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Microbes residing in the intestinal tract of fish provide a range of essential functions for their host. Although fishes represent the most diverse and oldest group of vertebrates, our understanding of their gut microbiome and its functional significance is scarce in contrast to their terrestrial counterparts. This is particularly true for the >6 000 fish species living in coral reefs, whose status are severly threatened by climate change and human pressures. This thesis aims to characterise and quantify the microbial biodiversity associated to the gastro-intestinal tract of coral reef fish in order to identify its determinants to undersand (i) how fish and their microbes coevolved, and (ii) what is the influence of this interaction on material flows into marine environments.First, we demonstrated than archaea, of which methanogens, are in trace abundances in the gut microbiome of marine fishes, sugegsting their negligible contribution to methane emission. This abcense seems to be explained by the abundance of sulfato-reducting bacteria which competite for the utilization of common substrat (e.g. actetate). Investigating the mecanisms underlying the bacterial assembly associated to reef fish guts, our results showed for the first time a phylosymbiosis pattern in reef fish, supporting the combined effect of the host phylogeny and of the diet, which involves horizontal acquisition since first evolutionary steps of fish. Even if its influence is lower, the diet structures bacterial compositions and their associated functions, with a richness and a bacterial variability which correlates with the host trophic positions. Finally, we investigated the influence of an environmental shift in a post-disturbed reef and demonstrated that macroalgal dominance in reefs influenced the enteric bacterial composition of coral fishes, mainly in herbivores, with a significant increase in the proportion of fermentative bacteria and associated metabolisms. Because of the ongoing erosion of coral systems, assessing the marine microbial biodiversity and its vulnerability under climatic and anthropogenic pressures is an imperative issue for their conservation.; Le microbiome entérique est aujourd’hui considéré comme un organe à part entière pour son rôle bénéfique apporté à l’hôte. Bien que les poissons représentent le plus vieux et diversifié groupe de vertébrés sur Terre, son microbiome entérique et les fonctions associées restent peu documentés en comparaison de leurs pairs terrestres. Ceci est d'autant plus vrai concernant les > 6 000 espèces coralliennes de plus en plus menacées par le changement climatique et les activités humaines. Cette thèse vise à caractériser et à quantifier la biodiversité microbienne intestinale des poissons coralliens pour identifier ses déterminants afin de mieux comprendre (i) comment les poissons et leurs symbiotes ont co-évolué au cours de leur histoire mutuelle, et (ii) quelle est en retour l’influence de cette relation sur les flux de matière vers le milieu marin.Dans un premier temps, nous avons pu démontrer que les archées, et principalement les méthanogènes, sont en présence de trace dans le microbiome entérique des poissons marins, suggérant une contribution négligeable dans les émissions de méthane. Cette absence semble être liée à l’abondance de bactéries sulfato-réductrices, plus compétitives dans l’utilisation d’un substrat commun (e.g. l’acétate). Nous intéressant aux mécanismes expliquant l'assemblage du bactériome intestinal des poissons au cours de leur évolution, nos résultats apportent la première preuve d'un modèle cohérent de phylosymbiose chez les poissons coralliens et soulignent l'effet combiné de la phylogénie de l'hôte et du régime alimentaire. Bien que jouant un rôle moins influent, le régime alimentaire structure les compositions bactériennes et leurs fonctions associées, avec une richesse et une variabilité du bactériome corrélée à la position trophique de l’hôte. Enfin, nous avons pu démontrer que la transition d’une couverture corallienne à une domination macroalgale dans les récifs influence les compositions entériques bactériennes des poissons, notamment des herbivores, avec une augmentation significative de bactéries et de métabolismes fermenteurs. Compte tenu de l’érosion croissante des systèmes coralliens, inventorier la biodiversité microbienne récifale et comprendre sa vulnérabilité face au changement climatique et aux pressions anthropiques est une problématique de conservation urgente pour le maintien des processus écologiques dans les systèmes coralliens.

Oceans contain thousands of microbial species playing crucial roles for the functioning of the marine ecosystem. These microorganisms are present everywhere in the water column. Some microorganisms also colonize the surface and the digestive tract of marine macro-organisms, forming communities called microbiomes. These microbiomes have positive effects for their host’s fitness. The diversity of these marine animal surface microbiome is still largely understudied, despite recent progress in molecular biology that now permits to fully assess its different facets of biodiversity, i.e. taxonomic, phylogenetic and functional. The goal of this thesis is therefore to describe the diversity of the surface microbiome of marine animals, to assess its variability at different levels, as well as its determinants, and the significance of such diversity at the ecosystem’s scale. Firstly, I have assessed the efficiency of various diversity indices to detect ecological signals in the specific case of microbial communities. Secondly, I have described the surface microbiome of major marine animal clades (teleostean fishes, cetaceans and several classes of invertebrates). I found that these microbiomes are highly distinct from the surrounding planktonic communities. I demonstrated that these microbiomes are variable both between individuals from the same species and between species, but do not show a phylosymbiosis pattern. Last, I assessed the contribution of surface microbiomes to the global microbial community at the scale of a coral reef ecosystem. I demonstrated that marine animal surfaces host almost twenty times more microbial species than the water column, and 75% of the phylogenetic richness present in the ecosystem. In a context of massive erosion of marine macroscopic organisms, it is therefore urgent to exhaustively assess marine microbial biodiversity and its vulnerability facing anthropic pressures.; Les milliers d’espèces de microorganismes présentes dans les océans sont essentiellement connus pour être planctoniques ou benthiques. Moins décrits, de nombreux micro-organismes colonisent également la surface et le tube digestif des macro-organismes marins, formant des communautés appelées microbiomes. Ces microbiomes ont des conséquences cruciales sur la fitness de leur hôte. Les récents progrès en biologie moléculaire ont ouvert la voie à une caractérisation des différentes facettes de sa biodiversité, à la fois taxonomique, phylogénétique, et fonctionnelle. L’objectif de cette thèse est donc de caractériser la biodiversité des microbiomes cutanés des organismes marins, d’identifier ses échelles de variabilité, ses déterminants, et son importance à l’échelle de l’écosystème. Dans un premier temps j’ai mesuré l’efficacité d’indices de biodiversité à détecter des signaux écologiques dans le cas spécifique de communautés microbiennes. Puis, j’ai décrit le microbiome cutané des principaux grands clades d’animaux marins (poissons téléostéens, cétacés et invertébrés de plusieurs classes). J’ai démontré que le microbiome cutané était très différent des communautés présentes dans l’eau environnante. J’ai aussi montré qu’il était variable, à la fois entre individus et entre espèces, mais ne présentait pas de patron de phylosymbiose. Enfin, j’ai évalué la contribution de la diversité des microbiomes cutanés à la diversité de la communauté microbienne globale d’un écosystème corallien. J’ai ainsi démontré que les animaux marins hébergent collectivement une richesse microbienne presque vingt fois supérieure à celle de l’eau les environnant, et 75% de la richesse phylogénétique à l’échelle de l’écosystème. Dans un contexte d’érosion massive de la diversité des macro-organismes marins, ces résultats soulignent la nécessité d’évaluer plus exhaustivement la biodiversité microbienne marine et sa vulnérabilité face aux pressions anthropiques.