Les animaux infectés ont une odeur, une apparence, un comportement et/ou un son différent de leurs congénères non infectés. Ces différences peuvent servir d'indices pour reconnaître et éviter les individus infectés. Des études récentes montrent que les hôtes potentiels peuvent utiliser les indices visuels et/ou chimiques pour éviter les individus infectés et minimiser les risques d'infection. Par ailleurs, la prévalence d’un parasite dans l’environnement peut influencer l’apprentissage ainsi que la force de sélection pour la reconnaissance et l’évitement de ce parasite. Bien qu'il existe des preuves que les poissons utilisent des comportements d’évitement pour réduire le risque d'infection, les mécanismes sous-jacents restent peu connus. Nous avons examiné la capacité de deux populations (naïves et expérimentées aux parasites) de crapets-soleil (Lepomis gibbosus) à distinguer les congénères infectés par des vers parasites et les congénères non infectés (c.-à-d. expériences de choix binaires) en utilisant séparément les indices visuels et chimiques. En présence d’indices visuels, les crapets ont montré une forte préférence pour leurs congénères, quel que soit le niveau d'infection, plutôt que d'être seuls. À l’inverse, les crapets évitaient leurs congénères et restaient seuls en présence d’indices chimiques. Nous suggérons que les indices visuels et chimiques ne sont pas redondants et que les crapets utilisent les deux pour prendre des décisions sociales adéquates. Les poissons des deux populations n'ont montré aucune préférence en présence d’indices visuels de congénères infectés et non infectés. Cependant, en présence d’indices chimiques, il existait une grande variation en termes de préférence : certains préférant les congénères non infectés et d'autres préférant les congénères infectés. En moyenne, notre population naïve a évité les congénères infectés alors que notre population expérimentée n'a montré aucune préférence, ce qui suggère une habituation aux signaux d'infection dans la population expérimentée. Nous proposons que les crapets utilisent des indices chimiques plutôt que visuels pour discriminer leurs congénères infectés et non infectés. Notre étude souligne l'importance de prendre en compte différents indices sensoriels ainsi que la charge parasitaire lors de l'étude des comportements d'évitement et de formation de bancs. Ceci est particulièrement important sachant que l'environnement chimique et visuel ainsi que l'abondance des parasites sont modifiés par les changements globaux tel que les pluies acides, le brunissement et l’eutrophisation des écosystèmes d’eau douce. / Infected animals smell, look, behave and/or sound different from uninfected conspecifics. These differences can serve as cues used to recognize and avoid infected individuals. Recent studies show that visual and/or chemical cues of infected individuals can be used by potential hosts to modify their movement behaviours and minimize risks of infection. Furthermore, the prevalence of a parasite in the environment can influence learning and the strength of selection for parasite recognition and avoidance. Although there is some evidence that fishes use prophylactic behaviours to reduce infection risk, the underlying mechanisms remain unknown. We investigated the ability of two populations (naive and experienced to parasites) of wild caught pumpkinseed sunfish (Lepomis gibbosus) in distinguishing between conspecifics infected with parasitic worms versus uninfected individuals (i.e. binary choice experiments) using visual and chemical cues separately. Pumpkinseeds showed a strong preference for conspecifics, regardless of their infection level, over being alone when given visual cues but avoided conspecifics and remained alone when given chemical cues. We suggest that visual and chemical cues are not redundant, and that pumpkinseeds use both to make relevant social decisions. Fish of both populations did not show any preferences when given visual cues of infected and uninfected conspecifics. However, in the presence of chemical cues, there was a great variation in terms of preference: some preferring uninfected conspecifics while others preferring the infected ones. On average, our naive population avoided infected conspecifics whereas our experienced one did not show any preferences, suggesting habituation to infection cues in the experienced population. We propose that pumpkinseeds use chemical rather than visual cues to discriminate between infected and uninfected conspecifics and make a shoaling decision. Our study highlights the importance of considering different sensory cues as well as parasite load when studying avoidance and shoaling behaviours. This is particularly important in a time of modifying chemical and visual environment as well as parasites abundance through global change such as acid rain, browning and eutrophication of freshwater ecosystems.

Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement. / Sensitive biological measures of ecosystem quality are needed to assess, maintain or restore the ecological conditions of rivers. Since our understanding of these complex systems is imperfect, river management requires recognizing variability and uncertainty of bio-assessment for decision-making. Based on the analysis of national data sets (~ 1654 sites), the main goals of this work were (1) to test some of the assumptions that shape bio-indicators and (2) address the temporal variability and the uncertainty associated to prediction of reference conditions.(1) This thesis highlights (i) the predominant role of physiographic factors in shaping biological communities in comparison to human pressures (defined at catchment, riparian corridor and reach scales), (ii) the differences in the responses of biological indicators to the different types of human pressures (water quality, hydrological, morphological degradations) and (iii) more generally, the greatest biological impacts of water quality alterations and impoundments. (2) A Bayesian method was developed to estimate the uncertainty associated with reference condition predictions of a fish-based bio-indicator (IPR+). IPR+ predictive uncertainty was site-dependent but showed no clear trend related to the environmental gradient. By comparison, IPR+ temporal variability was lower and sensitive to an increase of human pressure intensity. This work confirmed the advantages of multi-metric indexes based on functional metrics in comparison to compositional metrics. The different sensitivities of macrophytes, fish, diatoms and macroinvertebrates to human pressures emphasize their complementarity in assessing river ecosystems. Nevertheless, future research is needed to better understand the effects of interactions between pressures and between pressures and the environment.

Une recherche de souches bactériennes lactiques productrices de bactériocine a été entreprise à partir daliments traditionnels dorigine sénégalaise et les souches les plus actives ont été mises en uvre comme barrière en supplément du sel (NaCl) contre la croissance de la flore contaminante de différents poissons maigre [sompat (Pomadasys jubelini)], moyennement gras [capitaine (Polydactylus quadrifilis)], et gras [mâchoiron (Arius heudeloti)] de production artisanale au Sénégal. La prévalence des bactéries lactiques a été déterminée à 109 UFC/(g ou ml) dans les produits fermentés traditionnels à base de céréale et de lait, et 103 UFC/g dans les produits de la pêche fermentés. Douze souches bactériennes à activité inhibitrice de type bactériocine ont été détectées au sein de 220 souches de bactéries lactiques isolées de 32 échantillons de ces différents types de produits. Les 11 souches ont été caractérisées (API 50 CH, 16S rDNA) comme étant des souches de Lactococcus lactis subsp. lactis qui portent le gène codant pour la nisine, la souche restante est une souche dEnterococcus faecium et possède le gène codant pour lEntérocine B. Les deux souches, Lactococcus lactis subsp. lactis CWBI-B1410, isolée de farine de mil fermentée et productrice de nisine, et la souche Lactobacillus curvatus CWBI-B28 provenant de la collection du CWBI de la FUSAGx, produisant trois bactériocines de type curvalicine 28a, b et c, ont été mises en uvre en combinaison avec du sel comme barrière contre la croissance de la flore contaminante dans les poissons. La flore totale dans les poissons de production artisanale atteingnait 5,70 log UFC/g. La transformation des poissons par fermentation naturelle à 30°C (sans traitement préalable : procédé traditionnel), entraîne une prolifération de bactéries Gram-négatives comme Proteus sp, Shewanella putrefaciens et des souches de Bacillus sp qui atteignent 109-10 UFC/g en moins de 24 h dans les produits. Lutilisation de CWBI-B1410 (107 UFC/g) comme ferment avec ajout de glucose (1% m/m) dans les filets, entraîne une production in situ de substances antagonistes (acides organiques et bactériocine). Il en résulte une réduction du niveau