L’archipel du Prince Édouard est situé dans le Courant Circumpolaire Antarctique, entre le Front Subantarctique (SAF) et le front polaire (PF). Les positions de ces fronts se sont révélées très variables aux échelles interannuelles et mensuelles et ont montré une tendance à long terme à migrer vers le sud dans la région. L'activité tourbillonnaire, observée à la dorsale sud-ouest indienne, en amont de l’archipel, a également affiché une variabilité interannuelle et intra-annuelle ainsi qu’une tendance à la baisse sur ces 24 dernières années. A une échelle plus locale, nous avons souligné que les conditions aux îles sont impactées par ces tourbillons mésoéchelle produits en amont. La marée a également été mise en évidence comme jouant un rôle non négligeable dans la variabilité de la circulation entre les îles. Une configuration idéalisée a été mise en place pour la région afin d’étudier les propriétés des tourbillons et les mécanismes physiques à l’origine de leur formation. L'énergie potentielle tourbillonnaire disponible a révélé un maximum d'énergie aux alentours de 800 m de profondeur, confirmant le caractère « deep-reaching » des tourbillons. Cette activité tourbillonnaire a été montrée comme étant le résultat d'une combinaison d’instabilités barotropes et baroclines. Enfin, nous avons enquêté sur les conséquences potentielles d'une migration vers le sud du SAF dans la région des îles. Le modèle étant idéalisé, il nous a permis de simuler un déplacement vers le sud en déplaçant les conditions initiales ainsi que les conditions aux limites. Le principal résultat a été la nette diminution de l'activité mésoéchelle dans la région, ce qui pourrait avoir un impact sur les écosystèmes de l’archipel du Prince Édouard. / The subantarctic Prince Edward Islands lie in the Antarctic Circumpolar Current, between the Subantarctic Front (SAF) and the Polar Front (PF). These fronts positions were found to be highly variable at interannual and monthly time scales and revealed a significant long-term southward trend in the region. The intense mesoscale activity, observed upstream the islands at the South West Indian Ridge, also showed an interannual and intra-annual variability as well a decrease in eddy kinetic energy over 24 years. At a more local scale, we highlighted that the archipelago’s environment was impacted by the mesoscale features produced upstream.Tides appeared to be another important driver of variability of the circulation in between the two islands.An idealised model configuration was designed for the Prince Edward Islands region to study the mesoscale eddy properties and the physical mechanisms of their formation at the ridge. The Eddy Available Potential Energy revealed a maximum of energy around 800 m depth, confirming the deep reaching characteristic of the eddy originated in the region and suggested the presence of a local energy source at this depth. This eddies activity was shown to be the result of a combination of barotropic and baroclinic instabilities occurring at the ridge.Finally, we investigated on the potential consequences of a southward shift of the SAF in the region of the islands.Because the model was idealised, it allowed us to simulate an SAF southward shift by shifting the initial and boundary conditions. The main result was the clear decrease of mesoscale activity in the region which could potentially impact the ecosystems of the Prince Edward Islands.

La croissance des activités anthropiques au cours du dernier siècle a contribué à la dispersion et à l’établissement d’espèces végétales non-natives à travers le monde. Ces espèces sont des moteurs importants de changements environnementaux puisqu’elles ont la capacité de modifier les communautés végétales natives notamment à travers la compétition. Puisque les humains sont un des principaux moteurs d'introduction, d'établissement et de propagation d'espèces non-natives et que toute mesure de gestion, pour être efficace, dépend d’une acceptabilité sociale, il est nécessaire de comprendre les perceptions et les choix relatifs à leur utilisation et à leur gestion. La présente recherche a servi à : i) comprendre les perceptions des différentes parties prenantes envers les différentes espèces végétales non-natives de l’île Navarino, une zone tampon de la Réserve de la Biosphère du Cap Horn (RBCH) dans la région subantarctique chilienne ainsi qu’à ii) identifier les dynamiques de niches et les zones à haut potentiel d’établissement (i.e. points chauds) de quatre de ces espèces, qui serviront ensemble d’outils à la gestion de la RBCH. Pour répondre au premier objectif, sept groupes de parties prenantes ont été identifiés (i.e. résident-e-s, résident-e-s aîné-e-s, conservationnistes, membres de la marine, touristes, membres de la communauté autochtone yaghan, employé-e-s des services publics), à l’intérieur desquels 21 entrevues semi-dirigées ont été conduites. Pour répondre au deuxième objectif, les données de présence globales et régionales de quatre espèces végétales herbacées non-natives particulièrement abondantes i.e. Bellis perennis, Cerastium fontanum, Taraxacum officinale et Trifolium repens ainsi que les données climatiques associées ont servi à développer des modèles de distribution des espèces utilisant la méthode d’entropie maximale (MaxENT). En ce qui concerne le premier objectif, les résultats ont révélé des lacunes dans la compréhension du concept d’espèces non-natives parmi les différentes parties prenantes dans le contexte local. D’autre part, les analyses ont révélé de nombreuses valeurs positives associées aux espèces de plantes non-natives à Navarino, notamment la valeur esthétique. Aussi, cette recherche a montré que la plupart des parties prenantes étaient indifférentes à la gestion des espèces de plantes herbacées non-natives. En ce qui concerne le deuxième objectif, les résultats ont révélé un changement de niche habituellement utilisée par les espèces liée au climat moins favorable de Navarino ainsi qu’une forte plasticité pour les quatre espèces mentionnées ci-haut. Néanmoins, les quatre populations auraient atteint l’équilibre à Navarino. Finalement, la combinaison des modèles globaux et régionaux montre que les zones de points chauds se situent plus particulièrement sur la côte sud de l’île et s’étendent au Nord dépendamment des espèces. Basés sur les résultats obtenus, nous suggérons donc (i) de sensibiliser davantage les parties prenantes aux plantes non-natives, (ii) d'intégrer leurs valeurs dans les décisions de gestion futures et (iii) de surveiller les distributions des espèces végétales non-natives à Navarino à des fins de prévention en considérant l’emplacement stratégique de l'île de Navarino comme un tremplin potentiel pour la dispersion des espèces non-natives vers l'Antarctique. / The growth of human activities over the last century has contributed to the dispersal and establishment of non-native plant species around the world. These species are important drivers of environmental change since they have the capacity to modify native plant communities, especially through competition. Since human are the main drivers of introduction, establishment and spread of non-native species and since management strategies need to take into account public attitudes to be successful, it is necessary to understand the perceptions and choices regarding their use and management. The present study aimed to: i) understand the perceptions of different stakeholders towards the different non-native plant species of Navarino Island, a buffer zone of the Cape Horn Biosphere Reserve (CHBR) in the Chilean sub-Antarctic region and ii) identify niche dynamics and high potential establishment areas (i.e. hotspots) of four of these species, which together will serve as multidisciplinary tools for the CHBR management. To address the first objective, seven stakeholder groups were identified (i.e residents, elder residents, conservationists, marine members, tourists, Yaghan community members, public service employees), within which 21 semi-directed interviews were conducted. To address the second objective, global and regional occurrences of four of the most abundant species, i.e. Bellis perennis, Cerastium fontanum, Taraxacum officinale and Trifolium repens and associated climatic data were used to develop species distribution models using the maximum entropy method (MaxENT). Regarding the first objective, results of this study revealed shortcomings in the non-native concept understanding among stakeholders in a local context. On the other hand, the analyzes revealed many positive values associated with non-native plant species in Navarino, notably the aesthetic value. Nevertheless, this study showed that most stakeholders were indifferent to the management of non-native herbaceous plant species. Regarding the second objective, results revealed a niche shift usually used by species due to the less favorable climate of Navarino Island as well as high plasticity for the four plant species mentioned above. However, plant populations might have reached the equilibrium. Finally, the combination of global and regional models shows that hotspots areas are located more particularly on the south coast of the island and extend to the north depending on the species. Based on the results obtained in this study, we therefore suggest (i) increasing awareness of non-native plant among stakeholders, (ii) integrating their values into future decisions, and (iii) preventing dispersal of non-native plant species through Antarctica by monitoring species distribution on Navarino.

Le mercure (Hg) est un métal émis dans l’atmosphère par des sources naturelles et anthropiques. Il est préoccupant à l’échelle mondiale de par sa propagation atmosphérique sur de longues distances, loin des sources d’émissions, sa persistance dans l’environnement, son potentiel de bioaccumulation dans les chaînes alimentaires aquatiques et ses effets néfastes sur la santé humaine. Les modèles atmosphériques, utilisés pour retracer son cheminement depuis les sources d’émissions jusqu’aux dépôts au sein des écosystèmes, sont entachés de fortes incertitudes en raison notamment de notre compréhension partielle des processus atmosphériques (réactions d’oxydo-réduction, dépôts, réémissions) et du manque de données d’observations à l’échelle planétaire. L’objectif de ces travaux de thèse est d’améliorer notre compréhension du cycle atmosphérique du Hg en trois sites reculés de l’Hémisphère Sud : l’île d’Amsterdam (AMS) en plein océan Indien, Concordia (DC) sur la calotte glaciaire antarctique et Dumont d’Urville (DDU) sur la côte Est du continent. Les données acquises à AMS démontrent une réactivité atmosphérique limitée du Hg dans cette région du globe. L’île étant faiblement et rarement influencée par des masses d’air continentales polluées, il s’agit d’un site clé pour la surveillance, sur le long terme, du bruit de fond atmosphérique aux moyennes latitudes de l’Hémisphère Sud. Les données acquises en Antarctique démontrent l’existence de processus inédits en termes de réactivité dans l’atmosphère et à l’interface air-neige. Les processus observés sur la calotte glaciaire influent par ailleurs sur le cycle du Hg à l’échelle continentale du fait des forts vents catabatiques. Ces avancées scientifiques permettront, à terme, de contraindre et d’améliorer les modèles atmosphériques globaux. / Mercury (Hg) is a metal emitted by both natural and anthropogenic sources. It is of global concern owing to its long-range atmospheric transport, its persistence in the environment, its ability to bioaccumulate in ecosystems, and its negative effects on human health. Large uncertainties associated with atmospheric models – that trace the link from emissions to deposition of Hg onto environmental surfaces – arise as a result of our incomplete understanding of atmospheric processes (oxidation pathways, deposition, and re-emission) and of the scarcity of monitoring data at a global scale. The aim of this PhD work is to improve our understanding of the atmospheric Hg cycling at three remote sites of the Southern Hemisphere: Amsterdam Island (AMS) in the Indian Ocean, Concordia (DC) on the East Antarctic ice sheet, and Dumont d’Urville (DDU) on the East Antarctic coast. Data acquired at AMS suggest a limited atmospheric reactivity of Hg in this part of the globe. The advection of polluted continental air masses being scarce, AMS is a key site for the long-term monitoring of the atmospheric background in the Southern Hemisphere mid-latitudes. Data acquired in Antarctica highlight the occurrence of unprecedented processes in the atmosphere and at the air-snow interface. Due to katabatic winds flowing out from the East Antarctic ice sheet down the steep vertical drops along the coast, processes observed at DC influence the cycle of atmospheric Hg on a continental scale. These scientific breakthroughs will ultimately lead to improved global transport and deposition models.

Le succès des espèces invasives dépend de l'adéquation entre leurs traits d'histoire de vie et les caractéristiques environnementales (biotiques et abiotiques) de leurs nouveaux habitats. Le succès invasif d'une espèce peut donc reposer sur sa pré-adaptation, être déclenché par la levée de certaines pressions sélectives, les perturbations, ou encore la réponse rapide de l'organisme aux nouvelles contraintes sélectives. La plasticité phénotypique et les processus évolutifs sont ainsi des paramètres essentiels dans les invasions biologiques, en faisant des situations privilégiées pour observer les processus écologiques et évolutifs en temps réel. Nous nous sommes intéressés aux réponses morphologiques et écophysiologiques exprimées dans le temps et l'espace au cours de l'invasion des Îles Kerguelen (archipel subantarctique) par le carabique prédateur Merizodus soledadinus et la mouche saprophage Calliphora vicina, dont les stratégies de vie sont contrastées. Nous montrons la différenciation morphométrique de populations de M. soledadinus en fonction de leur temps de résidence, ainsi que les changements rapides de la morphologie de l'aile de C. vicina dans ces îles où l'inaptitude au vol est la règle. Une attention particulière est accordée au rôle de la plasticité phénotypique de M. soledadinus dans la colonisation de nouveaux habitats (plasticité physiologique à la salinité) et dans son maintien durable malgré l'impact qu'il exerce sur la disponibilité des proies (plasticité trophique). Ces ajustements à plus ou moins long terme sont des éléments déterminants du succès invasif de ces deux insectes à mesure qu'ils progressent et rencontrent de nouveaux régimes de sélection.