Les zones de subduction présentent un intérêt majeur en termes de ressources minérales, notamment à cuivre et or. De nombreuses études se sont focalisées sur les mécanismes physico-chimiques de formation de ces minéralisations, mais très peu se sont intéressées aux processus géodynamiques qui contrôlent ces mécanismes. Dans cette étude, j’identifie les processus mantelliques et crustaux, liés à la dynamique tridimensionnelle (3D) de la subduction, qui favorisent la genèse de ces concentrations métalliques. La zone de subduction est-Méditerranéenne présente une évolution tectonique et magmatique complexe, avec de nombreuses données métallogéniques disponibles, ce qui en fait une zone d’étude privilégiée afin d’étudier ces interactions entre subduction et minéralisations. Ce travail a consisté à (1) réaliser un nouveau modèle de reconstructions cinématiques de la région, (2) caractériser la distribution spatiale et temporelle des occurrences magmatiques et minéralisées à partir de ce modèle, (3) mettre en évidence, via une étude de terrain, le contrôle structural de ces minéralisations et (4) apporter des contraintes physiques aux modèles conceptuels alors proposés, à l’aide d’une étude de modélisation numérique thermo-mécanique 3D. Deux provinces métallogéniques ont ainsi été mises en évidence : (1) au Crétacé supérieur, une province riche en cuivre qui s’est développée dans un environnement d’arc et (2) à l’Oligocène-Miocène, une province riche en plomb-zinc puis en or, qui s’est mise en place dans un contexte d’arrière-arc. Ces épisodes fertiles sont contrôlés par le retrait de la zone de subduction et les flux asthénosphériques associés qui permettent l’instauration d’un régime tectonique extensif (ou transtensif) dans la lithosphère, favorisant la genèse de ces systèmes minéralisés. Leur contenu métallique ainsi que leur typologie est alors fonction (1) de l’intensité avec laquelle ces processus influent sur la cinématique de subduction et (2) de l’histoire géodynamique antérieure de cette zone de subduction. / Subduction zones display a major economic interest, in terms of mineral resources, with mainly copper and gold deposits. While many studies focus on ore-forming physico-chemical mechanisms, the control of geodynamic processes on such deposits remains poorly investigated. In this study, I track tridimensional (3D) subduction-related mantle and crustal processes that promote ore genesis. The eastern Mediterranean subduction zone is a relevant study area to explore subduction-mineralization interactions, because of its complex tectonic and magmatic evolution and the large number of available metallogenic data. This work consisted in (1) performing a new kinematic reconstruction model of this region, (2) using this model, characterizing the spatial and temporal distribution of magmatic and ore occurrences, (3) evidencing, on the field, the relations between mineralization and large-scale tectonic structures and (4) providing physical constrains to proposed conceptual models, using 3D thermo-mechanical numerical modeling. Two main metallogenic provinces are evidenced: a late Cretaceous copper-rich and an Oligocene-Miocene lead-zinc- then gold-rich provinces emplaced in an arc and back-arc context, respectively. These metallogenic periods are controlled by the subduction zone retreat and associated asthenospheric flow that results in an extensional (or transtensional) tectonic regime in the overriding lithosphere, promoting ore genesis. Their metal content, as well as their typology then depend on (1) how much these processes affect the subduction kinematics and (2) the past geodynamic evolution of this subduction zone.

Les écosystèmes marins côtiers subissent de nombreuses perturbations naturelles et anthropiques. Dans le contexte socio-économique actuel, mieux comprendre le fonctionnement et transfert des contaminants dans ces écosystèmes est primordial. L’étude du transfert de la matière organique et des contaminants aux interfaces, constitue un enjeu crucial. Les principaux objectifs sont de caractériser l’ichtyofaune des herbiers de posidonie et comprendre les relations trophiques ; d’établir les niveaux et variabilité spatiale de la contamination en éléments traces ETs et polluants organiques persistants POPs dans les compartiments de l’écosystème ; et d’identifier les sources et les processus influençant les niveaux de contamination le long du réseau trophique à Marseille et Hyères. La caractérisation du peuplement de poissons et des relations trophiques au sein de l’écosystème est nécessaire pour comprendre les niveaux de contamination. Chez les poissons, le phénomène de bioaccumulation des ETs est difficile à mettre en évidence, excepté pour le mercure. L’influence du régime alimentaire, taille et besoins physiologiques et métaboliques est manifeste. La grande stabilité et la rémanence des POPs leur confèrent des propriétés de bioconcentration et de bioamplification importantes. Les concentrations en contaminants mesurées, ainsi que la détection de pesticides toxiques interdits, attestent de la nécessité de considérer cette pollution avec attention, plus forte à Marseille. / The marine ecosystems undergo frequent disturbances. In the current socio-economic context characterized by intensive urban development and industrialization, it is of primordial importance for the management of the environment to achieve a better understanding of the functioning and the transfer of contaminants within these ecosystems. The study of the transfer of organic matter and contaminants to the interfaces is thus a crucial issue. The main objectives are to characterize the fish fauna and to determine the food webs; to establish the levels and patterns of spatial variability of contamination by trace elements TEs and persistent organic pollutants POPs; and to identify the sources and the processes having an influence on the levels of contamination throughout the food webs. The characterization of the fish populations and the trophic relations between the compartments of the ecosystem is necessary in order to understand the levels of contamination in TEs and POPs. For the fishes, it is difficult to provide evidence of the phenomenon of bioaccumulation of TEs, except for mercury, but the influence of diet, size and physiological and metabolic requirements is obvious. The great stability, liposolubility and persistence of the POPs confer on them significant bioconcentration and bioamplification capabilities. The concentrations in TEs and POPs recorded, and the detection of banned toxic pesticides, attest to the necessity of paying close attention to this pollution.

