Cette thèse cherche à déterminer l’influence de l’environnement abiotique sur la structure des assemblages de poissons dans les estuaires européens tidaux à partir d’une approche macroécologique. L’environnement abiotique de 135 estuaires, du Portugal à l’Ecosse, est caractérisé par une quinzaine de descripteurs en utilisant une approche écohydrologique. Les assemblages de poissons d’une centaine d’estuaires sont caractérisés par les données de pêche acquises au cours de campagnes scientifiques conduites dans le cadre de la Directive-Cadre européenne sur l’Eau (DCE). Néanmoins, ces données sont souvent hétérogènes du fait des différences entre les protocoles d’échantillonnage utilisés. Afin de limiter cette hétérogénéité, une sélection rigoureuse et une procédure de standardisation des données ont été effectuées. Les assemblages de poissons sont décrits à l’aide d’indices globaux ou fonctionnels relatifs à la richesse spécifique et à l’abondance. A l’aide de modèles linéaires généralisés, des relations sont établies entre des attributs de l’ichtyofaune et des gradients abiotiques à large échelle et au sein de l’estuaire. La richesse spécifique totale, et en particulier celle des espèces marines et migratrices amphihalines, augmente avec la taille de l’estuaire. De plus, elle apparaît plus élevée dans les estuaires associés à un large plateau continental. Les plus fortes densités totales et, en particulier, celles des espèces résidentes et marines, sont associées aux estuaires présentant une grande proportion en zones intertidales. Les assemblages de poissons estuariens apparaissent fortement structurés par le gradient de salinité à la fois en termes de richesse spécifique et de densité. En parallèle, cette thèse apporte des éléments témoignant d’un décalage vers le Nord de plusieurs espèces de poissons estuariens dans le contexte du réchauffement climatique global. Les résultats de cette thèse contribueront à l’amélioration des indicateurs biotiques basés sur l’ichtyofaune qui sont actuellement développés dans le contexte de la DCE. / Based on a macroecological approach, this thesis aims at determining the influence of the abiotic environment on the structure of fish assemblages among European tidal estuaries. The abiotic environment of 135 North-Eastern Atlantic estuaries from Portugal to Scotland was characterised by fifteen descriptors using an ecohydrological approach. The fish assemblages of about a hundred estuaries were characterised by fish data collected during scientific surveys conducted in the context of the European Water Framework Directive (WFD). Nonetheless, differences among sampling protocols resulted in highly heterogeneous datasets. To limit this heterogeneity, a rigorous selections and standardisation processes were carried out. Fish assemblages were described by total or functional indices related to species richness or abundance. Relationships were identified between large-scale and intra-estuarine abiotic gradients and fish attributes by fitting generalised linear models. Results showed that the total number of species, and more especially of marine and diadromous species, increased with the estuary size. Moreover, the total species richness appeared higher in estuaries associated to a wide continental shelf. The greatest total densities, and more particularly total densities of resident and marine species, were associated to estuaries with a great proportion of intertidal areas. Fish assemblages appeared also strongly structured by the salinity gradient in terms of both species richness and density. Furthermore, this thesis brought some evidence of northward migration of estuarine fish species in the context of the global warming. The results of this thesis will contribute to improve the fish indicators that are currently developed in the context of the European WFD.

