Tesi sul tema "Habitats benthiques"

La sédimentologie de l’estuaire de la baie de Seine orientale se caractérise par une complexité de structures sédimentaires favorisant les hétérogénéités spatiales et verticales. Ce système fortement variable implique des relations macrofaune benthique - sédiments complexes qui n’ont cependant pas été précisément définies. Une nouvelle approche pour l’étude de ces relations a combiné prélèvements in situ et expérimentations en mésocosmes à l’échelle réduite de l’individu. La dimension tridimensionnelle du sédiment a été prise en compte afin de caractériser la distribution verticale de la macrofaune en présence de sédiments hétérométriques. Couplées à des analyses de volumes de vie par CAT-Scan, 98 % de la macrofaune étudiée se situe dans les dix premiers centimètres de sédiment avec la présence de deux pics d’abondance, en surface entre 0 et 2 cm de profondeur et entre 5 et 7 cm de profondeur. Cette forte abondance entre 5 et 7 cm concerne principalement deux espèces, le bivalve Kurtiella bidentata et les polychètes Chaetozone spp. Représentant 80 % de l’abondance à cette profondeur. Cette forte abondance entre 5 et 7 cm n’a toutefois pas pu être expliquée. L’approche expérimentale a mis en évidence le potentiel de remaniement sédimentaire du polychète Lagis koreni et sa grande capacité à déstructurer une colonne sédimentaire, pouvant être reliée aux observations des prélèvements in situ. Ce travail préliminaire a montré le potentiel des méthodologies employées et les résultats suggèrent l’approfondissement de la méthodologie
The eastern Bay of Seine is characterized by complex sediment structures with high spatial and vertical heterogeneities. Its variability involves complexes animal-sediment relationships still unclear. A new approach based on the individual scale combines in situ sampling with experiments. The macrofauna vertical distribution and quantification of biogenics structures have shown the main concentration of the fauna in the first 10 cm depth, such as 98 % of the total abundance. Two abundance pics have been observed, the first close to the surface between 0 and 2 cm depth and the other one between 5 to 7 cm depth, mainly due to two species, Kurtiella bidentata and Chaetozone spp. , which represent almost 80 % of the abundance from 5 to 7cm. Their presence within this depth is still unknown. Experiments have shown the great sediment reworking skill of the worm Lagis koreni and its ability to destroy the sediment structure, which can be linked to the in situ samples. This preliminary work has shown the interest of the technics used and makes us going further

L’objectif de cette thèse est de mieux comprendre et prédire la biodiversité benthique et le rôle des habitats biogéniques, dans le maintien de la structure et des fonctions des écosystèmes côtiers. Cette thèse a exploré différents outils numériques et des pipelines innovants et complémentaires pour répondre à ces objectifs à différentes échelles : 1) la modélisation jointe de la distribution des espèces dans deux habitats biogéniques à une échelle régionale et 2) la définition et la modélisation, via des approches de Machine Learning, de la distribution de l’état d’habitats benthiques à une échelle globale et nationale. Ces approches complémentaires contribuent à une meilleure quantification de l’influence relative des facteurs environnementaux et anthropiques (notamment épisodes de canicules marines et pression de pêche) qui déterminent la biodiversité côtière et l’état des habitats benthiques. Si dans les deux cas d’étude, la prédictibilité des espèces considérées ou des états était faible, ces travaux ont mis en évidence des stratégies pour optimiser l’inférence et la prédiction des modèles explorés. Ainsi, cette thèse apporte un point de vue critique sur les approches permettant d’étudier et de caractériser la biodiversité côtière, et sur les développements nécessaires pour mieux anticiper les réponses écologiques futures liées aux impacts anthropiques
This thesis aims at better understanding and predicting coastal benthic biodiversity with a specific focus on the role of biogenic habitats in maintaining ecosystem structure and functioning. This thesis explored how different innovative and complementary numeric tools and pipelines can address these objectives at different scales: 1) joint species distribution modelling across two biogenic habitats at a regional scale, and 2) using Machine Learning approaches, defining and modelling the distribution of benthic habitats states at a global and at a national scale. These complementary approaches quantify the relative influence of the environmental and anthropogenic factors (including marine heatwaves and fishing intensity) that determinecoastal biodiversity and the state of benthic habitats. While in both case studies the predictability of the considered species or states was low, these studies have identified future avenues to optimise models inference and prediction of benthic communities. Thus, this thesis provides a critical perspective on existingapproaches available to study and characterise coastal biodiversity; and on the future developments required to better anticipate future ecological responses related to anthropogenic impacts

Cette étude est consacrée à la réactualisation de la distribution spatiale des communautésmacrobenthiques du bassin oriental de la Manche au début des années 2000, avec une comparaison avec cellesidentifiées par L. Cabioch et ses collaborateurs pour la période 1971-1976. La distribution des communautésmacrobenthiques étant régie pro parte par la couverture sédimentaire, la nature des fonds de la Mancheorientale a été caractérisée et cartographiée à partir de la classification de Folk pour les deux périodes étudiées.Une relative stabilité de la couverture sédimentaire a été mise en évidence : 69 % de la zone étudiée présentantpeu ou pas de changements. Ces observations ont été mises en relation avec l’hydrodynamisme, facteurdominant et structurant de la couverture sédimentaire en Manche. Les zones où un changement est observablese situent dans les baies, à la sortie des estuaires et à proximité des zones connues de bancs de sable. Ensuite,les communautés macrobenthiques ont été analysées séparément pour chaque période puis comparées. Il s’estcependant avéré que la comparaison stricte entre les deux périodes était rendue impossible en raisond’importantes différences méthodologiques. Néanmoins, l’analyse des représentations spatiales a révélé quequatre unités cénotiques semblaient pérennes dans le temps : (1) l’assemblage des sables moyens dunaires ; (2)l’assemblage des sables grossiers ; (3) l’assemblage des graviers plus ou moins ensablés et (4) l’assemblagedes cailloutis. Les analyses, réalisées sur les deux derniers assemblages ont montré que les différentes entitésgéographiques constituant ces assemblages sont distinctes à l’échelle du bassin oriental de la Manche. L’étudede la diversité biologique a montré que le bassin oriental de la Manche est une zone très riche (875 taxarécoltés sur 318 stations) et diversifiée (valeurs de l’indice de Shannon élevées : jusqu’à 6 bits). Cependant, larichesse spécifique reste sous-estimée. Enfin, la modélisation des habitats potentiels (volet prédictif de cetteétude) de 22 espèces d’invertébrés benthiques a été développée. Globalement, les modèles d’habitats présentéssont en accord avec les observations faites sur le terrain : la plupart des espèces choisies pour la modélisation(exception faite des espèces affines des sables moyens et des sables fins) exploitent donc au mieux leur habitat
This study is devoted in providing an updated knowledge on the macrobenthic community structureand biodiversity in the eastern English Channel in the early 2000s. Results obtained were compared withresults obtained by L. Cabioch and colleagues for the period of 1971-1976. The distribution of macrobenthiccommunities is highly governed by the sedimentary cover. The Folk classification was used for sedimentologyand mapping of bottom type characterization for the two study periods. A relative stability of the sedimentarycover was observed wherein 69% of the study area showed slight or no change in sedimentary cover in the last25 years. This is mainly due to the hydrodynamics in the area which is a dominant and structuring factor in theeastern English Channel. Variations were observed in bays, near the mouth of the estuaries and in the sandbank areas. The macrobenthic communities were studied separately for each period then compared. However,due to differences in methodologies applied for each period, considerable observations from comparativestudies were difficult to detect. Geographical mapping results revealed that four entities or communitiesseemed recurrent in time depending on sediment type associations: (1) average sand ; (2) coarse sand ; (3)sandy gravel and (4) pebbles. Analysis done on two latter sediment types showed that the various geographicalentities constituting associated communities are distinct at the scale of the eastern English Channel. Speciesdiversity, abundance and richness are significant with 875 taxa identified from 318 sampled sites, where thelatter is still considered underestimated. Finally, statistical methods were applied to modeling and prediction ofpotential habitats of 22 benthic invertebrates. Habitat modeling results obtained are in accordance with fieldobservations and showed that for the majority of considered species (average and fine sand-associated speciesexcluded) occupy their suitable niches/habitat