de la flore contaminante entérique de 2 (P. quadrifilis) et de 4 (P. jubelini) log UFC/g par rapport aux poissons préparés traditionnellement. Lajout de sel dans des produits ainsi fermentés réduit la flore entérique. Laddition des surnageants de culture neutralisés (pH 6) bactéricides issus de CWBI-B1410 ou de CWBI-B28 en combinaison avec du chlorure de sodium (0,14 g/ml) sur les filets crus (100 ml/100 g) incubés à 10°C réduit le niveau de la contamination bactérienne de 1,5 log UFC/g et retarde laugmentation de la flore qui reste à un niveau < 106 UFC/g pendant 13 à 18 jours dincubation à 10°C selon le type de poisson, alors que pour les filets contrôles, traités avec des surnageants de culture neutralisés de souches non productrices de bactériocines (Lactobacillus curvatus LMG 21688 et Lactococcus lactis LMG 6890) salés (NaCl 0,14 g/ml), la flore contaminante dépasse 106 UFC/g au bout de 3 à 7 jours. Les effets antibactériens des surnageants de cultures neutralisés bactéricides et salés (NaCl 0,14 g/ml), sont par ailleurs, plus importants que ceux dune solution salée (NaCl 0,14 g/ml) supplémentée de sels de benzoate et de sorbate en concentration de 0,5 mg/ml chacun sur les poissons riches en lipides. Ces résultats suggèrent que, la combinaison des effets antibactériens des bactéries lactiques productrices de bactériocines et du sel, plus particulièrement lutilisation de SCN salés, comme préservatifs, peut constituer un moyen approprié damélioration de la conservation et de la qualité microbiologique des produits de la pêche artisanale au Sénégal. Le traitement des poissons selon lune ou lautre des stratégies décrites précédemment, combiné à un système de séchage devrait permettre de produire des produits halieutiques traditionnels de meilleures qualités microbiologiques et de durée de conservation plus longue, justifiant limportance de continuer cette étude sur lamélioration de la productivité de bactériocine par CWBI-B1410, et les impacts des nouveaux traitements sur les qualités organoleptiques et nutritionelles des produits. A screening of bacteriocin-producing lactic acid bacteria from Senegalese traditional food products was undertaken and the most active strains were tested in combination with sodium chloride as barrier to control spoilage bacteria growth on different artisanal fish products [lean sumpat grunt (Pomadasys jubelini), moderarely fat giant African threadfin (Polydactylus quadrifilis) and fat smoothmouth sea catfish (Arius heudeloti)] in Senegal. The prevalence of lactic acid bacteria was determined at 109 CFU/(g or ml) in traditional fermented cereals and fermented milk products, and 103 CFU/g in fermented seafood products. Twelve bacteriocin-producing strains were detected of 220 lactic acid bacteria strains randomly selected from such products. The eleven were characterized (API 50CH and 16S rDNA) as Lactococcus lactis subsp lactis strains and contain gene encoding nisin, and the remaining one an Enterococcus faecium strain which contains gene encoding Enterocin B. Two strains, Lactococcus lactis subsp. lactis CWBI-B1410, a nisin producer isolated from fermented millet flour from Senegal, and Lactobacillus curvatus CWBI B28 which produces three bacteriocins (Curvalicin 28a, b et c) from CWBI collection, were tested in combination with sodium chloride as barrier to control spoilage bacteria growth on fish from artisanal production. The total bacterial counts of fishes reached 5.7 log CFU/g. The processing of such products by natural fermentation at 30°C (without any preliminary treatment as in traditional process) result in proliferation of Gram-negative bacteria such as Proteus sp and Shewanella putrefaciens, and some Bacillus sp strains, which reached 109-10 CFU/g in products within less than 24 h of incubation. When using CWBI-B1410 living culture (107 CFU/g) with glucose (1% wt/wt) supplementation as barrier against bacterial growth in fishes, a depression of the pH as well as a bacteriocin-like activity were noted, resulting in a decrease of the Gram negative strains counts of 4 log CFU/g (P. jubelini) and 2 log CFU/g (P. quadrifilis) in comparison to fishes prepared in using traditional process. The addition of salt in such fermented products reinforced the antimicrobial effect by CWBI-B1410 strain. The addition of neutralized (pH 6) culture supernatants of CWBI-B1410 or CWBI-B28 strains in combination with sodium chloride (0.14 g/ml) as preservatives on fishes (100 ml/100 g) incubated at 10°C, declined the level of total bacterial counts of 1.5 log CFU/g within 48 h, and delayed the increase of bacteria number in fishes: bacterial counts remained under 106 CFU/g for 13 to 18 days of storage at 10°C following the fish, whereas they were over 106 CFU/g after 3 to 7 days fish storage at 10°C in controls, treated with salted (NaCl 0.14 g/ml) neutralized (pH 6) culture supernatants of non-bacteriocin producers (Lactococcus lactis LMG 6890 and Lactobacillus curvatus LMG 216888). The antimicrobial effects by salted neutralized culture supernatants of the bacteriocin producers were higher to those of salted solution (NaCl 0.14 g/ml) supplemented with benzoate and sorbate acid salts each at concentration of 0.5 mg/ml on the moderate and fat fishes. These data suggest that the use of bacteriocin-producing lactic acid bacteria in combination with sodium chloride as described above, particularly the use of salted bactericidal culture supernatant, as preservatives, can be a suitable strategy to enhance the storage and the bacterial quality of traditional fish products in Senegal. The treatment of fishes in using one of the strategies as described above combined with a drying process could permit production of seafood commodities with higher bacterial quality and time of storage, justifying to continue this investigation on the enhancement of the bacteriocin-productivity by CWBI-B1410, and the evaluation of the effects of the new treatments on the organaoleptic and nutritional quality of products.

Evaluer, maintenir et restaurer les conditions écologiques des rivières nécessitent des mesures du fonctionnement de leurs écosystèmes. De par leur complexité, notre compréhension de ces systèmes est imparfaite. La prise en compte des incertitudes et variabilités liées à leur évaluation est donc indispensable à la prise de décision des gestionnaires. En analysant des données nationales (~ 1654 sites), les objectifs principaux de cette thèse étaient de (1) tester certaines hypothèses intrinsèques aux bio-indicateurs et (2) d'étudier les incertitudes de l'évaluation écologique associées à la variabilité temporelle des bio-indicateurs et à la prédiction des conditions de référence. (1) Ce travail met en évidence (i) le rôle prépondérant des facteurs environnementaux naturels dans la structuration des communautés aquatiques en comparaison des facteurs anthropiques (définis à l'échelle du bassin versant, du corridor riparien et du tronçon), (ii) les réponses contrastées des communautés aquatiques aux pressions humaines (dégradations hydro-morphologiques et de la qualité de l'eau) et (iii) plus généralement, les forts impacts des barrages et de l'altération de la qualité de l'eau sur les communautés aquatiques. (2) Une méthode Bayésienne a été développée pour estimer les incertitudes liées à la prédiction des conditions de référence d'un indice piscicole (IPR+). Les incertitudes prédictives de l'IPR+ dépendent du site considéré mais aucune tendance claire n'a été observée. Par comparaison, la variabilité temporelle de l'IPR+ est plus faible et semble augmenter avec l'intensité des perturbations anthropiques. Les résultats de ce travail confirment l'avantage d'indices multi-métriques basés sur des traits fonctionnels par rapport à ceux relatifs à la composition taxonomique. Les sensibilités différentes des macrophytes, poissons, diatomées et macro-invertébrés aux pressions humaines soulignent leur complémentarité pour l'évaluation des écosystèmes fluviaux. Néanmoins, de futures recherches sont nécessaires à une meilleure compréhension des effets d'interactions entre types de pressions et entre pressions humaines et environnement.

