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Sea turtles are increasingly threatened by the direct and indirect effects of human activities. Their life cycle is complex, shared between various, and often very distant, habitats. Their conservation therefore requires identifying the habitats occupied at each stage of life and the migration routes between these different habitats. While the spatial ecology of adult turtles is relatively well known, particularly through satellite monitoring, the situation is not the same for juveniles which pelagic development phase remains largely unobserved. In that context, numerical simulation constitutes an appropriate tool to explore the dispersal of juvenile sea turtles from their natal beaches. Until now, simulations were mostly performed under the assumption that juveniles disperse passively with oceanic currents. In this PhD thesis we present STAMM (Sea Turtle Active Movement Model), a new model of active dispersal that aims to go beyond the initial hypothesis of passive drift. In STAMM, juvenile sea turtles move under the influence of ocean currents and swimming movements motivated by the search for favorable habitats. This model is applied here to the study of the dispersal of juveniles from three sea turtle populations: leatherback turtles (Dermochelys coriacea) of the Western Pacific and the Northwest Atlantic Oceans, and loggerhead turtles (Caretta caretta) of the Western Indian Ocean. Our results show that, although ocean currents broadly shape juvenile dispersal areas, simulations including habitat-driven movements provide more realistic results than passive drift simulations. Habitat-driven movements prove to deeply structure the spatial and temporal distribution of juveniles. In particular, they induce seasonal latitudinal migrations that reduce cold induce mortality. They also push simulated individuals to concentrate in productive areas that cannot be accessed through pure passive drift. These results challenge the classical view of juveniles circulating passively around oceanic gyres. They should rapidly be taken into account for the implementation of targeted conservation measures concerning juvenile sea turtles., Les tortues marines, espèces emblématiques des écosystèmes marins, sont de plus en plus menacées par les effets directs et indirects des activités humaines. Leur cycle de vie est complexe, partagé entre divers habitats, souvent très éloignés les uns des autres. Leur conservation nécessite donc d'identifier les habitats occupés à chaque stade de vie et les routes migratoires empruntées entre ces différents habitats. Si l'écologie spatiale des tortues adultes est relativement bien connue, notamment grâce au suivi par satellite, il n'en va pas de même pour les juvéniles qui se développent plusieurs années en milieu pélagique sans pouvoir être suivis. Dans ce contexte, les simulations numériques constituent un outil adapté pour explorer la dispersion des tortues juvéniles à partir de leurs plages de naissance. Jusqu'à présent il a le plus souvent été supposé dans ces simulations que les juvéniles dérivaient passivement avec les courants marins. Dans ce travail de thèse nous présentons STAMM (Sea Turtle Active Movement Model), un nouveau modèle de dispersion active des tortues juvéniles qui s'attache à dépasser l'hypothèse initiale d'une dérive purement passive. Dans STAMM, les juvéniles simulés se déplacent sous l'influence de la circulation océanique et d'une nage motivée par la recherche d'habitats favorables. Ce modèle est appliqué ici à l'étude de la dispersion des juvéniles de trois populations de tortues marines : les tortues luths (Dermochelys coriacea) du Pacifique Ouest et de l'Atlantique Nord-Ouest puis les tortues caouannes (Caretta caretta) de l'ouest de l'océan Indien. Nos résultats montrent que, même si la circulation océanique détermine, à grande échelle, les zones de dispersion, la prise en compte des mouvements motivés par l'habitat augmente considérablement le réalisme des simulations et impacte profondément la distribution spatiale et temporelle des individus simulés à l'intérieur de leur zone de dispersion. Les mouvements motivés par l'habitat induisent notamment des migrations saisonnières en latitude qui réduisent la mortalité par hypothermie. Ces mouvements induisent également une concentration des individus simulés dans des zones productives (comme les upwellings de bord Est) inaccessibles en dérive passive. Ces résultats questionnent la vision classique des juvéniles circulant passivement autour des gyres océaniques et devraient rapidement être pris en compte pour la mise en place de mesures de conservation ciblées visant les tortues marines juvéniles.

