Cette étude utilise une méthode de préférences déclarées afin de donner une valeur économique à l’amélioration de différents attributs des milieux aquatiques du Grand Montréal. L’évaluation porte sur sept attributs liés aux écosystèmes aquatiques des sites étudiés. Il s’agit de la biodiversité, de la qualité de l’eau, du stockage du carbone, des activités récréatives, de la qualité du paysage, de la superficie restaurée et de la sensibilisation et mobilisation des populations locales. L’analyse permet de calculer la valeur monétaire qu’un ménage serait disposé à verser sous forme de don pour chaque unité d’attributs. Ces valeurs marginales sont comprises entre 0.009 $ et plus de 24 $ par ménage et par unité supplémentaire d’attribut. Ainsi, nous arrivons, sous certaines hypothèses, à déterminer les valeurs monétaires que l’ensemble des ménages québécois accordent à l’amélioration de chacun de ces biens et services écosystémiques de la Trame Bleue du Grand Montréal. Le contexte de l’étude nous permet également de contribuer à la recherche sur le biais hypothétique. Nous mettons en œuvre dans le cadre de l’enquête différents traitements qui nous permettent dans un premier temps de mettre en évidence l’existence d’un biais hypothétique positif, et dans un second temps de tester la capacité de la notion de conséquence, appliquée à un contexte hypothétique, à réduire le biais hypothétique. L’enquête de terrain nous permet de corroborer certains résultats de la littérature scientifique obtenus en laboratoire. Le biais hypothétique semble résulter d’un manque de conséquence financière et politique des études d’évaluation, mais aussi des caractéristiques individuelles des répondants. Ces caractéristiques individuelles ont un impact certain sur la manière dont les individus appréhendent les deux dimensions de la notion de conséquence. Ce dernier constat soulève la question de l’opérationnalité de la notion de conséquence pour réduire le biais hypothétique lors d’études d’évaluations économiques de biens environnementaux.

Ce document synthétise l'ensemble de mes activités de recherche depuis mon doctorat à l'Institut National Agronomique Paris-Grignon (actuellement AgroParisTech), obtenu en 2001, jusqu'à mes travaux les plus récents et en cours effectués au Laboratoire Environnement Eau et Systèmes Urbains (LEESU) où je suis maître de conférences depuis mon recrutement en 2002. Le LEESU est un laboratoire commun à l'Université Paris-Est Créteil Val de Marne (UPEC), l'Ecole des Ponts Paris Tech, l'Université Paris-Est Marne-la-Vallée (UPEMLV) et AgroParisTech. L'ensemble de mes recherches s'inscrit dans un contexte scientifique cohérent puisque mes activités ont toujours traité de la biogéochimie des éléments traces métalliques dans l'environnement. J'ai abordé la problématique des métaux dans les sols pollués durant mon travail de doctorat. Depuis mon recrutement au LEESU, je travaille sur les métaux dans les systèmes aquatiques et, notamment, leurs sources et leur spéciation dans le milieu récepteur. Ce manuscrit comporte classiquement trois parties. En premier lieu, je décris le contexte scientifique correspondant à mes thèmes de recherche. Dans un second temps, j'expose mes différentes activités et les principaux résultats obtenus. Pour finir, je présente mes perspectives de recherche pour les années qui viennent.