Les données satellitaires représentent aujourd'hui la vaste majorité des observations assimilées dans les modèles de prévision numérique du temps. Leur exploitation reste cependant sous-optimale, seulement 10% du volume total est assimilé en opérationnel. Environ 80% des données infrarouges étant affectées par les nuages, il est primordial de développer l'assimilation des observations satellitaires dans les zones nuageuses. L'exploitation du sondeur hyperspectral infrarouge IASI a déjà permis une amélioration des prévisions météorologiques grâce à sa précision et son contenu en information jamais inégalés. Son utilisation dans les zones nuageuses reste cependant très complexe à cause de la forte non-linéarité des processus nuageux dans l'infrarouge. Cette thèse propose donc une méthode permettant d'exploiter au mieux les observations nuageuses du sondeur IASI. Un modèle de transfert radiatif avancé utilisant les propriétés microphysiques du nuage a été évalué. Cette méthode présente l'avantage majeur d'utiliser les profils de condensats nuageux produits par les modèles de prévision. Grâce à ce nouveau schéma, les profils de contenus en eau nuageuse ont pu être inversés avec succès à partir des observations IASI et d'un schéma d'assimilation variationnelle uni-dimensionnel (1D-Var). L'impact de ces observations en termes d'analyse et d'évolution des variables nuageuses dans le modèle de prévision a aussi été évalué. Cette étude est une première évaluation du choix des variables de contrôle utilisées lors des inversions. Un modèle simplifié uni-colonne du modèle de prévision AROME a permis de faire évoluer les profils analysés par le 1D-Var sur une période de trois heures. Des résultats prometteurs ont montré la bonne conservation de l'incrément d'analyse pendant plus d'une heure et demie de prévision. La formation des systèmes fortement précipitants étant fortement liée aux contenus en eau nuageuse, ces résultats encourageants laissent entrevoir des retombées majeures pour la prévision des évènements de pluie intense et les applications de prévision numérique à très courte échéance. / Nowadays, most data assimilated in numerical weather prediction come from satellite observations. However, the exploitation of satellite data is still sub-optimal with only 10 to 15% of these data assimilated operationally. Keeping in mind that about 80% of infrared data are affected by clouds, it is a priority to develop the assimilation of cloud-affected satellite data. The hyperspectral infrared sounder IASI has already contributed to the improvement of weather forecasts thanks to its far better spectral resolution and information content compared to previous instruments. The use of cloud-affected IASI radiances is still very complicated due to the high non-linearity of clouds in the infrared. This PhD work suggests an innovative way to take advantage of cloud-affected radiances observed by IASI. An advanced radiative transfer model using cloud microphysical properties has been evaluated. This method has the advantage of using cloud water content profiles directly produced by numerical weather prediction models. Thanks to this new scheme, profiles of cloud water contents have been successfully retrieved from IASI cloud-affected radiances with a one dimensional variational assimilation scheme (1D-Var). The impact of these data in terms of analysis and evolution of cloud variables has been evaluated in a numerical weather prediction model. This study is the first step in evaluating the choice that has been made for the control variables used during the retrievals. A simplified one-dimensional version of the AROME model was used to run three-hour forecasts from the 1D-Var analysed profiles. Promising results have shown a good maintenance of the analysis increment during more than one hour and a half of forecast. In regard to these encouraging results, a positive impact on nearcasting applications and forecasts of heavy rainfall events, which are highly coupled to cloud variables, can be expected in the future.

