Les déplacements entrepris par les animaux dans leur milieu reflètent les ressources conditionnant leur survie dans ce milieu. En milieu marin, l'intensité des activités humaines (notamment la pêche) a entraîné des bouleversements écologiques, particulièrement aux échelons trophiques supérieurs. Cette thèse a donc visé à documenter les déplacements de prédateurs marins dont les effectifs baissent à un niveau local ou global. Nous avons étudié les déplacements en dehors de la période de reproduction (lorsque les animaux font généralement face à des conditions défavorables pour leur survie en mer) chez 5 espèces de manchots dont le rôle de consommateurs est capital sur un gradient de milieux de l'Océan Indien austral. Leurs déplacements ont été connus grâce à la géo-localisation par la lumière ou la télémétrie satellitaire, et leur écologie trophique par l'analyse des isotopes stables du carbone et de l'azote. Nos travaux ont mis en évidence et caractérisé les zones océaniques exploitées durant la période inter-nuptiale par 3 espèces du genre Eudyptes. Des comparaisons inter-site, inter-espèce et interannuelle ont ensuite souligné des mécanismes spectaculaires de ségrégation écologique dans le temps, l'espace et dans les proies ciblées pour l'exploitation de ressources proches. Enfin, l'étude de la dispersion post-natale chez 2 autres espèces a révélé un habitat différent de celui des adultes et l'action probable de mécanismes innés. Ces études sont cruciales pour la conservation des espèces et des habitats concernés, et posent la question de la dynamique des patrons de déplacement observés, face aux pressions de compétition et au déplacement des habitats recherchés.

L'impédance d'entrée d'une antenne miniature est fortement affectée par des facteurs environnementaux à l'origine de pertes de puissance réduisant l'efficacité énergétique des têtes radiofréquences dans les applications RF, en particulier dans la télémétrie des implants cardiaques. Le but de mes études est de développer une unité de calibration d'impédance d'antenne très faible consommation capable d'adapter toute variation de l'impédance d'entrée de l'antenne à l'impédance de la source radiofréquence. La première partie de mon étude est axée sur la conception au niveau système d'une approche nouvelle de calibration automatique du système. Un réseau d'adaptation automatique d'impédance sans coupleur et fonctionnant de façon directe est étudié et permet d'optimiser la taille du dispositif, la vitesse de l'adaptation, la consommation d'énergie et les performances globales. Deuxièmement, une nouvelle méthode de synthèse du réseau d'adaptation variable est proposée pour réduire fortement la complexité globale de l'algorithme d'adaptation. La troisième partie de mon étude est axée sur la fabrication d'un démonstrateur hybride fonctionnant dans la bande médicale MICS afin de valider le concept auto adaptatif d'impédance. Un banc expérimental qui comprend une antenne immergée dans son milieu connectée au démonstrateur piloté par un microcontrôleur a été mis en place et a permis d'atteindre un coefficient de réflexion jusqu'à -30dB avec un temps de calibration inférieur à 1ms. La dernière partie de mon travail consiste à concevoir le circuit d'adaptation automatique d'impédance d'antenne très faible consommation fonctionnant dans la bande ISM 2.4GHz en utilisant la technologie CMOS 0.13um. / Antenna input impedance is highly affected by environmental factors increasing the losses or reducing the power efficiency of the radiofrequency transceiver in many RF applications such as in implantable pacemaker device telemetry. The purpose of my study is to develop a low power fully integrated antenna-impedance tuning unit to match any variation of the antenna impedance to the source. The first part of my study is focused on the system-level design of a new approach to automatically match the system. A couplerless single step automatic matching network is investigated to optimize the die size, the speed, the power consumption and the overall performance. Second, a new method for synthesizing an automatic matching network is developed reducing strongly the overall complexity of the matching algorithm. The third part of my study is focused on the fabrication of a hybrid demonstrator operating at the Medical Implantable Communication Service (MICS) frequency band to validate the concept. An experimental set-up including the antenna tuning unit, a microcontroller and a pacemaker antenna connected to the demonstrator was done achieving a reflection coefficient up to -30dB, an overall tuning time less than 1ms. The last part of my work is to design the entire automatic matching network circuit in 0.13um CMOS technology including a front-end transceiver designed under ultra low power constraints and operating at 2.4GHz ISM frequency band. The additional items overall power consumption is less than 1.5mW under 1.2V supply voltage.

