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The circulation of fluids within the different earth envelopes is mainly addressed by the analysis of stable isotopes of oxygen, hydrogen and carbon (δ18O, δD, δ13C). These measurements are performed on different types of geological archives following different experimental protocols that do not allow most of the time the direct measurement of the composition of the fluid itself. Indeed, the analysis of the δ18O of certain minerals such as quartz and calcite or the analysis of the δD of hydroxylated minerals such as phyllosilicates is used to calculate the isotopic composition of the fluid theoretically in equilibrium with these minerals at the time of their crystallization. Today, the only method used to directly measure the isotopic composition of crustal fluids is to measure the δD of very small amounts of fluids trapped as fluid inclusions (FIs) in quartz as they grow at several km depth. The oxygen isotopic composition is obtained indirectly by a complex step of re-equilibration with CO2 and calculation of a mass balance.A new experimental protocol allowing the extraction of aqueous fluids contained in fluid inclusions (FIs) trapped in quartz veins and the simultaneous analysis of their δ18O and δD has been developed at the Laboratoire de Géologie de Lyon in collaboration with the Institut des Sciences Analytiques de Villeurbanne. This protocol has been applied on more than 100 quartz samples and tested on about twenty phyllosilicates during this thesis, coming from two emblematic mountain ranges: the French-Italian Alps in Western Europe and the Himalayas in Asia.In the Alps, a first sampling of quartz cracks was carried out in hercynian and sedimentary crystalline rocks of the Carboniferous and Mesozoic of the external crystalline massifs (Mont-Blanc, Aiguilles Rouges and Belledonne) and in the Chenaillet massif. Secondly, we sampled ductilely deformed quartz veins in alpine shear zones such as the Mont Blanc shear zone. In the Himalayas, two main sampling sites were favored, the Kali Gandaki valley and the Manaslu granite in central Nepal and the Jajarkot klippe located about 100km to the southwest.) We focused mainly on sampling ductile syn-cinematic veins arranged in parallel and boudin in the foliation associated with the operation of the Main Central Thrust, these veins sometimes contain kyanite and garnet.12The data obtained indicate a superficial origin of the fluids contained in the IFs for all the quartz samples analyzed during this thesis. We tested the possibility of using the δ18O and δD of the IFs to reconstruct the paleoreliefs of mountain ranges based on the now well-established relationship between the isotopic composition of precipitation and the orographic effect of topography. In the Alps, our data indicate that the mean altitude of the ECMs in the Miocene was much lower than their present altitude (~1000m. In the Himalayas, the orographic effect of the high range on the isotopic composition of present-day precipitation is perfectly matched to the isotopic composition profile of paleo-water surfaces trapped in Miocene-aged IFs. This suggests that the range had reached its present elevation and morphology by this time.Our study based on the direct measurement of the isotopic composition of the quartz FIs allows us to have access to the paleo-elevation of the reliefs with a precision of the order of a hundred meters. The systematic use of this method on different landforms gives the opportunity to apprehend the respective role and magnitude of surface parameters such as climate and internal forcings such as tectonics in the building of an orogen.; La circulation de fluides au sein des différentes enveloppes terrestres est principalement abordée par l’analyse des isotopes stables de l’oxygène, de l’hydrogène et du carbone (δ18O, δD, δ13C). Ces mesures sont effectuées sur différents types d’archives géologiques en suivant différents protocoles expérimentaux ne permettant pas la plupart du temps la mesure directe de la composition du fluide lui-même. En effet, l’analyse du δ18O de certains minéraux comme le quartz et la calcite ou l’analyse du δD de minéraux hydroxylés comme les phyllosilicates est utilisée pour calculer la composition isotopique du fluide théoriquement à l’équilibre avec ces minéraux au moment de leur cristallisation. Aujourd’hui, la seule méthode utilisée pour mesurer directement la composition isotopique des fluides crustaux consiste à mesurer le δD de toutes petites quantités de fluides piégées sous la forme d’inclusions fluides (IFs) dans du quartz au moment de leur croissance à plusieurs km de profondeur. La composition isotopique de l’oxygène est obtenue indirectement par une étape complexe de rééquilibration avec du CO2 et calcul d’un bilan de masse.Un nouveau protocole expérimental permettant l’extraction de fluides aqueux contenus dans des inclusions fluides (IFs) piégées dans des quartz de veines et l’analyse simultanée de leur δ18O et de leur δD a été mis au point au Laboratoire de Géologie de Lyon en collaboration avec l’Institut des Sciences Analytiques de Villeurbanne. Ce protocole a été appliqué sur plus de 100 échantillons de quartz et testé sur une vingtaine de phyllosilicates au cours de cette thèse, provenant de deux chaînes de montagnes emblématiques : les Alpes franco-italienne en Europe de l’Ouest et l’Himalaya en Asie.Dans les Alpes, un premier échantillonnage de fentes de quartz a été effectué dans des roches cristallines hercyniennes et sédimentaires du Carbonifère et du Mésozoïque des massifs cristallins externes (MCE) (Mont-Blanc, Aiguilles Rouges et Belledonne) et dans le massif du Chenaillet. Dans un second temps nous avons échantillonné des veines de quartz déformées de façon ductile dans des zones de cisaillement alpines telle que la shear zone du Mont-Blanc. En Himalaya, deux sites d’échantillonnage principaux ont été privilégiés, la vallée de la Kali10Gandaki et le granite du Manaslu au centre du Népal ainsi que la klippe de Jajarkot située environ 100km au Sud-Ouest.). Nous nous sommes principalement concentrés sur l’échantillonnage de veines syn-cinématique ductiles disposées parallèlement et boudinées dans la foliation associée au fonctionnement du Main Central Thrust, ces veines contiennent parfois du disthène et du grenat.Les données obtenues indiquent une origine superficielle des fluides contenus dans les IFs pour l’ensemble des échantillons de quartz analysés au cours cette thèse. Nous avons testé la possibilité d’utiliser le δ18O et le δD des IFs pour reconstituer les paléo-reliefs des chaînes de montagne en se basant sur la relation aujourd’hui bien établie entre la composition isotopique des précipitations et l’effet orographique de la topographie. Dans les Alpes, nos données indiquent que l’altitude moyenne des MCE au Miocène était très inférieure à leur altitude actuelle (~1000m. En Himalaya, l’effet orographique de la haute chaîne sur la composition isotopique des précipitations actuelles se calque parfaitement au profil de la composition isotopique des paléo-eaux de surfaces piégées dans les IFs d’âge Miocène. Suggérant que la chaîne avait atteint son altitude et sa morphologie actuelle à cette période.Notre étude basée sur la mesure directe de la composition isotopique des IFs du quartz permet d’avoir accès à la paléo-élévation des reliefs avec une précision de l’ordre de la centaine de mètres. L’utilisation systématique de cette méthode sur différents reliefs donne l’opportunité d’appréhender le rôle respectif et l’ampleur des paramètres de surfaces comme le climat et celui des forçages internes comme la tectonique dans l’édification d’un orogène.