La Méditerranée est caractérisée par une grande variété de régimes trophiques qui s'explique par les apports fluviaux, les ratios azote/phosphore particulièrement élevés dans le bassin oriental, et par les processus hydrodynamiques en particulier le mélange vertical dans les régions situées au nord. Cette thèse qui s'inscrit dans le cadre du projet MerMEX, composante du chantier MISTRALS, a pour objectif l'étude des cycles biogéochimiques en Méditerranée. Elle s'appuie en particulier sur les observations acquises dans le cadre du projet DeWEx et sur la modélisation couplée physique biogéochimie 3D. À l'échelle du bassin et à l'échelle régionale du sous-bassin occidental. La première étude à l'échelle du bassin sur une période de 10 ans a permis d'effectuer une classification de régimes biogéochimiques, en fonction de leurs caractéristiques physiques et biogéochimiques. Les zones oligotrophes présentes au sud du bassin oriental et occidental sont caractérisées par une faible efflorescence et par de grandes profondeurs de nutriclines. Tandis qu'au nord du bassin, au large de Rhodes, en mer Adriatique et dans le bassin Liguro-provençal, le régime oligotrophe estival est suivi en hiver par une dynamique verticale intense, la convection profonde. Cette dernière est considérée comme le moteur de la circulation thermohaline. Elle entraine un enrichissement des eaux de surface en sels nutritifs qui permet une efflorescence rapide et intense au printemps. L'océan Atlantique représente une source de matière organique pour la Méditerranée. Cette mer représente en revanche une source de sels nutritifs pour l'Atlantique. Ensuite, un modèle à très haute résolution a été imbriqué dans le modèle de bassin pour quantifier les processus physiques et biologiques qui déterminent la variabilité temporelle de la disponibilité et de la stœchiométrie des sels nutritifs en Méditerranée nord-occidentale. La convection profonde hivernale entraîne une homogénéisation des propriétés biogéochimiques sur la colonne d'eau, et une stœchiométrie vers des valeurs estivales. Cette région bascule d'un régime d'eutrophie lors de la convection profonde vers un régime oligotrophe après le bloom de printemps. Lors du premier régime la production primaire est dominée par une production nouvelle en surface, alors que lors du deuxième régime la production phytoplanctonique de subsurface est essentiellement régénérée. Les masses d'eau adjacentes à la zone de convection et celles situées au sud sont caractérisées par une dominance de production régénérée toute l'année. Une partie de la matière organique particulaire est exportée en dessous de la couche épipélagique. Cet export de matière organique est variable et est fortement lié à la dynamique verticale des masses d'eau. / The Mediterranean Sea is characterized by various trophic regimes due to river inputs, as well as heterogeneous nitrogen to phosphorus ratios and hydrodynamic processes, in particular vertical mixing. The objective of this thesis that was performed in the framework of the MISTRALS program is the study of the biogeochemical cycles of these various regimes that composed the Mediterranean. It is mainly based on the in situ observations collected during DeWEx project and on 3D physical/biogeochemical modeling at the scale of the entire basin and at the regional of the western sub-basin. The first study is a ten-year basin scale study which allows an ecological classification, giving bioregions in function of their physical and biogeochemical properties. Southern oligotrophic areas in both eastern and western sub-basins are characterized by low efflorescence and deep nutriclines. While in the north, near Rhodes Island, in the southern Adriatic Sea and in the Liguro-Provencal sub-basin, the summer oligotrophic regime is altered annually by intense vertical dynamics, the deep convection. This process is considered as a driving force of the thermohaline circulation and entrains an enrichment of nutrients in surface layer which allows rapid and intense blooms in spring. The Mediterranean receives organic matter from the Atlantic Ocean, while, it is a source of inorganic matter for the Atlantic. In a second part of this thesis, a high resolution model on the western sub-basin was embedded in the basin model to quantify the physical and biological processes that determine the temporal variability of the nutrient stocks and their stoichiometry. The north-western Mediterranean turns from an eutrophic regime during deep convection to an oligotrophic regime after the spring bloom. During the eutrophic regime new production dominates the primary production at the surface while during the oligotrophic regime primary production is essentially associated to subsurface regenerated one. Adjacent water masses of the convection zone and west-southern regions are characterized by a dominance of regenerated production all over the year.