Le modèle input-output régional environnementalisé développé dans la thèse de M. Cordier suggère qu’il serait possible de restaurer 25% des surfaces naturelles de nourriceries de poissons détruites dans l’estuaire de la Seine entre 1834 et 2004. Le modèle suggère que la mesure de restauration pourrait augmenter de 15% à 23% la biomasse de soles produite dans l’estuaire par rapport à une situation sans mesure. Quant à l’effet des coûts de restauration sur les agrégats macroéconomiques (PIB, emploi, etc.), il génère une diminution qui ne dépasse pas 0,5% par rapport à une situation sans mesure. Le modèle montre cependant que trois secteurs sont particulièrement touchés par la mesure, leur bénéfice étant considérablement réduit. Cela indique le compromis à réaliser entre les objectifs écologiques à long terme et les objectifs économiques sectoriels à court terme. La quantification des compromis par le modèle constitue un atout utile aux processus de décision participatifs multicritère / The regional green input-output model developed in Mateo Cordier's PhD shows that it seems possible to restore 25% of the natural areas of fish nurseries destroyed in the Seine estuary between 1834 and 2004. The model suggests that the restoration measure could increase between 15% and 23% the biomass of sole generated by the estuary compared to a situation without measure. Regarding the impact of restoration costs on macro-economic indicators (GDP, employment, etc.), it generates a decrease that does not exceed 0,5% compared to a situation without measure. However, the model shows that three sectors are particularly impacted by the measure. Their benefits are considerably reduced. This shows the trade-off that occurs between ecological targets on the long run and economic targets on the short run. The quantification of such trade-offs in the model is particularly useful to public participation in decision-making. / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La compréhension des interactions liant la répartition des espèces, la biodiversité, les habitats marins et le changement climatique est nécessaire voire fondamentale pour la mise en oeuvre d’une gestion efficace de la conservation, par exemple la mise en place d’aires marines protégées. Dans cette étude, nous avons travaillé sur l’évolution de richesse de 89 espèces de poissons notées «rares» ou «exotiques» (observées en dehors de leur aire de répartition connue) lié au changement climatique. Nous avons modélisé et prédit leur distribution saisonnière par le modèle SIG en fonction de leurs niches écologiques (déterminée dans cette étude). En superposant tous les modèles en fonction du temps, cette approche permet d’identifier des zones d’occupation préférentielle de forte biodiversité (hotspots). La méthode offre une alternative pour mesurer la richesse d’espèces de façon saisonnière dans des zones peu connues, et de suivre leur mouvement au cours de temps, puis avoir information de base sur l’efficacité de positionnement des aires marines protégés liées à ces zones hotspots. La zone d’étude s’est située dans trois grands écosystèmes marins : le courant des Canaries, le plateau sud de l’Atlantique Européen et les mers celtiques. La région centrale est une zone de transition (entre les eaux tropicales et tempérés) connue pour sa sensibilité aux effets du changement climatique. De 1982 à 2012, la SST augmente constamment au fil du temps, avec des tendances et des magnitudes qui varient selon l’écosystème. Une augmentation du nombre d'espèces dans un écosystème dans une période a été généralement suivie par une tendance à la baisse ou à la hausse dans des écosystèmes adjacents. Les niches écologiques des espèces étudiées ont été estimées par l’extraction des valeurs environnementales à l’échelle mondiale au point d'occurrence au moment de l'observation. Les résultats de niches sont cohérents avec ceux obtenus à partir d’études observationnelles ou expérimentales. La flexibilité du modèle SIG nous a permis de suivre l'évolution saisonnière de distribution des espèces au fil du temps. En général, les espèces montrent une tendance à élargir leur distribution vers le nord, montrant l'effet du réchauffement de l'océan sur la distribution des poissons marins. L’approche de modèle peut être utilisée pour modéliser la distribution des espèces moins connues, ou dans des zones où les données d’occurrences sont peu nombreuses, ainsi que pour prédire le modèle de distribution future. L'analyse spatiale de la superficie des AMPs (Aires Marines Protégées) par pays appartenant à la zone d'étude, montre que le Royaume-Uni puis la France possèdent le plus grand nombre d'AMP ainsi que les superficies totales protégées les plus importantes. La fréquence à laquelle les AMPs (Aires Marines Protégées) sont touchées par les zones de hotspots est fortement influencée par les variations de l’environnement, les zones favorables évoluant alors au fil des saisons. Ainsi, il est important de prendre en compte les variations saisonnières pour la création des AMPs afin de préserver les capacités adaptative des espèces soumises au changement global. / Understanding connectivities among species distributions, biodiversity, marine