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L'étude des processus de transferts de matière et d'énergie dans les écosystèmes côtiers a été abordée par le biais de l'analyse du fonctionnement des écosystèmes conchylicoles où ces transferts sont amplifiés en raison d'une très forte biomasse monospécifique, concentrée dans un espace restreint. La biodéposition représente le vecteur principal de transfert entre le compartiment pélagique ou benthique "suspendu" et le compartiment benthique sensu stricto. Dans les conditions typiquement méditerranéennes, les études concernant l'émission des fèces et pseudo-fèces sont rares. Pour combler cette lacune et apporter un élément supplémentaire à la connaissance du fonctionnement de tels écosystèmes, une étude in situ de la biodéposition a été entreprise dans deux sites type : une baie largement ouverte: l'Anse de Carteau (Golfe de Fos) et une lagune semi-fermée : l'Etang de Thau. Les mollusques élevés sur cordes suspendues sont de deux types: Crassostrea gigas et Mytilus galloprovincialis à Thau et M. galloprovincialis à Carteau. Cette étude comprend deux volets qui sont, d'une part, la quantification de la biodéposition et celle de ses inter-relations avec les paramètres environnementaux et, d'autre part, le devenir des biodépôts dans le milieu en terme d'évolution biochimique et d'exportation. Le suivi saisonnier de l'évolution de la biodéposition entre fin 1985 et 1987, a permis de définir une relation linéaire à deux facteurs valable pour M. galloprovincialis, élevée sur corde en condition méditerranéenne : BO (mgOrg.g-1.d-1) = 6.35 [MOP (mg.l-1)] + 0.97 [VIT (cm.s-1)] + 1.91 où BO, MOP et VIT représentent respectivement la biodéposition organique par g de chair sèche de moule et par jour, la matière organique particulaire et la vitesse du courant. La comparaison des mesures de biodéposition d'huître et de moule permet de signaler une différence dans le comportement trophique de ces deux mollusques. Pour les plus fortes charges sestoniques rencontrées dans l'étang de Thau, un g de chair d'huître émet plus de fèces et pseudo-fèces dans le milieu que son équivalent moule. A partir des relations linéaires entre BO et la Chlorophylle a, définies respectivement pour les moules et les huîtres, une carte représentant l'impact de la biodéposition organique sur le taux de sédimentation organique a été tracée pour l'étang de Thau. Une amplification d'un facteur 3 à 4 de ce taux de sédimentation, dans les zones conchylicoles, est la conséquence de l'élevage de ces mollusques. Dans le cadre d'un bilan de production portant sur un cycle d'élevage de la moule sur une période de 480 jours pour un cube de 5x5x3 m (soit 75 m3), la biodéposition représentre 11.4 t de matière sèche correspondant à 1.86 t de matière organique contenant 10.20 109 J, sédimentant sur une surface de 25 m2environ. L'évolution des biodépôts a été suivie in situ, d'une part, en mesurant la variation qualitative d'un sédiment enrichi en biodépôts de moules pendant une période de 60 jours, et d'autre part, en estimant les flux à l'interface eau-sédiment dans les zones conchylicoles. Le premier point permet de définir que les processus de minéralisation de la fraction soluble des biodépôts semblent se dérouler en 15 jours en faisant intervenir, pour une grande part, le compartiment bactérien. Le second point, en agrément avec le premier, démontre que les flux de nutriments (NH4, Si(OH)4 et PO4) sont amplifiés sous les installations conchylicoles de Carteau. Globalement, l'examen des échanges azotés à l'interface eau-sédiment fait apparaître un déficit aux dépens de la colonne d'eau. En effet, le sédiment piège la matière organique sédimentée qui peut être l'objet d'un remaniement à plus long terme. L'hydrodynamisme de l'Anse de Carteau, décrit par une modélisation numérique bidimensionnelle, démontre l'existence d'un régime de circulation cellulaire s'établissant dans des conditions de vents de mistral et de SE établies, situations très fréquentes dans ces régions. Les conséquences au niveau du fonctionnement de l'écosystème sont, d'une part, une faible probabilité des phénomènes d'exportation de matière et d'énergie vers la mer ouverte, et d'autre part, la nécessité de considérer dans l'ensemble des bilans, la production régénérée pour expliquer le caractère eutrophe de cette zone, la rapprochant des conditions lagunaires.