Le réseau REBENT constitue un nouveau réseau de surveillance des habitats benthiques dont la vocation est d'établir un état de référence et un suivi régulier de la faune et de la flore littorales. Ce réseau entre en phase opérationnelle sur la région Bretagne. L'approche sectorielle est caractérisée par un ensemble d'études de sites (20) sur lesquels une cartographie détaillée des habitats est réalisée au 1/10 000 ou 1/25 000ème. Pour identifier en domaine subtidal les unités morpho-sédimentaires et/ou biologiques, elle s'appuie sur la combinaison de plusieurs systèmes acoustiques (sonar à balayage latéral, sondeurs mono et multifaisceaux, système RoxAnn), calibrés par des observations du fond (prélèvements, vidéo sous-marine, plongée). Les baies de Concarneau et de Quiberon, et l'archipel de Glénan, ont été les premiers secteurs ainsi reconnus en 2003. Ces travaux montrent l'intérêt de combiner plusieurs sources acoustiques et différentes embarcations pour caractériser préalablement les habitats par petits fonds. Certaines biocénoses semblent répondre directement aux ondes acoustiques (maërl, crépidule, lanice, étoiles de mer, ophiures, maldanes) alors que d'autres, comme les fonds à Haploops, se distinguent par la morphologie du substrat sur lequel les colonies se fixent (fonds vaseux à cratères). La précision des levés (positionnement et résolution sur le fond) et la gestion sous SIG des résultats permettent de mieux comprendre la distribution spatiale de ces habitats et de suivre leur évolution.

Les variations naturelles de la communauté macrobenthique des sédiments grossiers ont été étudiées pendant une période de quatre ans dans le contexte d’une demande de concession pour l’extraction des granulats marins dans les gisements des paléovallées du bassin oriental de la Manche. Six campagnes ont été réalisées, deux fois par an (mi-avril et mi-août : pré- et post-recrutement) en 2007, 2009 et 2010. Le jeu de données ainsi obtenu à permis d’une part de montrer que cette communauté benthique présentait une remarquable constance au cours du temps et cela apporte d’autre part de nouveaux éléments de connaissance à la typologie des habitats benthiques des sédiments grossiers du large (EUNIS). Une étude complémentaire sur les caractéristiques fonctionnelles a ensuite permis de montrer que cette communauté benthique présentait de fortes capacités de résistance aux perturbations physiques du milieu, mais des capacités de résilience plus modérées. Ces informations sur la structure et le fonctionnement de la communauté benthique ont permis d’émettre des hypothèses sur les conséquences d’une extraction de granulats marins sur ce site. A partir de cette étude, une gestion adaptative de cette activité anthropique a été proposée par la mise en place d’un protocole de suivi biosédimentaire répondant aux enjeux écologiques associés aux dragages des sédiments marins. Les résultats ainsi obtenus seront, par ailleurs, un apport substantiel à la compréhension scientifique des effets des dragages si la concession était autorisée par les autorités françaises
The natural variation in the coarse sediment benthic community was investigated over a four-year period in the context of an aggregate extraction licence project in the eastern Channel paleovalleys deposits. Six surveys were conducted: twice a year (mid-April: pre- recruitment and the end of August: post-recruitment) in 2007, 2009 and 2010. The data set obtained shows on one hand that the coarse sediment of the benthic community of the eastern English Channel paleovalleys presents an outstanding constancy over time and on another hand, it brings out new pieces of knowledge on benthic habitats typology in offshore coarse sediments (EUNIS). A complementary study on functional features showed that this benthic community has a high resistance to physical disturbance, but lower resilience. This knowledge on benthic community structure and functioning allowed the making of assumptions on the consequences of marine aggregate extraction at this site. An adaptive management of this human activity has then been proposed by the implementation of a benthic monitoring responding to ecological issues associated with marine sediment dredging. Results obtained during this study will also be a substantial input to scientific understanding of dredging impacts should the licence be delivered by French authorities

Cette étude permet une approche de la gestion et de la protection du milieu marin de la mer d'Iroise à partir des connaissances biologiques et écologiques acquises pour l'ensemble de la zone. Ce travail s'insère dans les préoccupations nationales et internationales de conservation de la biodiversité par l'acquisition et la synthèse de connaissances scientifiques et leur restitution aux autres acteurs de la conservation. La richesse biologique de cette région marine est attestée par la présence d'espèces-phares mais le milieu benthique restait largement méconnu. Cette étude apporte des données qui complètent les connaissances sur la sédimentologie des fonds de l'Iroise et permettent d'en préciser la couverture sédimentaire et la variabilité spatiale et saisonnière. Une large gamme de types sédimentaires est représentée, avec une importance originale pour les cailloutis et les graviers et l'organisation des sédiments en couches superposées, induisant une complexité d'habitats ; de plus, la variabilité spatiale masque la variabilité saisonnière. L'étude de la faune benthique des fonds meubles permet de définir les habitats et les communautés du milieu marin de l'Iroise, avec six grandes unités de peuplement comportant chacune plusieurs faciès, dont certains à grande valeur écologique et patrimoniale. L'importance de la zone frontale du large et son influence sur les communautés benthiques sont mises en évidence. Une analyse de l'utilisation de l'espace et des ressources en mer d'Iroise est proposée, ainsi qu'un bilan concernant la biodiversité et l'état actuel des réflexions internationales sur les aires marines protégées. La synthèse finale dégage les enjeux des habitats et des peuplements de l'Iroise puis les pressions anthropiques potentielles à court et moyen termes. Les priorités et les solutions pour la conservation de ce milieu marin sont discutées et un plan de zonage multi-usages est proposé dans le cadre du futur Parc National Marin de la mer d'Iroise.

Ce travail de thèse s’appuie sur les données d’un suivi à long-terme mené à une échelle régionale pour mieux appréhender les facteurs gouvernant la diversité des fonds marins côtiers. En considérant de multiples échelles spatiales et temporelles ainsi que différentes facettes de la diversité de ces communautés, l’objectif principal a été de fournir des connaissances permettant de mieux prédire les potentielles réponses des communautés benthiques face aux changements environnementaux à venir. Cette thèse s’inscrit en particulier dans un contexte de la menace de l’homogénéisation des fonds marins et de la disparition à large échelle des habitats biogéniques, réservoirs de biodiversité formés par des espèces fondatrices. La comparaison de deux de ces habitats, les herbiers de Zostères intertidaux et les bancs de mäerl subtidaux, à des sédiments dépourvus d’espèces fondatrices a mis en évidence le rôle fondamental de ces habitats biogéniques dans le maintien de la diversité et du fonctionnement des fonds marins à long-terme. Ils contrôlent profondément les dynamiques temporelles des communautés et leurs capacités de réponse aux variations des conditions environnementales, assurent une plus grande stabilité des structures spatiales des communautés à une échelle régionale. Ils semblent par-là essentiels au maintien à long-terme des fonctions écologiques auxquelles contribuent les espèces benthiques. Cependant, ce travail montre que ces espèces fondatrices opèrent selon des mécanismes différents et que les implications en terme de vulnérabilité des communautés sont donc aussi différentes. Cette étude montre enfin qu’au sein d’un habitat donné, la richesse locale des communautés est relativement stable dans l’espace et le temps et met en évidence le besoin de caractériser les variations de compositions de communautés pour guider les actions de conservations à larges échelles. À ce titre, et à l’échelle régionale, les variations de composition contribuent à une richesse taxinomique et fonctionnelle dans les sédiments dépourvus d’espèces fondatrices aussi importante que dans les habitats biogéniques.Ce résultat impose de réévaluer la valeur de conservation qui pourrait leur être attribué de part leur richesse locale limitée. Les suivis à grandes échelles spatiales et temporelles sont dans ce contexte essentiels pour fournir un lien entre les connaissances empiriques et théoriques existantes à des échelles locales, et les échelles supérieures auxquelles s’intéressent les politiques de conservation
This thesis takes advantage of long-term monitoring data covering a regional scale to better apprehend the maindrivers of the diversity of coastal seafloors. Through consideration of multiple spatial and temporal scales and different facets o fcommunity diversity, the main objective of this work was to provide a better predictive understanding of the responses of benthic communities to environmental changes. In particular, this thesis addressed the potential consequences of the on-going homogenisation of the seafloor and the global loss of biogenic habitats, havens of diversity made by foundation species. Through comparison of two such habitats, intertidal seagrass meadows and subtidal maerl beds, with bare sediment devoid of foundationspecies, this thesis has highlighted the key role of biogenicstructures for long-term maintenance of the diversity andfunctioning of benthic communities. Indeed, these habitats mediate the dynamics and responses of benthic communities to environmental conditions, ensure a greater stability of their spatial structures at regional scale, and appeared essential for the long-term maintenance of the ecological functions benthic invertebrates are associated with. This work also highlighted that foundation species may affect benthic communities through different mechanisms, and that has implications on the structure and vulnerability of these communities. Lastly, this the sisemphasized a strong spatial and temporal stability of community richness despite important underlying changes in composition and there by stressed the need to better characterise these compositional variations to guide conservation. These variations contributed, for instance, to an unexpectedly high taxonomic and functional richness of bare sediment at regional scale,similar to those of biogenic habitats, despite being locally depauperate. Overall, broad-scale monitoring programs are fundamental assets to bridge local empirical and theoretical ecological knowledge to the broader scales at which society manage and benefits from natural ecosystems