Antimony (Sb) is an emerging priority pollutant in the environment and a potentially carcinogenic element. The general objective of this thesis is to contribute to exploring the potential of stable isotopes of antimony (121Sb/123Sb) to trace sources and processes in aquatic environments and especially downstream from mining sites. After development and validation of a new method for the separation and analysis of antimony isotopes, the isotopic fractionations associated to different biogeochemical processes were studied by a theoretical approach, an experimental approach, as well as a field study conducted on the hydrosystems downstream from the acid mine drainage of the San José mine in Oruro (Bolivia). The direction and amplitude of these fractionations have been characterized in order to interpret the δ123Sb signatures in the environment. Theoretical studies have highlighted the main processes fractionating antimony isotopes: the partial or total oxidation of Sb(III) in minerals (Δ123SbV-III from +0.4 to +1.2 ‰), the change of the nearest neighbor of antimony (Δ123SbSb-O – Sb-S ≈ +0.9 ‰), and finally, the distortion of the atomic polyhedron Sb – O and Sb – S (Δ123Sbdistordu-symmetrical ≈ -0.3 ‰). Experimental studies have shown a preferential adsorption of light isotopes on iron oxyhydroxides (Δ123Sbadsorbed-dissolved ≈ -0.3 ‰), an enrichment in light isotopes in Sb(V)aq (Δ123SbSb(V)-Sb(III) ≈ -0.2 ‰) during the microbiological oxidation of Sb(III)aq, and a lack of fractionation during chemical oxidation with H2O2. The field study showed a decrease in δ123Sb from +0.42 to +0.70 ‰ downstream from the AMD of San José, in relation with the natural attenuation of antimony by sorption on iron minerals, and highlighted seasonal variations of δ123Sb in the waters of Lake Uru-Uru, from +0.28‰ to +0.55‰, attributed to a variable contribution of the AMD and the river draining the Vinto smelter. Taken together, the results support the potential of antimony isotopes as tracers of sources and processes in aquatic environments, particularly in mining and industrial areas, and suggest the need for further research in order to characterize other important processes and to better understand the origin of the observed fractionations.; L’antimoine (Sb) est un polluant d’intérêt prioritaire émergent dans l’environnement et potentiellement cancérigène. L’objectif général de cette thèse est de contribuer à explorer les potentialités des isotopes stables de l’antimoine (121Sb/123Sb) pour tracer les sources et les processus dans les milieux aquatiques et principalement en aval de sites miniers. Après avoir dans un premier temps développé et validé une nouvelle méthode de séparation et d’analyse des isotopes de l’antimoine, les fractionnements isotopiques associés à différents processus biogéochimiques ont été étudiés par une approche théorique, une approche expérimentale, ainsi qu’une étude de terrain, sur l’hydrosystème en aval du drainage minier acide de San José à Oruro (Bolivie). Le sens et l’amplitude de ces fractionnements ont été caractérisés afin de pouvoir interpréter les signatures δ123Sb dans l’environnement. Les études théoriques ont mis en évidence les principaux processus fractionnant les isotopes de l’antimoine : l’oxydation partielle ou totale de Sb(III) dans les minéraux (Δ123SbV-III de +0.4 à +1.2 ‰), le changement du plus proche voisin de l’antimoine (Δ123SbSb-O – Sb-S ≈ +0.9 ‰), et enfin, la distorsion du polyèdre atomique Sb – O et Sb – S (Δ123Sbdistordu-symmétrique ≈ -0.3 ‰). Les études expérimentales ont montré une adsorption préférentielle des isotopes légers sur les oxyhydroxydes de fer (Δ123Sbadsorbé-dissous ≈ -0.3 ‰), un enrichissement en isotopes légers de Sb(V)aq (Δ123SbSb(V)-Sb(III) ≈ -0.2 ‰) lors de l’oxydation microbiologique de Sb(III)aq, et une absence de fractionnement lors d’une oxydation chimique avec H2O2. L’étude de terrain a montré une augmentation de δ123Sb de +0.42 à +0.70 ‰ dans l’eau en aval du DMA de San José, en lien avec l’atténuation naturelle de l’antimoine par sorption sur les minéraux de fer, et a mis en évidence des variations saisonnières de δ123Sb des eaux du lac Uru-Uru, de +0.28 ‰ à +0.55 ‰, attribuées à une contribution variable du DMA et de la rivière drainant la fonderie de Vinto. Dans leur ensemble, les résultats confirment le potentiel qu’ont les isotopes de l’antimoine comme traceurs de sources et de processus dans les milieux aquatiques, en particulier dans les environnements miniers et industriels, et suggèrent la nécessité de poursuivre les recherches visant à caractériser d’autres processus importants et à mieux comprendre l’origine des fractionnements observés.

L'âge au sevrage est un trait d'histoire de vie qui affecte le succès reproductif des femelles. Sa détermination à partir d'observations de la tétée est limitée en raison de l'allaitement de confort ou de nuit. Le suivi de l'alimentation des nourrissons, à partir des isotopes stables de carbone et d'azote fécaux (δ13C, δ15N %N) est une alternative précise et non invasive aux méthodes comportementales. Les âges de sevrage chez le colobe magistrat (Colobus vellerosus) à BFMS, Ghana, ont été déterminés en utilisant les δ13C et δ15N fécaux, et ceux-ci ont été comparés aux évaluations comportementales du sevrage. Les différences d'âge au sevrage entre trois groupes de colobes différents ont également été comparées. Des échantillons fécaux ont été collectés auprès de 8 dyades de mères (N = 88 fèces) et de leurs enfants (N = 98 fèces). Les échantillons ont été homogénéisés et analysés dans un spectromètre de masse à rapport isotopique et un analyseur élémentaire. L'âge moyen du sevrage chez tous les nourrissons ayant utilisé des isotopes stables fécaux était de 15,75 mois, ce qui était supérieur à l'âge moyen du sevrage déterminé à partir des observations de l'allaitement (14,6 mois). Deux nourrissons ont été sevrés avant le début de la collecte des données fécales, deux avaient un âge isotopique au sevrage similaire à leur âge de sevrage comportemental, et deux avaient un âge isotopique au sevrage supérieur à leur âge comportemental. Deux nourrissons dont on a déterminé qu'ils n'étaient pas encore sevrés d'après les évaluations isotopiques n'ont pas été observés en train de téter et ont montré des différences δ15N nourrisson-mère alternativement plus grandes et plus petites entre 6 et 9 mois. Cela peut indiquer un processus de sevrage cyclique, les nourrissons devenant plus ou moins dépendants du lait au cours de la période de 4 mois. Il semblait y avoir des différences dans les âges moyens de sevrage isotopique entre les groupes. Mon étude a montré que les isotopes stables fécaux peuvent être utilisés avec succès pour surveiller le développement nutritionnel des nourrissons et les différences de niveau trophique entre le nourrisson et la mère chez les singes colobes arboricoles., Age at weaning is a life-history trait that affects the reproductive success of females. Its determination from observations of suckling is limited due to comfort and night nursing. To monitor infant diets, fecal stable carbon, and nitrogen isotopes (δ13C, δ15N %N) provide an accurate and non-invasive alternative to behavioral methods. Weaning ages in ursine colobus (Colobus vellerosus) at BFMS, Ghana was determined using fecal δ13C and δ15N, and these were compared to behavioral weaning assessments. I also compared differences in weaning ages between three different colobus groups. Fecal samples were collected from 8 dyads of mothers (N = 88 feces) and their infants (N = 98 feces). The samples were homogenized and analyzed in an isotope ratio mass spectrometer and elemental analyzer. The mean weaning age among all infants using fecal stable isotopes was 15.75 months, which was older than the mean weaning age determined from observations of nursing (14.6 months). Two infants were weaned before fecal data collection began, two had an isotopic age at weaning similar to their behavioral weaning age, and two had an isotopic age at weaning that was older than their behavioral age. Two infants who were determined to be not yet weaned from isotopic assessments were not observed to nurse and showed alternately larger and smaller δ15N infant-mother differences between 6 and 9 months. This may indicate a cyclic weaning process, with infants becoming more or less dependent on milk over the 4-month period. There appeared to be differences in the average isotopic weaning ages between groups. My study showed that fecal stable isotopes can be successfully used to monitor infant nutritional development and infant-mother trophic level differences in arboreal colobus monkeys.

Characterizing the trophic ecology of sharks is fundamental to understand the potential cascading effects of their current décline in marine ecosystems. This thesis investigates the trophic niches of shark species in Coastal and offshore ecosystems around Baja California Sur (Mexico) in both the Pacific Ocean and the Gulf of California, a region characterized by a strong pressure from artisanal fisheries. Ecologically, the guiding thread was to elucidate the importance of resource partitioning in shaping shark realized trophic niches, at both the intra- and inter-specific level. To achieve this objective, multiple trophic biomarkers were used, such as carbon, nitrogen and mercury stable isotopes, and fatty acid compositions, to describe the vertical and horizontal dimensions of shark foraging habits.At the intra-specific level, resource partitioning was supported by the use of distinct ecosystems for juvenile hammerhead sharks due to ontogenetic shifts in habitat and prey. Inter-specific resource partitioning seems to be driven by foraging at different depth within pelagic assemblages, but could also depend on local environmental conditions, such as upwelling activity. This work also characterized the life cycle of a poorly studied hammerhead species, the smooth hammerhead shark (Sphyrna zygaena). The prolonged Coastal residency of this species through ontogeny suggests significant vulnerability to local artisanal fisheries. Finallly, the demonstrated complementarity of trophic markers provides a promising insight to unravel food web structure and ecological mechanisms.; Décrire la niche trophique occupée par les requins est fondamental dans la compréhension du contrôle trophique qu'ils exercent sur les communautés associées et des potentielles conséquences de leur surpêche sur le milieu marin. Dans cette thèse, l'habitat alimentaire de différentes espèces de requins a été étudié le long des côtes de Basse Californie du Sud (Mexique), une région où la pression de pêche sur ces prédateurs est forte. D’un point de vue écologique, l’idée directrice était de décrire l’importance de la répartition de la ressource dans la définition des niches trophiques à l’échelle intra- et inter-spécifique. Pour cela, plusieurs outils ont été utilisés tels que les isotopes stables du carbone, de l’azote et du mercure, ainsi que la composition en acides gras permettant la description verticale et horizontale des habitats alimentaires. À l’échelle intra-spécifique, la répartition de la ressource chez les requins marteaux juvéniles est liée à l’utilisation d’écosystèmes et de proies distincts au cours de la croissance. À l’échelle inter spécifique, elle s’exprime par des différences de profondeur d’alimentation au sein des assemblages pélagiques, mais dépend aussi des conditions environnementales telles que la présence d’upwelling. Ce travail a également conduit à une meilleure caractérisation du cycle de vie du requin marteau commun (Sphyrna zygaena), démontrant ainsi une vulnérabilité accrue aux pressions de pêche liée à une résidence prolongée en milieu côtier. Finalement, la complémentarité des marqueurs trophiques utilisés offre de prometteuses perspectives quant à l’étude des réseaux alimentaires.