In Arcachon bay, the endobenthic thalassinid crustacean Upogebia pusilla is tightly associated with the intertidal dwarf grass Zostera noltei providing the sediment stability required for the construction of (semi-)permanent burrows. Because of the depth and complex architecture of their burrow (> 30 cm), this high mobile engineer species have been largely ignored in previous studies aiming at better understanding the role of macrobenthic communities in the functioning of seagrass ecosystems and the consequences of their rapid decline. This manuscript presents an integrated study regarding the role played by U. pusillain the functioning of its ecosystem, with particular emphasis on the characterisation and quantification of the relationships between (1) its different activities (burrowing, ventilating,walking…), (2) both bioturbation modes and rates and (3) their respective impacts on the sedimentary biogeochemical dynamics. This work shows that mud shrimp activity leads tohigh mixing and bioirrigation of the surrounding sediment matrix, thus strongly enhancing organic matter mineralisation processes and solute exchanges across the sediment-water interface. Although the influence of U. pusilla on ecological and biogeochemical processes largely depends on environmental conditions (e.g., seasonality and parasitism), altogether my results suggest that the gradual decline of its population in Arcachon bay, as a direct consequence of benthic habitat degradation, may greatly alter the overall functioning of this vulnerable marine ecosystem., Dans le bassin d’Arcachon, le crustacé thalassinidé Upogebia pusilla habite préférentiellement les vasières intertidales colonisées par les zostères naines (Zostera noltei) où il trouve la stabilité sédimentaire indispensable à l’établissement durable de son terrier. Du fait de la profondeur de ce dernier (> 30 cm) et de sa grande mobilité, cette espèce ingénieure a souvent été négligée dans les études antérieures ayant pour objectif de mieux comprendre le rôle des communautés macro-benthiques dans le fonctionnement des herbiers de phanérogames et les conséquences de leur régression rapide. Ce manuscrit présente une étude intégrée du rôle d’U. pusilla dans le fonctionnement de son écosystème en s’attachant particulièrement à caractériser et quantifier les relations entre (1) ses différentes activités (fouissage, ventilation, locomotion, …), (2) les modes de bioturbation qui en résultent et (3)leurs impacts respectifs sur la dynamique biogéochimique sédimentaire. Ce travail montre qu’U. pusilla engendre un remaniement et une bioirrigation intenses de la matrice sédimentaire qui l’entoure. Sa présence stimule ainsi fortement la reminéralisation de la matière organique sédimentée et les échanges de solutés à travers l’interface eau-sédiment.Bien que l’influence d’U. pusilla sur ces processus écologiques et biogéochimiques soit très dépendante des conditions environnementales (e.g., saisonnalité, prévalence parasitaire),l’ensemble de mes résultats suggère que le déclin progressif de ses populations, conséquence directe de la dégradation de son habitat, est susceptible de fortement altérer le fonctionnement global des écosystèmes du bassin d’Arcachon.