Les nombreuses menaces qui pèsent sur le milieu marin et les preuves d’une perte de biodiversité globale au cours des dernières décennies ont rendu indispensable la mise en place de mesures de conservation dans les années à venir. Au sein des Terres Australes et Antarctiques Françaises (TAAFs) en particulier, qui offrent une biodiversité exceptionnelle et sont le cadre d’activités anthropiques intensives à travers les grandes pêcheries industrielles, la délimitation d’Aires Marines Protégées (AMP) serait extrêmement bénéfique pour la conservation du milieu. Pour définir les zones d’importance pour la biodiversité, qui représenteraient de bonnes candidates pour un statut d’AMP, l’utilisation des données de distribution de prédateurs supérieurs apparait idéale. En effet, leur position dans le réseau trophique en fait de bons intégrateurs des niveaux inférieurs, et de plus, ils sont facilement observables lors des campagnes d’observations et offrent des facilités pour l’équipement de dispositifs télémétriques puisqu’ils reviennent régulièrement à terre pendant la période de reproduction. Grâce à l’analyse spatiale des données de distribution obtenues pour un grand nombre de prédateurs supérieurs au sein d’écosystèmes subantarctiques aussi bien qu’en milieu tropical et grâce au développement de modèles d’habitat, nous avons ici déterminé des ‘hotspots’ de biodiversité pour les prédateurs supérieurs des TAAFs. Ces travaux pourraient ainsi servir de base aux propositions de limites pour de potentielles futures AMPs. / The numerous threats that marine environment face, coupled with the evidence for a global biodiversity loss during last decades have lead to an increasing need for setting up conservation measures. Particularly, delimiting Marine Protected Areas (MPAs) within the French Southern Territories, which are home to an exceptional biodiversity and extensive human activities through industrial fisheries, would be extremely beneficial for species conservation. In order to identify areas of ecological significance for biodiversity, which could be good MPA candidates, the use of distribution data from top marine predators seems to be ideal. Thanks to their high position in trophic network, they are likely to integrate lowers trophic level species distribution. Moreover, they are easy to observe trough at-sea observation campaigns, and easy to equip with telemetric devices thank to their central place foraging that lead them to return regularly to their colony during breeding season. Here, we analyse distribution data and develop habitat models from several top predators species in both subantarctic and tropical regions to highlight biodiversity hotspots within the French Southern Territories. This work could thus be use as a basis to define potential boundaries for a future MPA.

