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Figure S1: Correlation between departure date and the average date of maximum time spent on the water (mean moult period) for common diving petrels from Kerguelen (green scares, 2017-18, N = 7), Kanowna (orange dots, 2017-18 and 2018-19, N =13), and Mana Islands (red triangle, 2017-18, N = 4). The Mean moult date was identified as the peak of time spend on the water (> 90% time per day sitting on water). Birds were equipped with miniaturized saltwater immersion geolocators.; Figure S2: Example of inter-population and intra-population variation of migratory behaviour during the post-breeding migration of common diving petrels from Kerguelen (1 individual in green) and Kanowna (2 individuals in blue and yellow). Lower left: stable carbon and nitrogen isotope values of body feathers (four per individual). The dotted line corresponds to the feather δ13C estimation of the Polar Front (PF) (Jaeger et al. 2010); Upper left: individual track derived from geolocator data. For each track, the estimated moult period of flight feathers is highlighted in black; Upper right: daily time spent on the water for each individual; Lower Right: distance from the colony for each individual. Data for upper and lower right panels were fitted with a generalized additive mixed models (GAMMs). The shaded areas along the curves represent the 95% confidence interval.; Figure S3: Correlation between stable carbon isotopic values (δ13C) of body feathers (four per individuals) and the latitude of centroid of the 50% kernel utilization distribution (core area) for common diving petrels from Kerguelen (green squares; 2017-18, N = 7), Kanowna (orange dots; 2017-18 and 2018-19, N =13), and Mana Islands (red triangles; 2017-18, N = 4). ; Figure S4: Niche overlap of δ13C and δ15N values in body feathers (4 per individuals) of common diving petrel from Kerguelen (dashed line) and Kanowna (solid line). Dark grey = 2015-16 (Kerguelen only, N = 6), blue navy = 2016-17 (Kerguelen N = 10, Kanowna N = 12), grey = 2017-18 (Kerguelen N = 7, Kanowna N = 5), light blue = 2018-19 (Kanowna only, N = 8). Solid lines represent the standard ellipses corrected for sample size (SEAc; 40% probability of containing a subsequently sampled datum regardless of sample size; Jackson et al. 2011). ; Figure S5: Inter-annual variation of isotopic values in body feathers of common diving petrel from Kanowna (four feathers per individual). The right panel presents the proportion of feathers moulted in Antarctic waters (percentage; light blue) or in sub-tropical waters (dark blue). The dotted line corresponds to the feather δ13C estimation of the Polar Front (PF) (Jaeger et al. 2010). Departure in post-breeding migration was unknown in 2017, but was, early November and early December in 2018 and 2019, respectively (Eizenberg 2019).; Supplementary Table 1: Results of the GLM models explaining trip parameters (duration of post-breeding period, departure date, return date, maximum range, and total distance travelled) for common diving petrels Kerguelen (2015-16, n = 5; 2017-18 = 7), Kanowna (2017-18, n = 5; 2018-19, n =8) and Mana Islands (2017-18, n = 4). Explanatory variables, deviance explained, Akaike Information Criterion (AIC) and Delta AIC (difference in AIC with the best model) are given for each model. Models are ranked according to their respective AIC value and significant variables in each model are highlighted in bold.

1) Stable isotopes and mercury analytical quantification in blood and feathers, and 2) statistical analyses

Antarctic and subantarctic marine environments are reached by inorganic and organic contaminants through ocean circulation and atmospheric transport. Yet, environmental contamination is poorly known in the Southern Ocean, in particular in the Indian sector. Among environmental contaminants, mercury (Hg) and persistent organic pollutants (POPs) are primarily of concern, because they are toxic, highly mobile, and they bioaccumulate in the tissues of living organisms and biomagnify up the food web. Seabirds, as upper predators, are exposed to large quantities of contaminants via food intake and have widely served as biomonitors of marine contamination, notably through the non-destructive sampling of their feathers and blood. My doctoral work has focussed on the abundant and diverse seabird species (more than 40) breeding in the French Southern and Antarctic Lands, southern Indian Ocean, in order to describe and explain contaminant concentrations over a large latitudinal gradient, from Antarctica to the subtropics, and to identify the best bioindicator species for contaminant biomonitoring. In a first methodological step, seabirds with synchronous moult of body feathers (adult penguins and chicks of all species) were recognised as good candidates as bioindicators, because, unlike most adult birds, they present low within-individual variation in feather contaminant concentrations. In a second explanatory step, the influence of intrinsic (individual traits) and extrinsic factors (feeding ecology inferred from the stable isotope method) driving variation in contaminant concentrations was evaluated in feathers of the large avian community of the Kerguelen Islands (27 species) and in blood of wandering albatrosses from the Crozet Islands (180 birds of known individual traits). Feeding ecology was the main factor driving variation in contaminant