The aim of the present study was to describe the distribution and remobilisation of plutonium (Pu) in the sediments off the Rhone river mouth. Most of the 238Pu and 239,240Pu isotopes introduced into the Rhone River were discharged by the liquid effluents released from the Marcoule reprocessing plant, located 120 km upstream the river mouth. Due to its high affinity for particles and its long half life, 238Pu is a promising tracer to follow the dispersion of particulate matter from the Rhone River to the Mediterranean Sea. During the 3 REMORA cruises, sediment samples were specifically collected in the Rhone prodelta area and more offshore on the whole continental shelf of the Gulf of Lions. The measurements of alpha emitters gave a first detailed spatial distribution of Pu isotope concentrations in surface sediments off the Rhone mouth. Using 137Cs concentrations and their correlations with Pu isotopes, we were able to give a first estimate of Pu inventories for the sediments of the study area. In 2001, plutonium inventories were estimated to 92 ± 7 GBq of 238Pu and 522 ± 44 GBq of 239,240Pu for an area of 500 km2 in front of the Rhone River mouth. Roughly, 50 % of these inventories are trapped in an area of 100 km2 corresponding to the extent of the Rhone prodelta zone. In spring 2002, an ADCP, with current velocity and wave measurements, was moored off the Rhone River mouth. This unique in situ dataset highlights the major role of South-East swells in the erosion of prodeltaic sediments and their dispersion to the South-Westward direction. Plutonium remobilisation was examined using a new experimental design based on sediment resuspension processes studied within a linear recirculating flume. For Gulf of Lions sediments and for a given hydrodynamic stress, remobilisation fluxes raised a maximum of 0.08 Bq.m-2.h-1 for 238Pu and 0.64 Bq.m-2.h-1 for 239,240Pu. A first plutonium budget determined for the study area indicates that at least 85 % of the Pu discharged over the 40 past years by the Marcoule reprocessing plant, are currently trapped in the sediments off the Rhone River mouth. Plutonium remobilisation is potentially an important process but dispersion of contaminated sediments appeared to be limited in space. These results suggest a low exportation of particulate matter introduced by the Rhone River towards the continental shelf of the Gulf of Lions and the North-Western Mediterranean basin., Ce travail pluridisciplinaire a pour objectif d'étudier la distribution et la remobilisation du plutonium (Pu) dans les sédiments situés face à l'embouchure du Rhône. Les isotopes 238Pu et 239,240Pu introduis dans le Rhône sont principalement issus des rejets d'effluents faiblement radioactifs effectués par l'usine de retraitement de Marcoule, située à 120 km de l'embouchure du Rhône. Etant données sa très forte affinité pour la phase particulaire et sa longue période radioactive, le 238Pu présente un intérêt particulier en tant que traceur anthropique du devenir des apports solides du Rhône en Méditerranée. Au cours de ce travail, les 3 campagnes REMORA ont permis d'échantillonner spécifiquement les sédiments du prodelta du Rhône et du plateau continental du golfe du Lion. Des mesures d'émetteurs alpha ont permis d'obtenir une première cartographie détaillée des concentrations des isotopes du Pu dans les sédiments situés face au Rhône. L'étude couplée du 137Cs et des isotopes du Pu a permis d'estimer pour la première fois les inventaires en plutonium de la zone étudiée. En 2001, les stocks sédimentaires de Pu sont estimés à 92 ± 7 GBq en 238Pu et 522 ± 44 GBq en 239,240Pu, pour une aire d'environ 500 km2. Le prodelta du Rhône joue un rôle essentiel dans la séquestration du plutonium puisqu'il piège à lui seul environ 50 % de ces stocks sur une aire de 100 km2. La remobilisation du plutonium a été appréhendée par des expériences originales de remise en suspension en canal à courant linéaire. Pour les sédiments du golfe du Lion et un stress hydrodynamique donné, les flux potentiels de remobilisation atteignent au maximum 0,08 Bq.m-2.h-1 en 238Pu et 0,64 Bq.m-2.h-1 en 239,240Pu. En parallèle, des mesures ADCP de courant et de houle ont été réalisées au printemps 2002 pour étudier in situ la dynamique sédimentaire du prodelta du Rhône. Ces mesures mettent en évidence le rôle prépondérant des houles de Sud-est dans l'érosion des sédiments prodeltaïques et dans leur exportation en direction du Sud-Ouest. Un premier bilan sur le devenir du plutonium indique qu'au minimum 85 % du plutonium rejetés par l'usine de Marcoule, au cours des quarante dernières années, sont actuellement piégés dans les sédiments situés face à l'embouchure du Rhône. Le remobilisation du plutonium est un phénomène potentiellement important mais la dispersion des sédiments contaminés serait relativement limitée dans l'espace. Ces résultats suggèrent alors une faible exportation du matériel particulaire originaire du Rhône vers l'ensemble du plateau continental du golfe du Lion et vers le bassin Nord méditerranéen.