The diffusion of the farming way-of-life into environments occupied by Mesolithic hunter-gatherers in Europe has been associated with two major demographic events: the migrations of farmers originating from the Near-East and an unprecedented population increase, the “Neolithic Demographic Transition” (NDT). The Mesolithic-Neolithic transformations in the Danube Gorges provide a context of particular importance for tackling issues of Neolithization, due to its location, temporal depth, and highly contextualized osteo-anthropological record. This chapter compares complementary palaeodemographic proxies and bioarchaeological markers in order to assess the demographic response of local foragers to the Neolithic expansion. Interpreted together, these lines of evidence confirm the predictions of the NDT, and shed light on the relationships between subsistence intensification, sedentism and population growth, between migrations, cultural transmission and adaptations, and between dietary strategies, fertility and morbidity – i.e. on some mechanisms, benefits and costs of the farming transition – in the Central Balkans. La diffusion du mode de vie agro-pastoral en Europe, notamment dans des milieux occupés par des chasseurs-cueilleurs du Mésolithique, est associée à deux événements démographiques majeurs : les migrations d’agriculteurs originaires du Proche-Orient et un accroissement sans précédent de la population, la « Transition Démographique Néolithique » (TDN). Les sites mésolithiques-néolithiques des gorges du Danube constituent un contexte particulièrement important pour aborder les questions de néolithisation, en raison de leur localisation, de leur profondeur temporelle et de la découverte d’une série ostéo-anthropologique unique. Ce chapitre compare différents marqueurs paléo-démographiques et bioarchéologiques afin d’analyser la réponse démographique des chasseurs-cueilleurs locaux à l’expansion du Néolithique dans la région. Interprétées ensembles, les diverses sources de données examinées confirment les prédictions de la TDN et informent sur les relations entre intensification du mode de subsistance, sédentarisation et croissance démographique, entre migrations, et processus de transmission et d’adaptations culturelles, et entre stratégies alimentaires, fertilité et morbidité au cours du Néolithique ancien dans les Balkans.

Estuaries and lagoons, paralic environments at the land-sea interface, are very dynamic ecosystems, providing a wide range of ecosystem services but strongly impacted by climate change and anthropogenic activities. Estuaries are known for their nursery function and are widely studied for their trophic capacity and their "estuarine paradox". Lagoons are a buffer for certain migratory fish species of marine and freshwater origin and provide shelter for resident species. In these fluctuating ecosystems, the identification of the origin of organic matter, the compartments that support the food web, access to the resource and its availability are important elements to study in order to understand their functioning. Taking as case studies two contrasting ecosystems, the Canche estuary in northern France and the Mellah lagoon in Algeria, this thesis is dedicated to the study of food webs by stable isotopes. In the Canche estuary, our results revealed that organic matter of terrestrial origin has little influence on the functioning of the estuary food web, with the exception of flounder in the upstream zone of the estuary. In contrast, microphytobenthos and marine particulate organic matter contribute most to the food web of fish in the estuary. Our study also revealed that some fish species visit the estuary for reasons other than feeding, for example to avoid predation. This work confirmed the relevance of using stable isotopes to monitor the fidelity of fish to feeding areas less than 10 km away. Concerning the Mellah lagoon, this thesis constitutes a first study of the food web of this ecosystem and one of the first stable isotope approaches in southern Mediterranean lagoons. Our results showed a spatial structuring of the benthic and fish communities, a significant contribution of organic matter of marine origin in the functioning of the lagoon food web, the importance of Ruppia sp. beds for detritivores fish species such as Chelons and the minor role of freshwater inputs in the functioning of the food web.; Les estuaires et les lagunes, milieux paraliques à l’interface terre-mer, sont des écosystèmes très dynamiques, fournissant un large éventail de services écosystémiques mais fortement impactés par les changements climatiques et les activités anthropiques. Les estuaires sont connus pour leur fonction de nourricerie et sont largement étudiés pour leur capacité trophique et leur « paradoxe estuarien ». Les lagunes quant à elles représentent un milieu tampon pour certaines espèces de poissons migrateurs d’origine marine et dulcicole et constituent un abri pour les espèces résidentes. Dans ces écosystèmes fluctuants, l’identification de l’origine de la matière organique, les compartiments qui soutiennent le réseau trophique, l’accès à la ressource et sa disponibilité sont des éléments importants à étudier afin de comprendre leurs fonctionnements. En prenant comme cas d’étude deux écosystèmes contrastés, l’estuaire de la Canche au nord de la France et la lagune de Mellah en Algérie, cette thèse est dédiée à l’étude des réseaux trophiques par isotopes stables. Concernant l’estuaire de la Canche, nos résultats ont révélé que la matière organique d'origine terrestre a peu d'influence sur le fonctionnement du réseau trophique de l’estuaire, à l'exception des flets dans la zone amont de l'estuaire. A l'inverse, le microphytobenthos et la matière organique particulaire marine contribuent le plus au réseau trophique des poissons de l'estuaire. Notre étude a également révélé que certaines espèces de poissons visitent l'estuaire pour des raisons autres que l'alimentation, par exemple pour éviter la prédation. Ce travail a confirmé la pertinence de l'utilisation des isotopes stables pour suivre la fidélité des poissons à des zones d'alimen-tation distantes de moins de 10 km. Concernant la lagune de Mellah, cette thèse constitue une première étude du réseau trophique de cet écosystème et une des premières approches par isotopes stables dans les lagunes sud méditerranéennes. Nos résultats ont montré une structuration spatiale des communautés benthiques et de poissons, une contribution significative de la matière organique d'origine marine dans le fonctionnement du réseau trophique de la lagune, l’importance des herbiers de Ruppia sp. pour les espèces de poissons détritivores comme les Chelons et le rôle mineur des apports d'eau douce dans le fonctionnement du réseau trophique.

National audience; La paléoaltimétrie est un outil puissant utilisé dans le domaine des sciences de la Terre permettant d’étudier les interactions entre l’évolution de la topographie, les phénomènes tectoniques et climatiques. Cette approche consiste à estimer la paléoaltitude ou les paléoreliefs d’une chaîne de montagne ou d’un plateau orogénique à une période donnée. Plusieurs méthodes sont utilisées pour y parvenir, parmis celles-ci, la paléoaltimétrie basée sur les isotopes stables consiste à utiliser la composition des paléo-précipitations qui se déversaient à haute et à basse altitude à une certaine période et au niveau de la zone étudiée. En effet il a été démontré que les rapports isotopiques de l’oxygène (δ18O) et de l’hydrogène (δD) des précipitations orographiques diminuent au fur et à mesure que l’altitude des reliefs augmente suivant un gradient isotopique variable (Poage et al.,2001). L’analyse du δ18O(mineral) ou du δD(mineral) de minéraux comme certains carbonates et les phylosilicates formés à partir d’eaumétéorique permet de calculer le δ18O(water) et le δD(water) des paléo-précipitations en estimant la température à laquelle le fractionnement isotopique entre l’eau et le minéral a eu lieu. Cependant, l’estimation imprécise de cette température génèrent d’importantes marges d’erreur pouvant dépasser les +/- 1000m.Nous avons développé une méthode permettant de mesurer directement et conjointement le δ18O(water) et le δD(water) de l’eau des paléo-précipitation avec une grande précision (+/- 0,39 ‰ et 1,53 ‰) pour le δ18O(water) et le δD(water) respectivement et permet notamment de réduire les marges d’erreur de l’estimation paléoaltimétrique à moins de +/- 150m. Cette méthode consiste à extraire et analyser de petites quantitésde fluides (~10L) piégées dans les minéraux de quartz au moment de leur croissance.L’extraction des inclusions fluides est réalisée à l’aide d’une ligne sous vide et l’analyse isotopique est réalisée dans un second temps avec un spectroscope (OA-ICOS) situé à l’Institut des Sciences Analytiques de Lyon (ISA). Nous avons testé ce protocole sur des veines de quartz alpines provenant des massifs du Mont Blanc et du Chenaillet. Les résultats obtenus montrent que l’eau extraite correspond à de l’eau météorique et quesa signature isotopique a été conservée au cours des temps géologiques. Ces données montrent que le massif du Mont-Blanc était à basse élévation (moins de 1000m a.s.l) au Miocène moyen. En revanche, les données provenant du massif du Chenaillet indiquent qu’il avait déjà atteint son altitude moyenne actuelle (~ 2500m a.s.l) à la même période.