The strong heterogeneity of the marine ecosystem leads to a patchy distribution of the resources in time and space, shaping therefore the movements of sea turtles. Considered as the most dynamic ecosystem in the world, the Guiana shield is a highly dynamic system which hosts three of the seven sea turtle species in the world (the olive ridley, the green turtle and the leatherback turtle). The aim of this thesis was to understand how the oceanographic constraints can influence the at-sea movements of these three species during the reproduction and the migration phases. The deployment of 55 satellite tags on adult females in French Guiana provided information on their trajectories, their diving behavior and on the environment encountered. Our study shows a strong behavioral plasticity between species, which seems to be mainly dictated by the reproductive traits and strategies, the local conditions of the habitat and the physiological adaptations., La forte hétérogénéité de l'écosystème marin se traduit par une production inégale des ressources sur un large éventail d'échelles spatio-temporelles, qui conditionne par conséquent les déplacements des tortues marines. Considéré comme l’un des plus dynamiques au monde, le plateau des Guyanes est une région très complexe d'un point de vue océanographique et qui héberge trois des sept espèces de tortues marines présentes dans le monde (la tortue olivâtre, la tortue verte et la tortue luth). L'objectif de cette thèse était de comprendre comment les contraintes océanographiques peuvent-elles influencer les déplacements en mer de ces trois espèces. Le déploiement de 55 balises satellites sur des femelles reproductrices en Guyane française a permis de fournir des informations sur leurs trajectoires, sur leur comportement de plongée et sur les caractéristiques de leur environnement. Notre étude a mis en évidence une forte plasticité comportementale interspécifique qui semble être principalement dictée par les traits reproducteurs, les stratégies de reproduction, les conditions locales de l'habitat ou encore les adaptations physiologiques.

Organisms face trade-offs between their reproduction, maintenance and survival, from which result adaptative strategies at the energetics, behavioural and ecological levels.This PhD work investigates the reproductive strategies used by leatherback turtles, Dermochelys coriacea, nesting in French Guiana. We investigated maternal characteristics, reproductive output, and the possible links between migration and reproduction in a population of known identity, studied through a unique longitudinal monitoring, based on complementary approaches combining biometry, physiology and molecular biology.First, we found that leatherback turtles are capital breeders, i.e. females’ reproductive output displayed during their nesting season relies on body reserves previously stored during their migration. Second, we suggested that leatherback females adjust the duration of the migration according to the oceanographic conditions they experienced during migration. At a lifetime scale, this may allow females to face the trade-off between current and future reproductions. Finally, our approach highlights the importance to take into account individual characteristics in order to better understand reproductive strategies, and further assess realistic models of population dynamics, particularly when considering emblematic species such as sea turtles., Les organismes font face à des compromis entre leur reproduction, leur maintenance et leur survie, dont découlent des stratégies adaptatives énergétiques, comportementales et écologiques.Ce travail de thèse propose de préciser les stratégies de reproduction chez la tortue luth Dermochelys coriacea nidifiant en Guyane. Nous avons étudié les caractéristiques maternelles, les performances de reproduction et les potentiels liens existants entre la migration et la reproduction chez une population d’individus d’identité connue, suivis grâce à un suivi longitudinal original combinant biométrie, physiologie et biologie moléculaire.Premièrement nous montrons que les tortues luth opèrent comme des reproducteurs sur capital, i.e., leur reproduction repose sur les ressources stockées sous forme de réserves corporelles pendant la migration précédant la saison de ponte. D’autre part, nous suggérons que les femelles ajustent la durée de leur migration en fonction des conditions océanographiques rencontrées pendant la migration. Ceci leur permettrait, à l’échelle de la vie, de répondre au compromis entre la reproduction en cours et les reproductions futures. Enfin, notre démarche souligne l’importance de prendre en compte les caractéristiques individuelles dans la compréhension des stratégies de reproduction, et de manière ultime pour l’établissement de modèles réalistes de la dynamique des populations, notamment dans le cas d’espèces emblématiques telles que les tortues marines.