Suite à l’utilisation massive et peu contrôlée des pesticides au LIBAN et conformément auxexigences des législations fixées par les réglementations nationales, européennes etinternationales sur la qualité de l’eau, des programmes de surveillances nationaux ont étéélaborés afin d’évaluer la qualité de l’eau dans les milieux aquatiques libanais et de jauger lesimpacts écologiques et sanitaires liés à la présence éventuelle de pesticides dansl’environnement au Liban.Dans le cadre de ces programmes de surveillance, des prélèvements périodiques ponctuelssont réalisés mais, le suivi permanant dans le temps d’une contamination étendue est trèsdifficile ce qui impose alors la multiplication des prélèvements dans le temps et dansl’espace. L’apparition récente des échantillonneurs intégratifs comme alternativesintéressantes aux techniques d’échantillonnage déjà existantes semblent relativement plusefficaces et mieux représentatifs du point de vue économique et environnemental. Ilspermettent d'effectuer un suivi moyenné sur de longues périodes d'observation allant dequelques jours à plusieurs semaines associé à une simplicité d'usage et une réduction descoûts.Le POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) est le type d’échantillonneur adoptédurant nos travaux de thèse afin d’étudier l’applicabilité de ces POCIS au dosage des résidusde pesticides dans les milieux aquatiques libanais. Cent-neuf molécules appartenant àdifférentes familles de pesticides fréquemment utilisés par les agriculteurs libanais ont étéretenues pour l’étude. Les cinétiques d’adsorption des molécules sur les POCIS et celle de ladésorption des composés références de performance « PRC » ont été suivies par calibrationin-situ ou au laboratoire soit en flux statique ou en flux continu sous différentes conditionsayant une influence sur la rétention des pesticides.Le coefficient d’échantillonnage Rs (L.j-1) spécifique à chaque molécule, nécessaire au calculde la concentration moyenne dans le milieu d’exposition du POCIS, a été déterminé dans lesdivers milieux d’étude : Eau minérale, eau de robinet et eau de rivière. Les cinétiquesd’adsorption des molécules ont également été élaborées afin d’évaluer la durée optimaled’implantation dans les différents milieux aquatiques.Après validation du système d’échantillonnage au laboratoire, son efficacité a été vérifiée surle terrain, les POCIS ont été testés in-situ sur divers sites appartenant aux différentes régionsagricoles libanaises (Estuaire de la rivière Ibrahim, Lac Qaraoun, et Rivière Hasbani). Lesconcentrations moyennes de la totalité des pesticides ciblés ont été estimées et leurs valeursont été comparées avec celles obtenues par prélèvements actifs. Cependant, pour le futur, desétudes élaborées devraient être entreprises afin de couvrir la majorité des molécules activesde pesticides employés au Liban; il faudrait également essayer d’améliorer la reproductibilitédes POCIS pour les analyses quantitatives par l’incorporation de nouveaux composésréférences de Performance (PRC) ou par calibration in-situ systématique pour les différentssites étudiés. / Following the massive uncontrolled use of pesticides in Lebanon and to satisfy therequirements of legislative frameworks and directives concerning water quality, nationalmonitoring programs have been developed in order to evaluate the water quality in theaquatic Lebanese media and to evaluate the environmental and health impacts associated withthe presence of these nominated pesticides in the Lebanese aquatic environment.In this context, monitoring programs rely on collecting discrete grab, spot or bottle samplesof water at a given time providing only a snapshot of the levels of pollutants at the time ofsampling. However, the continuous monitoring using active sampling of this widespreadcontamination is very difficult requiring the increase of sampling frequency which iseconomically, logistically and spatially difficult. Wherefore, the integrative samplers arerecently developed as alternative approach to the existing sampling techniques to berelatively more effective and more representative economically and environmentally. Theycan perform an averaged follow-up over long observation period from a few days to severalweeks associated with ease of use and low costs.The POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) is the type of sampler adoptedduring our thesis in order to study the applicability of this device to the evaluation ofpesticide residues levels in the Lebanese aquatic environments. One hundred nine moleculesbelonging to different families of commonly used pesticides by Lebanese farmers wereselected for the study. The kinetic adsorption constants of targeted pesticides and the kineticdesorption constants of Performance Reference Compounds "PRC" were estimated by POCISin-situ or laboratory (static or continuous flow) calibrations under different conditionsaffecting pesticides retention over POCIS receiving phase.To calculate the average concentration in the exposure media, the sampling rate (L/day),specific to each target pesticide was determined in different water studies: mineral, tap andriver water. The kinetic adsorption constants of molecules have also been determined toassess the optimal deployment duration in different aquatic environments.After validation of the sampling system in the laboratory, its effectiveness is tested in field.POCIS were tested in-situ at various sites belonging to different Lebanese agriculturalregions (Ibrahim Estuary River, Qaraoun Lake and Hasbani River). The mean concentrationsof total targeted pesticides were estimated and their values were compared with thoseobtained with active samples. However, further challenges are to cover the majority of activemolecules of pesticides used in Lebanon and to improve the reproducibility of these POCISfor quantitative analysis by incorporating new Performance Reference Compounds (PRC) orextending the implementation of in-situ calibration.