International audience

National audience; Rares sont les unités tectoniques de haute pression préservant un gradientmétamorphique de terrain. Il faut en effet (i) que la continuité physique de l’unité soitassurée, malgré les déformations syn- à post-nappes, (ii) que l’unité soit suffisamentgrande pour que, malgré le faible gradient géothermique associé au métamorphisme dehaute pression, un gradient de conditions P-T soit observé. Nous allons montrer que cesconditions sont réunies dans l’unité basale du Complexe de Champtoceaux (Massifarmoricain).Dans cette unité (dite du Cellier), les éclogites forment des lentilles métriques au sein deleptynites intensément déformées. Par leurs reliques texturales et leur compositionchimique, il est possible de démontrer que la plupart des éclogites, de compositionbasaltique, dérivent de filons doléritiques. Ces métadolérites présentent des paragenèsesà grenat-omphacite- quartz-rutile, avec des quantités mineures d’amphibole (barroisite,parfois glaucophane), zoisite et rarement disthène ou phengite. De rares éclogites (cinqéchantillons sur 130) de composition andésitique à rhyolitique présentent desparagenèses à quartz-grenat-jadeite- disthène-rutile.De nombreuses textures réactionnelles documentent tant la croissance du grenat que lespremiers stades de la décompression (avec par exemple le remplacement de la jadéitepar l’albite, ou la croissance de paragonite aux dépens des associations à omphacite (oujadéite) - disthène. Enfin, la glaucophane se développe localement en surcroissance surla barroisite.Une étude systématique de la distribution des paragenèses, de la composition desminéraux (en particulier de la zonation du grenat), puis une modélisation de cesparagenèses permet de déterminer des conditions P-T du pic éclogitique, allant de 23-25kbar – 600-650°C à 27-28 kbar – 700-730°C. Compte-tenu de la distributiongéographique de ces paragenèses au sein de l’unité du Cellier, nous sommes en mesurede reconstituer un gradient métamorphique de terrain, en conditions éclogitiques,indiquant un paléopendage de la subduction varisque vers le Nord ou le Nord-Ouest.Mots-Clés

International audience; Le site paléontologique d’Angeac-Charente a livré de nombreux restes fossiles témoins d’une flore et d’une faune très diversifiées de la base du Crétacé inférieur. Les premières études concernant la mise en place du gisement suggèrent que les couches fossilifères se sont déposées rapidement, lors d’un évènement catastrophique de crue, préservant un instantané de cet écosystème ancien. Cette taphonomie particulière, associée à une préservation exceptionnelle, offre l’opportunité d’étudier comment s’intégraient cette flore et cette faune au sein de l’environnement de la région d’Angeac-Charente, il y a 140 millions d’années. En effet, la présence de plusieurs espèces de dinosaures herbivores, parmi lesquelles un sauropode gigantesque, mais également de dinosaures carnivores, d’un troupeau d’ornithomimosaures, et de manière générale la grande diversité de vertébrés (dinosaures non-aviens, crocodiles, tortues, mammifères, oiseaux, amphibiens, lépidosauriens, ptérosaures, poissons osseux, requins) et leur abondance, interrogent sur le fonctionnement et la dynamique trophique d’un tel écosystème. Le projet PACé (Paléoécosystème d’Angeac-Charente au Crétacé (140 millions d’années) tente de répondre à cette question en caractérisant, d’une part, le paléoclimat et le paléoenvironnement, et d’autre part, le réseau trophique afin de comprendre comment interagissaient les organismes de cette faune et de cette flore au sein d’un écosystème cohérent.Pour ce faire, le projet s’appuie principalement sur les analyses de compositions isotopiques stables du carbone (13C/12C), de l’oxygène (18O/16O), du soufre (34S/32S), du calcium (44Ca/42Ca) et du strontium radiogénique (87Sr/86Sr) enregistrées dans les tissus osseux des vertébrés ainsi que dans les végétaux fossilisés du gisement d’Angeac-Charente.

International audience

Mercury (Hg) is a global environmental contaminant that affects ecosystems. It has the particularity to biomagnify through the food web, and to bioaccumulate especially in tissues of top predators. Mercury has been identified to have detrimental effects on human and wildlife. Top predators from tropical ecosystems are particularly affected by Hg contamination due to artisanal small scale gold mining, which uses massive amounts of Hg in the gold extraction process. Crocodilians are top predators of tropical ecosystems and have been identified to accumulate high concentrations of Hg in their tissues. They are potentially good candidates to monitor Hgcontamination, as they are long-living animals with low metabolic, and high tissue conversion rates, which favours the bioaccumulation of Hg. Additionally, they have a large repartition over tropical and sub-tropical ecosystems, which make large-scale Hg evaluation possible.My doctoral work focuses on the four caiman species that are present in French Guiana (the Black caiman Melanosuchus niger, the Dwarf caiman Paleosuchus palpebrosus, the Smoothfronted caiman Paleosuchus trigonatus and the Spectacled caiman Caiman crocodilus). First, Ihave worked on Hg variation across different tissues obtained by minimally invasive methods,and investigated the influence of morphology and feeding ecology (by using stable isotope method) on Hg contamination in caimans. Second, I have investigated the impact of Hg contamination on physiological mechanisms, and the maternal transfer and its effects on neonates.The quantification of Hg in blood and keratinized tissues of caimans is more reliable whenusing dry weight due to the variation of moisture content in different tissues. These tissues further inform on different time scales of Hg contamination: Relatively recent contamination in blood, and long-term contamination in keratinized tissues. Trophic ecology had been the main factor that influence Hg concentration; Body size of caimans was essential to be considerduring Hg contamination assessment due to the bioaccumulation, and because caimans growth continuously. Results showed that Hg contamination was related to disruption of renal, hepatic and endocrine functions in young C. crocodilus at low Hg level, leading to potential toxic effects of Hg on caimans. Maternal transfer was evaluated in claws of freshly hatched P. trigonatus, which provides an effective method to quantify foetal Hg exposure, and additionally offers an alternative to evaluate maternal transfer in caimans, compared to eggdestruction. In neonates, Hg exposure was related to a reduction of body size, which indicateda potential disruption during embryonic development. This doctoral work highlights that caimans are effective species to monitor Hg contamination,and stresses the need to thoroughly investigate the consequences of Hg contamination in crocodilians.; Le mercure (Hg) est un contaminant environnemental qui affecte tous les écosystèmes. Il a laparticularité de se biomagnifier le long de la chaîne trophique et de se bioaccumuler dans les tissus des prédateurs. Le Hg est connu pour avoir des effets néfastes chez les humains et lafaune sauvage. Les prédateurs des écosystèmes tropicaux sont particulièrement affectés par la contamination en Hg du fait de l’exploitation aurifère artisanale qui utilise d’importantesquantités de Hg pour extraire l’or.Les crocodiliens sont des super-prédateurs des écosystèmes tropicaux et ils accumulent defortes concentrations de Hg dans leurs tissus. Ils sont potentiellement de bons candidats poursuivre la contamination en Hg, ce sont des animaux vivant plusieurs décennies, ils ont unmétabolisme lent et un taux de conversion de l’énergie important, ce qui favorise labioaccumulation. De plus, ils ont une répartition importante dans les écosystèmes tropicaux et subtropicaux, ce qui rend la surveillance du Hg possible à large échelle.Mes travaux de doctorat s’intéressent aux quatre espèces de caïmans présents en Guyane (le caïman noir Melanosuchus niger, le caïman nain de Cuvier Paleosuchus palpebrosus, le caïman de Schneider Paleosuchus trigonatus et le caïman à lunettes Caiman crocodilus).J’ai travaillé sur les variations de Hg entre différents tissus obtenus par méthode de prélèvement peu invasif et, j’ai étudié l’influence de la morphologie et de l’écologie trophique (via les isotopes stables) des individus sur les concentrations en Hg. Ensuite, j’ai étudié l’impactd’une contamination en Hg sur les mécanismes physiologiques, le transfert maternel et ses effets sur les nouveau-nés.Les résultats ont mis en évidence qu’à cause de la variation du taux d’humidité des tissus, laquantification du Hg dans le sang et les tissus kératinisés est plus fiable lorsqu’elle est réalisée en poids sec. Ces tissus procurent également des informations à différentes échelles detemps : le sang informe sur une contamination relativement récente alors que les tissus kératinisés informent sur une contamination chronique.L’écologie trophique est le principal facteur influençant la concentration en Hg, toutefois il estessentiel de prendre en compte la taille de l’individu, car les caïmans ont une croissance continue, ce qui influence la période de bioaccumulation. Les résultats montrent qu’une faible concentration de mercure a des effets sur l’activité rénale, hépatique et endocrine de jeunes C. crocodilus. Par ailleurs, le transfert maternel a été évalué en utilisant les griffes de P.trigonatus nouveau-nés, cette méthode permet de quantifier l’exposition du foetus au Hg etest une alternative à la destruction de l’oeuf lorsque le transfert maternel est étudié. Une diminution de la taille des nouveau-nés a été observée en relation avec les concentrations deHg, montrant un potentiel effet sur le développement embryonnaire. Cette étude a démontréque les caïmans peuvent être utilisés pour suivre la contamination en Hg et qu’il y a un besoinurgent d’étudier les conséquences de cette contamination chez les crocodiliens.