La métamorphose est une étape cruciale du cycle de vie de beaucoup de métazoaires. Elle est définie comme la transition d’une larve en un juvénile, souvent accompagnée de changements drastiques de morphologie, physiologie et de niche écologique. Le rôle des hormones thyroïdiennes a été mis en évidence dans la métamorphose des amphibiens, mais aussi de nombreux autres chordés comme certains poissons téléostéens ou l'amphioxus, suggérant que ce système était déjà présent et impliqué dans la métamorphose chez l'ancêtre commun de tous les chordés.Nous avons étudié le lien entre hormones thyroïdiennes et métamorphose selon deux axes. Premièrement, nous avons étudié la coordination entre la métamorphose et le recrutement larvaire, chez le chirurgien bagnard Acanthurus triostegus. Ce travail nous a permis de mieux comprendre le rôle de l’hormone thyroïdienne comme signal déclencheur d'une transition écologique importante. Dans le second axe de travail nous avons examiné l’origine de la signalisation thyroïdienne. Chez l’annélide Platynereis dumerili, nous avons identifié un récepteur fonctionnel des hormones et un rôle de l’hormone thyroïdienne dans son développement. Cela qui nous permet de démontrer que la signalisation thyroïdienne était présente à l’origine des bilateriens. Nous avons également mis en évidence un rôle des hormones thyroïdiennes dans le développement de cette espèce. Enfin dans le troisième axe nous nous sommes penchés sur l’origine de la synthèse de l’hormone thyroïdienne en retraçant l’évolution de la thyroglobuline, la protéine nécessaire à la production d’hormone chez les vertébrés. Son absence dans les autres taxons, alors que les dérivés de l’hormone y ont un rôle biologique, pose la question des mécanismes ancestraux de synthèse de ces hormones.Ces travaux explorent l’évolution de la signalisation thyroïdienne et proposent d’aborder la question du lien avec la métamorphose d’un point de vue évolutif et non-seulement développemental, afin de mieux comprendre la diversité des métamorphoses observées dans le monde animal. / Metamorphosis is a critical life step of many metazoans. It is defined as the transition between a larva and a juvenile. It comes with major changes of morphology, physiology and ecology. The role of thyroid hormone has been proven in the metamorphosis of amphibians but also in many other chordates such as teleost fishes or the amphioxus. This suggests that this system was functional and involved in the metamorphosis of the common ancestor of all chordates.We studied the link between thyroid hormones and metamorphosis according to two axes. First, we studied the coordination between metamorphosis and the larval colonization, using the convicted surgeon fish Acanthurus triostegus as a model. This work allowed us to better understand the role of thyroid hormones as a trigger signal of a major ecological transition. On the second axis, we investigated the origin of thyroid hormone signalization. In the annelid Platynereis dumerilii, we identified a functional thyroid hormone receptor and a role of TH in its development. This proves that thyroid hormone signaling was present at the basis of bilaterians. We also assessed the question of the origin of thyroid hormone synthesis by tracing back the evolution of the thyroglobulin, the protein mandatory for thyroid hormone synthesis in vertebrates. It absence in the other taxa, whereas thyroid hormone derivatives have a biological role, asks the question of the ancestral mechanisms of thyroid hormone synthesis.These works investigate the evolution of the thyroid hormone signalization and suggest to tackle the question of the link with metamorphosis from an evolutionary perspective, and not only from a developmental one, in order to better understand the diversity of metamorphosis overserved in the animal kingdom.