Les plans d’eau, du «bas delta» du fleuve Sénégal sont de plus en plus confrontés aux problèmes d’efflorescences à cyanobactéries qui menacent la ressource en eau des États riverains. Une étude, couplant approches in situ et expérimentales, a été menée pour analyser les principaux facteurs biologiques qui interviennent dans l’apparition et le contrôle de ces phénomènes. L’étude in situ a permis d’analyser la distribution spatio-temporelle du phyto et du zooplancton et les relations entre ces communautés dans 13 sites représentatifs à différentes saisons. L’importance croissante, des cyanobactéries et notamment d’espèces à potentiel toxique comme Cylindrospermopsis raciborskii, Anabaena solitaria, Anabaena flos-aquae et Microcystis aeruginosa a été mise en évidence. Certains aspects des communautés zooplanctoniques (avantage des cyclopoïdes sur les calanoïdes, présence-abondance d’espèces indicatrices, faibles biomasses par rapport au phytoplancton) indiquent une tendance à l’eutrophisation des plans d’eau. Une forte association entre communautés phyto et zooplanctoniques a été mise en évidence par des analyses multivariables. Une étude expérimentale sur le broutage a montré que les cyanobactéries filamenteuses sont consommées et/ou fractionnées avec une efficacité variable selon les brouteurs et que le zooplancton est un facteur important de contrôle descendant des cyanobactéries filamenteuses (jusqu’à 50% du stock par jour). Des expériences de toxicité ont clairement mis en évidence des effets négatifs des cyanobactéries sur la survie et la croissance du zooplancton, mais avec une sensibilité différente des espèces aux toxines. Des dégradations musculaires et intestinales ainsi que des modifications de l’activité de l’acétylcholinestérase ont été mises en évidence chez des copépodes mais plusieurs éléments suggèrent que les effets ne seraient pas liés aux cyanotoxines classiques, mais plutôt liés à la présence d’autres métabolites émis soit par les cyanobactéries, soit par la flore associée puisque les cultures utilisées n’étaient pas axéniques. / The lower delta of the Senegal river faced with problems linked to cyanobacterial bloom which threaten the water resource of The riverine countries. A study, coupling in situ and experimental approaches, was carried out to analyze the biologicalfactors which intervene in the appearance and the control of these phenomena. The in situ study made analyzed the space time distribution of the phyto- and the zooplankton communities and their relationships in 13 representative sites at various seasons. The increasing importance, of the cyanobacteria and in particular of species with toxic potential like Cylindrospermopsis raciborskii, Anabaena solitaria, Anabaena flos-aquae and Microcystis aeruginosa was highlighted.Certain aspects of the zooplanktonic communities (importance of cyclopoïds compared to calanoïds, presence-abundance ofindicating species, low zooplankton biomasse compared to the phytoplankton) indicate a trend towards eutrophication. Astrong association between phyto- and zooplankton communities was highlighted by multivariable analyzes. Grazing experiments showed that the filamentous cyanobacteria are consumed and/or split with a variable efficiency according to the grazers and that the zooplankton exert a strong top-down control of the filamentous cyanobacteria (up to 50% of stock perday). Toxicity experiments clearly highlighted negative effects of the cyanobacteries on zooplankton survival and growth, butwith a variable sensitivity according to the species. Ultrastructural deformations and muscular and intestinal degradations aswell as modifications of the acétylcholinestérase activity were highlighted for copepods, but several elements suggest thatthe effects would not be related to the traditional cyanotoxins, but rather related to the presence of other metabolites emittedeither by the cyanobacteria, or by the associated flora since the cultures used were not axenic.

Les effets des introductions d'espèces non natives sur le milieu restent mal connus et les poissons top-prédateurs, au sommet du réseau trophique (intégrateurs), sont des modèles d'étude intéressants pour observer ces impacts. Des changements de fonctionnement de communautés animales, en liaison avec ces introductions, ont été mis en évidence par les analyses des isotopes stables au sein des réseaux trophiques lentiques et lotiques, grâce à l'évaluation des positions trophiques et des régimes alimentaires des top-prédateurs. De plus, la chimie des otolithes a permis de reconstituer l'histoire de vie de poissons introduits (translocation). Ainsi, de nouvelles informations sur l'écologie trophique des poissons top-prédateurs ont été acquises et permettront la mise en place de plans de gestion.

Au cours des dix dernières années, les gouvernements de l'Union Européenne ont été encouragés à collecter des données sur le volume et la qualité de tous les effluents d'eaux urbaines ayant un impact environnemental significatif sur les milieux aquatiques récepteurs. Les méthodes de surveillance de ces flux nécessitent des améliorations, en particulier pour les déversoirs d’orage, structures complexes responsables en grande partie de la dégradation de la qualité des milieux récepteurs. Le DSM-flux (Dispositif pour la surveillance et maîtrise des flux d'eaux et polluants des réseaux d'eaux pluviales et unitaires) est un nouveau dispositif préfabriqué et pré-étalonné qui garantit les conditions hydrauliques appropriées permettant de mesurer les débits et volumes déversés ainsi que les concentrations et masses de polluants qui y sont transportés. Dans cette thèse, une relation permettant de mesurer le débit au passage du DSM-flux a été construite grâce à une étude expérimentale sur modèle physique réduit, puis validée pour plusieurs configurations d'écoulement à l'amont du dispositif. Quelles que soient les conditions hydrauliques en amont, les incertitudes relatives sont inférieures à 15% et 2% pour les débits et les volumes étudiés, respectivement, ce qui reste équivalent, voire mieux, par rapport aux incertitudes des méthodes actuelles les plus fiables. La méthode de mesure a été validée in situ sur un dispositif à grande échelle construit sur le terrain et fonctionnant en conditions réelles, ce qui montre la robustesse de la méthode. De plus, grâce à sa conception originale, le DSM-flux favorise l'interception d'une fraction des polluants particulaires. L’hydrodynamique de ce dispositif de mesure a été analysée ainsi que les conditions qui engendrent la décantation des polluants particulaires. En fonction des conditions d'écoulement, ce dispositif peut retenir 50% de la masse totale des matières solides fines en suspension transitant par le dispositif, mais pour des écoulements à débits élevés, cette efficacité est significativement réduite. Sa capacité de rétention a été aussi observée sur le terrain et une méthodologie a été élaborée pour quantifier son efficacité de rétention lors d'études futures. Mise à part sa performance hydraulique, du point de vue opérationnel, le dispositif présente d’autres avantages par rapport à d’autres dispositifs existants : (i) il est pré-étalonné et peut être installé à l’aval de déversoirs d’orage déjà existants, (ii) il peut s’insérer directement au sein du canal de décharge (installation d’un regard de visite équipé d’un DSM), (iii) sa performance hydraulique est indépendante des conditions de l’écoulement à l’amont et (iv) il s’agit d’un dispositif intégré de mesure de débits et de leur qualité simultanément, en plus d’intercepter une partie de polluants particulaires. / Over the past decade, European Union governments have encouraged to collect data on the volume and quality of all urban water effluents with a significant environmental impact on receiving aquatic environments. Methods for monitoring these flows require improvements, particularly for combined sewer overflows, which are complex flows that contribute in significant proportion to the degradation of the quality of the receiving waters. The DSM-flux (Device for Stormwater and combined sewer flows Monitoring and the control of pollutant fluxes) is a new pre-calibrated and pre-designed device that guarantees the appropriate hydraulic conditions for measuring discharged flows and volumes as well as the concentrations and mass loads of pollutants carried in suspension by the flow. In this PhD work, a relationship allowing to measure the flow rates conveying through the DSM-flux was determined thanks to an experimental study on a small-scale physical model, and then validated for several flow configurations upstream of the device. Whatever the upstream hydraulic conditions are, the relative uncertainties are less than 15% and 2% for the flow rates and volumes studied, respectively, which is equivalent to the uncertainties of the most reliable current methods. The monitoring methodology was validated in situ in a large-scale device installed at the field and operating in real conditions, which shows the robustness of the method. Moreover, thanks to its original design, the DSM-flux allows the interception of a fraction of particulate pollutants. The hydrodynamics of this monitoring device were analysed as well as the conditions that cause the settling of particulate pollutants. Depending on the flow conditions, this device can retain 50% of the total mass of fine suspended solid matter transiting through the device, but for flows at high discharge rates, this efficiency is significantly reduced. Its retention capacity has also been observed in the field and a methodology has been developed to quantify its retention efficiency in future studies. Apart from its performance, from an operational point of view, the device has other advantages compared to other current devices: (i) it is pre-calibrated and can be installed downstream from existing combined sewer overflows, (ii) it can be directly installed through a manhole in the discharge channel, (iii) its hydraulic performance is independent from the flow conditions upstream, and (iv) it is an integrated monitoring device, measuring flow rates and their quality simultaneously, in addition to intercepting a part of the particulate pollutants.