La formation du gypse (CaSO4.2H2O) dans les bassins marginaux méditerranéens au cours du Messinien est contrôlée par la restriction des bassins et par le cycle hydrologique local. La compétition entre l’évaporation et l’apport d’eau douce par les rivières, en association avec des échanges limites avec la Méditerranée, ont permis la mise en place de conditions chimiques favorables à la formation du gypse. La restriction des bassins entraine, de plus, l’augmentation de la consommation de l’oxygène par les microorganismes, l’anoxie, et la mise en place d’un cycle biogéochimique actif du soufre. Au cours de cette étude, j’utilise la composition isotopique stable du gypse en tant que traceur des cycles de l’eau et du soufre dans les bassins marginaux. Le but est de mieux comprendre les conditions hydrologiques et géochimiques qui ont mené à la précipitation du gypse. Ce problème se place dans un débat actuel de la communauté scientifique, particulièrement depuis que de récents travaux proposent qu’une partie du gypse dans les bassins marginaux aurait pu précipiter à partir d’une colonne d’eau à faible salinité (£ 35 PSU) - hypothèse qui peut sembler peu réaliste d’un point de vue géochimique. J’ai mené une analyse isotopique à haute-résolution des couches de gypse qui composent les alternances cycliques gypse-marnes dans les bassins messiniens de Caltanissetta (BC, Sicile) et du Piémont (BP, nord-ouest de l’Italie). Ces alternances gypse-marnes correspondraient à l’expression sédimentaire des cycles astronomiques de précession (~20 ka), pendant lesquels les bassins marginaux ont subi une alternance de conditions climatiques arides et humides. Le cycle hydrologique a été trace grâce aux mesures des compositions isotopiques de l’oxygène et de l’hydrogène de l’eau de cristallisation des gypses ; le cycle biogéochimique du soufre a quant à lui été trace en mesurent les compositions isotopiques du soufre et de l’oxygène des ions sulfates des gypses. J’ai pu observer que : (1) les isotopes de l’eau piégée dans les gypses sont nettement plus légers que ceux théoriquement attendus pour des gypses ayant précipite uniquement à partir d’une eau de mer, et (2) l’eau du BC est caractérisée par un plus fort déficit en deutérium - compare à sa teneur en 18O - que l’eau du BP. Combine a un modèle hydrologique numérique, ces observations impliquent que (1) la précipitation des gypses est réalisée sous l’influence d’un apport d’eau douce fluviatile important, particulièrement au nord du BP, et est donc caractérisée par de très faibles salinités (27-50 psu pour le BC et 10-42 psu dans le BP) ; (2) le contraste de déficit en deutérium entre les deux bassins résultant de la différence de teneur en deutérium des flux évaporais respectifs, est contrôlée par a une différence d’humidité atmosphérique : cela implique que l’atmosphère au-dessus du BC était plus sèche que celle au-dessus du BP. Nous pouvons alors proposer qu’un gradient latitudinal d’humidité relative similaire à l’actuel existait au Messinien, apportant la preuve d’un climat de type méditerranéen dans la région il y a 5.97 Ma. La composition isotopique des ions sulfate suggère globalement une formation de gypse sous influence marine. Cependant, des divergences observées avec la signature marine messinienne mettent en évidence un cycle biogéochimique du soufre actif, contrôlé par la réduction des sulfates et l’oxydation des sulfures. En particulier : (1) les sulfates du BP enrichis en 18O et 34S sont indicateurs d’une sulfato-reduction dans un système géochimique ouvert ou la perte de 32S est liée a la formation de minéraux soufres sédimentaires ; (2) l’enrichissement (BC) ou l’appauvrissement (BP) significatifs en 18O dans les échantillons alors que la teneur en 34S est la même que celle de l’eau de mer indique une reoxydation de sulfure dans un système géochimique ferme d’un bassin marginal soit évaporait (BC) soit dilue (BP). / The formation of gypsum (CaSO4.2H2O) in Messinian Mediterranean marginal basins is controlled by basin restriction and the local hydrological cycle. Acting together, evaporation, river input and restricted water exchange with the Mediterranean basin bring about the chemical conditions for gypsum formation. Basin restriction also leads to enhanced microbial oxygen consumption, anoxia, and the triggering of active biogeochemical sulfur cycling. In this work I use the stable isotopic composition of gypsum as a proxy of water and sulphur cycling in the marginal basins. The goal is to better understand the hydrological and geochemical conditions that lead to gypsum precipitation. This is an open question, especially since recent work has proposed that part of the gypsum in marginal basins precipitated from a low-salinity (£ 35 PSU) water column - a hypothesis that seems unrealistic based on simple geochemical considerations. I carried out a high-resolution isotopic study of gypsum layers composing gypsum-marl cycles in the Messinian Caltanissetta (Sicily) and Piedmont (north-western Italy) marginal basins (CB and PB, respectively). These gypsum-marl cycles are thought to be the sedimentary expression of astronomical precession cycles (~20 kyr), during which the marginal basins experienced a succession of arid and wet conditions. The hydrological cycle was tracked by measuring the oxygen and hydrogen isotope composition of the gypsum-bound water molecule; the biogeochemical sulfur cycle was tracked by measuring the sulfur and oxygen isotope composition of the gypsum sulfate ion. I observed that: (1) the isotopes of gypsum-bound water are considerably lighter than those expected for gypsum precipitated via evaporation of seawater, and (2) water in the Caltanissetta basin was characterized by a higher deuterium deficit - compared to its 18O content - than water in the Piedmont basin. In conjunction with a hydrological box-model, these observations imply that (1) gypsum precipitation takes place under the influence of large riverine freshwater fluxes, particularly in the North Piedmont basin, that result in very low salinities (27-50 psu in CB and 10-42 psu in PB) and (2) the contrast in deuterium