La recherche et l'étude des Globotruncanidae (foraminifères planctoniques) dans les formations du Crétacé supérieur de Haute Provence et des Alpes méridionales a permis la mise en évidence de dix biozones successives, caractéristiques des étages Cénomanien à Maastrichtien. Au point de vue stratigraphique, les limites et les subdivisions du Cénomanien et du Turonien ont, d'une façon générale, été précisées. Les dépôts coniaciens, santoniens, campaniens et maastrichtiens, peu riches en macrofaune et mal différenciés jusqu'ici, ont pu être datés dans toute la région étudiée. L'étude biostratigraphique et lithologique du Crétacé supérieur a permis en outre de suivre l'évolution de la sédimentation depuis la province nord-orientale, où sont développés des faciès de bassin, jusqu'au secteur méridional, caractérisé par des faciès de plateforme proximale. L'évolution géodynamique de ce domaine subalpin méridional, sous contrôle essentiellement tectonique et eustatique, conduira au cours du Crétacé supérieur, cette partie de la paléomarge alpine à l'émersion.

Les morpho-espèces de foraminifères planctoniques sont composées d'éco-génotypes parfois différentiables sur la base de la morphologie de leur coquille. Cette découverte récente d'une diversité ainsi qualifiée de « pseudo-cryptique » ouvre des perspectives d'amélioration de la précision des reconstructions paléocéanographiques. Malheureusement, ces génotypes ont été définis de façon subjective et ne sont pas homogènes quant à leur rang taxonomique, ce qui est pourtant un pré-requis pour leur intégration dans les modèles de reconstruction. Grâce à l'application de méthodes quantitatives de délimitation d'unités taxinomiques sur les séquences partielles de la petite sous-unité ribosomale (SSU) disponibles chez l'ensemble des morpho-espèces de foraminifères planctoniques, nous montrons que 49 de ces génotypes sont suffisamment divergents pour constituer d'authentiques espèces. Deux morpho-espèces clefs de la paléocéanographie sont étudiées plus en détail. Chez Neogloboquadrina pachyderma, l'obtention des premières séquences complètes de la SSU et la comparaison morphogénétique de spécimens (sub)polaires permettent de proposer un nouveau scénario évolutif et de montrer que les variations morphologiques sont ici d'origine éco-phénotypique, et donc indépendantes de la diversité génétique. Chez Globigerinoides sacculifer, caractérisé par une forte diversité morphologique, il existe au contraire une seule et unique espèce cosmopolite dans les eaux (sub)tropicales de l'Océan mondial. Ces deux cas particuliers montrent que, contrairement à ce que suggéraient les études précédentes, la spéciation pseudo-cryptique n'a pas valeur de règle chez les foraminifères planctoniques / Morphospecies of planktonic foraminifera are clusters of eco-genotypes that show small but significant shell morphological differences (pseudo-cryptic species).This discovery opens a new perspective for improving the accuracy and resolving power of paleoceanographic reconstructions. Unfortunately, current genetic type delimitations suffer subjectivity, inducing non-homogenous taxonomic status while homogenous taxonomic status is a prerequisite for including genetic types in reconstruction models. By applying quantitative and complementary methods for taxonomic units delimitation to the available dataset of partial sequences of SSU (ribosomal small sub-unit), we delimited 49 genuine (pseudo)cryptic species of planktonic foraminifera. We studied two paleoceanographic key-species. Complete sequencing of the SSU and morpho-genetic comparison within austral (sub)polar genetic types of Neogloboquadrina pachyderma lead to a new phylogeographic hypothesis and showed that morphological variations are the result of ecophenotypic effects and are not related with genetic types. The morphologically diverse Globigerinoides sacculifer is the first case of a planktonic foraminifera morphospecies corresponding to a single genetic type distributed world-wide in (sub) tropical waters. These two cases show that, contrary to previous studies conclusions, pseudo-cryptic speciation is not a rule within planktonicForaminifera

Les morpho-espèces de foraminifères planctoniques sont composées d'éco-génotypes parfois différentiables sur la base de la morphologie de leur coquille. Cette découverte récente d'une diversité ainsi qualifiée de " pseudo-cryptique " ouvre des perspectives d'amélioration de la précision des reconstructions paléocéanographiques. Malheureusement, ces génotypes ont été définis de façon subjective et ne sont pas homogènes quant à leur rang taxonomique, ce qui est pourtant un pré-requis pour leur intégration dans les modèles de reconstruction. Grâce à l'application de méthodes quantitatives de délimitation d'unités taxinomiques sur les séquences partielles de la petite sous-unité ribosomale (SSU) disponibles chez l'ensemble des morpho-espèces de foraminifères planctoniques, nous montrons que 49 de ces génotypes sont suffisamment divergents pour constituer d'authentiques espèces. Deux