Les écosystèmes côtiers et estuariens sont extrêmement riches d’un point de vue biologique et écologique et abritent des habitats essentiels au maintien et au renouvellement des ressources marines d’intérêt halieutique. Parmi les altérations subies par ces écosystèmes, les proliférations de macroalgues opportunistes sont l’un des signes les plus visibles de l’eutrophisation dans plusieurs régions du monde, et particulièrement dans le nord-ouest de la France. Les processus à l’origine de ces proliférations sont relativement bien identifiés tandis que leurs conséquences écologiques - notamment sur l’ichtyofaune - restent mal connues et peu étudiées. L’objectif de cette thèse est de caractériser les effets des marées vertes sur la fonction d’habitat halieutique essentiel au renouvellement de l’ichtyofaune des zones côtières et estuariennes par une approche multi-échelleLes conséquences des marées vertes sur l’ichtyofaune ont tout d’abord été examinées à l’échelle de la communauté. Ensuite, les processus par lesquels cette perturbation affecte l’ichtyofaune ont été étudiés par une approche à l’échelle de l’individu. Cette étude s’est intéressée aux réponses des juvéniles à travers la sélection de l’habitat et la comparaison de leurs performances physiologiques entre un site contrôle et un site impacté. Au travers de ces deux approches, un impact négatif écologiquement significatif des marées vertes sur la qualité des habitats essentiels au renouvellement des ressources d’intérêt halieutique a été mis en évidence. Les conséquences des marées vertes sur l’ichtyofaune sont modul / Coastal and estuarine systems are highly productive areas that provide unique biological and ecological services and shelter essential habitats to numerous fisheries resources. Among the perturbations experienced by these ecosystems, proliferations of opportunistic macroalgae, commonly known as ‘green tides’, are one of the most obvious signs of eutrophication in coastal and estuarine areas, worldwide, and in Northwestern France in particular. The processes underlying macroalgal proliferations are almost identified whereas their ecological consequences - especially for ichthyofauna - remain poorly understood and understudied. The objective of this thesis is to characterise the effects of green tides on the role of coastal and estuarine habitats for ichthyofauna, on both the community and the individual scales.First, we investigated the consequences of green tides on ichthyofauna on the community scale. Then, we examined the processes which affect the ichthyofauna during green tides, on the individual scale. Marine juvenile fish responses were investigated based on habitat selection and comparison of individual performances between a control and an impacted site. Based on these two complementary approaches, we evidence ecological significant negative effects of green tides on the quality of essential fish habitats. The effects of green tides on ichthyofauna are modulated by the intensity and nature of macroalgal blooms, and are related to the fish habitat use and ecology. A decreasing gradient of sensibility to green tides is emphasised, from benthic to demersal and pelagi

Les genres Anisakis, Pseudoterranova, Hysterothylacium et Contracaecum, membres de la famille des Anisakidae, sont des nématodes dont les larves sont présentes chez de nombreuses espèces de poissons et céphalopodes. Ces larves peuvent induire des pathologies digestives et/ou allergiques chez l’Homme. En France, la consommation des produits de la pêche, surtout crus ou peu cuits est en augmentation. Ce travail de thèse s’intègre dans le programme ANR Fish-Parasites, financé par l’ANR (ANR-10-ALIA-004). Il a pour but d’évaluer les risques liés à la consommation des produits de la pêche et pour objectif principal d’étudier la répartition des Anisakidae dans les produits de la pêche. _x000D_Le plan d’échantillonnage a été établi suite à une analyse de type risk-ranking utilisant les données de consommation, l’origine géographique, des données de prévalence déjà existantes sur les Anisakidae. Au total, 1768 poissons appartenant à 18 espèces ont été collectés. L’ensemble des organes a été disséqué pour isoler les parasites. Ceux-ci ont été identifiés selon 2 méthodes : i) analyse individuelle par séquençage Sanger pour les organes ayant moins de 11 nématodes ii) analyse en pool par séquençage à haut débit (HTS) pour le reste. Le développement de plusieurs outils (création d’une base de séquences de référence, conception des amorces, mise au point de la préparation de matrice de séquençage et développement d’un pipeline d’analyse automatisé) a été nécessaire pour la mise en place de la méthode HTS. A partir des résultats obtenus, une acquisition et une structuration des données de prévalence des parasites potentiellement pathogènes pour l’Homme et présents dans les produits de la pêche couramment consommés a pu être réalisée.Sur 1 768 poissons échantillonnés, deux espèces n’étaient pas du tout parasitées : plies (Pleuronectes platessa) et saumon Atlantique (Salmo salar) d’élevage. 