L'évaluation des effets des barrages sur les cours d'eau est rendue difficile par l'absence d'observations adéquates et par la variabilité naturelle des chenaux. Si ces effets sont largement connus et décrits qualitativement, la collecte de données quantitatives et la réalisation de modèles prédictifs d'évolution restent des points délicats à traiter en raison de la complexité des processus (chapitre 1). De plus, nous savons aujourd'hui limiter les effets directement liés aux régulations des débits liquides mais des actions limitant ou palliant le déficit de charge solide restent encore à définir. De nombreuses opérations de restauration de la charge de fond ont déjà été entreprises en Californie, ou sur le Rhin, mais la plupart consistent en la réintroduction de sédiments exogènes dont le transport sur le site déficitaire est extrêmement coûteux. La basse vallée de l'Ain représente un site d'étude idéal pour aborder cette thématique de recherche. Cette rivière comporte, en effet, un corridor relativement naturel et n'a pas été le centre d'importantes activités (extractions de granulats en lit mineur) ou d'aménagements importants (endiguement généralisé, calibration pour la navigation), hormis la construction de nombreux ouvrages hydroélectriques.<br /><br />Dans un premier temps, nous avons identifié les effets de la chaîne de barrages sur la morphologie de l'Ain dont les variables de contrôle ont été profondément modifiées depuis la fin du 19e siècle (chapitre 2). Pour cela, nous avons tout d'abord analysé finement la trajectoire contemporaine du cours d'eau en nous focalisant sur deux paramètres d'ajustement (la largeur et le profil en long). Ceci nous a permis, ensuite, de distinguer, au sein de cette trajectoire, les effets des barrages sur les variables de contrôle (charge de fond depuis 1931 et débit depuis 1968) et sur les ajustements morphologiques qui ont pu en découler. L'amplitude des modifications des variables de contrôle imputables aux barrages, ainsi que l'extension spatiale actuelle des ajustements fluviaux en lien avec ces modifications, ont été ensuite déterminées à partir des jeux de données disponibles (photographies aériennes) et de mesures collectées sur le terrain (granulométrie).<br />Dans un second temps, nous avons cherché à approfondir nos connaissances relatives à la dynamique sédimentaire de l'Ain (détermination des entrées sédimentaires, des dépôts, des capacités du cours d'eau à évacuer la charge disponible, quantification des excédents énergétiques du cours d'eau) pour définir l'amplitude actuelle du déficit sédimentaire du cours d'eau, mais également pour déterminer les évolutions à venir et les préconisations de gestion à envisager (chapitre 3). Trois approches ont été utilisées et adaptées pour aborder cet aspect : la construction d'un budget sédimentaire par tronçons homogènes, des mesures directes de transport solide, et la détermination de la capacité de transport à l'aide de formules hydrauliques. Ces trois techniques ont permis d'effectuer une validation croisée des résultats obtenus, qui montrent la nécessité de mettre en place rapidement des mesures de gestion pour augmenter les introductions de charge sédimentaire en amont du système. Il semble ainsi que le chenal ne soit plus en mesure d'assurer seul sa recharge en sédiment et qu'aucune entrée sédimentaire conséquente ne soit susceptible d'enrayer la progression du déficit évalué à 10-15 000 m3.an -1.<br />Ces résultats ont ainsi servi de base pour la définition d'un plan de gestion durable de la dynamique sédimentaire de l'Ain (chapitre 4) qui présente un double objectif, à la fois préventif (préservation des secteur à méandres mobiles) et curatif (réhabilitation de la dynamique latérale des secteurs déjà déficitaires). Après avoir présenté l'ensemble des actions potentiellement envisageables sur des tronçons à l'aval de barrages, nous avons sélectionné les mesures les plus adaptées techniquement et économiquement à notre contexte. Nous présentons enfin les premières opérations de recharge artificielle qui ont été réalisées à la suite de ces préconisations.

Une grande diversité d’animaux produit des sons pour communiquer, s'orienter, ou lors de la réalisation d'actes comportementaux comme la prise de nourriture. Ces sons ne se répartissent pas aléatoirement dans l'espace et le temps suggérant l'existence de règles d'assemblage sonore qui structurent les populations et communautés acoustiques. Les environnements d'eau douce, et en particulier les mares, sont considérés comme les réservoirs d'une importante diversité biologique, et donc potentiellement abritant un nombre significatif d'espèces produisant des sons. Cependant la diversité acoustique de ces milieux naturels n'a jamais été explorée.L'objectif principal de cette thèse est d'explorer pour la première fois la diversité acoustique présente dans les milieux d'eau douce en climat tempéré en étudiant les structures des populations et communautés acoustiques et en explorant les processus pouvant déterminer ces structures.Une revue bibliographique sur la production sonore par les organismes d'eau douce ainsi que des enregistrements d'espèces cibles effectués en laboratoire révèlent qu'une diversité acoustique particulière existe dans les environnements d'eau douce en milieux tempérés. Pour comprendre comment cette diversité est structurée, les communautés acoustiques de trois mares situées dans des environnements différents ont été enregistrées et suivies au cours du temps. Cette étude révèle que les trois mares sont caractérisées par des communautés acoustiques riches et distinctes ayant des dynamiques spatio-temporelles spécifiques. Les facteurs potentiels structurant les communautés acoustiques d’eau douce ont été recherchés en testant si la composition de communautés acoustiques dans six bras morts de la plaine d'inondation du Rhône était liée à des variables environnementales. Nos résultats montrent que les communautés acoustiques des bras morts sont significativement liées à une variable environnementale : le degré de connectivité entre les bras morts et le lit principal de la rivière. Ce résultat suggère un rôle clé de cette variable dans les règles d'assemblage des communautés. Enfin, pour comprendre les processus possibles liant la production de sons et l'environnement naturel, une population de l'insecte aquatique Micronecta scholtzi a été suivie par des enregistrements acoustiques dans une mare méditerranéenne. Le niveau d'activité acoustique de M. scholtzi a été estimé de façon continue à l'aide d'un réseau de 12 capteurs sonores synchronisés. L'activité acoustique était caractérisée par un rythme circadien, dont les propriétés étaient perturbées par la diffusion expérimentale d'un bruit d'origine anthropique. Cette expérience révèle que les effets de la pollution sonore peuvent être observés à l'échelle d'une population d'insectes aquatiques.Ce travail montre ainsi l'existence d'une diversité acoustique dans les milieux d'eau douce et identifie des relations entre production acoustique et facteurs environnementaux. Ce travail ouvre également des perspectives intéressantes d'utilisation de l'acoustique pour aborder des problématiques d'écologie fondamentale et appliquée en milieu d'eau douce. / An important diversity of animal species produces sounds during communication, orientation, movement, or prey-predator acts. These sounds are not distributed randomly in space and time and are therefore thought to follow assembly rules forming either acoustic populations or acoustic communities. Freshwater environments and ponds in particular, are considered as primary resources for biological diversity and as such host a potentially significant number of soniferous species. However the acoustic diversity of these natural environments remains totally unexplored.The main aim of this PhD was to explore for the first time the acoustic diversity found in temperate freshwater by studying the patterns and structural processes of a selection of acoustic populations and communities recorded in several types of freshwater environments. A review of the literature on sound production by freshwater organisms along with laboratory recordings of target species revealed that a valuable acoustic diversity can be found in temperate freshwater environments. To understand how the acoustic diversity is structured, the acoustic communities of three temperate ponds were acoustically monitored. This study revealed that the three ponds were characterized by rich and distinct acoustic communities with specific spatio-temporal dynamics. To further