concentrations of blood and feathers, both at the community, population and individual levels, whereas age, sex, phylogeny and breeding status played a minor role. Age-class was however an important intrinsic factor to consider, with chicks usually having lower concentrations than adults. In a third step, spatio-temporal patterns of contamination were studied through selected bioindicator species and by taking into account their feeding habits. Results from different species (oceanic seabirds) and populations (skua chicks) showed that, contrary to predictions, Hg exposure gradually increases from Antarctic to subantarctic and subtropical waters, whereas, in accordance with the global distillation theory, POPs exposure has the opposite pattern. Comparisons between penguin feathers from museum collections and contemporary samples showed that bird exposure to Hg is overall not different today when compared to 50-70 years ago, but subantarctic species are possibly experiencing an increasing trend. Future research efforts should be focussed on the use of feathers as biomonitoring tools, in particular for POPs determination. The best recommended bioindicator species include the emperor penguin and snow petrel (Antarctic), king penguin, blue petrel and black-browed albatross (subantarctic), and northern rockhopper penguin and Indian yellow-nosed albatross (subtropical). Future biomonitoring studies on these species will give invaluable insights into the poorly-known temporal trends of environmental contamination in the Southern Ocean., L’océan Austral est soumis à la redistribution globale des contaminants par les voies atmosphérique et océanique. Cependant, la contamination des écosystèmes austraux est très peu connue, en particulier dans le secteur Indien. De par leur toxicité, leur mobilité et leur capacité à se bioaccumuler dans les tissus des organismes et à se bioamplifier dans les réseaux trophiques, le mercure (Hg) et les polluants organiques persistants (POPs) comptent parmi les contaminants les plus préoccupants. Du fait de leur position élevée dans les réseaux trophiques, les oiseaux marins sont exposés à de grande quantités de contaminants par la voie alimentaire. En conséquence, ils sont souvent utilisés comme bioindicateurs de l’état de contamination des écosystèmes, par le biais des plumes et du sang, qui peuvent être échantillonnés de façon non destructive. Ma thèse s’est intéressée aux nombreuses espèces d’oiseaux marins (plus de 40) qui nichent au sein des Terres Australes et Antarctiques Françaises, au sud de l’Océan Indien, afin de décrire et expliquer les niveaux de contaminants le long d’un large gradient latitudinal, de l’Antarctique à la Zone Subtropicale, et d’identifier les meilleures espèces bioindicatrices pour un suivi à long terme de la contamination de ces écosystèmes. Au cours d’une première étape méthodologique, les manchots et les poussins de toutes les espèces ont été identifiés comme de bons bioindicateurs de contamination puisque, à la différence de la plupart des oiseaux adultes, ils présentent une faible variabilité des niveaux de contaminants dans les plumes. Au cours d’une seconde étape explicative, l’effet de facteurs intrinsèques (traits individuels) et extrinsèques (écologie alimentaire déduite grâce à la méthode des isotopes stables) sur les niveaux de contaminants a été évalué dans les plumes des oiseaux de la communauté de Kerguelen (27 espèces) et dans le sang du grand albatros de Crozet (180 individus dont les traits de vie sont connus). L’écologie alimentaire s’est avérée être le principal facteur explicatif des niveaux de contaminants, tandis que l’âge, le sexe, la phylogénie et le statut reproducteur jouent un rôle mineur. La classe d’âge est néanmoins un facteur à prendre en compte, puisque les poussins montrent souvent des concentrations inférieures aux adultes. Au cours d’une troisième étape, les variations spatio-temporelles de la contamination ont été étudiées en utilisant une sélection d’espèces bioindicatrices et en tenant compte de leur écologie alimentaire. Plusieurs résultats portant sur différentes espèces (oiseaux océaniques) et populations (poussins de skua) ont montré que, contrairement aux prédictions, l’exposition des oiseaux au Hg augmente graduellement des eaux antarctiques aux eaux subantarctiques puis aux subtropicales, alors que l’exposition aux POPs, en accord avec la théorie de la distillation globale, montre la tendance inverse. D’autre part, la comparaison des concentrations en Hg dans les plumes de manchot, effectuée entre des spécimens de musée et des échantillons actuels, indique que leur exposition au Hg n’a pas changée depuis les années 1950-1970. Toutefois, des espèces subantarctiques montrent une tendance à la hausse. De futures études devraient viser à l’utilisation des plumes comme tissu de référence pour l’évaluation et le suivi de la contamination des écosystèmes, en particulier en ce qui concerne les POPs. Parmi les nombreuses espèces étudiées au cours de ces travaux de thèse, les bioindicateurs les plus pertinents se révèlent être le manchot empereur et le pétrel des neiges (Antarctique), le manchot royal, le pétrel bleu et l’albatros à sourcil noirs (subantarctique), le gorfou sauteur subtropical et l’albatros à bec jaune (subtropical). Le suivi à long terme de ces espèces permettra d’évaluer l’évolution temporelle de l’état de contamination de l’océan Austral.