiques, (3) lors du maximum de bas niveau marin, entre 24 ka et 19 ka BP, la présence des hyperpycnites démontrent la connexion directe entre le fleuve et la tête de canyon ainsi que la capacité du Rhône à produire des courants hyperpycnaux, (4) la morphologie du système turbiditique exerce un contrôle sur les lithofaciès turbiditiques essentiellement par le degré de confinement des courants de turbidité. / Turbidite systems are active when they are fed by sediments transported from the shelf to the basin floor. This sediment transfer is mainly controlled by climate and sea level. Fluctuations of these control factors since the Last Glacial Maximum are recorded within turbiditic systems by periods of high deposition separated by condensed intervals. In addition, morphological control and sedimentary processes are internals factors explaining the spatial variability of the sedimentary record along the turbidite system. The Rhone turbidite system is classified among Mud-rich systems; it is the largest sediment body in the Gulf of Lions (Western Mediterranean). It results mainly from the accumulation of sediments supplied by the Rhone River. It is presently inactive because the head of the Petit Rhone canyon is situated at about 70 km from the river mouth. Through analyses of 21 sediment cores collected along this system, we characterized, (1) the turbiditic activity during the last 25 kyr, (2) the role of climatic and sea-level controls on the turbiditic activity, (3) the role of internal factors such as the morphology on the spatial variability of the turbiditic deposition. Our study is based on (1) the realization of a chronostragraphical framework based on oxygen isotope (δ18O) fluctuations, Ca/Fe ratio and 14C AMS dating, (2) the characterization of lithofacies. The results show that: (1) sea-level is the main control factor on the connection between the Rhone canyon head and Rhone River mouth. The Rhone turbidite system is definitely a “low-stand dominant system” in the terminology of Covault et al. (2010). (2) the rapid and short sea-level rise at about 19 ka (19-ka meltwater pulse) is recorded by a shift from hyperpycnal flows to lower-concentration turbidites. (3) The presence of hyperpycnites demonstrates a direct connection between the Petit-Rhone canyon head and the Rhone River mouth favoured by sea-level low-stand conditions from 24 to 19 ka. They also demonstrate the competence of the Rhone River to generate hyperpycnal flows during flood episodes. (4) the morphology of the Rhone turbidite system controls the confinement of the turbidity currents and results in various arrangements of lithofacies.