habitats and climate change is necessary for the design of an effective conservation management, such as in the implementation of marine protected area (MPA). In this study, we observed the richness of 89 "rare" or "exotic" fish species (observed outside their known distribution range) related to climate change. We modeled and predicted their seasonal distributions according to the species ecological niches (determined in this study) using the GIS model. Superposing the models of all species using GIS, we determined the preferential zones or zones of high biodiversity (hotspots) over time. The GIS approach offers an alternative to measure seasonal species richness in poor-data areas. This approach allowed also species track movement over time. This information could be then used to measure the effectiveness of MPA positioning related to the hotspot areas. Our study area covers a wide latitudinal range of the Eastern Atlantic waters, from the warm tropical/subtropical waters to the temperate waters. This area is located in three large marine ecosystems: the Canary current, the South European Atlantic Shelf and the Celtic Seas. The transitional zone in the central region has well known for its sensitivity to the detection of climate change. From 1982 to 2012, the SST in all of studied ecosystems has increased consistently over time, with magnitude and trend varied among ecosystems. The change of number of species in each decadal period differed among ecosystems. Increasing number of species in an ecosystem was generally followed by decreasing trend in adjacent ecosystems. Species ecological niches were obtained by extracting the environmental values in the location of species occurrence at the time of observation. The environmental data and the occurrence records used were at global scale, and the methods yields coherent results with the results obtained from observational studies. The flexibility of GIS Model used in this study allowed us to follow the evolution of species seasonal distribution over time. Generally, most of the studied species showed a northbound trend in their distribution. These northbound tendencies were more evident in the middle region, confirming the effect of global warming in shifting marine species distribution. This approach provides an alternative of measuring seasonal richness of poor-known species and/or modeling in poor-data areas. The results present a complete picture of predictive number of species in an area over time. MPAs superficial analysis by country (countries lying in the study area) showed that UK has the highest number of MPA and the largest protected areas, following by France and Mauritania. Frequencies of the MPAs touched by the hotspot were strongly influenced by seasonal variations. Thus, considering seasonal variations in a conservation effort could preserve species adaptive variation under environmental changes. Overall, our works provide several alternative methods for species distribution studies and for studies poor-known species in data-poor area. The results provide evidences of ocean warming effect in shifting marine fish distribution.

Les plages de sable sont des écosystèmes dynamiques couvrant 70% des côtes mondiales. Ces systèmes abritent un cortège spécifique unique et assurent des fonctions essentielles de nourricerie, de nurserie et d’épuration des eaux. Or à proximité des côtes, la population humaine est en développement constant ce qui accroît les multiples pressions d’origine anthropique sur les écosystèmes côtiers. L’apport en excès de nutriments constitue une menace majeure qui peut se traduire par le développement d’importantes biomasses de macroalgues opportunistes (eutrophisation). La fréquence et l’intensité de ces blooms, communément formés de chlorophycées à court cycle de vie (ulves) et appelés marées vertes (MV), s'amplifient sur les côtes françaises et dans le Monde menaçant le fonctionnement de systèmes prépondérants et uniques.La plupart des études visant à déterminer les effets des MV sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes sédimentaires ont été conduites dans des environnements abrités, micro- ou atidaux. Cette problématique est restée presqu’inexplorée dans des écosystèmes plus dynamiques (systèmes ouverts et macrotidaux) en raison des difficultés de mise en place d’échantillonnage et de détection des effets de stress d’origine anthropique, inhérentes à la variabilité de ces systèmes. Cette thèse a donc eu pour objectif principal de combler ce manque et produire des connaissances en étudiant les réponses in situ des communautés benthiques de plages de sable fin macrotidales en présence ou non de MV. Quatre études ont été menées à différentes échelles spatio-temporelles et en considérant différents compartiments biologiques pour répondre à cette question générale.Ce travail de thèse montre qu’à l’échelle de la région Bretagne (variabilité intégrée sur 2700km de côtes et 7 ans) les communautés benthiques d’écosystèmes dynamiques sont modifiées significativement et de manière conservative par la présence de MV. Ce travail démontre aussi que les marées vertes impactent différemment la faune benthique en fonction du type d’habitat (plages semi-exposées