To achieve a more sustainable diet, it is necessary to identify plant-based alternatives to animal proteins. Pea exhibits many benefits, but its digestibility has to be evaluated.The evaluation of ileal amino acid (AA) digestibility is subject to methodological difficulties. In rats, no validated method exists. In humans, the standard direct method requires intubation to collect the digestive losses and is highly invasive. A new minimally invasive plasma method, called "dual tracer", has been proposed. It is based on the simultaneous ingestion of a 2H-labelled test protein and a 13C-labelled reference protein of known digestibility. The objectives of this work were 1) to evaluate the nutritional quality of yellow pea protein in comparison to casein and gluten, through the assessment of digestibility and other quality criteria, in rats and humans; 2) to develop methods for measuring ileal AA digestibility in these two models. In humans, the aim was to compare the dual tracer method and the direct method by studying protein isolates that were labelled with 15N and 2H.The high AA digestibility obtained for pea protein, in rats (95%) and in humans (94%), ensures a high nutritional quality. The comparison with casein and gluten favourably positions pea protein among the available protein supply. The balanced AA composition of pea protein and its high digestibility resulted in an adequate DIAAS (1.00 in humans, 0.88 in rats). In rats, we showed that true cecal digestibility could approximate true ileal digestibility. In humans, the dual tracer method yielded variable AA digestibility values, some of which were physiological and others were inconsistent. The dual tracer method needs further development but remains promising.; Pour une alimentation plus durable, il est nécessaire d’identifier des alternatives végétales aux protéines animales. Le pois présente de nombreux avantages, mais sa digestibilité doit être évaluée.Or, l’évaluation de la digestibilité iléale des acides aminés (AA) est sujette à des difficultés méthodologiques. Chez le rat, il n’existe pas de méthode validée. Chez l’Homme, la méthode directe standard est très invasive car elle nécessite de collecter les pertes digestives par intubation. Une nouvelle méthode plasmatique minimalement invasive, dite « double traceur », a été proposée. Elle repose sur l’ingestion simultanée d’une protéine test marquée au 2H et d’une protéine de référence de digestibilité connue, marquée au 13C. Les objectifs de nos travaux étaient : 1) évaluer la qualité nutritionnelle de la protéine de pois jaune en comparaison à la caséine et au gluten par l’étude de la digestibilité et d’autres critères de qualité, chez le rat et chez l’Homme ; 2) développer les méthodes de mesure de la digestibilité iléale des AA dans ces deux modèles. Chez l’Homme, il s’agissait de comparer la méthode double traceur à la méthode directe par l’étude d’isolats protéiques marqués au 15N et au 2H.La digestibilité élevée obtenue pour les AA de la protéine de pois, chez le rat (95%) et chez l’Homme (94%), révèle sa haute qualité nutritionnelle. Sa comparaison à la caséine et au gluten la positionne favorablement parmi l’offre de protéines disponibles. La composition en AA équilibrée de la protéine de pois couplée à sa haute digestibilité a abouti à des scores de qualité DIAAS satisfaisants (1,00 chez l’Homme, 0,88 chez le rat). Chez le rat, nous avons montré que la digestibilité cæcale vraie pourrait approximer la digestibilité iléale vraie. Chez l’Homme, la méthode double traceur a fourni des valeurs de digestibilité variables, qui étaient physiologiques pour certains AA et incohérentes pour d’autres. Cette méthode nécessite davantage de mises au point mais reste prometteuse.

Here we propose a comprehensive study on the biodiversity and ecology of mesopelagic fishes from the Southwestern Tropical Atlantic (SWTA). For that, we combined information on the diversity, abundance, distribution, trophic ecology, and physical and chemical habitat of thousands of mesopelagic specimens recently collected on the surveys of the project ABRACOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt; 2015 and 2017). This thesis is organized over a general introduction, two main chapters, and a conclusion. In the first chapter, organized over nine articles, we addressed the biodiversity, distribution, and morphometrical aspects of mesopelagic fishes, providing the first baseline of mesopelagic fish biodiversity from the SWTA. In the first article, which included a synthesis of the mesopelagic fish fauna in the area, we showed that a relatively high number of taxa occurs in the study area, including at least 24 orders, 56 families, and 207 species. From those, nine species (4%) are potentially new and 61 (30%) represented new records for Brazilian waters. Five families were predominant and accounted for 52% of the diversity of taxa, 90% of the specimens collected, and 72% of the total biomass: Myctophidae, Stomiidae, Gonostomatidae, Melamphaidae, and Sternoptychidae. In six complementary articles, we detailed the diversity, distribution, and morphometry of the following fish groups: Trichiuridae, Howelidae, Caristiidae, Argentiniformes, Stephanoberycoidei, and Ceratioidei. In these studies, we not only report the new occurrence of species in the SWTA, but also reviewed, re-identified, and discussed previously records of mesopelagic species along the SWTA. Finally, in two articles we provided novel length-weight relationships for twenty-three species.In the second chapter, organized over three articles, we addressed the ecology of the most important (in terms of abundance and biomass) species identified in chapter one: Sternoptychidae (hatchetfishes), Myctophidae (lanternfishes), and the viperfish Chauliodus sloani. We pointed out which species in the SWTA vertically migrate to the surface to feed at night and actively transport the ingested carbon to deep waters during daylight. Moreover, we showed how it might be related to physical-chemical features. We demonstrated that several species occupy an important trophic position by consuming zooplankton and providing forage for numerous epipelagic and deep-sea predators. Additionally, we showed high consumption of gelatinous organisms, a crucial trophic relationship that has been historically underestimated. By combining all the information, we demonstrated that mesopelagic fishes are segregated into functional groups with different diet preferences, isotopic composition, vertical abundance peaks, and responses to environmental constraints (temperature and oxygen). As an example, we defined five functional groups for hatchetfishes, whereas over three patterns of prey preference and four patterns of migratory behaviour for lanternfishes. These patterns reveal a high resource partitioning and several mechanisms to avoid competitive exclusion. Finally, through the study case of the viperfish we explored how physical drivers affect the ecology of mesopelagic species and how these relationships are likely to change over large oceanic areas. We showed that the ecology and functional roles of the viperfish are expected to be modulated by the latitudinal change in temperature. For instance, in most tropical regions the viperfish stay full-time feeding, excreting, and serving as prey at deep layers. On the contrary, in temperate regions, the viperfish ascend to superficial waters where it trophically interacts with epipelagic predators and may release carbon where remineralization is the greatest. Information presented here significantly contributes to the overall understanding of the biodiversity and ecology of several deep-sea species.; L’objectif de cette thèse est de proposer une étude intégrée de la biodiversité et l'écologie des poissons mésopélagiques de L'Atlantique tropical sud-ouest (ATSO). Pour cela, nous avons combiné des informations sur la diversité, l'abondance, la distribution, l'écologie trophique et l'habitat physique et chimique de milliers de spécimens mésopélagiques collectés en 2015 et 2017 dans le cadre du projet ABRACOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt). Dans le premier chapitre, organisé sous la forme de neuf articles, nous proposons une révision de la biodiversité, la distribution et la morphométrie des poissons mésopélagiques de l’ATSO. Les résultats du premier et principal article montrent que l’ATSO recèle un nombre élevé de taxons, dont au moins 24 ordres, 56 familles et 207 espèces. Parmi celles-ci, neuf espèces (4%) sont potentiellement nouvelles et 61 (30%) représentent de nouveaux records pour les eaux brésiliennes. Les cinq familles dominantes, Myctophidae, Stomiidae, Gonostomatidae, Melamphaidae et Sternoptychidae, représentaient 52 % de la diversité taxonomique, 90 % des spécimens collectés et 72 % de la biomasse totale. Dans six articles complémentaires, nous proposons des études détaillées de la diversité, la distribution et la morphométrie des groupes suivants: Trichiuridae, Howelidae, Caristiidae, Argentiniformes, Stephanoberycoidei et Ceratioidei. Enfin, dans deux articles, nous fournisons de nouvelles relations longueur-poids pour vingt-trois espèces. Dans le deuxième chapitre, organisé sous la forme de trois articles, nous avons abordé l'écologie des espèces les plus importantes (en termes d’abondance et de biomasse) identifiées au premier chapitre. Nous identifions les espèces qui migrent verticalement vers la surface pour se nourrir la nuit et transporter activement le carbone ingéré vers les eaux profondes pendant la journée. De plus, nous avons montré comment ces patrons de distribution verticale peuvent être liés aux caractéristiques physico-chimiques. Nous avons démontré que plusieurs espèces occupent une position trophique pivot en consommant du zooplancton et en fournissant du fourrage à de nombreux prédateurs épipélagiques et d'eaux profondes. En outre, nous montrons que les organismes gélatineux sont des proies importantes des poissons mésopélagiques, illustrant ainsi une relation trophique cruciale qui a été historiquement sous-estimée. En combinant toutes ces informations, nous avons démontré que les poissons mésopélagiques sont séparés en différents groupes fonctionnels en termes de préférence alimentaire, composition isotopique, pic d'abondance verticale et de réponse aux contraintes environnementales (température et oxygène). À titre d'exemple, nous avons défini cinq groupes fonctionnels pour les poissons hachette, et plus de trois modèles de préférence alimentaire et quatre modèles de comportement migratoire pour les poissons lanterne. Ces schémas révèlent une forte partition des ressources et plusieurs mécanismes pour éviter l'exclusion compétitive. Enfin, à travers le cas d'étude de le poisson-vipère, nous avons exploré comment les facteurs physiques affectent l'écologie des espèces mésopélagiques et comment ces relations sont susceptibles de changer dans les grandes zones océaniques. Nous avons montré que l'écologie et les rôles fonctionnels de le poisson-vipère semblent être modulés par le changement latitudinal de température. Par exemple, dans la plupart des régions tropicales, ces poissons se nourrissent, excrétent et servent de proies en continu dans les couches profondes. Au contraire, dans les régions tempérées, les poissons-vipère remontent vers les eaux superficielles où ils interagissent avec les prédateurs épipélagiques libérant ainsi du carbone à une profondeur où la reminéralisation est la plus importante. Les informations présentées ici contribuent à la compréhension globale de la biodiversité et de l'écologie de plusieurs espèces d'eaux profondes.