morpho-espèces clefs de la paléocéanographie sont étudiées plus en détail. Chez Neogloboquadrina pachyderma, l'obtention des premières séquences complètes de la SSU et la comparaison morphogénétique de spécimens (sub)polaires permettent de proposer un nouveau scénario évolutif et de montrer que les variations morphologiques sont ici d'origine éco-phénotypique, et donc indépendantes de la diversité génétique. Chez Globigerinoides sacculifer, caractérisé par une forte diversité morphologique, il existe au contraire une seule et unique espèce cosmopolite dans les eaux (sub)tropicales de l'Océan mondial. Ces deux cas particuliers montrent que, contrairement à ce que suggéraient les études précédentes, la spéciation pseudo-cryptique n'a pas valeur de règle chez les foraminifères planctoniques

L’utilisation des coquilles carbonatées de foraminifères planctoniques comme marqueurs paléocéanographiques repose sur l’hypothèse fondamentale que chaque espèce morphologique correspond à une espèce biologique caractéristique d’un habitat spécifique. Cette relation empirique a été récemment remise en cause par des analyses moléculaires qui ont révélé la présence systématique de plusieurs espèces génétiques (espèces cryptiques) au sein des morpho-espèces actuelles. Il a été suggéré que ces espèces cryptiques ou génotypes, présentaient (1) des préférences biogéographiques et écologiques restreintes par rapport à leur morpho-espèce respective et (2) des différences morphologiques. Dans ce travail, nous avons caractérisé la diversité génétique, morphologique et écologique de 4 morpho-espèces clefs de la paléocéanographie, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata et Globigerina bulloides. Cette étude repose sur le développement d’un protocole d’extraction ADN non destructif pour la coquille calcaire, permettant l’analyse conjointe de la variabilité génétique et morphologique d’un même individu. Les variations de forme ou de porosité de chacun des génotypes des morphoespèces ont été quantifiées. Il apparaît que le fort degré de plasticité morphologique largement documenté chez les foraminifères planctonique et jusqu’alors interprété comme écophénotypique, est au moins en partie la conséquence du regroupement de plusieurs génotypes présentant des morphologies et préférences écologique particulières. Sur la base de ces observations, des modèles de reconnaissance morphologique permettant d’identifier les génotypes à partir de la morphologie de la coquille, utilisables à l’échelle populationnelle, ont été développés. Afin de quantifier l’impact de l’intégration de la diversité cryptique dans les reconstitutions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques, les fonctions de transfert couramment utilisées ont été re-calibrées en intégrant les distributions restreintes des génotypes d’O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata et G. bulloides. Ces re-calibrations conduisent à un degré de précision jusqu’alors jamais atteint dans les reconstructions paléocéanographiques basées sur les assemblages de foraminifères planctoniques. / The usefulness of calcareous shells of planktonic foraminifera as a paleoceanographic proxy relies on the key hypothesis that each morphospecies corresponds to a biological species with a specific habitat. This empirical relationship has been challenged since molecular analyses have revealed a significant level of cryptic genetic diversity among modern morphospecies of planktonic foraminifera. Previous workers have suggested that the cryptic species or genotypes (1) display narrower biogeographic and ecological ranges than their related morphospecies, and (2) exhibit shell morphological differences. In this work, we have characterized the genetic, morphological and ecological diversity among four planktonic foraminiferal morphospecies of significance in paleoceanography, i.e. Orbulina universa, Truncorotalia truncatulinoides, Globoconella inflata and Globigerina bulloides. Our study relies on the development of a new single-cell DNA extraction protocol that retains the shell, allowing direct morpho-genetic comparisons. Shape or porosity variations within each genotype have been quantified. It appears that the high degree of morphological plasticity widely documented in planktonic foraminifera and classically seen as ecophenotypy, is at least partly the spurious consequence of lumping several genotypes that display morphological and environmental preferences. Based on these observations, we developed several population-scale models, which allow recognition of the cryptic species based on their shell morphology. Finally, in order to quantify the impact of integrating cryptic diversity in assemblage-based aleoceanographic reconstructions, we have re-calibrated transfer functions based on the ecological ranges of the genotypes of O. universa, T. truncatulinoides, G. inflata and G. bulloides in the southern oceans. Such recalibrations led to a great, previously never reached improvement in the accuracy of the assemblage-based paleoceanographic reconstructions.