43,30 % des poissons n’étaient pas infectés par des Anisakidae. Sur la totalité des poissons, 28,62 % étaient infectés au niveau des viscères ; 22,96% dans les viscères et les filets et 5,49 % n’étaient infectés par des Anisakidae que dans les filets.Les cinq espèces de poisson dont la prévalence dans les filets était la plus élevée étaient : la lingue bleue (100 %), la cardine franche (70 %), le lieu noir (63 %), la baudroie (61 %) et le merlu (60 %).Les Anisakidae les plus identifiés étaient : Anisakis simplex, Anisakis pegreffii, Hysterothylacium aduncum, Pseudoterranova krabbeii.Anisakis a été retrouvé dans toutes les localisations et généralement de façon plus importante, Contracaecum a été retrouvé principalement dans le foie, Hysterothylacium dans la cavité corporelle et Pseudoterranova dans les filets et la cavité corporelle.Anisakis simplex était présent dans toutes les zones de pêches sauf dans le golfe du Lion. La zone des eaux féringiennes était la zone dans laquelle la diversité des Anisakidae était la plus importante sur une seule espèce de poisson échantillonnée (lingue bleue).L’étude statistique logistique multivariée a montré que la variable espèce et la variable taille du poisson influencent la prévalence d’Anisakis et Pseudoterranova dans les filets.Le HTS sur le PGM™ Ion Torrent s’est révélé être un outil puissant et innovant permettant l’analyse d’un grand nombre d‘échantillons d’Anisakidés à moindre coût, en peu de temps et avec un résultat équivalent à la méthode individuelle par séquençage Sanger. / Anisakis, Pseudoterranova, Hysterothylacium and Contracaecum genera, members of the Anisakids family, are nematodes which larvae are recovered from numerous fish and cephalopods species. These larvae may induce digestive and/or allergic pathologies in human being. In France, the consumption of fishery products, mostly raw or undercooked is increasing. This PhD work is part of the research program Fish-Parasites funded by the ANR (ANR-10-ALIA-004). It aimed to assess risks related to fishery products consumption and its main goal was to study the distribution of Anisakids in fishery products.The sampling plan was based on a risk-ranking analysis using data on fishery products consumption, fishing areas and prevalence data from previous work on Anisakids. A total of 1 768 fish from 18 species were collected. All the organs were dissected for parasites isolation. Parasites were identified using two approaches : i) single analysis by Sanger sequencing for organs containing less than 11 nematodes ii) pooled analysis by high throughput sequencing (HTS) for the remaining. The development of numerous tools (database creation with reference sequences, primers design, set up of the sequencing template preparation and development of an automatic analytical pipeline) was necessary for the HTS method set up. From the sequencing results, acquisition and structuring of the prevalence data has been carried out on parasites potentially pathogenic for human being and recovered from commonly consumed fishery products.On 1 768 sampled fish, two species were not parasitized at all: plaice (Pleuronectes platessa) and aquacultured Atlantic salmon (Salmo salar). 43.30 % of the fish were not infected by Anisakids. Concerning infected fish, 28.62% were contaminated in the visceral organs; 22.96% in both visceral organs and fillets and, finally, 5.49% of the fish were infected by Anisakids only in fillets.The five fish species with an elevated prevalence in their fillets were by decreasing values: blue ling (100 %), megrim (70 %), saithe (63 %), monkfish (61 %) and hake (60 %). The most identified Anisakids were: Anisakis simplex, Anisakis pegreffii, Hysterothylacium aduncum, Pseudoterranova krabbeii.Anisakis has been recovered in all the localisations and generally in higher quantities, Contracaecum has mainly been recovered from the liver, Hysterothylacium from the corporal cavity and Pseudoterranova from both fillets and corporal cavity. Anisakis simplex was isolated from all the fishing areas except for the Lion Gulf and it was the genus with the most important number of individuals. The zone of Feroan waters was the region with the most important diversity of Anisakids into a single sampled fish species (blue ling).The multivariate logistic statistical study showed that the fish species and size affect the prevalence of Anisakis and Pseudoterranova in fish fillets.HTS with the PGM™ Ion Torrent proved to be a powerful and innovative tool for the analysis of large numbers of Anisakids samples with low cost, in a shorter time and with a result equivalent to the individual method of Sanger sequencing.