Situated at the interface of biology and the humanities, the anthropology of food is a privileged field for the study of ancient societies. Reconstructing the food of the past in all its complexity and diversity can only be achieved by combining the various available sources. Traditionally, the diet of past populations has been studied by historians (written sources) and archaeologists (material sources), but today the development of techniques of biological analysis on human samples offers new ways of tackling this issue. We have chosen the case study of Yakutia, as the abundance of historical and ethnographic data provide a solid contextual framework, and tombs discovered in the permafrost allow access not only to artefacts and funeral meals, but also to very well preserved biological samples. The study of the diet of the Yakuts, who are traditionally horse and cattle breeders, is part of European colonial history and therefore illustrates the transition from a traditional way of life to one dominated by a market economy, in a particular environment where the temperature can reach -71° C in winter. The territory of Yakutia, spread over three million square kilometers, includes various biotopes with valleys and lakes rich in pastures in Central Yakutia and Viluy, and mountainous regions in the North less favourable for breeding, where hunting has always remained an important food source. Our objective is to reconstruct the evolution of the Yakut diet, and to determine its regional particularities as well as those of its social (as determined by artefacts found in the tombs) and sexual categories. To achieve these objectives, we compared data from several sources: 1. The synthesis of historical sources, documents of Russian administration -- some of them unpublished --, as well as ethnographic descriptions from the 17th century to the beginning of the 20th century, which attest that the diet of the Yakuts was mainly based on the products of horse and cattle breeding, while hunting, fishing, and gathering served as a source of supplementary food, in a variable way depending on the region. They attest to the diversity of dairy products and the consumption of various plants. A profound transformation of society after the arrival of the Russians is due to the sedentarization of the Yakuts, with the development of cattle breeding and a decline in the number of horses. Trade also introduced new products. Finally, the agriculture instituted by the Russians gradually replaced the gathering and preparation of the cambium of trees, used until then as flour. 2. The study of archaeological artefacts (food remains, dishes and smoking accessories), deposited in more than 150 tombs during the period extending from the 15th century to the beginning of the 19th century, highlights the important role of food offerings (meat and dairy products) in funeral rites prior to mass Christianization in the 19th century. 3. The analysis of stable isotopes of carbon and nitrogen on the bone collagen of 61 buried subjects and 19 fauna samples (including 11 archaeological and 8 modern) distinguishes meat and fish consumption. It reveals differences of diet by geographic region, and a stable diet among the wealthier Yakuts. [...]; Située à l'interface de la biologie et des sciences humaines, l'anthropologie de l'alimentation est un domaine privilégié de l'étude des sociétés anciennes. Restituer l'alimentation du passé dans toute sa complexité et diversité ne peut se faire que grâce au croisement des diverses sources disponibles. Traditionnellement, l'alimentation des populations passées est étudiée par les historiens (sources écrites) et les archéologues (sources matérielles), mais aujourd'hui, le développement des techniques d'analyses biologiques des échantillons humains offre de nouvelles façons d'aborder cette problématique. Nous avons choisi le cas d'étude de la Iakoutie, l'abondance de données historiques et ethnographiques fournissant un cadre contextuel solide, et des tombes découvertes dans le pergélisol permettant l'accès non seulement au mobilier et aux repas funéraires, mais aussi à des échantillons biologiques très bien conservés. L'étude de l'alimentation des Iakoutes, éleveurs de chevaux et de bovins, s'inscrit dans l'histoire de la colonisation européenne et illustre donc la transition d'un mode de vie traditionnel vers un mode de vie dominé par l'économie de marché, et ce dans un environnement particulier où la température peut atteindre -71°C en hiver. Le territoire, étalé sur trois millions de km2, englobe des biotopes variés avec des vallées et des lacs riches en pâturages en Iakoutie Centrale et en Viliouï, et des régions montagneuses moins propices à l'élevage dans le Nord, où la chasse est toujours restée une source importante de l'alimentation. Nos objectifs sont de reconstituer l'évolution de l'alimentation des Iakoutes et de déterminer ses particularités régionales ainsi que celles de ses catégories sociales (telles que déterminées par le mobilier retrouvé dans les tombes) et sexuelles. Pour atteindre ces objectifs, nous avons confronté les données de plusieurs sources : 1. La synthèse des sources historiques, de documents de l'administration russe - dont certains inédits -, ainsi que de récits de voyageurs et de descriptions ethnographiques du XVIIe au début du XXe siècle, qui attestent que l'alimentation des Iakoutes est basée principalement sur les produits d'élevage de chevaux et de bovins, la chasse, la pêche et la cueillette servant de source de nourriture d'appoint suivant les régions. Ils témoignent de la multiplicité de produits laitiers et de la consommation de divers végétaux. Une transformation profonde de la société après l'arrivée des Russes est due à la sédentarisation des Iakoutes qui a mené au développement de l'élevage de bovins et la réduction du nombre de chevaux. Le commerce a introduit de nouveaux aliments. Enfin, l'agriculture instaurée par les Russes remplace progressivement la cueillette et la préparation du cambium des arbres, utilisé jusqu'alors comme farine. 2. L'étude du mobilier archéologique (restes alimentaires, leurs contenants et accessoires à fumer) déposé dans plus de 150 tombes couvrant une période courant du XVe au début du XIXe siècle souligne le rôle important des offrandes alimentaires (viande et produit laitier) dans le rite funéraire avant la christianisation en masse au XIXe siècle. [...]