Les cycles biogéochimiques du carbone et des éléments biogènes (Si, N, P) ont été étudiés en lien avec la dynamique nutritionnelle du phytoplancton dans le système naturellement fertilisé des Kerguelen. Cette étude s'inscrit dans le programme KEOPS2, qui a ciblé le nord-est du plateau des Kerguelen au début de la saison productive. La comparaison avec une zone HNLC limitée en fer a confirmé certaines des précédentes observations réalisées au cours des expériences de fertilisations artificielles et naturelles : le fer stimule clairement la croissance du phytoplancton et plus particulièrement celle des diatomées. Les zones naturellement fertilisées se sont en effet caractérisées par des biomasses en chlorophylle a et en silice biogénique 3-10 fois supérieures à la zone non-fertilisée et, par de fortes vitesses de production de silice biogénique atteignant des valeurs rarement observées dans l'océan Austral. La zone HNLC s'est caractérisée quant à elle par une population nanoplanctonique principalement composée de nanoflagellés autotrophes non siliceux. Ces travaux soulignent l'importance d'étudier la composition spécifique des populations de diatomées pour comprendre leurs implications dans les cycles du C et du Si. Nos observations ont montré que les caractéristiques physiologiques des diatomées conditionnent directement l'export de matière en profondeur dans la région des Kerguelen. Cette idée a notamment été illustrée par l'étude de l'évolution saisonnière du bloom au sud-est du plateau. / Biogeochemical cycles of carbon, silicon, nitrogen and phosphorus were studied in relation to the nutritional dynamics of phytoplankton in the naturally iron-fertilized region of Kerguelen, in the Southern Ocean. This study was conducted in the framework of the KEOPS 2 program which took place in the northeastern part of the Kerguelen Plateau in early austral spring (October-November 2011). The comparison between this iron-fertilized region and an iron-limited HNLC (High Nutrient Low Chlorophyll) area confirmed some previous observations from artificial and natural fertilization experiments: iron availability clearly stimulates phytoplankton growth and especially diatom growth. Iron-fertilized regions were characterized by 3-10 fold higher chlorophyll a and biogenic silica biomasses than the iron-limited area, as well as higher biogenic silica production rates reaching values rarely observed in the Southern Ocean. The HNLC area was characterized by a nanoplanktonic assemblage mainly composed of non-siliceous autotrophic nanoflagellates. Our results highlight the importance of studying the specific composition of diatom assemblages to better understand their impact on the C and Si biogeochemical cycles. Our observations showed that physiological traits of diatoms directly drove matter export to depth in the Kerguelen region. This idea was illustrated through the seasonal evolution of the south-eastern bloom by combining our data with KEOPS 1 data. In this region, a shift in the diatom assemblage was observed in parallel to an evolution of the vertical flux of matter, and of uptake and particulate matter ratios Si:C:N.

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Dans cette thèse, les applications des plasmas à basse température à la pression atmosphérique sont discutées. En particulier, la bio-décontamination des bactéries planctoniques et biofilms bactériens sur des surfaces planes et complexe sont réalisées par des décharges corona de l'air et de plasma d'argon. Dans ce travail, nous caractérisons trois sources de plasma qui sont utilisées pour la décontamination d'Escherichia coli. CC corona décharges dans l'air - corona streamer positive et négative des impulsions Trichel ont été utilisés pour la décontamination des bactéries planctoniques et biofilms bactériens. Dans certaines expériences de l'eau a été électro-pulvérisée sur des échantillons de haute tension électrode. Bio-décontamination des biofilms bactériens a été réalisée sur des lames en verre, pendant 15 min le traitement de plasma a été rendu majorités des bactéries incultivables. Selon la microscopie confocale à balayage laser de biofilms colorées par kit de la viabilité, une partie de ces bactéries incultivables restait viables, seulement les couches les plus supérieures du biofilm ont été tuées. La deuxième source de plasma est corona décharge pulsée propagé à l'intérieur du tube de quartz longue et étroite où l'argon sec ou l'argon avec de la vapeur d'eau coulait à la pression atmosphérique. Ce type de décharge et a une application potentielle dans la décontamination des surfaces intérieures des cathéters ou d'autres dispositifs longs et tubulaires ou pourrait fournir un plasma à basse température sur des distances longues à l'intérieur du corps humain. Tout d'abord, cette source de plasma à basse température a été caractérisée par ses paramètres électriques, et ensuite, une spectroscopie d'émission optique identifiés l'émission de plasma UV-B de radical hydroxyle excité en particulier avec l'argon humide. L'effet de cette UV-B a été testé sur des bactéries planctoniques et a été découvert pour causer jusqu'à un dommage substantiel encore plus loin en aval du tube. La source de plasma d'argon dernière doit aller qui utilise l'argon saturé sec, humide ou de l'eau en tant que gaz de travail. Cette décharge a été principalement utilisée pour la décontamination biofilm, et nous avons reçu des résultats similaires comme décharges corona CC. / In this PhD thesis, applications of lowtemperature plasmas at atmospheric pressure are discussed. In particular, bio-decontamination of planktonic bacteria and bacterial biofilms on flat and complex surfaces by air corona discharges and argon plasma. In this work, we characterize three plasma sources which are used for decontamination of Escherichia coli. DC corona discharges in air - positive streamer corona and negative Trichel pulses were used for decontamination of planktonic bacteria and bacterial biofilms. In some experiments water was electrosprayed onto samples from high voltage electrode. Bio-decontamination of bacterial biofilms was carried out on glass cover slides, within 15 min plasma treatment most of the bacteria were rendered uncultivable. Part from these uncultivable bacteria remained viable only top layers of the biofilm were killed, according to confocal laser scanning microscopy of biofilms stained by live/dead viability kit. The secondplasma source was pulsed corona discharge propagated inside the long narrow quartz tube in which dry argon or argon with water vapor was flowing at atmospheric pressure. This type of discharge has a potential application in decontamination of inner surfaces of catheters or other long tubular devices or could able to deliver low-temperature plasma on longer distances inside the human body. Firstly, this low-temperature plasma source was characterized by its electrical parameters, then, an optical emission spectroscopy of plasma identified UV B emission form excited hydroxyl radical especially with humid argon working gas. The effect of this UV B was tested on planktonic bacteria and was found out to cause up to a substantial damage even further downstream the tube. The last plasma source has argon jet which used dry, humid or water saturated argon as a working gas. This discharge was predominantly used for biofilm decontamination, where we received similar results as with DC corona discharges.

L'objectif de ce travail est d'améliorer la connaissance des marqueurs biologiques (ou proxies) des changements hydrologiques dans le Golfe de Gascogne (G de G) au cours de l'Holocène. L'analyse des archives sédimentaires du Sud Est (SE) du G de G a démontré que cet environnement, en marge de la circulation thermohaline océanique et sous l'influence directe de l'Oscillation Nord Atlantique (NAO), enregistre à la fois la variabilité climatique Holocène globale, et une variabilité régionale sous l'influence du climat sur le continent adjacent. Dans ce contexte, des carottes courtes (1 à 3 m) ont été prélevées sur quatre stations situées le long d'un transect bathymétrique NW-SE dans le SE du G de G. Les paramètres sédimentologiques, les assemblages de foraminifères planctoniques (FP) et benthiques (FB), les assemblages de coccolithes, les ratios isotopiques de l'oxygène et du carbone des tests de foraminifères ainsi que l'évolution des tailles des tests de FP ont été étudiés tous les 0,5 à 10 cm. De 13 000 cal ans BP à l'actuel, le G de G a rencontré des perturbations environnementales relatives aux variations des forçages globaux (insolation, circulation atmosphérique et océanique). Les FP se sont révélés de bons proxies des variations de températures et de stratification de la colonne d'eau, forcées par les variations court-, moyen- et long- terme de l'insolation, permettant de distinguer des périodes à saisons estivales chaudes, ou des périodes à production primaire (PP ; bloom de printemps) intense. La présence d'espèces allochtones d'origine subtropicale révèle de longues périodes d'intrusions d'eaux chaudes et salées (courant Navidad) jusqu'au fond du G de G, configuration observée actuellement en conditions de NAO négative. Couplée à l'augmentation du niveau marin, l'influence continentale affecte l'environnement benthique, caractérisé par des transports sédimentaires intenses, jusqu'aux environs de 8 000 ans cal BP. Au-delà, les FB répondent directement aux variations de la PP ainsi qu'aux apports latéraux de matière organique par les panaches fluviatiles. L'ensemble des données permet de corréler les événements climatiques détectés sur le continent adjacent avec leurs conséquences locales en mer bordière, comme le couplage de l'augmentation des précipitations détectées sur la péninsule ibérique avec un surcroît d'apports d'éléments nutritifs dans le G de G, ou l'impact du déplacement de l'embouchure de l'Adour sur l'eutrophisation de l'environnement benthique adjacent.

