Les mammifères marins sont des espèces clés des écosystèmes. Ils subissent un nombre important de modifications de leur milieu qui nécessitent la mise en place de stratégie de conservation. Pour cela la connaissance de la structure des populations est primordiale. Une étude de génétique des populations a été menée sur deux espèces emblématiques de la mer d'Iroise. Pour le marsouin commun, espèce connaissant un retour le long des côtes françaises, nos travaux montrent, de manière inattendue, que ce retour est le résultat de deux déplacements différents et qu'il y a une hybridation entre les individus issus de la population de la péninsule Ibérique et ceux du Nord de l'Europe. Ces déplacements sont certainement liés à des modifications de la disponibilité des proies suite à des changements du milieu. Pour le phoque gris, nos résultats montrent une grande richesse génétique, avec une structure ancestrale pour la région de contrôle mitochondriale et une panmixie pour les loci microsatellites, indiquant la présence d'une population à l'échelle du plateau celtique. Une différenciation est observée entre les années d'échouages paires et impaires ainsi qu'une signature génétique potentielle d'individu issus d'une autre population. Enfin nous avons mené une étude pilote pour un observatoire de la biodiversité génétique des mammifères marins par la technique de code barres ADN. Cette étude montre que cet observatoire serait une manière innovante et pertinente pour suivre la biologie des mammifères marins. L'ensemble de nos résultats permettent de mieux comprendre les modifications de l'écosystème et sont un support à la mise en place de stratégie de conservation. / Marine mammals are key species of ecosystems. They undergo numerous environment modifications which require conservation plans. For that, the knowledge about population structure is primary. Studies of population genetic were led about two flagship species of the Iroise Sea. For the harbour porpoise, a specie who know a return along french coasts, our works unexpectedly show this return is the result of two movements and an hybridization between individuals of the Iberia population and those of North Europe population. These movements are, probably, linked to modifications of prey's availability caused by environment changes. For the grey seal, our works show a great genetic richness, with an ancestral structure for the mitochondrial control region and a panmixia for the microsatellites loci, which are signs of a population at the scale of Celtic Shelf. A differentiation was observed between the stranding years even and odd and a possible genetic signal of individuals from another population. Finally we led a pilot study for marine mammal genetic biodiversity observatory with the DNA barcoding technique. This study shows this observatory may be a relevant and innovative means to follow the marine mammal biology. All our results bring new information about ecosystem variations and are a help for the establishment of conservation strategy.

Les zones intertidales jouent un rôle essentiel dans le renouvellement des ressources halieutiques. De nombreuses espèces marines, poissons comme macro-crustacés ont un cycle de vie qui leur impose de passer au cours de leur période juvénile par ces écosystèmes. De par sa position à l'interface terre-mer, la zone intertidale est soumise à d'importantes fluctuations des facteurs environnementaux. Cependant, la façon dont cet écosystème répond aux forçages environnementaux, notamment en ce qui concerne la composition et la structure des peuplements, leurs dynamiques et persistances saisonnières et interannuelles sont encore mal connues. En Manche Orientale, l'estran sableux représente plus de 70 % du littoral et constitue d'importantes zones de nourriceries pour les juvéniles de poissons. Dans ce contexte scientifique et régional, l'objectif global de cette thèse a été de décrire les assemblages des peuplements de poissons et de macro-crustacés de la zone intertidale et d'analyser l'influence de l'environnement sur les assemblages et la dynamique des espèces. Une telle étude a pour but de mieux comprendre le fonctionnement de cet écosystème et de préciser son importance dans le cycle biologique des espèces marines, notamment des espèces d'intérêt halieutique. Une première partie de ce travail a permis de déterminer la composition et la variabilité des assemblages de poissons et de macro-crustacés en relation avec les fluctuations environnementales et climatiques. A partir d'un suivi à long terme (11 années) mais aussi saisonnier, nous avons mis en évidence une stabilité des assemblages des peuplements de la macrofaune (poissons et crustacés). A l'inverse les abondances présentent des fluctuations interannuelles et saisonnières en relation avec des facteurs comme la NAO, la température, la salinité ou encore la turbidité. Dans la deuxième partie de la thèse, nous avons analysé si les variations des conditions environnementales de la zone intertidale pendant la période printanière sont d'ordre à affecter les performances physiologiques et la survie des juvéniles qui colonisent cet écosystème. Nous avons focalisé notre étude sur l'espèce de poisson dominante et la zone intertidale, la plie "Pleuronectes platessa". Différents indices qui reflètent les performances physiologiques des juvéniles (croissance et indices de conditions) ont été mesurés sur les juvéniles de plie tout au long de la période de colonisation. Les résultats montrent que la croissance récente, la condition K et l'état nutritionnel (ARN/ADN) des juvéniles de poissons sont élevés tout au long de la période de colonisation des juvéniles et présentent peu de variations intra- et interannuelles, indiquant que l'estran offre des conditions favorables au développement et à la survie des juvéniles de poisson et par conséquent à leur recrutement. Malgré l'importance du bloom de "Phaeocystis globosa" dans la région et de ses fortes variations interannuelles, nous n'avons pas constaté d'effets de ce bloom sur les assemblages, les abondances ou encore les performances physiologiques des poissons. / Intertidal areas provide an essential habitat to fish and macrocrustaceans. These systems are particularly used by juveniles of many fish and macrocrustacean species as nurseries because of the potential advantages they provide for the growth and survival of young fish, namely high prey availability, refuge from predators and good environmental conditions. These habitats are in permanence subject to strong environmental and human fluctuations.Therefore, the comprehension of the functioning and the conservation of the sandy beaches are necessary to maintain the biodiversity and to guarantee the renewal of the fisheries. It is in this framework that our study oriented us to determine the importance of the environmental factors on one hand on the dynamic of the ichtyofauna and on the other hand on physiological performances of the juveniles of fish on the intertidal zones of the English Channel. First, this work allowed us to determine the composition and variability of the fish and macrocrustaceans assemblages in relationship with the environmental and climatic fluctuations. According to our results, the importance of the role of the intertidal habitats of the English Channel in the renewal of the fisheries was proved. Standard qualitative community ecology metrics (species composition, richness, diversity, evenness and similarity) indicated notable inter-annual stability over the study period. Afterward, a 2nd part of this study was consecrated to the seasonal study of the assemblages and the impact of the environmental changes. Our results allowed us to demonstrate that abiotic and climatic factors (mainly temperature, salinity, suspended matter and the winter NAO) have a great influence on the structure of fish and macrocrustacean assemblages but also the impact of Phaeocystis globosa blooms on the population structure. To better understand the nursery functions, the study of physiological performances of juvenile common plaice Pleuronectes platessa during the spring period on the intertidal zone was discussed in order to understand if changes in the environment have an impact on their healthy development. For this, we analyzed various indices that reflect the physiological performance of juvenile common plaice (growth and condition indeces). The results show that the recent growth, the Fulton's K and nutritional ratio RNA/DNA juvenile fish are high throughout the juvenile period of colonization, indicating that nurseries are favorable to the development and survival of fish and therefore their recruitment. Finally, all the work presented shows that the environment of the intertidal areas of the Eastern English Channel is favorable to good life cycle course of marine fish fauna.

La désinfection de l’eau de consommation et des piscines induit la formation de sous-produits (SPD) potentiellement nocifs pour la santé, parmi lesquels les trihalométhanes (THM), les acides haloacétiques (HAA) et les chloramines (CAM). La difficulté d’estimer l’exposition humaine à ces SPD empêche de cerner précisément les risques sanitaires possiblement associés (i.e., cancérigènes, reprotoxiques, irritatifs). Nos travaux s’articulent autour d’une méthodologie consistant à intégrer des données d’occurrence environnementales à des modèles toxicocinétiques à base physiologique (TCBP) pour améliorer les mesures de l’exposition aux SPD. Cette approche multidisciplinaire veut prendre en compte de manière aussi appropriée que possible les deux composantes majeures des variations de cette exposition : les variations spatio-temporelles des niveaux de contamination environnementale et l’impact des différences inter- et intra-individuelles sur les niveaux biologiques. Cette thèse, organisée en deux volets qui explorent chacun successivement des aspects environnemental et biologique de la problématique, vise à contribuer au développement de cette stratégie innovante d’estimation de l’exposition et, plus généralement, à des meilleures pratiques en la matière. Le premier volet de la thèse s’intéresse à l’exposition en milieu domestique (i.e., résultant de l’utilisation de l’eau potable au domicile) et est consacré au cas complexe des THM, les plus abondants et volatils des SPD, absorbables par ingestion mais aussi par inhalation et voie percutanée. Les articles I et II, constitutifs de ce volet, documentent spécifiquement la question des variations inter- et intra- journalières de présence des SPD en réseau et de leurs impacts sur les estimateurs de l’exposition biologique. Ils décrivent l’amplitude et la diversité des variations à court terme des niveaux environnementaux, présentent les difficultés à proposer une façon systématique et « épidémiologiquement » pratique de les modéliser et proposent, de manière originale, une évaluation des mésestimations, somme toute modestes, des mesures biologiques de l’exposition résultant de leurs non-prise en compte. Le deuxième volet de la thèse se penche sur l’exposition aux SPD en piscine, d’un intérêt grandissant au niveau international, et se restreint au cas jugé prioritaire des piscines publiques intérieures. Ce volet envisage, pour quantifier l’exposition dans ce contexte particulier, l’extension de l’approche méthodologique préconisée, élaborée originellement pour application dans un contexte domestique : d’abord, à travers une analyse approfondie des variations des niveaux de contamination (eau, air) des SPD en piscine en vue de les modéliser (article III); puis en examinant, dans le cas particulier du chloroforme, le THM le plus abondant, la possibilité d’utiliser la modélisation TCBP pour simuler des expositions en piscine (article IV). Les résultats mettent notamment en évidence la difficulté d’appréhender précisément la contamination environnementale autrement que par un échantillonnage in situ tandis que la modélisation TCBP apparait, sur le plan toxicologique, comme l’outil le plus pertinent à ce jour, notamment au regard des autres approches existantes, mais qu’il convient d’améliorer pour mieux prédire les niveaux d’exposition biologique. Finalement, ces travaux illustrent la pertinence et la nécessité d’une approche multidisciplinaire et intégratrice et suggère, sur cette base, les pistes à explorer en priorité pour mieux évaluer l’exposition aux SPD et, in fine, cerner véritablement les risques sanitaires qui en résultent. / Disinfection of drinking and swimming pool waters disinfection is unavoidable but induces the formation of by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs) and chloramines (CAMs), that could be harmful to human health. The still challenging DBP exposure assessment prevent their suspected adverse effects (i.e., cancers, adverse pregnancy outcomes, irritations) to be clearly established. A methodology has been conceptualized which consists of integrating environmental occurrence data with physiologically based toxicokinetic (PBTK) modeling to improve DBP exposure assessment. It was designed to allow both spatial and temporal variations of the environmental contamination and the biological impacts of between- and within- individual differences to be accounted for. This thesis comprised of two parts. Each one investigates successively both environmental and biological aspects. The objective is to contribute to the development of an innovative integrated strategy and to the definition of best practices for DBP exposure assessment. The first part of the thesis, comprising papers I and II, focuses on household exposure (i.e., resulting from drinking water use at home) and on THMs, the most abundant and volatile DBPs that can be absorbed not only by ingestion but also by inhalation and dermal absorption. These two papers investigate particularly the short-term (day-to-day and within-day) variations of THM levels in the drinking water and then their impact on the internal exposure indicators. They described the amplitudes and the diversity of the environmental variations, failed to model them in a systematic and practical way for epidemiological purposes but assessed, for the first time, their impacts on the predicted biological levels which appeared quite low. The second part concerns the exposure to DBPs in swimming pool which is of a growing international interest. Only the allegedly worrying case of public indoor swimming pool was regarded. This section focuses on the feasibility of using the previously mentioned approach, which was first designed for dealing with household exposure, for DBP exposure assessment in swimming pools. First, Paper III investigated the occurrence and spatial and temporal variations of DBPs in both water and air of swimming pools to model them. Focusing on chloroform, the most abundant THM, Paper IV examined the ability and reliability of PBTK modeling to simulate various swimming pool exposure events and predict the resulting biological levels in individuals. The results show, among other things, the difficulty of explaining precisely the environmental contamination and point out the necessity to carry out a minimal in situ sampling to monitor the environmental levels of DBPs. Compared to other approaches, PBTK modeling is a powerful but still to be improved tool for predicting swimming pool exposure. Eventually, these works underline the relevance and the necessity of a multidisciplinary and integrating approach for better estimating exposure to DBPs and therefore health risks. Further issues that should be addressed are recommended.

Le suivi vibratoire de l'état des ouvrages de génie civil vise à anticiper une défaillance structurale par la détection précoce d'endommagement. Dans ce contexte, la détection de nouveauté constitue une approche particulièrement adaptée à l'analyse des signaux compte tenu des difficultés à modéliser une structure unique et soumise à de nombreux facteurs extérieurs influant sur la dynamique vibratoire. Une telle approche présente un double intérêt consistant à éviter de formuler des hypothèses a priori sur le comportement dynamique et à intégrer tous les facteurs de variabilité. Ce travail de thèse poursuit ainsi deux objectifs. Le premier objectif consiste à observer dans quelle mesure la détection de nouveauté parvient à détecter un endommagement dans un contexte fortement perturbé par des variations environnementales d'une part, et par une excitation de nature impulsionnelle, d'autre part. Le deuxième objectif est de proposer et d'étudier un nouvel indicateur vectoriel, désigné par JFV (pour Jacobian Feature Vector). Le calcul du JFV s'appuie sur la reconstruction de la trajectoire du système dynamique observé dans son espace des phases. Cette approche exploite les développements scientifiques récents réalisés en théorie des systèmes dynamiques non linéaires, parfois qualifiée de théorie du chaos. Le JFV est comparé aux coefficients de modèles auto-régressifs (AR), couramment utilisés en analyse des séries temporelles. Pour réaliser ce travail de thèse, plusieurs cas d'études expérimentaux sont utilisés dont notamment une maquette de structure en bois sur laquelle l'excitation est contrôlée et des variations environnementales sévères sont imposées. \indent Les indicateurs AR et JFV sont extraits des signaux vibratoires relatifs aux différents cas d'études et normalisés par le biais du concept de distance de Mahalanobis. Les résultats expérimentaux montrent que, pour les deux indicateurs vectoriels, la détection de l'endommagement est favorisée par une sollicitation comportant une composante de bruit. Une excitation purement instationnaire, constituée de séquences aléatoires d'impulsions, dégrade de façon significative les performances de détection. Les variations environnementales génèrent une forte variabilité des indicateurs, rendant difficile l'ajustement d'un modèle statistique robuste dédié à la discrimination des dégradations. Seuls les niveaux d'endommagement extrêmes sont repérés dans la configuration d'essai la plus pénalisante. L'analyse comparée des coefficients AR et du JFV met en évidence une dispersion beaucoup plus grande des composantes de ce dernier, conduisant à une sensibilité plus faible. Une étude paramétrique montre cependant que la sensibilité du JFV peut être améliorée par une optimisation des méthodes de sélection des paramètres de reconstruction de l'espace des phases. Face aux performances limitées des indicateurs AR et JFV dans certains cas très défavorables, un autre indicateur est proposé, basé sur la corrélation croisée des informations portées par une paire de capteurs. Cet indicateur présente une performance intéressante sur un cas d'étude complexe combinant variations environnementales fortes et sollicitation purement instationnaire. Une discussion est également proposée sur la façon de répartir les mesures de référence dans les différentes bases de données nécessaires à l'application de la démarche de détection de nouveauté. Enfin, différentes approches de modélisation statistique des indicateurs normalisés sont mises en oeuvre dans le but de comparer leurs aptitudes respectives à la définition d'un seuil de classification robuste.

La désinfection de l’eau de consommation et des piscines induit la formation de sous-produits (SPD) potentiellement nocifs pour la santé, parmi lesquels les trihalométhanes (THM), les acides haloacétiques (HAA) et les chloramines (CAM). La difficulté d’estimer l’exposition humaine à ces SPD empêche de cerner précisément les risques sanitaires possiblement associés (i.e., cancérigènes, reprotoxiques, irritatifs). Nos travaux s’articulent autour d’une méthodologie consistant à intégrer des données d’occurrence environnementales à des modèles toxicocinétiques à base physiologique (TCBP) pour améliorer les mesures de l’exposition aux SPD. Cette approche multidisciplinaire veut prendre en compte de manière aussi appropriée que possible les deux composantes majeures des variations de cette exposition : les variations spatio-temporelles des niveaux de contamination environnementale et l’impact des différences inter- et intra-individuelles sur les niveaux biologiques. Cette thèse, organisée en deux volets qui explorent chacun successivement des aspects environnemental et biologique de la problématique, vise à contribuer au développement de cette stratégie innovante d’estimation de l’exposition et, plus généralement, à des meilleures pratiques en la matière. Le premier volet de la thèse s’intéresse à l’exposition en milieu domestique (i.e., résultant de l’utilisation de l’eau potable au domicile) et est consacré au cas complexe des THM, les plus abondants et volatils des SPD, absorbables par ingestion mais aussi par inhalation et voie percutanée. Les articles I et II, constitutifs de ce volet, documentent spécifiquement la question des variations inter- et intra- journalières de présence des SPD en réseau et de leurs impacts sur les estimateurs de l’exposition biologique. Ils décrivent l’amplitude et la diversité des variations à court terme des niveaux environnementaux, présentent les difficultés à proposer une façon systématique et « épidémiologiquement » pratique de les modéliser et proposent, de manière originale, une évaluation des mésestimations, somme toute modestes, des mesures biologiques de l’exposition résultant de leurs non-prise en compte. Le deuxième volet de la thèse se penche sur l’exposition aux SPD en piscine, d’un intérêt grandissant au niveau international, et se restreint au cas jugé prioritaire des piscines publiques intérieures. Ce volet envisage, pour quantifier l’exposition dans ce contexte particulier, l’extension de l’approche méthodologique préconisée, élaborée originellement pour application dans un contexte domestique : d’abord, à travers une analyse approfondie des variations des niveaux de contamination (eau, air) des SPD en piscine en vue de les modéliser (article III); puis en examinant, dans le cas particulier du chloroforme, le THM le plus abondant, la possibilité d’utiliser la modélisation TCBP pour simuler des expositions en piscine (article IV). Les résultats mettent notamment en évidence la difficulté d’appréhender précisément la contamination environnementale autrement que par un échantillonnage in situ tandis que la modélisation TCBP apparait, sur le plan toxicologique, comme l’outil le plus pertinent à ce jour, notamment au regard des autres approches existantes, mais qu’il convient d’améliorer pour mieux prédire les niveaux d’exposition biologique. Finalement, ces travaux illustrent la pertinence et la nécessité d’une approche multidisciplinaire et intégratrice et suggère, sur cette base, les pistes à explorer en priorité pour mieux évaluer l’exposition aux SPD et, in fine, cerner véritablement les risques sanitaires qui en résultent. / Disinfection of drinking and swimming pool waters disinfection is unavoidable but induces the formation of by-products (DBPs), such as trihalomethanes (THMs), haloacetic acids (HAAs) and chloramines (CAMs), that could be harmful to human health. The still challenging DBP exposure assessment prevent their suspected adverse effects (i.e., cancers, adverse pregnancy outcomes, irritations) to be clearly established. A methodology has been conceptualized which consists of integrating environmental occurrence data with physiologically based toxicokinetic (PBTK) modeling to improve DBP exposure assessment. It was designed to allow both spatial and temporal variations of the environmental contamination and the biological impacts of between- and within- individual differences to be accounted for. This thesis comprised of two parts. Each one investigates successively both environmental and biological aspects. The objective is to contribute to the development of an innovative integrated strategy and to the definition of best practices for DBP exposure assessment. The first part of the thesis, comprising papers I and II, focuses on household exposure (i.e., resulting from drinking water use at home) and on THMs, the most abundant and volatile DBPs that can be absorbed not only by ingestion but also by inhalation and dermal absorption. These two papers investigate particularly the short-term (day-to-day and within-day) variations of THM levels in the drinking water and then their impact on the internal exposure indicators. They described the amplitudes and the diversity of the environmental variations, failed to model them in a systematic and practical way for epidemiological purposes but assessed, for the first time, their impacts on the predicted biological levels which appeared quite low. The second part concerns the exposure to DBPs in swimming pool which is of a growing international interest. Only the allegedly worrying case of public indoor swimming pool was regarded. This section focuses on the feasibility of using the previously mentioned approach, which was first designed for dealing with household exposure, for DBP exposure assessment in swimming pools. First, Paper III investigated the occurrence and spatial and temporal variations of DBPs in both water and air of swimming pools to model them. Focusing on chloroform, the most abundant THM, Paper IV examined the ability and reliability of PBTK modeling to simulate various swimming pool exposure events and predict the resulting biological levels in individuals. The results show, among other things, the difficulty of explaining precisely the environmental contamination and point out the necessity to carry out a minimal in situ sampling to monitor the environmental levels of DBPs. Compared to other approaches, PBTK modeling is a powerful but still to be improved tool for predicting swimming pool exposure. Eventually, these works underline the relevance and the necessity of a multidisciplinary and integrating approach for better estimating exposure to DBPs and therefore health risks. Further issues that should be addressed are recommended.