Les communautés benthiques du bassin oriental de la Manche et du sud de la mer du Nord ont été abondamment documentées en termes de composition spécifique et de répartition spatiale. En revanche, les études portant sur leur fonctionnement n’ont été conduites que récemment dû à la difficulté d’obtention des différents paramètres biologiques des différents composants du benthos (bactérie, méiofaune, macrofaune…) indispensables à ce type d’analyses. L’objectif principal était de déterminer si la zone d’étude devait être considérée comme une entité ou bien au contraire comme plusieurs unités fonctionnelles. Une étude du réseau trophique au travers de deux techniques de modélisation, inverse et Ecopath, a été réalisée. La zone d’étude a premièrement été divisée a priori selon les deux facteurs supposés influencer le plus l’organisation trophique des communautés benthique : géographiques (Baie de Seine, Manche orientale et mer du Nord) et sédimentaires (graviers et cailloutis, sables grossiers et sables fins). La comparaison des deux types de modèles, appliqués sur chaque division, a mis en évidence le rôle clé des suspensivore dans le transfert de matière ainsi que des différences de fonctionnement entre les divisions. Le fonctionnement trophique du benthos semble apparaitre comme dépendant du type de sédiment auquel il appartient. Pour finir, une approche préliminaire évaluant la diversité des traits biologiques des invertébrés benthiques dans la zone d’étude a été effectuée. Les renseignements sur 21 traits biologiques concernant 631 espèces d’invertébrés benthiques ont été réunis permettant d’avoir une information sur les attributs fonctionnels dominant la zone d’étude
Most of the studies concerning benthic communities in the eastern part of the English Channel and southern North Sea are descriptive, serving primarily to illustrate the specific changes in the diversity and structure of benthic communities. Only recently studies have examined benthic ecosystem functions, mainly due to difficulties in obtaining sufficient functional parameters for each benthic component (bacteria, meiofauna, macrofauna...). This work investigated whether the benthic communities of the studied area have to be considered as a single unit or as a juxtaposition of functional entities. An approach through two trophic modelling methods, inverse and Ecopath has been performed. In order to test and assess relative importance of factors supposed to influence benthic trophic structure, the study area was subdivided into units defined a priori according to two main structural factors of community distribution: geographical (bay of Seine, eastern Channel and North Sea) and sedimentary patterns (gravel and pebbles, coarse sand and fine sand). Comparisons of model outputs of each division highlighted the key role of suspension organism in flow transfer among the trophic web. It also showed different properties between the divisions. Benthic trophic functioning seems to be strongly correlated with the sediment to which it belongs. Finally, a preliminary approach assessing biological trait diversity of benthic invertebrates has been performed. Information concerning 21 biological traits on 631 species has been gathered. It allowed us to have a global view of diversity and dominance of the functional attributes in the study area

L’imagerie hyperspectrale aéroportée constitue un candidat potentiel pour la cartographie et le suivi des récifs coralliens à large échelle et à forte résolution spatiale. Dans cette thèse, nous présentons tout d’abord les traitements à appliquer au signal hyperspectral afin d’en extraire des informations sur la nature du fond marin, la bathymétrie et les propriétés optiques de l’eau, et nous les mettons en perspectives devant deux principaux verrous : (i) le faible rapport signal sur bruit du signal mesuré, (ii) le nombre et la variabilité des interactions onde-matière ayant lieu entre l’entrée des rayons lumineux dans l’atmosphère et leur mesure par le capteur hyperspectral. En considérant ces limitations, nous examinons les performances d’une des méthodes existantes de traitement de la colonne d’eau : l’inversion de modèle semi-analytique par optimisation. Nous évaluons d’abord la robustesse des estimations des types de fond et de la bathymétrie pour six paramétrisations du schéma d’inversion. Les résultats sur des images hyperspectrales acquises à l’île de La Réunion en 2009 montrent que la paramétrisation de l’inversion joue un rôle crucial sur la qualité des estimations et que la paramétrisation la plus communément utilisée ne présente pas toujours les meilleures performances. Nous évaluons par la suite l’importance de la précision de la paramétrisation du modèle semi-analytique direct à travers une analyse de sensibilité réalisée sur des données hyperspectrales synthétiques puis sur des données réelles que nous avons acquises en 2015 à La Réunion. L’analyse est en outre effectuée pour toutes les paramétrisations de l’inversion précédemment étudiées. Cette étude montre qu’en milieu récifal l’importance de la précision de la paramétrisation du modèle direct est faible devant le choix de la paramétrisation de l’inversion. Nous montrons en outre qu’il n’est pas possible d’identifier le(s) paramètre(s) du modèle direct le(s) plus influent(s) car cela dépend des concentrations relatives de chacun des éléments optiquement actifs de l’eau
Airborne hyperspectral imaging is a potential candidate for mapping and monitoring coral reefs at large scale and with high spatial resolution. In this thesis, we first present the processing steps to be applied to hyperspectral signals for extracting information about seabed types, bathymetry and water optical properties, and we discuss their efficiency with respect to two main confounding factors: (i) low signal to noise ratio of the measured signals, and (ii) large number and variability of physical interactions occurring between the entrance of sunlight into the atmosphere and its measurement by the hyperspectral sensor. Considering these limitations, we examine the performance of an already existing water column processing method: semi-analytical model inversion by optimization. We first evaluate the robustness of seabed type and bathymetry estimation for six different inversion setups. The results on hyperspectral images acquired over Réunion Island reefs in 2009 show that the choice of the inversion setup plays an important role on the quality of the estimations and that the most widely used inversion setup does not always produce the best results. We then evaluate the importance of the accuracy of the parameterization of the direct semi-analytical model. This is done through a sensitivity analysis performed on both simulated and real hyperspectral data acquired in Réunion Island in 2015. The analysis is performed for each inversion setup previously studied. This study shows that in coral reef context the accuracy of the parameterization of the direct model is less important than the choice of the inversion setup. We also demonstrate that it is not possible to identify the most influent parameters of the direct model because it depends on the relative concentration of each optically active constituent