La datation absolue des archives climatiques est essentielle pour comprendre les mécanismes du climat. Cette étude a porté sur la fraction fine (<63 μm) riche en aragonite (adaptée à la datation U/Th) et sur les tests de foraminifères planctoniques (>150 μm) d'une carotte de sédiments marins de la Mer des Caraïbes couvrant le dernier million d'années, en utilisant une approche minéralogique et des traceurs géochimiques. Les objectifs sont : 1) évaluer le<br />synchronisme entre le δ18O et les âges absolus de deux fractions de tailles différentes et 2) reconstruire les paléoenvironnements de la zone. La minéralogie de la fraction fine est contrôlée par les changements du niveau marin à l'échelle glaciaire-interglaciaire. Les décalages temporels entre le δ18O et le 14C des deux fractions durant la Terminaison I sont en partie expliqués par un modèle de bioturbation. Les essais de datation U/Th sur la fraction fine des Terminaisons II et V ont montré une contamination par du Th non-radiogénique, nécessitant des développements analytiques. Les reconstitutions des variations de δ18O de l'eau de mer suggèrent une diminution de la salinité de surface à la fin de la Transition Mid-Pléistocène, associée à la position de l'ITCZ au niveau de la Mer des Caraïbes.

Tandis que la variabilité climatique à long terme du Quaternaire terminal (oscillations glaciaire/interglaciaire) est relativement bien appréhendée aujourd’hui, l'origine et la modalité des variations climatiques haute-fréquence séculaires à millénaires, depuis la très haute fréquence des cycles de Dansgaard-Oeschger (D/O) jusqu'à la plus grande périodicité des événements d'Heinrich, restent toujours matière à débat. Parmi les éléments encore équivoques se trouvent notamment les modalités de transferts de chaleur méridiens et latitudinaux. A ce titre, la connexion hydrologique entre l’Atlantique et la Méditerranée apparaît comme un exemple d’étude particulièrement approprié vu qu’elle illustre le couplage de phénomènes jouant selon un double gradient Est-Ouest et Nord-Sud, reliant ainsi processus subtropicaux et nord atlantiques. Nous avons ainsi ciblé nos analyses sur des séquences prélevées autour du détroit de Gibraltar, avec pour objectif d’étendre les connaissances spatiales et temporelles de la variabilité climatique haute fréquence des derniers 50 000 ans dans le secteur de l’Atlantique Est subtropical et de la Méditerranée occidentale. La méthodologie de cette thèse est ainsi basée sur une comparaison multi-proxies qui inclut des analyses micropaléontologiques (dinokystes et foraminifères planctoniques) et géochimiques (isotopes stables et alkénones). Nous avons ainsi pu tester la cohérence des changements hydrologiques de surface inter- et intra-bassins et tenter de caractériser la migration des fronts hydrologiques associés. Grâce aux sites des marges marocaine et portugaise, notamment, nous avons pu vérifier l’impact des cycles de D/O sur la variabilité de l’intensité des cellules d’upwelling côtières dans ce secteur et sur la dynamique de la veine d’eau méditerranéenne profonde (MOW), couplant signaux des masses d’eau superficielles (température, salinité et productivité) aux paléo-intensités de la MOW. / While the long-term climatic variability of the Quaternary is relatively well understood today, the causes and processes at the origin of the rapid and brutal climatic variability that characterized the last glacial period (Dansgaard-Oeschger cycles), including meridional and latitudinal heat transfer mechanisms, are still subject to debate. As such, studying the hydrological connection between the Atlantic and the Mediterranean Sea appears particularly appropriate since it illustrates the coupling acting on a double East-West and North-South gradient. It furthermore links subtropical processes and North Atlantic ones. We focused our analysis on sedimentary sequences retrieved around the Strait of Gibraltar, in order to extend the spatial and temporal knowledges about the impact of the high frequency climatic variability of the last 50 000 years in the sector of the eastern subtropical Atlantic and of the western Mediterranean Sea. The methodology of this thesis is based on a multi-proxy compilation coupling micropaleontological (dinocysts and planktonic foraminifera) and geochemical (stable isotopes and alkenones) approaches. We have tested the consistency of the sea-surface paleohydrological changes at inter-and intra-basins scales and tried to characterize the associated migration of the hydrological fronts. Sites of the Portuguese and Moroccan margins, in particular, allowed us to document the impact of the D/O cycles on the intensity of coastal upwelling cells as well as on the dynamics of the MOW, by coupling sea surface signals (temperature, salinity and productivity) to paleointensity of the MOW.