Le concept d’habitat, qui définit le lieu de vie des organismes par des conditions abiotiques et biotiques, est déterminant pour étudier les relations entre les organismes et leur environnement. La sélection d’habitat est le processus à travers lequel l’organisme va choisir l’habitat où il se trouve en fonction des différents habitats disponibles autour de lui. Cette sélection va dépendre d’un choix individuel, qui est propre à l’organisme (ex. son comportement), et d’un choix commun, qui est observable chez des organismes qui partagent des traits communs (ex. les individus d’une même espèce). Les modèles spécifiques de sélection d’habitat cherchent à expliquer et prédire ce choix commun, et sont notamment utilisés pour les cours d’eau dans les outils d'aide à la définition de débits écologiques. Pour les poissons de rivière, la plupart des modèles spécifiques à l’échelle du microhabitat sont peu transférables à d’autres rivières. En effet, ils sont construits à partir de données d’abondance échantillonnées dans le même site pendant quelques campagnes. Afin d’améliorer la qualité prédictive de ces modèles, j’ai développé une approche prometteuse de modélisation multi-sites et multi-campagnes permettant à la fois de considérer la réponse non linéaire de la sélection et la surdispersion des données d’abondance. A partir de suivis individuels par télémétrie, j’ai montré la pertinence des modèles de sélection spécifiques malgré la forte variabilité individuelle observée. Finalement, la sélection d’habitat étant dépendante de processus structurant les communautés et agissant à l’échelle du paysage, telle que la dispersion des individus, j’ai mis en évidence l’intérêt d’utiliser des techniques légères d’échantillonnage comme les observations par plongée pour caractériser les structures des communautés et leurs répartitions spatiales. Ces techniques permettront alors d’étudier l’influence des processus du paysage sur les modèles de sélection d’habitat / The habitat concept, which defines the place where organisms live, is composed by abiotic and biotic conditions and differs for examples between species or activities. The habitat selection is the process where organisms choose the habitat to live in function of all habitats available around them. This habitat selection depends on an individual choice related to the organism, for example its behavior and a common choice related to organisms sharing common traits as individuals from the same species. Specific habitat selection models are developed to understand and represent this common choice and used to build ecological flow tools. For freshwater fish, most of specific habitat selection models have low transferability between reaches and rivers. Indeed, they are built from abundance data and sampled in the same study reach during few numbers of surveys. In order to improve predictive quality of models, I developed an attractive modelling approach, both multi-reach and multi-survey, involving the non-linear response of habitat selection and abundance data overdispersion. Then, despite the high individual variability of habitat selection, I showed, from telemetry data, the relevance of developing specific habitat selection models. Finally, as the habitat selection is also depending on processes which influence community structures at the landscape scale (e.g. dispersal), I demonstrate the benefits of sampling methods such as snorkeling to characterize community structures and their longitudinal distributions at a large spatial scale. These techniques will allow studying the influence of landscape processes on habitat selection models.

Les sites d'agrégation de ponte (AP) sont des zones où des poissons d'une même espèce se rassemblent pour frayer. En dépit de leur importance dans la reproduction de nombreuses espèces de poissons des récifs coralliens, bien peu de sites d'AP sont gérés. Le but de cette étude est d'améliorer la compréhension générale sur l'écologie des sites d'AP en vue de faciliter la gestion. L'étude, réalisée aux Seychelles, se concentre sur les individus regroupant sur les sites d'AP pour frayer et aussi sur ceux résidant sur ces sites. La télémétrie acoustique et le recensement visuel sous-marin ont, ici, été employé comme principaux outils d'observation des espèces formant des agrégations de reproduction (cordonnier (Siganus sutor), mérou camouflage (Epinephelus polyphekadion) et mérou marbré (E. fuscoguttatus)) et des espèces résidant sur les sites d'AP. Les détections acoustiques ont montré que les individus de S. sutor présentent une grande fidélité à leur site de ponte et une périodicité liée à la période de pleine lune. Par ailleurs, les agrégations de ponte d'E. fuscoguttatus et E. polyphekadion se chevauchent spatialement et temporellement avec une forte périodicité liée à la nouvelle lune. La formation d'AP de E. fuscoguttatus et E. polyphekadion provoque des changements complexes dans l'assemblage de poissons résidents sur le site. L'effet de la phase lunaire sur les assemblages de poissons résidant sur les sites d'AP de S. Sutor apparait être dépendant de l'échelle considérée. Les informations sur la dynamique spatiale et temporelle des espèces étudiée sont utilisées pour proposer des mesures de gestion susceptibles d'améliorer la protection des sites d'AP. / Fish spawning aggregation (FSA) sites are areas where repeated concentration of conspecific fish gathers for the purpose of spawning. Despite of their importance in the reproduction of many coral reef fishes, few FSA sites are actively managed. The aim of this study, conducted in the Seychelles, was to improve general understanding on the ecology of FSA sites to facilitate their management. It focuses on both the individuals that aggregate at FSA sites to spawn and those that are resident at FSA sites. Acoustic telemetry and underwater visual census were used to study three species that form spawning aggregations (spinefoot shoemaker (Siganus sutor), Camouflage grouper (Epinephelus polyphekadion) and Brown-marbled grouper (E. fuscoguttatus)) and the resident fish assemblages at FSA sites. Acoustic detections found individual S. sutor to have high fidelity to individual FSA sites and to show significant periodicity with the full moon period in the timing of their arrival and departure from FSA sites. Conversely, spawning aggregations of E. fuscoguttatus and E. polyphekadion overlapped spatially and temporally, with strong periodicity for spawning aggregation to form with the new moon period. The formation of E. fuscoguttatus and E. polyphekadion FSAs caused complex changes in the fish assemblage that is resident at the FSA site. The effect of lunar phase on the resident fish assemblages at S. sutor FSA sites appeared to be scale-dependent, having greater impact at the larger than the smaller FSA site. Information on the spatial and temporal dynamics of aggregating and resident fish species is used to propose management actions to improve the protection of FSA sites.