Durant les premières années de leur vie, les juvéniles de nombreuses espèces de poissons plats, et en particulier la sole commune et la plie, fréquentent des zones de nourricerie côtières et estuariennes. Une fois leur maturité sexuelle atteinte, ils rejoignent l’aire de vie plus étendue des adultes, située sur le plateau continental et participent à la reproduction. L’emprise spatiale de ces nourriceries, très localisées, dépend notamment des apports en eau douce qui favorisent l’extension de la nourricerie vers le large et conduisent à un recrutement supérieur. Le lien entre les sources de matière organique, les populations invertébrés benthiques et les juvéniles de poissons plats étant complexe et mal connu dans ces milieux, il a été choisi d’étudier les relations trophiques et spatiales entre ces compartiments dans deux nourriceries différentes : l’estuaire de la Vilaine et la baie du Mont-Saint-Michel. La première partie de ce travail s’est attachée à décrire le réseau trophique benthique des juvéniles de poissons plats via l’analyse des isotopes stables (carbonne et azote) et des contenus digestifs. L’analyse spatio-temporelle de la signature isotopique du carbone des juvéniles de sole dans l’estuaire de la vilaine a indiqué une incorporation, variable selon le débit fluvial, de la matière organique d’origine terrigène dans le réseau trophique benthique. La baie du Mont-Saint-Michel, qui ne bénéficie pas d’autant d’apports en eau douce que les sytèmes purement estuariens, abrite une importante nourricerie pur les juvéniles de sole et de plie. Dans cette dernièe la production microphytobenthique issue des larges vasières intertidales (source autochtone de matière organique) a largement contribué au fonctionnement du réseau trophique des juvéniles de poissons plats
For a large proportion of flatfish species, and especially common sole and plaice, juveniles grow in restricted coastal and estuarine nursery grounds during their first years of life. Once their sexual maturity reached, they move to more extended adults habitat located on the continental shelf and contribute to the reproduction. Nursery grounds area depends on freshwater inputs which enhance the juvenile distribution to the open sea and the recruitment. The link between organic matter sources, benthic invertebrates populations that constitute their food supply and flatfish juveniles is complex and remains poorly known. Trophic and spatial interactions between these components have thus been investigated in two contrasted nursery grounds : the Vilaine estuary and the Mont-Saint-Michel bay. The first part of this project aimed to describe flatfish juveniles benthic food web using stable isotopes and gut contents analyses. Carbon stable isotope signatures in common sole juvenile in the vilaine estuary showed the incorporation of terrigenous organic matter into their benthic food wed. Furthermore, this assimilation varied according to Vilaine river flow. Conversely, the Mont-Saint-Michel bay receives little freshwater inputs, but supports an important nursery ground for plaice and common sole. In this nursery ground, microphytobenthos produced on the wide intertidal mudflats mainly contributed to flatfish juveniles food web. Combined utilisation of bot stable isotopes and gut contents analyses thus improved coastal and estuarine nursery grounds description : these analyses particularly pointed out the terrigeneous organic matter role and benthic diatoms production in the flatfish nursery grounds trophic functioning and the spatio-temporal variability of the respective influence of these two sources

La méiofaune joue un rôle important dans le fonctionnement des habitats benthiques à substrat meuble (ex. flux de matière) en relation avec sa production élevée, sa position trophique intermédiaire et les importants transferts d’énergie vers les niveaux trophiques supérieurs qui y sont lié. Les relations trophiques et les flux de matière organique liés à la méiofaune restent néanmoins mal connus ou peu pris en compte. Afin de mieux appréhender le rôle de la méiofaune, la structure des communautés et les relations trophiques entre les sources de nourriture et ces consommateurs ont été déterminées dans cinq habitats à substrat meuble (i.e., vasière nue, herbier, zone à sables) de la baie de Marennes-Oléron, France, et de la baie de Sylt-Rømø, Allemagne, en tenant compte des variations temporelles. Le peuplement de méiofaune s’est trouvé être dominé par les nématodes et les copépodes benthiques. Les biomasses de microphytobenthos et de matière organique du sédiment sont apparues comme étant deux facteurs structurants pour les communautés. L’utilisation combinée de différents traceurs de la matière (i.e., isotopes stables, acides gras) a démontré que le microphytobenthos et les bactéries étaient les ressources trophiques majeures de la méiofaune dans les cinq habitats étudiés. Les mesures réalisées sur la structure des communautés et les données issues des traceurs de la matière ont été implémentées dans des modèles de réseaux trophiques. Dans tous les habitats, ces modèles ont mis en évidence que le flux de carbone dominant était issu du microphytobenthos, ceci démontrant les très faibles changements de comportements alimentaires malgré les importantes différences de sources trophiques en termes de disponibilité et de production des sources de nourriture entre ces différents habitats. Tous les groupes trophiques de nématodes, à l’exception des déposivores sélectifs, étaient particulièrement sélectifs et s’alimentaient majoritairement à partir de microphytobenthos, ceci étant à l’origine d’une forte production et d’un court temps de renouvellement de la méiofaune. En conclusion, cette thèse démontre le rôle important de la méiofaune dans les habitats à substrat meuble ainsi que l’importance de la relation trophique entre le microphytobenthos et la méiofaune dans le fonctionnement de ces réseaux trophiques
Meiofauna play an important role in ecosystem processes in soft-bottom benthic habitats, e.g. food web dynamics, related to their highproduction, their intermediate trophic position and the energy they transfer towards higher trophic levels. The trophic linkages and flows of organic matter related to the meiofauna remain poorly known or taken into account. To better assess the role of meiofauna, the community structure and trophic relationships between food sources and meiofauna were determined in five intertidal soft-bottom habitats (i.e., mudflat, seagrass bed, sandflat) of the Marennes-Oléron Bay, France, and the Sylt-Rømø Bight, Germany, taking temporal variations into account. Meiofauna communities were dominated by nematodes and benthic copepods. Biomass of microphytobenthos and of sediment organic matter were two of the major drivers of community structure. The combination of trophic markers (i.e., stable isotopes, fatty acids) demonstrated that microphytobenthos and bacteria were the major food sources of meiofauna in the five habitats. Information from community structure assessments and trophic marker analyses were implemented in food web models. In all habitats, these models demonstrated that the main flow of carbon to meiofauna originated from microphytobenthos, highlighting negligible changes in meiofauna feeding behavior besides the large differences in availability and productivity of food sources between these habitats. All trophic groups of nematodes, except for selective deposit feeding nematodes, were highly selective and mainly fed on microphytobenthos, resulting in a high production and a short turn-over time of meiofauna. In conclusion, this thesis demonstrated the important role of meiofauna in soft-bottom habitats as well as the importance of the trophic pathway from microphytobenthos to meiofauna in the functioning of these food webs

Ce travail concerne l'organisation fonctionnelle des peuplements de macroinvertébrés benthiques et reposent sur la quantification par codage flou des traits biologiques pour intégrer la plasticité des caractéristiques biologiques des organismes. Tout d'abord, l'étude fonctionnelle des peuplements de macroinvertébrés est envisagée à travers différentes approches : (1) les méthodes en analyse multivariée (ACF floues, méthodes multitableaux) et (2) l'indice de diversité quadratique basée sur les traits biologiques. Dans une troisième prtie, les modèles polytomiques ont permis de modéliser les profils biologiques de 67 relevés de références répartis sur 8 grands cours d'eau européens. Enfin, il a été montré que plusieurs traits répondent aux modifications chimiques et physiques de l'habitat soulignant l'altération fonctionnelle des peuplements liée aux activités humaines. Ces résultats permettent de définir les principes de la construction d'un outil de bio-évaluation basé sur les traits biologiques

Notre travail s'intègre dans la tendance actuelle concernant le développement durable et la gestion intégrée des zones côtières. Plus précisément, nous nous sommes intéressés aux besoins de la communauté opérationnelle dépendante du littoral, et au développement et à l'évaluation de méthodologies ad hoc. Nous proposons un ensemble de procédures et d'outils de suivi et de simulation d'environnements littoraux, reposant sur l'utilisation conjointe de données de télédétection, de modèles numériques du transfert radiatif dans la mer et l'atmosphère et éventuellement de mesures in situ, permettant de dériver des informations pertinentes sur la distribution spatiale des propriétés optiques dans les eaux du cas II. Nous montrons que des méthodes robustes de traitement des images à haute résolution spatiale, facilement transposables d'un site à l'autre, sont au coeur du besoin pour un meilleur suivi du domaine littoral par télédétection. Nous dressons un panorama comparatif et critique des méthodes historiques et précisons le cadre opérationnel de leur application. Une analyse détaillée du transfert radiatif dans les eaux littorales turbides permet d'identifier les processus optiques prépondérants et dont la prise en compte est nécessaire à une modélisation satisfaisante de ces environnements. Nous proposons des approches innovantes reposant sur des solutions au problème inverse appliqué à l'optique marine. Ces procédures et méthodes sont intégrées dans un outil logiciel dédié, incluant différents modèles de simulation du transfert radiatif dans les eaux côtières, et un ensemble d'outils de traitement d'image de la couleur de la mer, adaptés au contexte de travail d'un utilisateur opérationnel. La robustesse des méthodes développées est évaluée au travers d'analyses de sensibilité. Cette approche nous a permis de prendre en compte les caractéristiques des capteurs futurs ayant un fort potentiel pour l'étude des zones côtières (MERIS, NEMO-COIS). L'intégration du prototype dans un Système d'Information Marin fournira à terme les conditions d'exploitation optimale de l'outil.

L'objectif de cette thèse est d'analyser le déterminisme du recrutement des bivalves de milieux côtiers tempérés à travers la fonction de nurserie des habitats benthiques, les contraintes liées à la mytiliculture et à la pêche à pied récréative et les variations qualitatives et quantitatives des ressources trophiques disponibles. Les bivalves juvéniles des habitats benthiques structurés par des espèces ingénieurs ont une meilleure condition physiologique, bien qu'ils s'alimentent sur la même ressource trophique. Alors que la mytiliculture sur bouchots augmente localement l'hétérogénéité des assemblages de recrues de bivalves, la pratique du ratissage impacte négativement la fixation primaire de ces organismes. Mes travaux révèlent notamment l'importance des processus de post-fixation. Enfin, le déclenchement de la phase de fixation/métamorphose des bivalves est marqué dans l'environnement par une modification de la composition en acides gras de la matière organique particulaire indiquant l'apparition de picoeucaryotes planctoniques
The objective of this thesis is to analyze the determinism of the bivalve recruitment in a temperate coastal environment through the nursery function of benthic habitats, anthropogenic constraints of mussel farming and recreational hand-raking fishing, and the qualitative and quantitative variations of the available trophic resources. Juveniles of bivalve from benthic habitats structured by engineer species have better physiological condition, although they feed on the same trophic resource. While the mussel farming locally increases the heterogeneity of bivalve recruits assemblage, the practice of raking negatively impacts the primary fixation of these organisms. My work reveals the particular importance of post-fixation process. Finally, the triggering of the settlement phase is marked in the environment by changing the fatty acid composition of the particulate organic matter indicating the occurence of planktonic picoeukaryotes

A travers le monde, les zones côtières abritent une grande diversité d’ingénieurs de l’écosystème accomplissant des fonctions clés comme le recyclage de la matière organique et des nutriments. Les habitats résultants de l’activité biologique de ces espèces sont exposés à de nombreuses perturbations comme la surpêche, le piétinement ou via l’aménagement des côtes. Dans ce contexte, il est urgent de comprendre le fonctionnement de ces habitats ingénieurés et comment ils sont affectés par des perturbations croissantes. Pendant ma thèse, j’ai utilisé l’habitat récifal construit par le polychète grégaire tubicole Sabellaria alveolata comme cas d’étude. Tout d’abord, les changements environnementaux et biotiques associés à la mise en place d’un récif à S. alveolata et à sa perturbation croissante ont été évalué, se concentrant sur les paramètres du sédiment (e.g. granulométrie, contenu en matière organique) ainsi que la diversité taxonomique et les assemblages d’espèces. De manière similaire, le troisième article se penche sur le fonctionnement trophique de la communauté récifale et d’une communauté contrôle afin de comprendre les effets de la mise en place de l’espèce ingénieur sur les transferts de carbone, s’intéressant successivement à l’ensemble de la communauté des consommateurs, aux consommateurs primaires et à l’importance des sources de nourriture autochtones (microphytobenthos et Ulva sp.) vs allochtone (phytoplancton). Dans cette partie, j’ai utilisé les isotopes stables du carbone et de l’azote ainsi que différentes approches analytiques telles que des mesures de la niche isotopique et des modèles de mélange. L’article 2 a pour but de comprendre les interactions entre complexité de l’habitat récifal, hétérogénéité des sources de nourriture autochtones et échelles spatiales dans l’explication des variations du rapport isotopique du carbone de S. alveolata et d’un suspensivore associée. Dans les deux derniers chapitres, j’ai traité la question du fonctionnement de l’habitat ingénieuré de manière directe, en utilisant des incubations de carottes benthiques pour mesurer des flux biogéochimiques (e.g. demande en oxygène), ou indirecte, en utilisant des indices de diversité fonctionnelle et isotopique intégratifs. Cette dernière partie révèle l’existence d’un optimum de densité de S. alveolata, utilisée comme proxy des perturbations, où la niche trophique et le fonctionnement biogéochimique du récif sont tous les deux maximaux
Coastal zones worldwide are home to a large diversity of ecosystem engineers that perform key functions such as the recycling of organic matter and nutrients. The habitats resulting from the biological activity of these species are exposed to numerous disturbances such as over harvesting and trampling or via coastal modification. In this context, it is becoming key to understand the functioning of these engineered habitats and how they are affected by increasing disturbances. During my PhD, I used the reef habitat built by the gregarious tubiculous polychaete Sabellaria alveolata as a study case. First, the environmental and biotic changes associated with the establishment of a S. alveolata reef and its increasing disturbance were assessed, focusing on sediment characteristics (e.g. grain-size distribution, organic matter content) along with taxonomic diversity and species assemblage. In the same vain, the third article looks into the trophic functioning of the reef community and a control community to understand the effects of the establishment of the engineer species on carbon transfers, successively looking at the whole consumer community, the primary consumers and the importance of autochthonous (microphytobenthos and Ulva sp.) vs allochthone (phytoplankton) food sources. In this part, I used carbon and nitrogen stable isotopes and different analytical approaches such as isotopic niche metrics and mixing models. Article 2 aims towards understanding the interactions between reef habitat complexity, autochthonous food source heterogeneity and spatial scales in explaining the carbon isotopic ratio variations of S. alveolata and an associated suspension-feeder. In the last two chapters, I address the functioning of the engineered habitat either directly, using benthic core incubations to measure biogeochemical fluxes (e.g. oxygen demand) or indirectly, through the use of integrative functional and isotopic diversity indices. This last part reveals the existence of an optimum value of S. alveolata density, used as a disturbance proxy, where the trophic niche and the biogeochemical functioning of the reef are both maximal

Les espèces démersales représentent 50% des captures des pêcheries françaises du golfe du Lion, dont la plupart sont pleinement exploitées, voir surexploitées depuis plusieurs décennies. Cette thèse évalue la pertinence d'aires marines protégées (AMPs) comme outil de gestion et de conservation de ces populations. Jusqu'à présent de telles zones ont été uniquement mises en place le long des côtes pour protéger des espèces très peu mobiles. Le problème est plus complexe pour les espèces vivant en haute mer car leur habitat est plus large et plus diffus. Pour ce faire, la distribution spatiale de 12 espèces démersales exploitées clés ont été étudiées de 1994 à 2010, à l'aide d'observations scientifiques et d'outils statistiques ad hoc. Une approche géostatistique a permis de détecter des structures d'auto-corrélation spatiale pour l'ensemble des espèces, et de produire des cartes de distributions annuelles de chaque espèce. Ces distributions sont apparues très stables sur les dix-sept années, mis à part un phénomène d'expansion/ rétraction avec le niveau d'abondance totale sur la région. Par ailleurs une approche par modèle linéaire généralisé a révélé des associations importantes de ces espèces à un habitat stable dans le temps. Ces résultats sont en accord avec la théorie du bassin de MacCall selon laquelle l'association d'une espèce à un habitat est densité-dépendant, et l'augmentation de la densité d'individus dans une zone serait à l'origine de la colonisation d'habitats sub-optimaux. Protéger l'habitat optimal d'une espèce permettrait alors de constituer un habitat «source», si la zone est judicieusement choisie ; en effet le report de l'effort de pêche à l'extérieur de l'AMP peut au contraire rendre cette mesure inefficace voir délétère. Par ailleurs les populations adultes occupaient généralement des zones plus concentrées et incluses dans l'aire de répartition des juvéniles. Ces zones communes d'habitats essentiels (reproduction et nourriceries) peuvent être potentiellement intéressantes à protéger dans un cadre monospécifique. L'hétérogénéité observée des répartitions d'une espèce à l'autre implique l'instauration de zones très clairsemées, et rend la gestion difficile dans une cadre pluri-spécifique. Une zone de taille raisonnable a tout de même été identifiée, représentant 20% de la population de chaque espèce et représentative de la diversité des habitats de cette région
Demersal species represent 50% of French fisheries catches in theGulf of Lions, most of which are fully exploited, or overfished for decades. This thesis evaluates the relevance of marine protected areas (MPAs) as a tool for conservation and management of these populations. So far these areas have been implemented only along the coast to protect the very few mobile species. The problem is more complex for deep sea species because their habitat is broader and more diffuse. To do this, the spatial distribution of 12 key demersal species exploited were studied from 1994 to 2010, with scientific observations and ad hoc statistical tools. A geostatistical approach allowed to detect spatial autocorrelation structures for all species, and produce maps of annual distributions of each species. These distributions appeared very stable over 17 years, apart from a phenomenon of expansion/ contraction with the level of total abundance in the region. In addition, a generalized linear model approach revealed significant associations of these species to a temporally stable habitat. These results are consistent with MacCall basin theory, according which habitat suitability is a density-dependent thus the increase of individuals in an area make them colonize sub-optimal habitats. An optimal habitat under protection could thus be "source" habitat, if the area is carefully chosen. Indeed reporting the fishing effort outside the MPA can instead make this measure ineffective or deleterious. The adult population were generally in more concentrated areas and included in the spatial range of juveniles. These common areas of essential habitat (breeding and nursery) may be potentially interesting to protect a single species . However, the heterogeneity of distributions of a species to another involves the introduction of very sparse areas, making the management difficult. However an area of ​​reasonable size has been identified, covering 20% ​​of the population of each species and representative of the diversity of bottom habitats in the region

La crépidule (Crepidula fornicata) est une espèce invasive des côtes européennes. Hermaphrodite protandre, cette espèce grégaire forme des chaines d’individus qui s’accumulent en forte densité sur les fonds. Longtemps considérée comme un envahisseur néfaste, la crépidule est aussi un ingénieur de l’écosystème, modifiant physiquement et biologiquement son habitat. Elle constitue un modèle biologique pour étudier comment les espèces invasives et ingénieurs peuvent structurer et modifier l’écosystème qu’elles colonisent. Dans le cadre de cette thèse, ces effets ont été examinés à travers le fonctionnement trophique des habitats à crépidules, en lien notamment avec la production primaire benthique. Il a été mis en évidence expérimentalement une stimulation du microphytobenthos (MPB) subtidal grâce à l’activité biologique de la crépidule. La niche trophique de C. fornicata a été redéfinie suite à la découverte de la présence de sphérules de carbonates dans ses tissus, surestimant la contribution du MPB dans son régime alimentaire. L’utilisation de différents marqueurs trophiques (pigments, acides gras, isotopes) a révélé que les jeunes individus mobiles étaient susceptibles de brouter le MPB associé au biofilm présent sur les coquilles. Les adultes sessiles, sont des filtreurs opportunistes, où la matière détritique mais aussi du MPB contribuent à leur régime alimentaire. L’analyse de différents suspensivores inféodés à cet habitat, a démontré que la crépidule n’était pas un compétiteur trophique pour des espèces commercialement importantes (pétoncle noir et huître plate) dû à leurs mécanismes de sélection trophique. À l’échelle du réseau trophique, la crépidule en très forte densité peut conduire à une homogénéisation du réseau trophique global dû à l’enrichissement en matière organique. Au contraire, un banc mort de crépidules montre une complexité trophique similaire à celle d’un banc de maërl, écosystème à forte biodiversité. Cette thèse, en plus d’avoir caractérisé le fonctionnement trophique des bancs de crépidules, montre qu’une espèce invasive, en facilitant certains compartiments biologiques (MPB, suspensivores), peut contribuer à la richesse d’un écosystème comme celui la rade de Brest
The slipper limpet (Crepidula fornicata) is an invasive species of European coasts. Protandric hermaphrodite, this gregarious species forms individuals' stacks which accumulate in high density on bottom. For a long time considered as a detrimental invader, the slipper limpet is also an ecosystem engineer, modifying its habitat both physically and biologically. It is model to study how invasive and engineer species can structure and modify the ecosystem that they colonize. In this Ph.D. thesis, these effects have been examined through the trophic functioning of habitats colonized by the slipper limpet, with a special reference to the primary benthic production. Experimental stimulation of subtidal microphytobenthos (MPB) has been demonstrated by the biological activity of the slipper limpet.The trophic niche of C. fornicata has been redefined following the discovery of the presence of carbonate spherules in its tissues, overestimating the contribution of MPB in its diet. Several trophic markers use (pigments, fatty acids, isotopes)revealed that young motile individuals were likely to graze the MPB associated to shell biofilm. Sessile adults, were likely opportunistic filter-feeders, where detritus but also MPB contribute to their trophic diet. The analysis of several filter-feeders inhabiting Crepidula beds has demonstrated that the slipper limpet was not a trophic competitor for commercially important species (black scallop and flat oyster) due to their trophic sorting mechanisms. At the food web scale, the high density of slipper limpet can lead to a homogenization of the global food web due to organic matter enrichment. Dead Crepidula bed showed trophic complexity similar to maerl bed, which is a high biodiverse ecosystem. This thesis, in addition to characterize the trophic functioning of Crepidula beds, shows that an invasive species, in facilitating different biological compartments (MPB, filter-feeders), can contribute to the ecosystem richness such as the Bay of Brest

Les arénicoles sont des polychètes benthiques présentant un cycle de vie bentho-pélagique complexe avec deux phases de dispersion larvaire seulement partiellement décrit jusqu’à présent. Ces espèces sont intensément pêchées comme appât sur les plages de la Manche orientale, notamment au sein d’une aire marine protégée, le Parc naturel marin des estuaires picards et de la mer d’Opale. Sans mesures de gestion, cette activité pourrait entraîner une diminution des populations d’arénicoles tout en affectant les caractéristiques physiques des plages et la biodiversité associée. Tout d’abord, deux espèces d’arénicoles ont été identifiées, Arenicola marina et A. defodiens, et leurs abondances, leurs distributions spatiales, ainsi que certains de leurs traits de vie (période de ponte, taille de première maturité sexuelle) ont été mesurées sur 4 sites d’étude. Ces données ont été comparées à des données de pêche pour estimer si les populations d’arénicoles étaient exploitées durablement, et pour fournir de potentielles mesures de gestion (De Cubber et al., 2018). Sur l’un des sites étudiés, A. marina était présente en grands nombres en médiolittoral supérieur et moyen tandis que A. defodiens occupait les niveaux médiolittoral inférieur et infralittoral de l’estran. Sur les autres sites, les deux espèces occupaient les niveaux médiolittoral inférieur et infralittoral, et les individus de A. marina étaient moins nombreux, et sans recrus. Les pontes de A. marina ont eu lieu en début d’automne et celles de A. defodiens en fin d’automne. Le besoin de mise en place de mesures de gestion de A. marina a été mis en évidence sur un site en comparant les abondances et les données de pêche. Ensuite, un modèle de type Dynamic Energy Budget (DEB) a été appliqué à A. marina en combinant des données de terrain, des données expérimentales (de croissance et de consommation d’oxygène) et des données de la littérature pour reconstruire le cycle de vie et la croissance de l’espèce dans des conditions environnementales in situ (De Cubber et al., in press). La reconstruction de la chronologie des premiers stades de vie avec le modèle DEB pour A. marina en fonction des conditions environnementales in situ a permis de prédire une première phase de dispersion de 5 jours suivie d’une période d’installation temporaire de 7 mois avant une deuxième phase de dispersion au printemps, à la fin de la métamorphose, qui semble concorder avec les observations de terrain. Enfin, la structure en taille de la population de A. marina sur un des sites d’étude a été suivie pendant 1.5 an pour explorer les migrations des adultes vers le bas d’estran reportées par plusieurs auteurs. Pour cela, un modèle permettant la reconstruction de la température au sein du sédiment a été adapté d’un modèle de température pour la vase; le contenu en azote du sédiment a été mesuré et différents proxys pour la nourriture ont été testés. Les réponses métaboliques des arénicoles à la nourriture (réponse fonctionnelle) et à la température (intervalle de tolérance et température d’Arrhénius) ont été estimées. Ces données, combinées au modèle DEB pour A. marina ont permis d’étudier les effets de variations de la température et la de nourriture rencontrés par les arénicoles suivant leur position sur l’estran et la profondeur de leur galerie. Le suivi de la structure en taille de la population de A. marina a clairement indiqué la présence de migration au cours du temps vers le bas d’estran
Arenicola spp. are marine benthic polychaetes displaying a complex bentho-pelagic life cycle with two larval dispersal phases, only partially described up to now, and intensively dug for bait by anglers on many foreshores of the Eastern English Channel. Without regulation, this activity can lead to the decrease of lugworms’ population while affecting the physical characteristics of the beach and the associated biodiversity. First, we identified through morphology and genetics two species of lugworms, Arenicola marina and A. defodiens, and assessed their abundance and spatial distribution at four studied sites, as well as some life-history traits such as the spawning periods and the size at first maturity. These data were compared to lugworms’ collection data to estimate its sustainability and to provide potential management measures (De Cubber et al., 2018). At one studied site, A. marina was present in large numbers on the higher and middle shore, whereas A. defodiens occupied the lower shore. At the other sites, both species cooccurred on the lower shore, and A. marina individuals were less numerous and lacking recruits. Spawning periods for A. marina occurred in early autumn and in late autumn for A. defodiens. One site appeared in need for management when linking abundance data with bait collection, where harvest was above the carrying capacity of the beach for A. marina. Second, a Dynamic Energy Budget (DEB) model was applied to the species combining the former as well as new field data, experimental data (growth and oxygen consumption data), and literature data in order to reconstruct the life cycle and growth of A. marina under in situ environmental conditions (De Cubber et al., in press). The reconstruction of the early life-stages chronology by the DEB model for A. marina according to in situ environmental conditions indicated a first dispersal phase of 5 days followed by a 7 months’ temporary settlement before a second dispersal phase in spring, at the end of metamorphosis, which appeared consistent with field observations. Finally, we followed-up the population size structure of A. marina at one studied site during 1.5 year to explore the down shore migration of lugworms recorded by several authors. To do so, we adapted a sediment temperature model from a mud temperature model (Guarini et al., 1997), measured the nitrogen content and tested several proxys for the food sources. The metabolic responses of lugworms to food (scaled functional response) and temperature (temperature tolerance range and Arrhenius temperature) were then assessed. We combined those data with the former DEB model to explore the effects of the fine changes in temperature and food conditions met by the individuals along the foreshore gradient and according to the depth of their galleries. The follow-up of the population size structure of A. marina showed clearly a migration pattern. The effect of sediment temperature alone when migrating did not allow significantly higher growth and egg production, while an increase of food concentrations down the shore did. Other factors might be taken in consideration in further studies such as desiccation and anaerobic metabolism during emersion periods at low tide. All these data constitute valuable information for conservation managers to better understand and regulate the lugworm populations. Further combination of the DEB model developed in this study with an individual-based model and a larval dispersal model could enable to understand the dynamics of the local lugworm populations

Mes objectifs consistaient à : (1) fournir une description de l'état actuel des communautés de la macrofaune benthique du golfe du Lion et à étudier leur variations temporelles entre 1998 et 2010 à partir de 91 stations, (2) tester le contrôle de la macrofaune par les variables climatiques à partir du suivi de 4 stations pendant 10 ans en baie de Banyuls-sur-Mer, (3) évaluer l’impact des apports du Rhône sur la macrofaune à partir de 5 stations échantillonnées dans le panache de dilution à 4 périodes hydrologiques différentes, et (4) actualiser le statut de qualité écologique des habitats benthiques du golfe. Mes résultats ont montré la conservation des communautés entre 1998 et 2010,confirmé l’influence de la NAO et du Rhône sur la composition des communautés benthiques de l’ensemble du golfe. Ils ont aussi confirmé le contrôle des descripteurs de la macrofaune par les oscillations climatiques, en particulier par la WeMO qui semble influencer le plus la macrofaune surtout en hiver. Les stations les plus impactées par les variations de débit du Rhône se situent à proximité immédiate de son embouchure. Les communautés benthiques y sont négativement affectées en périodes de crues et positivement affectées en période d’étiage estival. J'ai enfin mis à jour les niveaux de sensibilité/tolérances des espèces méditerranéennes, confirmer l’existence de disparités importantes entre les résultats dérivés de l’utilisation d’indices biotiques différents et montrer que les indices testés indiquent tous une tendance générale à la stabilité
My main aims consisted in: (1) assessing the present state and recent (1998-2010)changes in benthic macrofauna composition of the Gulf of Lions soft-bottom communities through the long term comparison of 91 stations; (2) testing the current paradigm regarding the control of those communities by climatic parameters through a 10-year monitoring of 4 stations located in the Bay of Banyuls-sur-Mer; (3) assessing the influence of Rhône River inputs on the composition of benthic macrofauna through the sampling, of 5 stations , under 4 hydrological regimes; and (4) updating the ecological quality status of Gulf of Lions benthic habitats. My results have shown the persistence ofthe same 3 communities between 1998 and 2010, the strong influence of both the NAO and the Rhône River on benthic macrofauna composition in the whole Gulf. They also showed a control of benthic macrofauna by climatic oscillations with the WeMO contributing most especially during wintert ime. Moreover, the stations most impacted by Rhône River inputs were located close to its mouth. They are negatively affected during floods and positively affected during dry periods. Lastly, Ihave updated the sensitivity/tolerance levels of Mediterranean species and confirmed the existence of major discrepancies in the results derived from different biotic indices used, although all tested indices indicated an overall stability in the ecological quality status of benthic habitats between 1998 and 2010

Le littoral du pays basque sur sa partie française n’a fait l’objet que de très peu d’études des communautés benthiques qu’il renferme. A l’exception des suivis mis en œuvre dans le cadre de la surveillance DCE des masses d’eau et de quelques études d’impact ponctuelles, les systèmes benthiques apparaissent peu investigués. Par ailleurs, du fait de sa sédentarité, ce compartiment biologique s’avère être un bon indicateur de suivi environnemental, intégrant les variations de l’environnement. L’étude de la macrofaune benthique permet en effet d’obtenir un signal relativement clair, susceptible de détecter une perturbation du système. Néanmoins, afin d’évaluer l’impact écologique d’une perturbation, il est nécessaire de distinguer la variabilité naturelle (intrinsèque au milieu) de celle liées à la perturbation elle-même (activités anthropiques).L’objectif majeur de ce travail de thèse a été l’étude de l’influence des conditions hydrodynamiques sur la structure, la répartition et la dynamique des communautés benthiques de substrat meuble du littoral basque français. Derrière cet objectif académique, cette étude, menée en entreprise, supportait également un profond besoin d’opérationnalité en répondant au déficit de connaissances locales.L’étude s’est appuyée sur un important effort d’échantillonnage. Quatre campagnes de prélèvements (une par saison) ont ainsi été répliquées pendant 2 ans au débouché de 3 estuaires du pays basque français, complétées par une année supplémentaire d’investigations sur l’Adour. Afin d’appréhender l’influence des facteurs abiotiques, les conditions hydrodynamiques ont été simulées à l’aide des modèles opérationnels développés dans le cadre du projet Européen LOREA.Les résultats indiquent une incidence prédominante des conditions hydrodynamiques (vagues et apports des fleuves), contrôlant la dynamique sédimentaire locale, sur la structure et la répartition des communautés benthiques côtières de substrat meuble. D’un point de vue temporel, une relative stabilité a été observée suggérant ainsi une certaine résilience de ces communautés face à une perturbation naturelle de leur milieu.L’exploitation des données biosédimentaires acquises au large de l’Adour, mises au regard du régime hydrologique du fleuve, des vagues et des opérations de clapage du port de Bayonne, confirme ces observations. En effet, bien qu’un effet des immersions puisse être observé, dans ce milieu à fort hydrodynamisme, les matériaux sont rapidement dispersés et la macrofaune récupère vite.Enfin, l’étude a permis de signaler pour la première fois au Sud du Golfe de Gascogne, dans le Pays Basque français, Grandidierella japonica (Stephensen, 1938), espèce d’amphipode de la famille des Aoridae native de la mer du Japon. L’étude préliminaire de son installation locale et des niches écologiques estuariennes impactées proposée dans la cadre ce travail nécessite encore d’être approfondie. Des données complémentaires, biologiques et environnementales, sont en effet nécessaires pour affiner et confirmer les résultats obtenus
Along the French Basque coast, soft-bottom communities are poorly described. Indeed, except for the monitoring program of water bodies carried out through the WFD and some isolated impact studies, benthic systems appear weakly investigated. However, macrobenthos are known to be an effective indicator to establish the ecological quality of coastal and estuarine waters. Due to their sedentary nature, benthic macrofauna integrates effects of environmental variations and provides a relatively clear signal, susceptible to detect a disturbance on the ecosystem. Nonetheless, to assess disturbance ecological impact, it is necessary to discriminate natural variability (intrinsic to the environment) from that related to anthropogenic activities.The main issue of this PhD is to investigate the hydrodynamic conditions effects on the structure, the distribution and the dynamic of the soft-bottom communities of the French Basque coast. Behind this academic objective, this study conducted in a private company also supported a deep operationality need in improving local knowledges.A substantial sampling effort was carried out during this study. Four biosedimentary field campaigns (one per season) were replicated for two years in the vicinity of the three main French Basque country estuaries, supplemented by another year of investigations at the Adour river mouth. In order to assess the influence of abiotic factors, the hydrodynamic conditions were simulated using the operational models developed in the framework of the European project LOREA.The results show a predominant influence of hydrodynamic conditions (wave and river inputs) controlling local sediment dynamics and thus the structure and distribution of benthic soft-bottom nearshore communities. In terms of temporal variation, a relative stability has been observed suggesting an ecological resilience from natural disturbances.The analysis of the biosedimentary data from the area located in the vicinity of the Adour river mouth in relation to river flow, wave climate and dredge spoil disposal activities of the Bayonne harbour corroborate these observations. Indeed, despite the fact that a dumping impact can be noticed within this high naturally exposed environment, dredged materials are rapidly dispersed and the macrofauna recovers quickly.Finally, through the study of the macrobenthic communities, the non-native amphipod Grandidierella japonica Stephensen, 1938 of the family Aoridae has been reported for the first time in the southern part of the Bay of Biscay, along the French Basque Country. The preliminary study of this species local installation and the estuarine impacted ecological niches still requires improvement. Complementary biological and environmental data are needed to improve and confirm the obtained results

Les zones intertidales meubles sont reconnues comme des écosystèmes d’interface majeurs, procurant un habitat transitoire et/ou permanent pour la reproduction, l’alimentation et la migration de nombreuses espèces. Cependant, dans le contexte d’une anthropisation croissante des zones littorales, ces zones d’interface sont aujourd’hui menacées. Il apparaît donc primordial d’étudier leur biodiversité et leur fonctionnement écologique afin de mettre en place des mesures de gestion et de conservation efficaces. Pour répondre à cette problématique, les relations entre la macrofaune benthique (proies) et les oiseaux limicoles (parmi leurs principaux prédateurs) ont été étudiées à l’échelle du littoral Nord – Pas-de-Calais. Les principales questions de ce travail étaient : (1) Quelles sont les communautés macrobenthiques présentes dans ces zones intertidales ? (2) Quelles sont leurs relations avec les limicoles hivernants dans un cadre spatial ? (3) De potentiels forçages anthropiques affectent-ils ces deux compartiments (i.e. benthique et/ou avifaune) ? Ce travail de thèse a permis de caractériser la diversité, l’abondance, la biomasse et la distribution spatiale des communautés macrobenthiques des sédiments meubles intertidaux selon la classification d’habitats EUNIS et d’étudier les relations (approche fonctionnelle) entre ces communautés et leurs prédateurs principaux, les limicoles, en période hivernale. Des sites d’importance écologique ont pu être mis en évidence et doivent être ciblés en priorité pour la mise en place de mesures de gestion et de conservation à l’échelle régionale
Soft intertidal areas are recognized as major interface ecosystems providing permanent or transitory habitat for reproduction, feeding and migration of many species. However, in the context of increasing human impact on coastal areas, beaches and estuaries are highly threatened. Studying their biodiversity and ecological functioning is therefore required to implement effective management and conservation strategies. As a contribution to achieve this goal, the relationship between benthic macrofauna (preys) and shorebirds (among their most important predators) were studied at the scale of Northern France. The main questions of this study were: (1) What are the macrobenthic communities found in soft intertidal areas (beaches and estuaries)? (2) What are their relationships with wintering shorebirds in a spatial context? (3) Do human forcings potentially affect these two biological compartments (i.e. benthic communities and shorebirds)? This work enabled, in a first step, the characterization of macrozoobenthic communities located in soft intertidal areas (diversity, abundance, biomass and spatial distribution) according to the EUNIS habitat classification. The relationship (functional approach) between these communities and their major predators (shorebirds) in winter has been investigated in a second step. Ecologically important sites have been identified and should be targeted as a priority for the implementation of management and conservation strategies at the regional scale

Les communautés piscicoles sont situées au sommet des chaînes trophiques. Cette position dans le réseau trophique lacustre leur confère, de ce fait, un rôle potentiel d'intégrateurs des processus sous-jacents, à l'échelle de l'écosystème. De plus, la composition en isotopes stables d'un organisme dépend des voies qui transfèrent le carbone jusqu'à cet organisme. Notre hypothèse de base était donc que la composition en isotopes stables des poissons pourrait donc constituer un indicateur relatif du fonctionnement trophique des lacs.
Pour valider cette hypothèse, nous avons employé, dans un premier temps, le corégone, Coregonus lavaretus, un salmoniforme zooplanctonophage commun dans les lacs alpins, comme modèle biologique. Une étude préalable avait révélée que la composition en isotopes stables du carbone des corégones était très variable au sein des lacs alpins. Selon notre hypothèse, cette variabilité serait le reflet de différences dans les voies de transferts du carbone dans les réseaux trophiques de ces lacs. Les facteurs explicatifs de cette variabilité inter-lacs ont donc, dans un premier temps, été étudiés. Au terme de cette première partie, la composition isotopique du corégone s'est montrée être effectivement un indicateur du fonctionnement trophique des lacs.
Les perturbations peuvent modifier les flux de carbone au sein des systèmes et devraient, de fait, conduire à des changements dans les compositions isotopiques des communautés de poissons. L'effet de deux perturbations d'origine anthropique sur la composition isotopique des poissons a donc, par la suite, été analysé : la première est relative à l'eutrophisation-restauration de deux lacs alpins, la seconde concerne le marnage dans deux réservoirs africains. Les résultats de ces deux études indiquent que des modifications majeures, engendrées par ces perturbations, dans l'origine et les flux de carbone dans les réseaux trophiques, sont enregistrées dans l'histoire isotopique des communautés piscicoles.