deficit results from atmospheric humidity-drived difference in the deuterieum content of the evaporative flux, implying that the atmosphere over the CB was drier than that over the PB. Thus, a latitudinal relative humidity gradient similar to the modern one existed in the Messinian, providing evidence for a Mediterranean-like climate in the region 5.97 million years ago. The isotopic composition of the gypsum sulfate ion suggests that it originates from coeval sea water. Deviation from the Messinian marine signature, however, highlights an active biogeochemical sulfur cycle driven by sulfate reduction and sulfide oxidation. In particular, (1) 18O- and 34S-rich sulfate in the Piedmont basin indicates sulfate-reduction in a geochemically open system where 32S is lost to sedimentary sulfide minerals, and (2) significant 18O-enrichment (CB) or 18O-depletion (PB), in samples where the 34S concent is that of seawater, indicates re-oxidation of sulphide in a geochemically closed system of an evaporative (CB) or dilution (PB) marginal basin. A strong relation between the hydrological cycle and the biogeochemical cycle is thus highlighted in marginal Messinian basins

Petit Etat du Proche-Orient, situé entre la Syrie et Israël, le Liban, 10 452 km2, s’étend sur 225 km de côtes méditerranéennes et s’élargit jusqu’à 50 kilomètres à l’intérieur des terres. Sa diversité religieuse et culturelle est forte de 17 ou 18 communautés qui cohabitent bon gré mal gré. Ancrée et exprimée dans un contexte géographique de contrastes et de morcellement, cette pluralité religieuse et culturelle a connu une histoire contemporaine particulièrement sanglante. Le système politique confessionnel mis en place à la naissance du pays a interdit la construction d’une identité libanaise au bénéfice tout relatif d’un communautarisme primaire. Alors que la plupart des messages politiques ont échoué à proposer un projet sociétal commun, nous posons l’hypothèse que l’environnement durable offrirait l’embryon d’un contrat social autour duquel pourraient se regrouper les communautés. Durant l’été 2006, à la suite des bombardements de la station d’électricité deJiyeh au Sud Liban, une marée noire toucha la plupart des régions, chrétiennes et musulmanes. La pollution et la dégradation de l’environnement, longtemps restées de l’ordre du virtuel, acquièrent dès lors une dimension concrète. D’autres dégradations, récurrentes dans la vie quotidienne des Libanais, sévissent depuis de nombreuses décennies :l’accumulation des déchets, la déforestation, la pollution de l’air et de l’eau n’épargnent aucune région, aucune communauté. Alors même que la mémoire de l’histoire et la politique divisent les Libanais, ces communautés qui ont échoué jusqu’à présent à édifier une nation seraient-elles capables de préserver un territoire en voie de détérioration ? La mémoire géographique collective pourrait être un moteur de construction d’un présent autour du développement durable. La jeune génération, au centre de la problématique de cette thèse du fait qu’elle participe à la recherche de ce tronc écologique commun, est enquêtée par un questionnaire, soumis à 1 434 élèves d’écoles publiques et privées, L’objectif est de mesurer son degré de sensibilisation aux questions de l’environnement et de la pollution de cet environnement, puis de proposer un programme d’éducation qui prenne en compte les indicateurs psychologiques, sources et référents essentiels pour tout programme éducatif dédié à la sensibilisation à l’environnement. Les résultats du traitement des données d’une part, le projet applicatif de village écologique type, entamé en parallèle de cette recherche d’autre part, ont validé notre hypothèse de départ et les conclusions de ce travail estompent l’utopie qui pouvait se rattacher à une telle hypothèse. Le territoire est un ! / Lebanon is a Small country situated between Syria and Israel, it’s surface of 10 452km2 with 225 km of Mediterranean coastline and an average of 50 km of width inland. It is acountry of cultural and religious diversity with 18 religious communities fated to coexisttogether in a geographical environment that is as diverse and full of contrast. Its contemporaryhistory has been particularly violent with a fifteen year civil war dominating the country’simage and reputation. The confessional political system based on power-sharing between thecommunities institutionalised the sectarian divisions and prevented the emergence of aLebanese national identity. While most party political programmes emphasise the separateidentities and fails to suggest a common social project, we propose that an issue likesustainable environment could be the basis of a social contract, which will federate and bringtogether the interests of the various communities. Environmental pollution and degradationbecame a concrete reality in the summer of 2006, after the Israeli bombardment of the powerplant at Jiyeh in south Lebanon. The Oil Spill resulting from that spread all over the regionand did not spare any community. While history memory and politics divide the Lebanesealong communal lines, will these communities who failed to build a nation be capable to savea deteriorated environment? This common Geographical collective memory and the instinct topreserve it could be the engine to build a future based on sustainable development. The newgeneration is at the centre of this research. Analysis of the results of the 1434 questionnairesdistributed to primary students in both public and private school is the tool to measure thesensitivity of the young generation towards the issues of environment and pollution. One ofthe objectives of this study is to develop and implement an awareness raising program ofenvironmental education in schools. The program would be elaborated taking intoconsideration key psychological indicators. The results of the survey and the ecologicalvillage project which was started in parallel with the thesis have validated the hypothesis andthe findings of this work. In spite of the Utopian charachter of the hypothesis it is clearlydemonstrated here that while the people are many, the territory is one!