L'objectif de ce travail était de proposer des approches d'études complémentaires permettant d'identifier des rejets industriels pharmaceutiques à risque pour la santé des espèces piscicoles chroniquement exposées. Après avoir décrit ce tissu industriel complexe en France métropolitaine et identifié un ensemble de rejets à ‘haut risque' pour l'environnement, deux d'entre eux furent analysés selon une approche ‘amont/aval'. Les effets écotoxicologiques sublétaux chez les espèces (goujon ou épinoche) ont été étudiés in situ au moyen d'une batterie de biomarqueurs histologiques et biochimiques complémentaires et préalablement développés. Les résultats obtenus furent confrontés aux données contextuelles disponibles ainsi qu'aux résultats théoriques obtenus par une approche d'extrapolation des données pharmacologiques, appliquée à chaque production spécifique, afin d'étayer un éventuel lien de causalité. L'analyse des goujons n'a révélé aucune influence écotoxicologique liée au rejet ligérien, mais nos résultats semblent indiquer des perturbations biologiques complexes chez les épinoches du ruisseau Commerce, correspondant à des modifications générales documentées chez des poissons chroniquement exposés à des micropolluants. Enfin, nous nous sommes intéressés à l'interface de communication entre scientifique et législateur, afin d'améliorer la compréhension mutuelle et l'utilisation des informations scientifiques dans le cadre de la biosurveillance de ces rejets industriels. / The aim of this work was to suggest complementary approaches to identify pharmaceutical factory discharges ‘at risk' for wild fish chronically exposed. First, we described this complex industrial network in France. Next, we identified several industrial outlets with ‘high risk' for aquatic environment, and two of them were analyzed according to an ‘upstream/downstream' approach. Subletal in situ ecotoxicological effects in wild species (gudgeon or stickleback) were studied by means of histological and biochemical biomarkers previously developed. Then, these ecotoxicological results were discussed to contextual data and theoretical conclusions from a pharmacological ‘read-across' approach, applied to each specific drug production, to support a potential causal link. Results from gudgeons living in Loire did not allow us to suspect ecotoxicological disturbances in fishes exposed to this pharmaceutical outlet. On the contrary, our results highlights complex biological disturbances in sticklebacks from Commerce, which seem to be consistent with general disruptions of health status of wild fish exposed to micropollutants. Finally, we were interested of science/policy interface to improve the understanding and the use of scientific data within the framework of the biomonitoring of these industrial discharges.

Un des moyens de développer durablement l’aquaculture européenne est la domestication d’espèces locales. Etant donné les coûts liés à la domestication d’une espèce, la mise en œuvre d’une démarche générique semble pertinente. Ainsi, l’analyse de 29 traits reproducteurs a généré une classification en 10 groupes structurés par la période de ponte et la température d’incubation des œufs. L’objet de cette thèse est de tester la pertinence de ces regroupements en étudiant l’effet d’une photophase constante longue PC et naturelle PN sur l’induction du cycle de reproduction chez des pondeurs printaniers précoces PPP (perche, sandre, gardon et brochet) et un pondeur printanier tardif PPT (rotengle). Au cours de ce travail, nous avons analysé des paramètres morpho-anatomiques, histologiques et physiologiques pour étudier les effets des traitements photopériodiques. De fortes similarités de réponse au traitement photopériodique entre les PPP ont été observées avec une inhibition du cycle de reproduction sous PC et une induction du cycle de reproduction sous PN. Si le développement gonadique et les teneurs en E2 et vitellogénine chez les femelles semblent être affectés de la même manière chez les espèces du même groupe, les teneurs en androgènes chez les deux sexes présentent des réponses espèce-spécifiques. Ceci suggère l’existence de mécanismes de régulation spécifiques qui semblent avoir peu de conséquences zootechniques. En conclusion, les similarités entre les PPP apportent des éléments de réponse sur la pertinence des regroupements surtout au niveau des paramètres les plus intégrateurs et sur la pertinence de la démarche générique qui s’appuie sur la biologie comparée / A way for the development of a sustainable inland aquaculture is the domestication of