understand the potential factors structuring freshwater acoustic communities, environmental variables were assessed along with the composition of acoustic communities found in six secondary channels of the Rhône riverine floodplain. Two environmental variables were investigated: the water temperature and the level of lateral connectivity of the secondary channels to the main river. Acoustic communities in the Rhône riverine floodplain were clearly structured by lateral connectivity suggesting a role of this key variable as an assembly rule. Finally to understand the possible processes linking animal acoustics and the natural environment, a population of aquatic insect, Micronecta scholtzi, was acoustically monitored in a Mediterranean pond. The level of M. scholtzi acoustic activity was assessed continuously using a network of twelve synchronised acoustic sensors. The acoustic activity of \textit{M. scholtzi} showed a regular daily pattern that was modified in amplitude and phase by the playback of an anthropogenic noise. This experiment revealed that the effects of noise pollution may emerge at an aquatic insect population level. This PhD unraveled the existence of a significant amount of unexplored acoustic diversity in freshwater environments and identified links between acoustics and the environment. This research opens interesting perspectives in the use of acoustic to tackle fundamental and applied ecological questions in freshwater environments.

La prise de conscience des problèmes d'environnement et des effets directs et indirects des activités humaines a conduit à renforcer la surveillance haute fréquence des écosystèmes marins par l'installation de stations de mesures multicapteurs autonomes. Les capteurs, installés dans des milieux hostiles, sont sujets à des périodes de calibration, d'entretien voire des pannes et sont donc susceptibles de générer des données bruitées, manquantes voire aberrantes qu'il est nécessaire de filtrer et compléter avant toute exploitation ultérieure. Dans ce contexte, l'objectif du travail est de concevoir un système numérique automatisé robuste capable de traiter de tel volume de données afin d’améliorer les connaissances sur la qualité des systèmes aquatiques, et plus particulièrement en considérant le déterminisme et la dynamique des efflorescences du phytoplancton. L'étape cruciale est le développement méthodologique de modèles de prédiction des efflorescences du phytoplancton permettant aux utilisateurs de disposer de protocoles adéquats. Nous proposons pour cela l'emploi du modèle de Markov caché hybridé pour la détection et la prédiction des états de l'environnement (caractérisation des phases clefs de la dynamique et des caractéristiques hydrologiques associées). L'originalité du travail est l'hybridation du modèle de Markov par un algorithme de classification spectrale permettant un apprentissage non supervisé conjoint de la structure, sa caractérisation et la dynamique associée. Cette approche a été appliquée sur trois bases de données réelles : la première issue de la station marine instrumentée MAREL Carnot (Ifremer) (2005-2009), la seconde d’un système de type Ferry Box mis en œuvre en Manche orientale en 2012 et la troisième d’une station de mesures fixe, installée le long de la rivière Deûle en 2009 (Agence de l’Eau Artois Picardie - AEAP). Le travail s’inscrit dans le cadre d’une collaboration étroite entre l'IFREMER, le LISIC/ULCO et l'AEAP afin de développer des systèmes optimisés pour l’étude de l’effet des activités anthropiques sur le fonctionnement des écosystèmes aquatiques et plus particulièrement dans le contexte des efflorescences de l’algue nuisible, Phaeocystis globosa. / Because of the growing interest for environmental issues and to identify direct and indirect effects of anthropogenic activities on ecosystems, environmental monitoring programs have recourse more and more frequently to high resolution, autonomous and multi-sensor instrumented stations. These systems are implemented in harsh environment and there is a need to stop measurements for calibration, service purposes or just because of sensors failure. Consequently, data could be noisy, missing or out of range and required some pre-processing or filtering steps to complete and validate raw data before any further investigations. In this context, the objective of this work is to design an automatic numeric system able to manage such amount of data in order to further knowledge on water quality and more