Mes objectifs consistaient à : (1) fournir une description de l'état actuel des communautés de la macrofaune benthique du golfe du Lion et à étudier leur variations temporelles entre 1998 et 2010 à partir de 91 stations, (2) tester le contrôle de la macrofaune par les variables climatiques à partir du suivi de 4 stations pendant 10 ans en baie de Banyuls-sur-Mer, (3) évaluer l’impact des apports du Rhône sur la macrofaune à partir de 5 stations échantillonnées dans le panache de dilution à 4 périodes hydrologiques différentes, et (4) actualiser le statut de qualité écologique des habitats benthiques du golfe. Mes résultats ont montré la conservation des communautés entre 1998 et 2010,confirmé l’influence de la NAO et du Rhône sur la composition des communautés benthiques de l’ensemble du golfe. Ils ont aussi confirmé le contrôle des descripteurs de la macrofaune par les oscillations climatiques, en particulier par la WeMO qui semble influencer le plus la macrofaune surtout en hiver. Les stations les plus impactées par les variations de débit du Rhône se situent à proximité immédiate de son embouchure. Les communautés benthiques y sont négativement affectées en périodes de crues et positivement affectées en période d’étiage estival. J'ai enfin mis à jour les niveaux de sensibilité/tolérances des espèces méditerranéennes, confirmer l’existence de disparités importantes entre les résultats dérivés de l’utilisation d’indices biotiques différents et montrer que les indices testés indiquent tous une tendance générale à la stabilité. / My main aims consisted in: (1) assessing the present state and recent (1998-2010)changes in benthic macrofauna composition of the Gulf of Lions soft-bottom communities through the long term comparison of 91 stations; (2) testing the current paradigm regarding the control of those communities by climatic parameters through a 10-year monitoring of 4 stations located in the Bay of Banyuls-sur-Mer; (3) assessing the influence of Rhône River inputs on the composition of benthic macrofauna through the sampling, of 5 stations , under 4 hydrological regimes; and (4) updating the ecological quality status of Gulf of Lions benthic habitats. My results have shown the persistence ofthe same 3 communities between 1998 and 2010, the strong influence of both the NAO and the Rhône River on benthic macrofauna composition in the whole Gulf. They also showed a control of benthic macrofauna by climatic oscillations with the WeMO contributing most especially during wintert ime. Moreover, the stations most impacted by Rhône River inputs were located close to its mouth. They are negatively affected during floods and positively affected during dry periods. Lastly, Ihave updated the sensitivity/tolerance levels of Mediterranean species and confirmed the existence of major discrepancies in the results derived from different biotic indices used, although all tested indices indicated an overall stability in the ecological quality status of benthic habitats between 1998 and 2010.

Dans les écosystèmes marins, les protistes jouent un rôle important en tant que producteurs primaires, prédateurs ou encore symbiontes. De par leur position clef, l'étude de leur diversité est fondamentale afin d'améliorer notre compréhension du fonctionnement des écosystèmes marins. Pour ce faire, des approches moléculaires couplées à la microscopie ont été utilisées afin d'examiner en profondeur la diversité des communautés microbiennes dans deux écosystèmes contrastes (Manche Orientale et Méditerranée). La première étude conduite en Manche Orientale a permis d'établir une vue d'ensemble de la diversité des protistes eucaryotes sur une période de 4 ans (de mars 2011 à Juillet 2015) et d'examiner l'influence des variables environnementales sur leur distribution temporelle. L'approche novatrice utilisée consistait à séquencer simultanément l'ARNr et l'ADNr. Ce double ciblage a permis de calculer le rapport ARNr : ADNr et de démontrer qu'il pouvait être un paramètre utile et significatif pour évaluer l'activité cellulaire globale de la communauté microbienne. Nous avons également montré la faisabilité d'utiliser ce ration ARNr : ADNr comme indicateur des transitions écologiques d'espèces microbiennes emblématiques (e.g. bloom de Phaeocystis globosa). Ainsi, le calcul individuel de ce rapport pour chaque OTU devrait permettre d'apporter une information supplémentaire indispensable pour une meilleure compréhension du fonctionnement de l'écosystème et de l'influence des paramètres biotiques et abiotiques sur la structuration des communautés microbiennes, en particulier dans un contexte de changement global. La seconde étude a également été menée en Manche Orientale sur les données de séquençage obtenues pendant la période 2011-2013. Elle avait pour objectif de mettre en évidence les relations existantes entre les parasites eucaryotes et les autres taxons ainsi que les paramètres environnementaux. Cette érude a montré la diversité insoupçonnée des symbiontes/décomposeurs en Manche Orientale, et leur importance pour la structuration des communautés et la succession saisonnière. En particulier, des analyses en réseaux de corrélations ont montré la prédominance des relations inter-taxa, plutôt qu'entre OTUs et paramètres abiotiques, et la position centrale des symbiontes/décomposeurs dans ces relations. Cette étude a permis de souligner la complexité et l'importance des interactions microbiennes dans la structuration des communautés toute en apportant des informations cruciales permettant de mieux comprendre les mécanismes sous-jacent qui régissent cette structuration. La dernière étude a été menée dans la Méditerranée Occidentale, au niveu de quatre stations situées dans le Golfe du Lion, soumises à l'influence du fleuve Rhône, sur une période de 2 ans (2012-2014). Elle avait pour objectif de réaliser la liste la plus exhaustive possible de la diversité des protistes eucaryotes et d'évaluer leur variabilité spatiale en relation avec les variables environnementales. Cette étude a confirmé l'effet prépondérant du Rhône sur la structuration des communautés, particulièrement dans la partie Est du Golf du Lion. Globalement, ces travaux de thèse ont permis de renforcer, par le biais d'approches combinées de microscopie et de biologie moléculaire, nos connaissances sur le fonctionnement, la diversité taxonomique et la succession des espèces microbiennes, en relation avec les paramètres environnementaux, de deux écosystèmes marins contrastés. / In marine ecosystems, protists play an important role as primary producers, predators or symbionts. Therefore studying their diversity and metabolic activity is fundamental for understanding the functioning of marine ecosystems. In order to achieve this goal, molecular approaches were coupled with microscopy analysis for an in depth examination of microbial communities diversity in two contrasting ecosystems (Eastern English Channel EEC and Mediterranean). The first study, conducted in the EEC, allowed to establish a precise overview of eukaryotic protists diversity over 4 years (from March 2011 to July 2015) and to examine the influence of environmental variables on their temporal distribution. The innovative approach used during this study was to sequence simultaneously rRNA and rDNA. This double targeting allowed calculating the rRNA : rDNA ratio and demonstrate that it could be an useful and significant parameter for measuring the relative cellular activity of the microbial community. We also showed the feasibility of using this rRNA : rDNA ratio as an indicator of ecological transitions of iconic microbial species (e.g. bloom of Phaeocystis globosa). Thus, calculation of this ratio for each individual OTU provided additional information that are essential for a better understanding of the functioning of the ecosystem and the influence of biotic parameters on the structuring of microbial communities, in particular in the context of global change. The second study was also conducted in the EEC on sequencing data obtained during the period 2011-2013. It aimed to highlight the relationships between eukaryotic parasites and other taxa as well as environmental parameters. This study revealed un unsuspected diversity of symbionts / decomposers in the EEC, and their importance for structuring microbial community and influence seasonal succession. More specifically, correlation network analysis showed the predominance of inter-taxa relations, over those between OTUs and abiotic parameters, and the central position of symbionts / decomposers in these relationships. This study highlighted the complexity and importance of microbial inteactions in the structuring of microbial communities while providing crucial information to better understand underlying lechanisms. The last study was conducted in the Western Mediterranean , at four stations located in the Golfe du Lion, subject to the influence of the Rhône River, over a period of two years. This study aimed to provide the most exhaustive list of eukaryotic protist diversity and to evaluate its spatial variability in relation with environmental variables. This study further underlined the effect of the Rh^ne on the structuring of microbial communities, particularly in the eastern part of the Golfe du Lion. Overall, thesis workhas reinforced, through combined aproaches of microscopy and molecular biology, our knowledge of the functioning, taxonomic diversity and succession of microbial species, in relation to environmental parameters, of two contrasted marine ecosystems.

La marge du golfe du Lion est issue d'une période de rifting Oligo-Aquitanienne suivie de l'ouverture océanique du bassin Provençal vers le Burdigalien. Deux périodes ont été particulièrement étudiées au cours de cette thèse :<br />· L'événement messinien qui constitue un jalon (entre 5,96 et 5.33 Ma) de l'histoire du bassin. Son étude est indispensable à l'interprétation des séries antérieures.<br />· Et la période de formation de la marge, des débuts de l'extension continentale (35-30 Ma) à l'océanisation (20 Ma environ)<br />Cette étude repose sur une synthèse de toutes les données (essentiellement industrielles) disponibles sur le plateau, la pente et le bassin profond du golfe du Lion. Cette importante base de données a été rassemblée dans le cadre du GDRMarges (atelier golfe du Lion).<br /><br />L'étude des géométries sédimentaires sur la marge et dans le bassin profond apporte des éléments nouveaux dans la compréhension de la crise messinienne :<br />· Le premier élément est l'identification, à la transition entre la plate-forme érodée par les fleuves messiniens et le bassin, d'une épaisse série détritique (jusqu'à 1000 m d'épaisseur). La base de cette série érode directement le rebord de la plate-forme miocène et correspond à la première trace de l'événement messinien dans le bassin. Cet épisode détritique correspond à la « crise d'érosion messinienne » qui intervient avec l'exondation de la plate-forme du golfe du Lion avant l'apparition des premières évaporites du bassin. Une chute de quelques centaines de mètres est suffisante à ce stade pour démanteler la plate-forme miocène.<br />· Le deuxième élément important est l'identification, entre l'épisode détritique initial et la halite messinienne bien connue dans le bassin, d'une épaisse série à évaporites inférieures (environ 1500 m). Cette période marque le début de la « crise de salinité messinienne ».<br />· Un troisième résultat concerne le ré ennoiement du bassin juste après le dépôt de la halite messinienne (celle-ci représente le plus bas niveau marin). Nous avons identifié une surface d'abrasion marine, témoin de la transgression de la ligne de rivage, entre les premiers indices de dépôt de la halite et la surface d'érosion fluviatile messinienne. La limite entre cette abrasion marine et la surface aérienne est située à une profondeur constante de 1.6 secondes temps double. Cette limite représente la ligne de rivage juste avant une accélération suffisante de la transgression pour fossiliser la surface d'érosion fluviatile messinienne (autours de 5.3 Ma).<br />Nous identifions au total près de 3500 m de sédiments déposés depuis la « crise d'érosion messinienne » jusqu'au ré ennoiement du bassin. La plate-forme enregistre quant à elle une perte sédimentaire (due à l'érosion) pouvant atteindre 1000 m. Ces transferts sédimentaires énormes ont des conséquences importantes sur l'évolution de la marge. Les premiers résultats issus d'un backstriping 1D et prenant en considération ces interprétations stratigraphiques suggèrent que le bassin était profond de l'ordre de 3500 m avant la crise messinienne. L'étude détaillée des réajustements isostatiques liés à l'événement messinien reste à faire et nous permettra de mieux comprendre comment réagit la croûte à des contraintes de charge.<br /><br />L'étude des structures de la croûte et de la sédimentation initiale de la marge du golfe du Lion (avec plusieurs surfaces d'érosions majeures identifiées et datées) nous permet d'avancer les résultats suivants :<br />· L'ensemble du substratum, mésozoïque et paléozoïque, parait largement érodé. Cette érosion affecte l'ensemble de la marge, pratiquement jusqu'à la zone « océanique ». Une position surélevée de cette zone jusqu'à la fin de l'épisode de rifting est mise en évidence. Cette position haute contraste avec la zone camarguaise où un important bassin synrift Oligocène est connu. <br />· A partir de l'Aquitanien (fin du rifting), la rupture se produit et semble limitée à une zone étroite d'environ 50Km. L'ensemble du golfe du Lion s'affaisse alors.<br />La question se pose de savoir si ce golfe du Lion qui a été soulevé et érodé sur toute sa largeur pendant le rifting, avant de subsider, résulte d'un héritage ou s'il doit sa configuration à l'ouverture du bassin Provençal.<br />A l'échelle du bassin, la marge homologue Sarde présente des caractéristiques équivalentes : toute la zone centrale, homologue du golfe du Lion, est largement affaissée, entre les zones restées hautes de l'Iglesiente et de la Nurra. Comme dans le golfe du Lion, les dépôts synrift parraissent peu développés. Il semble donc évident que c'est bien l'ouverture du bassin Provençal qui contrôle l'évolution verticale du golfe du Lion.<br /><br />Ces résultats nous permettent de proposer une histoire de la marge du golfe du Lion en trois temps. Tout d'abord un événement thermique profond maintient la plate-forme exondée pendant l'épisode initial de rifting. Dans un deuxième temps la rupture se fait (Aquitanien supérieur, vers 20 Ma) et le premier socle « océanique » atypique (zone de transition) se met en place. Le troisième temps correspond à la mise en place de la croûte océanique proprement dite au centre du bassin.

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