Les recherches en halieutique ont pour objectif d’améliorer les connaissances sur le fonctionnement des populations de poissons afin de transférer celle-ci vers des outils de gestion. Ce travail de thèse repose sur un ensemble d’expériences et de modélisations destinées à approfondir notre compréhension générale du comportement associatif de poissons grands pélagiques avec des objets flottants à la surface de l’océan. Notre objectif est de tester si les milliers d’objets flottants artificiels déployés par les pêcheurs (DCP - Dispositifs de Concentration de Poissons) constituent des pièges écologiques pour les thons tropicaux. <p><p>Pour mener à bien ce travail, nous avons dans le premier chapitre caractérisé le comportement individuel de thons dans un réseau de DCP ancrés. L’analyse de données de marquage acoustique de 96 thons albacores (Thunnus albacares) (30-96 cm) à Hawaii montre que les thons présentent une plasticité comportementale forte face aux DCP qu’ils rencontrent mais également que le temps de résidence sous les DCP diminue avec la taille des individus. Afin de quantifier l’impact de l’augmentation de la densité de DCP il est essentiel de comprendre les mécanismes et les facteurs qui influencent les temps de résidences sous les DCP. Dans le second chapitre, des expériences de choix binaires suggèrent un rôle de la biomasse agrégée dans la formation, la maintenance et la dispersion des agrégations que forment les thons sous les objets flottants. La quantification de la dynamique des arrivées et des départs des poissons aux DCP permettra de valider les hypothèses que nous proposons concernant les mécanismes sociaux sous-jacents d’une part et d’autre part de tester l’influence de la qualité de l’environnement et de la densité de DCP sur les temps de résidences individuels et la distribution spatiale des populations. Dans le troisième chapitre, la comparaison de facteurs de condition de listaos (Katsuwonus pelamis) matures capturés en bancs libres et sous objets flottants dans une zone naturellement riche en objets flottants, et relativement peu impactée par le déploiement de DCP (Le Canal du Mozambique), nous a permis d’établir un point de référence essentiel pour estimer les effets des perturbations actuelles. Plus généralement, les résultats obtenus dans les différents chapitres tendent à conforter l’hypothèse d’un rôle social et non trophique des objets flottants dans l’écologie de thonidés. Les résultats obtenus durant cette thèse amènent à poser un regard nouveau sur l’hypothèse du piège écologique. <p><p>Notre travail s’est principalement intéressé à un modèle biologique de choix, les thons tropicaux. Cependant le cadre théorique des questions abordées, les outils d’observations et les méthodes d’analyses développées sont assez génériques pour être appliqués aux autres espèces rencontrées sous les objets flottants. Cette recherche s’intègre plus généralement dans les problématiques visant à mieux comprendre les stratégies comportementales et la distribution des populations dans des environnements multi-sites.<p> / Doctorat en Sciences agronomiques et ingénierie biologique / info:eu-repo/semantics/nonPublished