Antarctica is a major component in Earth’s climate system, as the equator to pole temperature gradient controls the characteristics of the general circulation of the atmosphere. Antarctica is also very useful to understand climate variability, as past climate information preserved in the ice may help extend the short observational records. However, the ice core drilling locations are unevenly spread across the glaciated continent, and the temperature reconstructions from the high elevation East Antarctic plateau suffer from poor temporal resolution, because low snow accumulation hampers our interpretation of water isotopes. Here, we present new temperature reconstructions from the Aurora Basin North (ABN, 77°S, 111°E, 2700 masl) ice core. First, we use the regional atmospheric model MAR to characterize the recent climate at ABN, and show that precipitation events are intermittent, and occur under temperature 2°C warmer than average. The large precipitation events are marked in the snow isotopes with δ18O values on par with summer levels, even during the winter, as attested by snow measurements and the isotope-enabled atmospheric model ECHAM5-wiso. Precipitations are consistently associated with a blocking on the Wilkes Land coast, North-East of ABN, and the blockings are more likely to occur during negative phases of the Southern Annular Mode (SAM), the main mode of variability in the southern hemisphere climate. Consequently, SAM positive phases are marked by cold temperatures at ABN, but not necessarily low δ18O, as precipitations may be weakened. The temperature reconstructed from the δ18O in the 300-m-deep, 2000-year ice core drilled at ABN supports stable conditions, with a temperature remaining within a ± 1°C range. We present a second temperature reconstruction from the same core, based on the inversion of borehole temperature and past firn temperature gradients, estimated with the stable isotope composition of Ar and N2 gases trapped in bubbles. This second temperature reconstruction, representative of changes in the snow, suggests that temperature at ABN was about 3°C colder during two periods of the last 2000 years: from 300 to 550 CE, and from 1000 to 1400 CE. This medieval cold anomaly is concurrent with a positive SAM phase, and could not be identified from the δ18O alone. This work highlights the importance of using multiple proxies to determine past temperature variability in Antarctica, as δ18O may be biased towards warm precipitation events.; L’Antarctique joue un rôle majeur dans le climat de la Terre, car le gradient de température entre l’équateur et les pôles contrôlent la circulation atmosphérique. L’Antarctique est également utile pour comprendre la variabilité du climat, puisque les informations préservées dans la glace peuvent complémenter les observations récentes. Cependant, l’emplacement des forages de carotte de glace sont irrégulièrement répartis sur le continent, et les reconstructions de température sur le plateau Est-Antarctique sont entravées par la faible résolution temporelle résultant d’une trop faible accumulation de neige à haute altitude. Nous présentons ici de nouvelles reconstructions de température à partir de la carotte de glace d’Aurora Basion North (ABN, 77°S, 111°E, 2700 m d’altitude). D’abord, nous utilisons le Modèle Atmosphérique Régional (MAR) pour caractériser le climat récent à ABN, et montrons que les événements de précipitation sont intermittents, et sont marqués par une température 2°C supérieure à la moyenne. Les événements de fortes précipitations sont enregistrés dans les isotopes de l’eau, avec des valeurs de δ18O avoisinant les valeurs estivales, même en hiver, comme l’attestent des mesures dans la neige et le modèle atmosphérique ECHAM5-wiso, qui est équipé avec les isotopes de l’eau. Les précipitations sont systématiquement associées avec un blocage atmosphérique sur la côte de Wilkes Land, au nord-est d’ABN, et ces blocages sont favorisés par les phases négatives du Southern Annular Mode (SAM), le principal mode de variabilité dans le climat de l’hémisphère Sud. Par conséquent, les phases positives du SAM sont marquées par des température froides à ABN, mais pas nécessairement par un δ18O faible, car les précipitations peuvent être réduites. La température reconstruite à partir de la carotte forée à ABN, qui fait 300 m et couvre 2000 ans, reste relativement stable, à ± 1°C de la température moyenne. Nous détaillons une deuxième reconstruction de température faite sur la même carotte, basée sur l’inversion de la température de trou de forage et des anciens gradients de température dans le névé, estimés avec les isotopes stables des gaz Ar et N2 piégés dans les bulles. Cette seconde reconstruction de température révèle deux périodes environ 3°C plus froides à ABN au cours des 2000 dernières années : de 300 à 550 EC, et de 1000 à 1400 EC. Cette anomalie froide médiévale est synchrone avec une phase positive du SAM, et n’a pas pu être identifiée à partir du δ18O seul. Cette étude souligne l’importance d’utiliser plusieurs indicateurs pour déterminer les variations passées de température, car le δ18O pourrait surreprésenter les événements chauds à forte précipitation.

International audience; Stable isotope analyses (δ13C and δ15N) of human bones have been crucial for understanding the diets of Neolithic societies. However, isotopic measurements of wild and cultivated vegetal resources have not as yet been integrated into reconstructions of human diets. This study explores the isotopic variations in seed and fruit remains from seven Neolithic sites in Southern France. It aims to understand environmental and/or anthropic factors that could influence the isotopic ratios. These data are then included in a dietary model for individuals found at the same sites or nearby. Analysis of botanical remains indicate that similar environments do not provide homogeneous values. For some sites, results suggest different cultivation practices according to species. The dietary models confirm some interpretations previously proposed, including a diversity in the dietary habits at one site. However, some aspects of the diet could have been under-estimated, such as the consumption of wild food plants.; Gavériaux F.a1,2, Bouby L.a, Marinval P.b, Figueiral I.a,c, Binder D.d, Fouéré P.f,g, Gernigon K h, g, Léa V.g, Hasler A.c,j, Vignaud A.c, Goude G in press L'alimentation des premières sociétés agropastorales du Sud de la France : premières données isotopiques sur des graines et fruits carbonisés néolithiques et essais de modélisation / Diet of the first farming communities in Southern France: first stable istopic data on Neolithic carbonized seeds and fruits and modelling attempt-Paris 2022. Comptes Rendus Palevol. Les Comptes Rendus Palevol sont coédités par l'Académie des sciences et le Muséum national d'Histoire naturelleL’analyse isotopique (δ13C et δ15N) d’ossements humains a permis de franchir un pas décisif dans la connaissance de l’alimentation des sociétés du Néolithique. Cependant, les données isotopiques des ressources végétales cultivées ou sauvages n’étaient pas jusqu’à présent intégrées dans la reconstitution du régime alimentaire des Hommes. Cette étude propose d’explorer les variations isotopiques enregistrées dans des carporestes provenant de sept sites archéologiques néolithiques du sud de la France, afin de comprendre les facteurs environnementaux et/ou anthropiques qui peuvent les influencer. Ces données sont ensuite incluses dans les modèles alimentaires de sujets retrouvés dans les mêmes sites ou à proximité. Les analyses isotopiques des carporestes indiquent que des environnements similaires n’engendrent pas des valeurs homogènes. Au niveau de certains sites, les résultats suggèrent des pratiques de cultures différentes entre espèces. Les modèles alimentaires confirment certaines interprétations proposées précédemment, notamment l’existence de groupes humains au sein d’un même site ne consommant pas les mêmes ressources. Ils montrent également que certains aspects de leur alimentation notamment les ressources sauvages auraient pu être sous-estimées.

The archaeological Bronze Age record in Europe reveals unprecedented changes in subsistence strategies due to innovative farming techniques and new crop cultivation. Increasing cultural exchanges affected the economic system. The inhabitants of Switzerland played a pivotal role in this European context through relationships with the Mediterranean, the High and Middle Danube regions and the Alps thanks to the area’s central position. This research aims to reconstruct, for the first time in Switzerland, human socio-economic systems through the study of human diet, herding and farming practices and their changes throughout the Bronze Age (2200–800 BCE) by means of biochemical markers. The study includes 41 human, 22 terrestrial and aquatic animal specimens and 30 charred seeds and chaff samples from sites in western Switzerland. Stable isotope analyses were performed on cereal and legume seeds (δ13C, δ15N), animal bone collagen (δ13Ccoll, δ15N, δ34S), human bone and tooth dentine collagen (δ13Ccoll, δ15N,) and human tooth enamel (δ13Cenamel). The isotopic data suggest a) an intensification of soil fertilization and no hydric stress throughout the Bronze Age, b) a human diet mainly composed of terrestrial resources despite the proximity of Lake Geneva and the Rhone river, c) a diet based on C3plants during the Early and Middle Bronze Age as opposed to the significant consumption of13C-enriched resources (probably millet) by individuals from the Final Bronze Age, d) no important changes in dietary patterns throughout an individual’s lifespan but a more varied diet in childhood compared to adulthood, e) no differences in diet according to biological criteria (age, sex) or funerary behavior (burial architecture, grave goods).