local species. As domestication usually results from a long, costly and empirical zootechnical process, the use of classifications could be a relevant strategy. In our laboratory, a generic method was developed based on grouping species sharing similar reproductive traits (29) and resulted in 10 clusters structured by spawning period and temperature of egg incubation. The aim of this work is to assess the relevance of this clustering by testing the effect of constant long (CP) and natural photoperiod (NP) on the onset of the reproductive cycle in “early spring” ESS (Eurasian perch, pikeperch, roach and pike) and a “late spring” spawner LSS (rudd). This work is based on a morpho-anatomic, histological and physiological analysis of the broodstock to study the effect of photoperiod treatments. Strong similarities were shown in the response of the ESS with inhibition of the reproductive cycle under CP and induction under NP. The gonadal development and the plasma levels of E2 and vitellogenin showed similar responses to the photoperiodic treatment between ESS, while, the androgens levels showed different responses even in species belonging to the same group and the same family. The observed similarities allow us to provide an evidence about the relevance of clusters especially for the most integrative parameters. However, even if extrapolation of current knowledge may be possible from Eurasian perch to other ESS especially for zootechnical purposes, the mechanisms of gonadogenesis regulation and especially androgenesis may be different between the studied species

Dans cette thèse nous nous sommes intéressés à la formation des bancs de poissons et à l'étude des interactions proies-prédateurs en présence de comportements collectifs par une approche de modélisation. Ce phénomène, bien qu'il soit le résultat d'interactions qui ont lieu à l'échelle individuelle, il engendre des conséquences à plus grande échelle, spatiale ou temporelle. L'objectif principal de cette thèse a été celui de comprendre l'influence du processus d'agrégation sur la réponse fonctionnelle. Nous avons élaboré un modèle centré sur l'individu (IBM) qui décrit les interactions intra-spécifiques ainsi que celle entre proies et prédateurs. Les agents peuvent ou pas avoir du comportement collectif.Dans un premier modèle les prédateurs sont attirés par les proies qu'ils voient. Ensuite, nous avons ajouté une composante à la vitesse du prédateur dépendante du bruit émis par les proies. Pour les deux cas, nous avons comparé les réponses fonctionnelles dans quatre configurations différentes. Nos résultats suggèrent que la prédation est plus efficace lorsque les proies s'agrègent. De plus, deux différents types de réponse fonctionnelle émergent : celle de Holling type II si les proies ne forment pas des bancs, celle de Holling type III autrement.Ensuite, nous nous sommes focalisés sur les conséquences à l'échelle de la population d'un phénomène (l'agrégation) se déroulant à l'échelle individuelle. Nous avons cherché un indice capable de détecter les bancs dans l'espace. Ensuite, en suivant une démarche mathématique, nous avons écrit une équation aux dérivées partielles représentant l'évolution spatio-temporelle de la densité des proies. / This thesis deals with the modelling of schooling phenomena and its consequences on predator-prey dynamics. Many marine species exhibit collective behaviour. While this phenomenon depends on individual interactions, it can have important effects at larger spatial and temporal scales.The main goal of this work is to understand the influence of aggregation on functional response, which represents predator feeding behaviour. We elaborated an individual-based model (IBM) describing schooling behaviour as well as predator-prey interactions. Predators can either be attracted towards visible prey, or hear, and so move towards, the noise produced by prey at a larger distance and then attack once they are close enough to see them. We analysed four different configurations, in which prey and/or predators can school or just move randomly. Our results shown an increased predation efficiency when prey school, and also different functional response shapes: Holling type II emerges if prey do not aggregate, while Holling type III emerges when prey school. Then, we focused on schooling consequences at higher scale. In particular, we analysed how to fit classical models to our emergent functional responses. Moreover, we found out a possible way to detect aggregates. Finally, we wrote a model representing the spatio-temporal evolution of prey density.

