Abstract: L’Albatros à nez jaune de l’océan indien (Thalassarche carteri) est une espèce menacée d’extinction dont la population principale, qui se reproduit sur l’île Amsterdam (Terres Australes et Antarctiques Françaises), connait un déclin et une très forte mortalité des jeunes individus depuis plusieurs décennies. La bactérie responsable du choléra aviaire, Pasteurella multocida, est suspectée comme étant à l'origine de ces mortalités et notre équipe évalue depuis plusieurs années maintenant l'utilisation d'un vaccin pour protéger les poussins, via leur vaccination directe, mais aussi celle des femelles reproductrices susceptibles de transmettre des anticorps protecteurs à leur poussin. Le vaccin utilisé est un vaccin autologue (autovaccin) spécifiquement développé par Ceva-Biovac contre une souche de la bactérie Pasteurella multocida isolée sur cadavre d’albatros. Suite à l’obtention de premiers résultats prometteurs, les objectifs de la thèse étaient d’ajuster le protocole de vaccination, mais également de mieux appréhender et décrire les processus éco-épidémiologiques en jeu au sein des populations de vertébrés de l’île Amsterdam. Ceci a reposé sur l'analyse fine du suivi de couples reproducteurs année après année, mais aussi sur l'utilisation de données éco-épidémiologiques expérimentales complémentaires, notamment une nouvelle formulation du vaccin. Une diversité de pathogènes responsables de mortalités a pu être caractérisée. L’âge optimal de vaccination des poussins parait être vers 10 jours et la vaccination des femelles reproductrices semble pouvoir protéger les poussins pendant plusieurs années, mais la forte densité de rats (Rattus norvegicus) actifs dans les colonies a rendu difficile l’identification d’un effet protecteur fort du vaccin. Les résultats obtenus améliorent la compréhension des mécanismes de circulation d'agents infectieux chez des espèces à reproduction coloniale et permettront de comparer les bénéfices relatifs attendus de différents scénarios de vaccination. Le travail montre l’importance d’intégrer des approches complémentaires, notamment du domaine biomédical et de l’écologie des populations, pour aborder la problématique de l’émergence de maladies infectieuses dans le contexte des changements environnementaux actuels.

Abstract: Parmi les outils qui permettent de mieux comprendre les systèmes naturels, la modélisation écologique a connu un essor particulièrement important depuis une vingtaine d’années. Les modèles écologiques, représentation simplifiée d’une réalité complexe, permettent de mettre en avant les facteurs environnementaux qui déterminent la niche écologique des espèces et de mieux comprendre leur réponse aux changements de l’environnement. Dans le cas des faunes marines antarctiques, la modélisation écologique fait face à plusieurs défis méthodologiques. Les jeux de données de présence des espèces sont très souvent agrégés dans le temps et dans l’espace, à proximité des stations de recherche. Ces données sont souvent trop peu nombreuses pour caractériser l’espace environnemental occupé par les espèces ainsi que leur physiologie. Enfin, les jeux de données environnementales manquent encore de précision pour finement représenter la complexité des habitats marins. Dans ces conditions, est-il possible de générer des modèles performants et justes à l’échelle de l’océan Austral ? Quelles sont les approches possibles et leurs limites ? Comment améliorer les méthodes afin de générer de meilleurs modèles ? Au cours de ce travail de thèse, trois types de modèles ont été étudiés et leurs performances évaluées. (1) Les modèles physiologiques de type DEB (Dynamic Energy Budget) simulent la manière dont l’environnement abiotique influe sur le métabolisme des individus et proposent une représentation de la niche fondamentale des espèces. (2) Les modèles de distribution d’espèces (SDMs pour Species Distribution Models) prédisent la probabilité de distribution des espèces en étudiant la relation spatiale entre données de présence et environnement. Ils proposent une représentation de la niche réalisée des espèces. Enfin (3), les modèles de dispersion de type lagrangien prédisent le mouvement de propagules dans les masses d’eau. Les résultats montrent que les modèles physiologiques réussissent à simuler les variations métaboliques des espèces antarctiques en fonction de l’environnement et à prédire les dynamiques de populations. Cependant, davantage de données sont nécessaires pour pouvoir caractériser finement les différences physiologiques entre populations et évaluer correctement les modèles. Les résultats obtenus pour les SDMs montrent que les modèles générés à l’échelle de l’océan Austral et leurs prédictions futures ne sont pas fiables du fait du manque de données disponibles pour caractériser l’espace occupé par les espèces, du manque de précision des scénarios climatiques futurs et de l’impossibilité d’évaluer les modèles. De plus, les modèles extrapolent sur une très grande proportion de l’espace projeté. L’apport d’information complémentaire sur les limites physiologiques des espèces (observations, résultats d’expériences, sorties de modèles physiologiques) permet de réduire l’extrapolation et d’augmenter la capacité des modèles à décrire la niche réalisée des espèces. L’agrégation spatiale des données, qui influençait les prédictions et l’évaluation des modèles a également pu être corrigée. Enfin, les modèles de dispersion ont montré un potentiel intéressant pour révéler le rôle des barrières géographiques ou à l’inverse, la connectivité spatiale, mais également le lien existant entre distribution, physiologie et histoire phylogénétique des espèces. Ce travail de thèse propose de nombreux conseils et fournit des codes annotés parfois sous forme de tutoriels, afin de constituer une aide utile aux futurs travaux de modélisation sur les espèces marines antarctiques.

Abstract: De nombreuses questions restent en suspens quant aux relations existantes entre les processus biologiques et physiques dans l'océan Austral. Pour répondre à ces questions, des enregistreurs électroniques sont déployés sur des prédateurs marins, et notamment sur des éléphants de mer austraux. Ces enregistreurs échantillonnent une grande variété de données physiques, biologies ou comportementales à haute fréquence générant ainsi une quantité considérable d’information. L’ensemble de ces données sont dites fonctionnelles car elles présentent un caractère commun : elles évoluent selon un continuum, qu’il soit spatial ou temporel. L’objectif de cette thèse est donc double, il s’agit d’étudier l’activité alimentaire de femelles éléphant de mer en relation avec les processus physiques de l’océan austral, tout en intégrant le caractère fonctionnel des données échantillonnées. Les résultats obtenus montrent que (1) par rapport aux méthodes classiquement employées, les méthodes d’analyse de données fonctionnelles permettent d’identifier une plus grande variété de comportements de plongées au sens biologique défini. (2) Ces approches fonctionnelles sont plus adaptées pour des données aux fréquences d’échantillonnage variable. (3) L’analyse de données fonctionnelles nous permet également d’accéder à la densité de nos individus, reflet de leur condition corporelle, et les comportements de plongées qu’ils adoptent ont une influence réelle sur cette condition corporelle, à différentes échelles de temps. (4) Il existe une relation entre les caractéristiques des masses d’eau rencontrées par les femelles éléphants de mer et les plongées qu’elles effectuent.

Abstract: The Chaibasa Formation contains the oldest known record of ploughmarks formed by rafted ice preserved on Earth. The Palaeoproterozoic (Orosirian-Rhyacian, 1.86–2.1 Ga) Chaibasa Formation in the Dhalbhumgarh area, eastern India, represents sedimentation in an ice-contact proglacial lagoon affected by iceberg (bits and growlers) calving and lake-ice rafting. Ice scouring, both on muddy and sandy substrates, as well as ice “rosettes” developed as consequence of the ploughing action of floating icebergs that were moved by wind, meltwater floods and tidal currents on soft sediments. Muddy flats surrounding the proglacial lagoon underwent seasonal deep freezing conditions developing cryogenic patterned ground containing reticulate ice, ice veins and sand wedges, suggesting the occurrence of proglacial permafrost areas coeval with Proterozoic glaciers. The central part of the proglacial lagoon was characterized by deposition of glacial varves punctuated by pebble and cobble size angular dropstones accumulated in the basin as ice-rafted debris from floating ice. Evidences provided in this paper reinforced the idea that 1.86–2.1 Ga ago glacial conditions prevailed after the supposed ending of the Huronian glaciation. This paper provides detailed examples that can be used to recognize possible floating/drifted ice scours in other Precambrian successions, as these elements have largely passed undetected, being probably widely reported in the literature as generic soft-sediment deformation structures. Similar soft-sediment deformations from Precambrian clastic depositional systems should be re-evaluated as there is a significant possibility that most of the Precambrian iceberg-related structures had escape notice, as originally suggested Eyles et al. in 1997.