Mercury (Hg) is a global environmental contaminant that affects ecosystems. It has the particularity to biomagnify through the food web, and to bioaccumulate especially in tissues of top predators. Mercury has been identified to have detrimental effects on human and wildlife. Top predators from tropical ecosystems are particularly affected by Hg contamination due to artisanal small scale gold mining, which uses massive amounts of Hg in the gold extraction process. Crocodilians are top predators of tropical ecosystems and have been identified to accumulate high concentrations of Hg in their tissues. They are potentially good candidates to monitor Hg contamination, as they are long-living animals with low metabolic, and high tissue conversion rates, which favours the bioaccumulation of Hg. Additionally, they have a large repartition over tropical and sub-tropical ecosystems, which make large-scale Hg evaluation possible. My doctoral work focuses on the four caiman species that are present in French Guiana (the Black caiman Melanosuchus niger, the Dwarf caiman Paleosuchus palpebrosus, the Smooth-fronted caiman Paleosuchus trigonatus and the Spectacled caiman Caiman crocodilus). First, I have worked on Hg variation across different tissues obtained by minimally invasive methods, and investigated the influence of morphology and feeding ecology (by using stable isotope method) on Hg contamination in caimans. Second, I have investigated the impact of Hg contamination on physiological mechanisms, and the maternal transfer and its effects on neonates., Le mercure (Hg) est un contaminant environnemental qui affecte tous les écosystèmes. Il a la particularité de se biomagnifier le long de la chaîne trophique et de se bioaccumuler dans les tissus des prédateurs. Le Hg est connu pour avoir des effets néfastes chez les humains et la faune sauvage. Les prédateurs des écosystèmes tropicaux sont particulièrement affectés par la contamination en Hg du fait de l’exploitation aurifère artisanale qui utilise d’importantes quantités de Hg pour extraire l’or. Les crocodiliens sont des super-prédateurs des écosystèmes tropicaux et ils accumulent de fortes concentrations de Hg dans leurs tissus. Ils sont potentiellement de bons candidats pour suivre la contamination en Hg, ce sont des animaux vivant plusieurs décennies, ils ont un métabolisme lent et un taux de conversion de l’énergie important, ce qui favorise la bioaccumulation. De plus, ils ont une répartition importante dans les écosystèmes tropicaux et subtropicaux, ce qui rend la surveillance du Hg possible à large échelle. Mes travaux de doctorat s’intéressent aux quatre espèces de caïmans présents en Guyane (le caïman noir Melanosuchus niger, le caïman nain de Cuvier Paleosuchus palpebrosus, le caïman de Schneider Paleosuchus trigonatus et le caïman à lunettes Caiman crocodilus). J’ai travaillé sur les variations de Hg entre différents tissus obtenus par méthode de prélèvement peu invasif et, j’ai étudié l’influence de la morphologie et de l’écologie trophique (via les isotopes stables) des individus sur les concentrations en Hg. Ensuite, j’ai étudié l’impact d’une contamination en Hg sur les mécanismes physiologiques, le transfert maternel et ses effets sur les nouveau-nés.

Because time-series relative to foraging ecology, environmental parameters and population trends are scarce, few studies focused on the mechanisms linking oceanographic variables with the foraging behaviour and breeding success in marine top predators. This PhD thesis aims to assess the effects of inter-annual environmental conditions and individual strategies on the foraging ecology and breeding success of the southern elephant seal (Mirounga leonina), a key species of the Southern Ocean. The simultaneous analysis of stable isotopes and tracking-diving time-series highlighted that the foraging habitats, as well as the diving- and foraging behaviour of female seals, remained stable over the last fourteen years. This thesis also revealed a consistency in the utilization proportion of the Antarctic and sub-Antarctic foraging habitats. The body condition of female seals tend to improve less when they exploit the latter habitat, and the corresponding weaning mass of their pups, considered as a proxy of the breeding success, was globaly higher but tended to decrease over the study period. A difference in habitat quality was detected between the areas located east and west of the Kerguelen archipelago, with the area located west providing higher foraging and breeding success. Moreover, a structuration in foraging habitat and breeding success was highlighted between two colonies (i.e. breeding sites) located at Kerguelen Island. Despite consistency in the behaviour of female seals, an overall improvement in body condition was assessed over the study period. Combined with a global decrease in ä13C values, this result suggests that some modifications are occurring in the food webs of the Southern Ocean., En raison du manque de series temporelles associant ecologie en mer, parametres oceanographiques, et trajectoires demographiques, peu dfetudes se sont interessees aux mecanismes reliant conditions oceanographiques, succes alimentaire a lfechelle des trajets en mer, et succes reproducteur associe chez des predateurs marins. Le present travail de these propose de determiner lfeffet de la variabilite interannuelle des parametres environnementaux, ainsi que des strategies alimentaires individuelles, sur lfecologie alimentaire et le succes reproducteur dfune espece emblematique de lfocean Austral : lfelephant de mer du sud (Mirounga leonina). Grace a lfetude de series temporelles dfisotopes stables du carbone et de lfazote, ainsi que de donnees de telemetrie, cette these a mis en evidence que les habitats dfalimentation, ainsi que le comportement de plongee et de recherche alimentaire de femelles elephants de mer, ont tres peu change au cours des quatorze dernieres annees. Cette these a egalement revele que les habitats dfalimentation antarctique et subantarctique sont utilises dans des proportions similaires par les femelles au cours de la periode dfetude. La condition corporelle des femelles sfameliore plus lentement lorsqufelles sfalimentent dans lfhabitat subantarctique (compare a lfhabitat antarctique), et la masse au sevrage de leurs jeunes (consideree comme un proxy du succes reproducteur) est globalement plus elevee que celle de leurs congeneres, mais tend a diminuer au cours du temps. Une difference de qualite entre les habitats situes de part et dfautre de lfarchipel de Kerguelen a egalement ete mise en evidence, revelant que lfhabitat situe a lfouest de lfarchipel semble plus profitable aux femelles elephants de mer en termes de succes alimentaire et reproducteur. En outre, une structuration des strategies dfapprovisionnement a ete mise en evidence entre deux sites dfetude localises sur lfarchipel de Kerguelen. Malgre une constance du comportement des elephants de mer, une augmentation globale de leur condition corporelle a ete mise en evidence au cours de la periode dfetude, qui, cumulee a une diminution continue des valeurs en ƒÂ13C, suggere que des changements non negligeables sont en train dfoperer au sein des reseaux trophiques de lfocean Austral.

Intraspecific variability is now recognized for its importance on ecosystem functioning. In the context of biological invasions, which can strongly impact ecological processes, it is of high importance to understand the determinants and the patterns of genetic and phenotypic variability to fully apprehend the consequences of invasive individuals on recipient ecosystems. We demonstrated a high variability among and within populations of two crayfish species, Procambarus clarkii and Faxonius limosus, with distinct life-history traits and colonization histories in a narrow-invaded area. We highlighted that colonization history and environmental conditions were the main drivers of the contrasting patterns of genetic and phenotypic variability between the two species. Genetic analyses provided a great inference of local invasion pathways for P. clarkii, which had a great genetic variability, compared to F. limosus for which the local invasion pathways were more cryptic. We found that neutral and adaptive processes shaped the phenotypic variability of the two species in differing proportions. Then, we demonstrated the existence of a stable resource polymorphism along the benthic littoral-pelagic axis within populations of P. clarkii, suggesting that invaders could have contrasting impacts on ecosystem functioning between littoral and pelagic trophic chains. Finally, in an experiment context using a multi-traits approach, we demonstrated that the structure of trait covariations differed between species in a sympatric population, suggesting that P. clarkii impacts would be more predictable than F. limosus, and that P. clarkii could affect a higher range of ecological processes or impact the ecosystem functioning with a greater intensity than F. limosus. Overall, our findings stress the need to integrate intraspecific variability in the context of biological invasions to better understand their impacts on ecosystem functioning.; L'importance de la variabilité intraspécifique dans le fonctionnement des écosystèmes est maintenant reconnue. Dans le contexte des invasions biologiques, qui impactent fortement les processus écologiques, il est donc important de décrire les patrons de variabilité génétique et phénotypique et d'en identifier les déterminants, afin de mieux comprendre les conséquences des individus invasifs sur les écosystèmes natifs. Nous avons mis en évidence une très grande variabilité intraspécifique au sein et entre populations de deux espèces d'écrevisses invasives aux traits d'histoires de vie et aux histoires de colonisation différentes, Procambarus clarkii et Faxonius limosus. Les deux espèces possédaient des patrons de variabilité génétique et phénotypique différents. Nous avons montré que les principaux déterminants de la variabilité inter populationnelle étaient la durée d'invasion et les conditions environnementales. Les analyses génétiques nous ont permis d'identifier les routes locales d'invasion pour P. clarkii, qui possédait une grande variabilité génétique, tandis que pour F. limosus, qui avait une faible variabilité génétique, il était plus complexe d'inférer les routes locales d'invasion. Nous avons montré que des processus neutres et adaptatif avaient façonné la variabilité phénotypique en différentes proportions pour chaque espèce. Ensuite, nous avons mis en évidence l'existence d'un polymorphisme de ressource stable le long de l'axe benthique littoral-pélagique au sein de populations de P. clarkii, ce qui suggérait que des individus avaient des impacts différents sur le fonctionnement de l'écosystème entre les chaînes trophiques littorales et pélagiques. Enfin, dans un contexte expérimental avec une approche multi-traits sur des individus provenant d'une population sympatrique, nous avons montré que la structure de covariation de traits différait entre les deux espèces. Nos résultats suggèrent que P. clarkii aurait des impacts plus prédictibles que F. limosus, et qu'elle pourrait affecter plus de processus écologiques ou impacter plus fortement le fonctionnement de l'écosystème par rapport à F. limosus. Globalement, les résultats du présent travail soulignent l'importance d'intégrer la variabilité intraspécifique dans le contexte des invasions biologiques, afin de mieux comprendre et évaluer leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmes.