Le mercure est un métal présent naturellement dans l’environnement qui a la particularité, sous sa forme organique (le monométhylmercure; MMHg), de se bioaccumuler dans les organismes et de se bioamplifier le long des chaînes alimentaires. Depuis la prise de conscience de la toxicité du MMHg, les travaux se sont multipliés pour comprendre où et comment le MMHg est produit puis incorporé dans les réseaux trophiques marins. Les réponses à ces questions sont primordiales afin d’anticiper le devenir du MMHg dans les espèces commercialisées dans un contexte d’augmentation des émissions de mercure et de changement climatique.Ce travail de thèse s’inscrit dans cette démarche en étudiant les variations spatiales de mercure total contenu dans le muscle de trois espèces de thons: les thons obèses, germons et jaunes, capturés dans le Pacifique sud. Une tendance spatiale similaire a été observée pour les trois espèces avec des concentrations plus élevées dans la zone sud-ouest par rapport à la zone ouest-équatoriale. Ce patron semble être en partie expliqué par des modifications de l’alimentation des espèces en lien avec la structure thermique de la colonne d’eau. La combinaison de mesures des isotopes stables de l’azote et de marqueurs électroniques ont permis de mettre en évidence un approfondissement de l’habitat vertical des thons obèses vers la Nouvelle-Calédonie, leur permettant de se nourrir sur des proies profondes probablement plus concentrées en MMHg. De plus, les profils de MMHg dissous de la partie sud-ouest Pacifique suggèrent une plus forte production de MMHg dans la zone épipélagique augmentant la biodisponibilité du MMHg à la base des chaînes alimentaires pélagiques. / Mercury is a naturally distributed heavy metal which is characterized, under its organic form (monomethylmercury; MMHg), by its bioaccumulation in living organisms and its biomagnifications along food chains. Since the awareness of MMHg neurotoxicity, lots of research works have focused on understanding where and how MMHg is formed and transmited to marine food webs. Those questions are keys in order to anticipate how MMHg, in commercially fish species, will respond in a context of increasing mercury emissions and climate change.This work is part of this approach by studying total mercury spatial variations from muscle tissue of three tuna species: bigeye, albacore and yellowfin tuna, captured within the south Pacific Ocean. Every tuna species demonstrated a consistent and similar spatial trend, with higher total mercury concentrations in the southwest and lower concentrations in the western equatorial Pacific. This spatial trend seems to be in accordance with varying tuna diet linked to the thermal features of the water column. By combining archival tagging data and nitrogen stable isotope analysis, we showed that the deepening of bigeye tuna vertical habitat around New Caledonia might allow them to forage on deeper and MMHg enriched preys. Additionnaly, dissolved MMHg profiles in the southwest Pacific suggest higher methylation processes in the epipelagic zone leading, possibly, to higher MMHg bioavailability for marine food chains.This study highlighted the key role of tuna trophic ecology and particularly foraging depth in their MMHg exposure. Those features have to be considered in future studies evaluating food webs contamination at a spatial or temporal scale.

Le mérou géant, Epinephelus itajara, espèce en danger critique d’extinction au niveau mondial, est présent dans les eaux turbides et saumâtres de la Guyane française où l’espèce est exploitée par une pêcherie côtière. Dans la partie est du plateau continental guyanais, les mérous géants se localisent autour de tous les sites rocheux marins où ils se répartissent en fonction de la profondeur et du faciès (éboulis ou tombant). Les analyses des isotopes stables du carbone et de l’azote suggèrent qu’environ 30 % des mérous géants < 115 cm présents sur ces sites rocheux, proviendraient des mangroves alentours. Les analyses de contenus stomacaux révèlent un changement ontogénétique du régime alimentaire. Les petits individus (< 90 cm) s’alimentent principalement de Crustacés puis intègrent progressivement les poissons à leur alimentation jusqu’à devenir essentiellement piscivores au-delà de 140 cm. La population de Guyane est principalement composée d’individus juvéniles : seulement 8,5 % des individus capturés en Guyane a plus de 6 ans. Ces jeunes mérous sont très territoriaux durant les 4-5 premières années de leur vie puis ne sont plus retrouvés sur les sites rocheux. Le devenir de ces juvéniles est incertain, soit ils sont pêchés, soit ils migrent vers d’autres sites ou vers les agrégations de reproduction. Cependant, les mérous géants ne semblent pas se reproduire en Guyane. Il est possible que les conditions environnementales (forte turbidité et température) ne favorisent pas le développement gonadique, ce qui engendrerait une omission totale de reproduction. Le suivi par tags satellite suggère que les mérous géants migrent dans le sens des courants marins vers Trinidad-et-Tobago, potentiellement pour la reproduction. Aucun mouvement vers le Brésil n’a été mis en évidence bien que les stocks de mérous géants du Brésil et de Guyane semblent liés. En effet, ces deux stocks évoluent conjointement avec un déclin des populations au début des années 90. Le maintien de la population de mérou géant en Guyane se ferait grâce à l’apport de larves des sites d’agrégation du Brésil par le courant marin. La mortalité totale des mérous géants (0,65) est aussi élevée au sein de la réserve marine ainsi que sur les sites de pêche. Cela suggère que l’interdiction de pêche à la réserve n’est pas respectée et que les grands individus quittent la réserve pour des sites plus spacieux. En supposant que la population de mérous géants adultes a été réduite à cause de la pêche, une protection régionale des individus > 150 cm doit être instaurée afin de régénérer le stock d’individus matures. Il semble nécessaire de développer une politique de gestion internationale de l’espèce, surtout entre la Guyane et le Brésil, afin de conserver les populations de mérous géants d’Amérique du Sud. / The critically endangered Goliath Grouper, Epinephelus itajara, is found in the turbid and brackish waters of French Guiana, where the species is subject to a coastal fishery. Goliath Grouper populations inhabit all rocky habitats and exhibit increasing abundance with depth. Around 30% of individuals less than 115 cm may derive from the abundant mangrove habitat along the french Guiana coast. There is a ontogenetic shift of the diet, primarily crustacivorous, individuals >140 cm become piscivorous. The Goliath Grouper population in French Guiana is composed primarily og juvelines. The fate of the juvelines is unknonw, some may be caught in the fishery, others may move to other habitat. No evidence of spawning or gonadal readiness was found in french Guiana. it is possible that environmental conditions (high turbidity and temperature) are not conducive to reproductive activity. Goliath Grouper may migrate down current from French Guiana to Trinidad and Tobago or further. No movement of Goliath Grouper was found against the current toward Brazil. French Guiana juveniles may be derived from spawns occuring off Brazil. Calculated total mortality of Goliath Grouper off French Guiana is high (0.65) in both fished and protected areas suggesting that illegal fishing is occuring within the protected area, or that emigration rates are high. Assuming that the adult population of Goliath Grouper in French Guiana has been reduced due to fishing, protection of spawning-size adults (larger than about 150 cm TL) should be instated.

Les Invertébrés de l’épifaune vagile présents dans les herbiers de Magnoliophytes marins ont un rôle essentiel dans le transfert d’énergie des producteurs primaires vers les niveaux trophiques supérieurs. L’objectif de ce travail a été d’analyser la relation entre la complexité de l’herbier et la structure des communautés de l’épifaune vagile, et d’étudier le rôle de ce compartiment dans le fonctionnement des réseaux trophiques des herbiers à Thalassia testudinum. Deux sites d’herbiers ont été comparés, l’un proche de la mangrove côtière et l’autre près de la barrière récifale, au cours de deux saisons. L’utilisation de différentes sources trophiques par les Invertébrés a été montrée en utilisant les méthodes des isotopes stables du carbone et de l’azote et de la composition en acides gras. L’herbier côtier, qui présente une structure complexe du fait de ses longues feuilles, de sa litière abondante et de sa forte charge en épiphytes, abrite une faune abondante et diversifiée de Crustacés. La préférence alimentaire de ces Invertébrés pour les micro-algues et les fines particules détritiques favorise la contribution du biofilm au réseau trophique de l’herbier côtier. L’herbier du large, moins complexe, abrite une communauté d’Invertébrés dominée par les Gastéropodes Cerithiidae. La limitation de la disponibilité en nourriture existant dans cet herbier explique la contribution plus élevée de la litière et des feuilles vivantes de Thalassia au réseau trophique par rapport à l’herbier côtier. Le couplage de l’analyse des isotopes stables à celle des contenus stomacaux réalisé sur les poissons a montré le rôle essentiel des Crevettes en tant que proies. L’herbier côtier, qui présente des ressources en nourriture plus abondantes et diversifiées, assure mieux son rôle de « nurserie » pour les juvéniles de poissons que l’herbier du large. / In seagrass beds, vagile epifauna plays a major role in the energy transfer from primary producers to higher trophic levels. The main aim of the work was to examine the relationship between the seagrass complexity and the vagile epifauna community structure, and to study the role of this compartment within the food web of Thalassia testudinum seagrass beds. Two seagrass sites were compared, one near the coastal mangrove and another one near the barrier reef, during two seasons. Trophic resources used by primary consumers were assessed by combining stable isotopes analysis and fatty acid compositions. The coastal seagrass bed is complex due to its long leaves and its great biomass of litter and epiphytes. It shelters a great abundance and diversity of Crustaceans. The feeding preference of them for micro-algae and detrital particles promotes biofilm contribution to food web of the coastal seagrass bed. The seagrass bed located seawards, lesser complex, harbors an Invertebrate community dominated by the Gastropods Cerithiidae. The reduced food availability in that seagrass bed explains the higher contribution of litter and Thalassia leaves to that food web compared to the coastal seagrass bed. By coupling stable isotopes and stomach contents analyses, it was possible to highlight the major role of shrimps in the feeding diet of fishes. The coastal seagrass bed, where the trophic resources are more abundant and diverse, better plays its role of nursery for juveniles fishes than the seaward seagrass bed.

Le moustique Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) a été introduit dans les Amériques depuis le continent africain il y a environ 400 ans. Actuellement, cette espèce est la principale responsable des épidémies de dengue et de chikungunya dans la zone pantropicale et sa large répartition a très probablement joué un rôle important dans l’expansion récente du virus Zika. La biologie d’Ae. (Stg.) aegypti est particulièrement bien connue, ce qui n’est pas le cas de son écologie, en particulier de ses interactions avec les communautés résidentes. En adoptant une démarche pluridisciplinaire je me suis intéressé à la contribution relative des facteurs biotiques et abiotiques ainsi que de certains processus évolutifs dans la distribution de cette espèce à différentes échelles en Guyane française.Dans un premier temps j’ai participé à la révision des connaissances fondamentales sur la diversité des moustiques de Guyane. En alliant la taxonomie classique et moléculaire, cette étape a permis de découvrir plusieurs nouvelles espèces et de mettre en place des outils adaptés à la gestion de ce type de données, notamment pour une utilisation future.Dans un second temps la structuration spatio-temporelle des communautés résidentes de macro-invertébrés aquatiques a été étudiée en milieu urbain. Cela a permis de mettre en évidence l’existence d’interactions antagonistes et mutualistes avec les taxons des communautés résidentes. En particulier, le moustique autochtone Limatus durhamii Theobald 1901 semble empêcher l’établissement durable d’Ae. (Stg.) aegypti dans les milieux faiblement urbanisés via un mécanisme d’exclusion compétitive. / The mosquito species Aedes (Stegomyia) aegypti (Linnaeus 1762) was introduced into the Americas some 400 years ago from the African continent. Currently, this species is the primary agent behind dengue and chikungunya outbreaks in the pan-tropical area and its widespread distribution has likely played an important role in the recent expansion of the Zika virus. The biology of Ae. (Stg.) aegypti is particularly well known, which is not the case for its ecology. By adopting a cross-disciplinary approach I attempted to understand the relative contribution of biotic and abiotic factors as well as some evolutionary processes in the distribution of this species at the local and regional scales in French Guiana.Initially, I was interested in revising the core knowledge concerning the diversity of mosquitoes in French Guiana. By combining traditional and molecular taxonomy, this step allowed my colleagues and I to discover several new species and to create the appropriate tools to manage this type of entomological data.Secondly, we studied the spatio-temporal structure of resident aquatic macroinvertebrate communities in urban areas. This highlighted the existence of antagonistic and mutualistic interactions. In particular, the native mosquito Limatus durhamii Theobald 1901 appears to prevent the sustainable establishment of Ae. (Stg.) aegypti in slightly urbanized environments via a mechanism of competitive exclusion.

Les hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) sont des polluants ubiquistes dont le niveau d’émission est en constante augmentation en raison de l’intensification des activités anthropiques. Ces composés semi-persistants dans l’environnement représentent une menace pour les organismes. La santé et l’équilibre des systèmes naturels sont essentiels au maintien de la vie et au fonctionnement de la société. L’évaluation de l’impact de ces composés est alors devenue un véritable enjeu sociétal, établissant ainsi des mesures européennes législatives (Directive Cadre sur l’Eau) et réglementaires (REACH, enregistrement, évaluation, autorisation et restriction de produits chimiques) pour une meilleure gestion des risques (éco)toxicologiques. Dans ce contexte, de nombreux biotests ont vu le jour afin d’évaluer la dangerosité des substances chimiques (ou de leurs mélanges), la qualité du milieu environnant et de comprendre les mécanismes d’action toxique sur les organismes. L’objectif de cette étude était alors de définir les risques (éco)toxicologiques liés à des expositions par les HAP à travers des tests embryo-larvaires de poisson, utilisant un modèle éprouvé, le poisson zèbre Danio rerio. Afin d’évaluer le transfert, le devenir et les effets toxiques de HAP, deux approches complémentaires (chimique et biologique) ont été utilisées. Les réponses biologiques induites ont été évaluées à différents niveaux d’intégration biologique, des réponses moléculaires (stress oxydatif, dommages à l’ADN, EROD) aux modifications comportementales (Réponse PhotoMotrice), en passant par des altérations morphologiques et physiologiques (rythme cardiaque). Parmi les trois voies de contamination utilisées, l’exposition par contact avec le sédiment ne s’est pas révélée appropriée pour l’évaluation de la toxicité de HAP, contrairement aux expositions par voie aqueuse à partir de fractions hydrosolubles de produits pétroliers, qui sont plus reproductibles, intégratives et révélatrices des effets toxiques à plusieurs échelles. Suite à ces expérimentations, le champ d’observation des effets induits devrait être élargi au-delà des temps normalisés par l’Organisation de Coopération et de Développement Économique afin de ne pas sous-estimer le caractère létal du ou des composé(s) exposés. De plus, notre étude multigénérationnelle a mis en évidence des perturbations physiologiques et comportementales chez la première génération de descendance issue de parents contaminés par voie trophique à trois extraits aromatiques d’origine pyrolytique et pétrogénique (lourd et léger). Bien que le transfert de la contamination n’a pas été révélé, les altérations observées (probablement dues à des modifications génétiques et épigénétiques) chez les stades précoces de poisson zèbre, pourraient avoir des conséquences néfastes sur la survie et le recrutement des populations. Les études multigénérationnelles constituent ainsi des approches intégrées pour l’évaluation de la toxicité des composés exposés et permettent de renforcer le caractère prédictif des effets. Ces études écotoxicologiques devraient être largement déployées afin d’évaluer le potentiel qu’une population exposée a pour se maintenir dans le futur. / PAHs are ubiquitous widespread contaminants which emissions are overgrowing with increasing anthropogenic activities. These semi-persistent chemicals are threatening organisms in the environment. Ecosystems health and resilience are essential to life and societal functioning. Impact assessment of these chemicals is a real requirement for society thereby establishing the european legislative (DCE, Water Framework Directive) and regulations (REACH, Registration, Evaluation, Authorisation and Restriction of Chemicals) for better (eco)toxicological risk management. In this context, many bioassays have been developed to assess environmental quality, the toxicity of chemicals (including mixture) on organisms and its underlying mechanisms. This study aimed to identify (eco)toxicological risks in the context of fish embryo-larval assay, using a relevant and well-known model : the zebrafish Danio rerio. Two complementary approaches (chemical and biological) were used to assess transfer, fate and toxicity of PAHs. Induced-responses were evaluated at different levels of biological organization, from molecular (oxidative stress, DNA damage, EROD) to physiological (cardiac activity), behavioral (PhotoMotor Response) and morphological levels. Among the three exposure routes tested, the sediment contact exposure was not suitable for PAHs toxicity assessment. In contrast, exposures to water-accommodated fractions (WAF) of petroleum products represented a more reproducible, sensitive and integrative approach for testing multiscale toxic effects. Following these experiments, the observation scope of induced effects should be broadened beyond the standard duration recommended by the Organization for Economic Cooperation and Development in order not to underestimate the acute effect of the tested-compounds. Furthermore, our multigenerational study showed physiological and behavioral disturbances on the first generation of offspring providing from parents exposed to contaminated-food with three aromatic extracts pyrolytic and petrogenic origin (heavy and light). Although the contamination transfer of PAHs has not been revealed, the observed alterations (probably due to a transfer through genetic and epigenetic modifications) in the early stages of zebrafish could have adverse effects on survival and recruitment populations. Multigenerational studies prove to be an integrated approach for the toxicity assessment of chemicals and strengthen the predictive effects. These ecotoxicological studies should be widely undertaken to evaluate the potential for exposed-population to maintain in the future time.

Cette thèse de Doctorat examine le réseau trophique estuarien lié aux herbiers à zostères, Zostera noltii et quantifie le rôle trophique des consommateurs de la macrofaune benthique, dans deux zones intertidales de l’estuaire du Mondego, à différentes périodes de 1993 à 2008. Elle s’intéresse spécifiquement (i) à l’incorporation de l’azote issu des activités humaines, en considérant l’assimilation d’azote comme un indicateur de l’eutrophication et (ii) au rôle des zostères dans le réseau trophique benthique. Six modèles ont été développés afin d’analyser les effets, (i) d’un enrichissement en nutriments, (ii) des mesures de mitigation, et (iii) d’une inondation centennale, sur les propriétés du réseau trophique benthique estuarien. La présence de Z. noltii change peu la structure du réseau trophique planctonique, soutenu en partie par la matière organique particulaire et supporte principalement des poissons comme prédateurs. Les autres consommateurs montrent une grande variabilité de signature isotopique, ce qui suggère qu’ils peuvent changer de régime alimentaire en fonction des changements de l’environnement. En revanche, les δ13C et δ15N des producteurs et consommateurs de l’estuaire du Mondego montrent très peu de variation saisonnière, malgré une saisonnalité météorologique marquée, ainsi qu’une forte variation saisonnière des paramètres de la colonne d’eau (apports en sels nutritifs et concentration en chlorophylle a). Les modèles à l’état stable montrent enfin que la structure trophique de la communauté benthique de l’estuaire du Mondego est affectée différemment par chacun des évènements particuliers étudiés. / This dissertation examines the estuarine food web related to the eelgrass Zostera noltii and quantifies the ecological trophic role of benthic macrofauna consumers, in intertidal areas of the Mondego estuary, covering different time periods from 1993 to 2008. It specifically focuses (i) on the incorporation of the nitrogen derived from human activities, considering the N uptake as an eutrophication index, and (ii) on the role of the eelgrass in the benthic food web. In addition, six mass-balanced models were developed to assess the effects of (i) a period of nutrient enrichment, (ii) the implementation of mitigation measures, and (iii) a centenary flood, on the benthic estuarine food web properties.

L'estuaire de l'Escaut est un estuaire en voie de restauration. L'étude s'intéresse à l'écologie de la communauté zooplanctonique dans le tronçon d'eau douce de l'Escaut, ou, suite à l'amélioration de la qualité de l'eau le copépode calanoide Eurytemora affinis est devenu dominant depuis 2007 et les copépodes cyclopoïdes ont diminués en abondance. Nous avons cherché à trouver quels facteurs environnementaux expliquent ce changement de la composition de la communauté zooplanctonique. Les résultats d'analyses RDA et GLM entre les abondances des taxons zooplanctoniques et les facteurs environnementaux montrent un lien étroit entre l'augmentation de l'abondance d'E. affinis et l'augmentation des concentrations en oxygène ainsi que la diminution des concentrations en N-NH4. En fait, le tronçon amont de l'estuaire est devenu 'permissive' pour le développement d'E. affinis à partir ou la concentration en O2 a dépassé le seuil de 4 mg L-1 et la concentration en N- NH4 est restée en dessous de 2 mg L-1. La cause du déclin en abondance des cyclopoids reste à trouver. Dans l'Escaut, le phytoplancton est fortement dominé par les diatomées, mais la concentration en Si dissoute s'avère parfois limitant. La question se pose sur quelles composantes de la communauté phytoplanctonique le zooplancton dominant se nourrit. La sélectivité de broutage d'E. affinis a été quantifiée à l'aide d'expériences d'incubation et des quantification de contenu pigmentaire à l'aide d'HPLC. E. affinis sélectionne des diatomées au sein de la communauté phytoplanctonique et en moindre mesure des cryptomonades. L'impact de la population d'E. affinis sur le stock de phytoplancton - et sur les diatomées dominantes- est < 4.5 % jour-1, ce qui implique que dans le tronçon d'eau douce de l'Escaut le zooplancton n'est pas limité par la nourriture et ne présente pas de limitation pour le développement les niveaux trophiques supérieurs. Certains taxons phytoplanctoniques (chlorophycées, par exemple) sont apparemment stimulés en croissance par la présence d'E. affinis dans les bouteilles expérimentales et l'impact précis d'E. affinis sur le phytoplancton non-diatomées est moins clair. L'activité de broutage du microzooplancton a également été testée avec des expériences d'incubation. Son impact sur la communauté phytoplanctonique est variable en intensité et en sélectivité, nécessitant plus d'expérimentation. / The Scheldt is an estuary on way of recovery. The study concerns the ecology of the zooplankton community in the freshwater reach of the estuary. In parallel to water quality improvement, the copepod Eurytemora affinis has become dominant since 2007 and abundance of cyclopoid copepods has decreased. We tried to find out which environmental factors had caused these changes in the zooplankton community composition. The results of RDA and GLM analysis between the abundance of zooplankton taxa and the environmental factors showed a strong link between E. affinis abundance and the increasing O2 concentration, but also the decreasing NH4-N concentration. The upstream Scheldt became permissive for E. affinis development as soon as oxygen concentration was above the threshold level of 4 mg L-1 and the NH4-N concentration remained below 2 mg L-1. The cause of the decrease in cyclopoid abundance remains unclear. The phytoplankton community of freshwater Scheldt is strongly dominated by diatoms, but the dissolved silica concentration could become limiting for their development. The question arises on which phytoplankton taxa the dominant zooplankton feeds. Grazing selectivity of E. affinis adults and CV was measured by incubation experiments using natural Scheldt water and by gut pigment content quantification. Phytoplankton taxa concentration was quantified by HPLC. E. affinis selects diatoms and sometimes cryptophytes. The impact of the E. affinis population on the phytoplankton standing stock is < 4.5% d-1, which means that the zooplankton community is not food limited and hence does not present a limitation to the development of higher trophic levels. The grazing activity of the microzooplankton community has also been measured by incubation experiments. Its impact on the freshwater Scheldt phytoplankton community is variable in intensity and in selectivity, and clearly needs further investigation.

Le Grand Ecosystème Marin du Courant des Canaries est un des principaux systèmes mondiaux d’upwelling et assure une des plus importantes productions de pêche parmi les grands écosystèmes marins d’Afrique. Cet écosystème est soumis à des apports en éléments métalliques entraînant leur accumulation par les organismes marins et notamment les poissons. En termes de bioaccumulation, une forte variabilité est observée entre les espèces exploitées mais également entre individus d’une même espèce. Ce travail de thèse se propose de caractériser les paramètres majeurs qui déterminent l’accumulation des métaux par les poissons marins, en prenant pour cas d’étude l’écosystème du courant des Canaries. Deux approches ont été adoptées, l’une portant sur les particularités physiologiques et l’autre sur les mécanismes écologiques régissant la bioaccumulation. A un premier niveau d’intégration, les caractéristiques physiologiques spécifiques telles que l’efficacité d’assimilation, les concentrations en métallothionéines et le mode de séquestration des métaux agissent sur la bioaccumulation. Ensuite, à un second niveau, la nature des proies joue un rôle crucial sur l’exposition aux métaux du fait de la dominance de la voie de transfert trophique chez les poissons marins. A un dernier niveau d’intégration, l’habitat représente un paramètre déterminant, principalement en influant sur les niveaux de contamination des proies soumis au cycle des métaux dans l’environnement marin. Cette thèse a présenté une approche innovante, en proposant une étude intégrée de la cellule à l’écosystème en passant par l’individu, dédiée à la compréhension d’un mécanisme impliquant des répercutions tant sur la préservation des ressources marines que sur la santé des consommateurs. / The Canary Current Large Marine Ecosystem in West Africa is one of the most productive upwelling ecosystems. It is subjected to anthropogenic inputs leading to metal accumulation by marine fish species, which show a great variability in terms of metal concentrations. This PhD work aims to characterize the major parameters determining metal accumulation by marine fish, based on the case study of the Canary current. Two main approaches were developed concerning physiological and ecological features. At a first integration level, physiological characteristics such as assimilation efficiency, metallothionein concentrations and subcellular metal partitioning influence bioaccumulation. At a second level, prey composition plays a key role due to the dominance of metal accumulation through dietary intakes in marine fish. Finally, habitat drives metal exposure to fish due to the biogeochemical cycle of the metal elements.This study proposed an innovating approach, combining analyses from the cellular level to the ecosystem one, including the individual level, and aiming for a thorough comprehension of a mechanism implying consequences on marine resource conservation and human safety.

Comprendre l'organisation de la biodiversité, notamment la distribution et l'abondance des espèces, est une question centrale en écologie. De par son caractère dynamique et parce qu'elle est distribuée à tous les niveaux du vivant, la compréhension des mécanismes sous-jacents permettant sa création et son maintien inclue nécessairement une composante temporelle et spatiale et implique des processus écologiques et évolutifs. Les grottes sous-marines constituent un habitat tout indiqué pour les étudier, car leurs conditions environnementales particulières suggèrent des mécanismes de maintien de la biodiversité particulièrement actifs. De plus, leur caractère naturellement fragmenté permet une différenciation plus aisée des processus agissant à différentes échelles spatiales. Par leur abondance, tant en terme d'espèces que d'individus, les mysidacés cavernicoles en Méditerranée, représentent de ce fait un bon modèle d'étude de ces mécanismes. À l'échelle locale de la parcelle d'habitat, l'étude de l'écologie trophique des cinq espèces de mysidacés cavernicoles (Hemimysis margalefi, H. speluncola, H. lamornae mediterranea, Siriella gracilipes, Harmelinella mariannae) a permis de mettre en évidence l'importance des stratégies alimentaires dans leur maintien. En effet, ces espèces persistent et coexistent non seulement grâce à un partage classique et spatial des ressources et des sites de nourrissage, mais aussi parce que certains sites de nourrissage importants se trouvent à l'extérieur des grottes sous-marines. / Understanding processes of biodiversity creation and maintenance is a central question in ecology. Because biodiversity is dynamic and distributed across all levels of life, identifying underlying mechanisms necessarily takes into account temporal and spatial scales and involves ecological as well as evolutionary processes. Underwater caves are particularly appropriate to address such a question. Indeed, the harsh environmental conditions of this habitat suggest active mechanisms of biodiversity maintenance. In addition, the highly fragmented nature of this habitat facilitates the distinction between the spatial scales at which processes may operate. In the Mediterranean, the high diversity and abundance of cave-dwelling mysids may help identifying the underlying processes that govern biodiversity distribution. At the scale of a habitat patch, the trophic ecology of the main five cave-dwelling mysids (Hemimysis margalefi, H. speluncola, H. lamornae mediterranea, Siriella gracilipes, Harmelinella mariannae) reveals that persistence and coexistence are allowed by trophic strategies such as classical and spatial resource partitioning. In addition, some of the important feeding sites are located outside caves in the productive euphotic zone. This is of particular importance since mysids can bring organic matter from the outside into the caves by way of circadian migrations. This transfer of organic matter can be important in contributing to the persistence of other cave-dwellers.

La gestion et le suivi des écosystèmes dans les parcs nationaux et provinciaux visent essentiellement la préservation de leur intégrité écologique et de leur biodiversité. Toutefois, le portrait de la biodiversité aquatique dans les lacs des parcs nationaux du Québec est encore incomplet, en particulier pour les microorganismes qui forment la base des réseaux trophiques. Ce mémoire présente les résultats de la première étude d’envergure sur le zooplancton de 14 lacs du parc national du Mont-Tremblant (PNMT, Québec), intégrant des connaissances nouvelles sur la biodiversité et la structure taxonomique et fonctionnelle du zooplancton et l’application d’indices biotiques. Le but final est d’établir les relations entre la structure du zooplancton et l’état trophique des lacs afin de mieux évaluer leur niveau d’intégrité biologique. La diversité et la structure du zooplancton et les patrons de dominance des espèces dans les lacs du PNMT sont similaires à ceux observés dans les lacs du Bouclier Canadien en Ontario et au Québec. On distingue plusieurs groupes de lacs sur la base des espèces de rotifères (Kellicottia longispina et Conochilus unicornis) et de cladocères de petite (Bosmina, Diaphanosoma birgei) ou grande (Daphnia catawba, Holopedium gibberum) taille. Les lacs se répartissent le long d’un gradient inverse dans l’abondance des rotifères et des copépodes calanoïdes. Ces taxons présentent le meilleur potentiel de bioindicateurs de l’état trophique des lacs du PNMT. L’altitude, la taille et la profondeur des lacs et la présence de l’Omble de fontaine ou du Grand brochet ont un effet structurant sur le zooplancton. Ils permettent de classer les lacs du PNMT en deux groupes bien distincts : i) les lacs oligotrophes à Omble de fontaine riches en copépodes calanoïdes (Allen, Herman, du Brochet, Obéron et Trap), ii) les lacs oligo-mésotrophes à Grand brochet (avec des cyprins planctivores) plus riches en rotifères (surtout Desjardins, Savane, Houdet, Monroe et Rossi). / The application of environmental management plans and monitoring programs in national parks aims essentially to preserve biodiversity and ecological integrity of natural ecosystems for future generations. However, knowledge on aquatic biodiversity in national parks in Quebec is still incomplete, especially for the microorganisms at the base of food webs. This research presents the first important study on the zooplankton communities in 14 lakes of the Parc National du Mont-Tremblant (PNMT, Québec), including new knowledge on the biodiversity components, the taxonomic and functional structure of zooplankton communities, and the application of biotic indexes. The ultimate goal is to establish the relationships between trophic state and both zooplankton community structure and the derived biotic indexes, in order to evaluate the ecological integrity of the study lakes. Biodiversity components and zooplankton community structure of the PNMT lakes are similar to those observed in Canadian Shield lakes in Ontario and Québec. We could distinguish two groups of lake based on rotifer species (Kellicottia longispina and Conochilus unicornis) and on cladoceran species of small (Bosmina, Diaphanosoma birgei) or large (Daphnia catawba, Holopedium gibberum) size. Lakes are distributed along inverse gradients of the relative abundance of rotifers and calanoid copepods. These taxa offer the best potential as bioindicators of the trophic state and ecological integrity of PNMT lakes. Three main factors (altitude, area and depth of lakes, and the presence of brook trout or northern pike) are structuring zooplankton community in two main groups: i) the oligotrophic lakes with the brook trout dominated by the calanoid copepods (Allen, Herman, du Brochet, Obéron and Trap), ii) the mesotrophic lakes with the northern pike (including planktivore cyprinids) dominated by rotifers (mainly Desjardins, Savane, Houdet, Monroe and Rossi).