vs. exposées), de la profondeur (mediolittoral vs. infralittoral), et du compartiment biologique (macrofaune benthique vs. juvéniles de poissons plats). Ces comparaisons ont permis d’identifier la faune benthique de médiolittoral inférieur des plages exposées comme étant le système le plus affecté par les MV. L’étude des variations à fine échelle spatio-temporelle de ce dernier montre que les caractéristiques faunistiques (uni- et multi-variées) sont modifiées le long d’un gradient de couverture d’algues vertes. Par exemple, la β-diversité décroît significativement le long de ce gradient. Afin d’explorer les processus pouvant expliquer ces modifications, et déterminer si ces changements ont des répercussions sur le fonctionnement de l’écosystème « plage de sable », les effets de l’accumulation d’ulves sur le réseau trophique à différent(e)s niveaux/échelles ont été mesurés. Les résultats de cette étude montrent qu’une importante biomasse d’ulves induit un changement de la structure entière du réseau trophique et une modification importante du fonctionnement trophique des plages. Les expérimentations menées au cours de cette thèse montrent que les changements observés sont induits par des effets directs (consommation de débris d’ulves) et indirects (modifications d’autres sources de nourriture) de la présence des MV.Cette thèse propose un cadre de travail visant à mieux détecter les effets de stress anthropiques sur la structure et le fonctionnement d’écosystèmes dynamiques. Dans un contexte de changement global forçant les écosystèmes à faire face à de multiples stress, cette approche pourrait se révéler particulièrement utile pour démêler, comprendre et prédire les effets de perturbations induites par les activités humaines sur le fonctionnement des écosystèmes et constituer une aide à la gestion de ces environnements particuliers. / Highly dynamic systems, often considered as resilient systems, are characterised by abiotic and biotic processes under continuous and strong changes in space and time. Because of this variability, the detection of overlapping anthropogenic stress is challenging. Coastal areas harbour dynamic ecosystems in the for of open sandy beaches, which cover the vast majority of the world’s ice-free coastline. These ecosystems are currently threatened by increasing human-induced pressure, among which mass-development of opportunistic macroalgae (mainly composed of Chlorophyta, so called green tides), resulting from the eutrophication of coastal waters. The ecological impact of opportunistic macroalgal blooms (green tides, and blooms formed by other opportunistic taxa), has long been evaluated within sheltered and non-tidal ecosystems. Little is known, however, on how more dynamic ecosystems, such as open macrotidal sandy beaches, respond to such stress. This thesis assesses the effects of anthropogenic stress on the structure and the functioning of highly dynamic ecosystems using sandy beaches impacted by green tides as a study case. The thesis is based on four field studies, which analyse natural sandy sediment benthic community dynamics over several temporal (from month to multi-year) and spatial (from local to regional) scales. In this thesis, I report long-lasting responses of sandy beach benthic invertebrate communities to green tides, across thousands of kilometres and over seven years; and highlight more pronounced responses of zoobenthos living in exposed sandy beaches compared to semi-exposed sands. Within exposed sandy sediments, and across a vertical scale (from inshore to nearshore sandy habitats), I also demonstrate that the effects of the presence of algal mats on intertidal benthic invertebrate communities is more pronounced than that on subtidal benthic invertebrate assemblages, but also than on flatfish communities. Focussing on small-scale variations in the most affected faunal group (i.e. benthic invertebrates living at low shore), this thesis reveals a decrease in overall beta-diversity along a eutrophication-gradient manifested in the form of green tides, as well as the increasing importance of biological variables in explaining ecological variability of sandy beach macrobenthic assemblages along the same gradient. To illustrate the processes associated with the structural shifts observed where green tides occurred, I investigated the effects of high biomasses of opportunistic macroalgae (Ulva spp.) on the trophic structure and functioning of sandy beaches. This work reveals a progressive simplification of sandy beach food web structure and a modification of energy pathways over time, through direct and indirect effects of Ulva mats on several trophic levels. Through this thesis I demonstrate that highly dynamic systems respond differently (e.g. shift in δ13C, not in δ15N) and more subtly (e.g. no mass-mortality in benthos was found) to anthropogenic stress compared to what has been previously shown within more sheltered and non-tidal systems. Obtaining these results would not have been possible without the approach used through this work; I thus present a framework coupling field investigations with analytical approaches to describe shifts in highly variable ecosystems under human-induced stress.