Thesis deals with solving the problems of continuum mechanics by method of Isogeometric analysis. This relatively young method combines the advantages of precise NURBS geometry and robustness of the classical finite element method. The method is described on procedure of solving a plane Poissons boundary value problem. Solver is implemented in MatLab and algorithms are attached to the text.

Il est essentiel de décrire la dynamique spatiale et temporelle des communautés de poissons pour comprendre le fonctionnement et les services des écosystèmes marins. Cette thèse a utilisé des données de surveillance scientifique à long terme pour caractériser les réponses fonctionnelles des communautés de poissons aux gradients environnementaux en baie de Somme, Manche orientale et mer du Nord. Les trois écosystèmes ont connu des hausses de température associées à une phase de réchauffement de l'oscillation multidécennale de l'Atlantique, ce qui a eu des impacts rapides sur la structure des communautés. Dans les trois écosystèmes, les réponses des communautés ont été médiées par des traits associés à l’habitat et à l’histoire de vie. Dans la mer du Nord et la Manche Est, les espèces pélagiques étaient les plus sensibles, ce qui s'explique probablement par leur mobilité et leur dispersion plus élevés. Cependant, au-delà de l'habitat, les espèces à stratégie démographique r (faible taille et âge à maturité, faible investissement parental, etc.) ont eu des réponses environnementales plus rapides. La pression historique de la pêche semble d’avoir rendu les communautés plus sensibles aux changements environnementaux en augmentant l'abondance relative des espèces pélagiques et à stratégie r. De plus, comme ces écosystèmes se sont réchauffés au cours des 30 dernières années, les réponses des communautés ont été caractérisées par une augmentation de la préférence thermique moyenne, ce qui suggère que le réchauffement climatique favorisera des espèces mieux adaptées aux conditions chaudes et que les espèces ayant des cycles de vie rapides seront les premières à répondre. / The ensemble of biological, geochemical, and physical processes that occur within ecosystems is driven by the interplay between biological communities and the abiotic environment. Explaining the spatial and temporal dynamics of biological communities in relation to environmental conditions is therefore essential for understanding ecosystem functioning, and ultimately for achieving sustainable development. In marine ecosystems, fish communities are key to ecosystem functioning, and fisheries provide livelihoods for over 10% of the world’s population. However, understanding the processes structuring fish communities remains difficult because community structure varies with both natural environmental fluctuations and, increasingly, human pressures. Effectively managing fisheries and marine ecosystems under global change therefore requires better characterizing fish community dynamics over time and space and disentangling the underlying drivers and mechanisms. While fish ecologists have traditionally relied on species-based approaches (i.e., taxonomic approaches) to study community structure, trait-based approaches (i.e., functional approaches) are increasingly used because they can provide better insight into community assembly and the mechanisms driving community responses. To meet this need for a better understanding of biodiversity dynamics, the present thesis took advantage of long-term scientific monitoring data to characterize the functional responses of fish communities to environmental gradients in the North Sea, Eastern English Channel, and Bay of Somme. All three ecosystems experienced temperature rises and oceanographic changes associated with a warming phase of the Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), which rapidly impacted fish community structure. Consistent biological responses were observed across the three ecosystems despite their different spatial scales, demonstrating that fish communities were affected by environmental change through bio-ecological traits associated with habitat preference and life history. In the North Sea and Eastern Channel, pelagic species were the most responsive and contributed largely to community dynamics, which is likely explained by their greater mobility, higher dispersal rates, and fewer habitat requirements. However, beyond habitat preference, species with r-selected life histories (e.g., low size and age at maturity, low parental investment, small offspring) had the fastest environmental responses whether or not they were pelagic, likely due to their rapid population turnover and generation time. Importantly, the way these species’ responses shaped community structure depended on environmental context. R-selected, pelagic species rapidly declined in the Bay of Somme and Eastern Channel, but rapidly increased in the North Sea. This likely reflects environmental suitability, indicating that after the phase change of the AMO, the Eastern Channel became a less favorable environment for these species, while the North Sea became more favorable. Thus, species with high mobility and fast life history cycles appear capable of rapidly tracking environmental conditions, shifting in abundance in response to environmental suitability. Additionally, as these ecosystems have warmed over the last 30 years, community responses were characterized by increases in mean thermal preference. Importantly, the amplitude of community changes was partially determined by communities’ initial structure and redundancy of bio-ecological traits, showing that community responses depended not only on environmental changes but also on biodiversity itself. Lastly, while fish community responses were consistently associated with climatic changes, historical fishing pressure on large-bodied, demersal species appeared to render fish communities more sensitive to environmental changes by increasing the relative of abundance of pelagic and r-selected species.