precisely with consideration about phytoplankton determinism and dynamics. Main phase is the methodological development of phytoplankton bloom forecasting models giving the opportunity to end-user to handle well-adapted protocols. We propose to use hybrid Hidden Markov Model to detect and forecast environment states (identification of the main phytoplankton bloom steps and associated hydrological conditions). The added-value of our approach is to hybrid our model with a spectral clustering algorithm. Thus all HMM parameters (states, characterisation and dynamics of these states) are built by unsupervised learning. This approach was applied on three data bases: first one from the marine instrumented station MAREL Carnot (Ifremer) (2005-2009), second one from a Ferry Box system implemented in the eastern English Channel en 2012 and third one from a freshwater fixed station in the river Deûle in 2009 (Artois Picardie Water Agency). These works fall within the scope of a collaboration between IFREMER, LISIC/ULCO and Artois Picardie Water Agency in order to develop optimised systems to study effects of anthropogenic activities on aquatic systems functioning in a regional context of massive blooms of the harmful algae, Phaeocystis globosa.

Territoire uni par la diversité des ressources aquatiques la caractérisant, la traversant et l’enserrant, la France peut s’enorgueillir de bénéficier d’une Eau dont la disponibilité quantitative ne peut être contestée. D’un point de vue qualitatif, la multitude croissante des intérêts les enviant a été générée par un nombre certain d’utilités – individuelles et collectives – ayant nécessité que soit forgé un Modèle d’administration pour les encadrer tous. Dans le but d’appréhender avec le plus d’efficacité les dimensions sociales et économiques de l’Eau et des Milieux aquatiques, ce Modèle a internalisé non seulement le caractère durable de leur gestion mais également celui lié à l’équilibre. En recherchant l’articulation entre ces utilités et ces intérêts, ainsi que, par extension, celle des acteurs les portant, notre Modèle éprouvera sa résilience à l’aune de multiples chocs endogènes et exogènes. Profondément saisi par le marqueur territorial central et local, ce Modèle n’en a pas moins épousé la logiquejuridique tant dans son optique de prescription que de prestation. Lié, intimement, à ces différents axes matériels et immatériels, il s’est progressivement constitué tel un instrument de structuration des liens unissant les hommes, les territoires et les ressources aquatiques. Achoppé et érodé par les coups de boutoir successifs des nombreuses cristallisations de l’Utilitarisme, notre Modèle est en passe de réaffirmer la dimension holiste de l’Intérêt général lui ayant insufflé la vie afin d’armer ce régime juridique des ressources aquatiques face aux conflits internes et externes de l’Eau provenant du Passé, s’ancrant dans le Présent et se diversifiant dans le Futur / Territory united by the diversity of the aquatic resources characterizing it, crossing it and enclosing it, France can be proud to benefit from a Water whose quantitative availability cannot be disputed. From a qualitative point of view, the increasing interests for these environmental resources have been created by some utilities – individual and collective – that required the forging of a model of Administration in order to frame them all. In order to understand more effectively the social and the economic dimensions of Water and aquatic resources, this Model has internalized the sustainability of their management but, also the importance of their balance. By seeking the articulation between utilities and these interests, as well as, by extension, the actors carrying them, we focus our mind on the evolution of our Model when some of its basements are jeopardized. Deeply grasped by the central and the local territorial marker, this Model has been unified with a legal logic, both in terms of prescription andbenefit. Intimately connected to these several material and immaterial axis, our Model has progressively been constituted as a tool for structuring the bonds uniting people, territories and aquatic resources. Criticized and weathered by the successive crystallizations of Utilitarianism, our Model is about to reinforce the holistic dimension of the General Interest that has breathed life into it, in order to arm legal framework of aquatic resources against internal and external conflicts from the Past, the Present and the Future