L'objectif de cette thèse est l'étude du régime alimentaire de poissons côtiers commerciaux et la compréhension de l'utilité des isotopes stables du carbone (δ13C) et de l'azote (δ15N) dans l'étude des niches trophiques et de l'occupation des habitats côtiers par les poissons dans le sud-ouest de l'océan Indien. Dans la Baie de La Possession, les espèces représentatives des récifs artificiels immergés en 2003 (Luljanus kasmira, Priacanthus hamrur et Selar crumenophthalmus) ingèrent surtout des proies pélagiques et partitionnent leurs niches trophiques afin de limiter la compétition. Les valeurs de δ15N sont positivement corrélées avec la taille des poissons, traduisant une contribution croissante des larves de poissons au régime alimentaire. Les isotopes stables de la matière organique particulaire (MOP) ont été analysés à microéchelle (< 10 km) dans la Baie de La Possession, à mésoéchelle (10aines de km) autour de La Réunion et, pour les muscles de poissons à macroéchelle (l00aines de km) le long,du plateau .des Mascareignes.et du cana1 du Mozambique. À microéchelle, le δ15N de la MOP ne varie pas; à mésoechelle, Il existe un enrichissement significatif en 15N dans le sud-ouest de l'île; à macroéchelle, les muscles des poissons s'enrichissent progressivement en 15N vers le nord. À microéchelle, la MOP est enrichie en 13C à faible profondeur; à mésoéchelle, les stations de l'est sont enrichies en 13C ; à macroéchelle, aucune tendance n'est observée. Ainsi, l'utilité des isotopes stables du carbone pour l'étude de l'utilisation des habitats côtiers est limitée à méso- et macroéchelle et les isotopes stables de l'azote constituent un outil plus pertinent à macroéchelle / The aim of this thesis was to study the feeding habits of coastal fish species of commercial interest andto use stable isotopes of carbon (δ13C) and nitrogen (δ15N) to investigate the trophic niches of fish and their use of coastal habitats in the south-west Indian Ocean. In the Bay of La Possession, the species among the most abundant around the artificial reefs immersed in 2003 (Luljanus kasmira, Priacanthus hamrur and Selar crumenophthalmus) feed essentially on pelagic prey and partition their trophic niche to limit interspecific competition. There was also a positive correlation between fish size and muscle δ15N values due to fish larvae contributing more to the diet of fish with age. The stable isotopie composition of the particulate organic matter (POM) was measured at the microscale (< 10 km) in the Bay of La Possession, the mesoscale (10's of km) around Reunion Island and, for the fish muscles, at the macroscale 100’s of km) along the Mascarene plateau and the Mozambique channel. At microscale, POM δ15N values do not show any spatial variability; at mesoscale, POM is 15N-enriched in the south-west of Reunion Island; at macroscale, fish muscles are gradually 15N-enriched towards the north. At microscale, POM shows a 13C-enrichment on the shallowest station; at mesoscale, stations on the east coast of the island are 13C-enriched compared to the west; at macroscale, POMδ13C values are not significantly correlated with latitude. Thus, the stable isotopes of carbon do not seem to be appropriate for the study of fish coastal habitat use at the meso- and macroscale, and the stable isotopes of nitrogen represent a better indicator of fish habitat use at the macroscale.