Le poisson Astyanax mexicanus est un modèle particulièrement intéressant pour l'étude de l'évolution. En effet, dans cette espèce de poissons d'eau douce, il existe des populations vivant de façon pérenne dans des grottes. Dans cet environnement, l'obscurité est totale et permanente et les ressources en nourriture souvent faibles. Les poissons cavernicoles se sont adaptés à la vie souterraine et ils présentent de nombreuses modifications phénotypiques comme la dépigmentation, la perte des yeux, l’augmentation du nombre et de la taille d’organes sensoriels non-visuels et plusieurs changements du comportement. Un des problèmes majeurs est de savoir si ces modifications phénotypiques sont dues à des mutations préexistantes à la colonisation de l'environnement cavernicole ou si elles sont apparues après. Pour répondre à cette question, connaître l'âge des populations est un facteur important car dans une population récente, il n'y aura probablement pas eu suffisamment de temps pour l'apparition de beaucoup de mutations et leur fixation. L'objet de cette thèse est donc l'estimation de l'âge d'une population, celle de la grotte Pachón qui est souvent considérée comme étant une des plus anciennes et une des plus isolées. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développé une nouvelle méthode de datation qui repose d’une part sur la caractérisation du polymorphisme nucléotidique à l’intérieur de chaque population et entre populations, et d’autre part la comparaison de ces données avec des simulations de l’évolution du polymorphisme. Les résultats obtenus, ainsi que la réanalyse de données sur le polymorphisme d’haplotypes mitochondriaux et de loci microsatellites précédemment publiées, suggèrent que les populations cavernicoles seraient bien plus récentes qu’habituellement indiqué dans la littérature (quelques milliers d’années, et non plusieurs centaines de milliers d’années). Les conséquences d’un tempo rapide d’évolution sur le mode d’évolution de ces poissons cavernicoles ont aussi été présentées. / The fish Astyanax mexicanus is a particularly suitable model for evolutionary biology studies. Indeed, in this species there are several subterranean populations which live in the total and permanent darkness of cave. These cavefish are well adapted to the life in this inhospitable environment and they show several differences with their surface conspecific such as depigmentation, eye loss and behavioral changes. A major unresolved issue is about the relative role of surface fish standing genetic variation and de novo mutations appeared in cavefish populations after their settlement in caves in their phenotypic evolution. In order to examine this issue, accurate estimations of population ages are very important because many new mutations cannot appear and fix in a recent population. In this thesis we aimed to estimate the age of the Pachón cave population which is considered as one of the oldest and most isolated populations. We developed a new method which is based on measures of the distribution of single nucleotide polymorphism within each population and between populations. Our results, as well as reanalyses of published data about mitochondrial haplotypes and microsatellite loci polymorphism suggest that cavefish populations are much more recent than previously thought (several thousand years and not several hundred thousand years). The consequences of a fast tempo of evolution on the mode of evolution of cavefish are also discussed.