Matériels et méthodes

Les échantillons de poissons et de mésozooplancton ont été collectés au cours des printemps 2010 à 2014 (entre le 25 avril et le 5 juin de chaque année) dans le Golfe de Gascogne lors des campagnes océanographiques PELGAS organisées par l’Institut Français pour l’Exploitation de la MER (IFREMER). Tout comme la méthodologie mise en place, les

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signatures isotopiques des échantillons obtenus lors des campagnes 2010 et 2011 ont été présentées dans (Chouvelon et al., 2014a; Chouvelon et al., 2015).

Les échantillons de mésozooplancton ont été collectés verticalement à l’aide d’un WP2 de vide de maille de 200 µm (diamètre d’ouverture 0,25 m²) en intégrant une profondeur maximale de 100 m pour les stations aux abords du talus continental. Selon les années, 13 à 15 stations ont été échantillonnées (Figure 41), réparties sur 5 transects côte-large (transect n°1 : face à l’estuaire de la Loire, transect n°3 face à l’estuaire de la Gironde et transect n°5 face à Capbreton) couvrant la partie Nord et Sud du Golfe de Gascogne (au total : 71 stations ont été prospectées). A chaque station, les échantillons ont été conditionnés à la fois dans du formol (4%, concentration finale) en vue de l’identification taxonomique des organismes et dans l’alcool (70 %, concentration finale) en vue de leur prélèvement pour les analyses des isotopes stables du carbone et de l’azote. Seuls les genres ou espèces abondants/dominants à plus de 10 % ont été prélevés en vue de cette dernière analyse. La conservation dans l’alcool à 70% impacte les signatures isotopiques du carbone et de l’azote du mésozooplancton (Chouvelon et al., 2014b). Ainsi, les effets de la conservation dans l’alcool des échantillons de mésozooplancton (et de l’absence de délipidation pour les signatures en carbone en particulier) ont été corrigées grâce à la méthode proposée dans Chouvelon et al. (2014b). Finalement, sur l’ensemble des quatre printemps, 274 couples ‘station-espèce’ ont été échantillonnés représentant 25 taxons (au sens large) prospectés dans le Golfe de Gascogne (Table 16: liste et tailles moyennes par taxon).

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Figure 41: Localisation des stations de pêches verticales (WP2, vide de maille : 200 µm) du mésozooplancton aux printemps 2010 à 2014 (25 avril au 5 juin de chaque année) dans le Golfe de Gascogne.

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Table 16: Tailles moyennes et classes de taille utilisées pour les organismes mésozooplanctoniques identifiés et utilisés dans les modèles de mélange isotopique appliqués aux printemps de 2010 à 2014.

a

La taille moyenne correspond à une moyenne de tailles (tailles totales) reportées pour les espèces incluses dans le taxon (e.g. résolution taxonomique correspondant principalement au genre) et pouvant être retrouvées dans le Golfe de Gascogne et/ou en Atlantique Nord-Est. Références principales pour les espèces retrouvées : Plounevez et Champalbert (1999) ; Isla et al. (2004) ; Valdés et al. (2007) ; Cabal et al. (2008). Références principales pour la taille moyenne des organismes (notamment les copépodes) : Rose (1993) et Richardson et al. (2006).

Classe de taille Taxon (au sens large) Taille moyenne

(mm)^a

Petits organismes Nauplii de copépodes 0,2

Ostracodes 0,5 Copépodites 0,5 Larves bivalves 0,5 Larves gastéropodes 0,5 Euterpina sp. 0,6 Oithona sp. 0,7 Oncaea sp. 0,7 Corycaeus sp. 0,9 Appendiculaires 0,9 Evadne / Podon sp. 0,9 Paracalanus parvus 0,9 Acartia sp. 1,0 Larves de cirripèdes 1,0

Petits calanoïdes non identifiés (incluant copépodites pour 2010 et 2011)

1,1

Organismes de taille moyenne Temora sp. 1,4

Pseudocalus elongatus 1,4

Centropages sp. 1,5

Mysidacés 1,5

Calanoïdes non identifiés de taille moyenne 1,9

Metridia sp. 2,0

Siphonophores 1,5

Grands organismes ^{Calanus helgolandicus 2,9}

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Les prédateurs, S. pilchardus et E. encrasicolus adultes ont été prélevés grâce à des chalutages pélagiques lors de ces mêmes campagnes PELGAS (chalut : 76 × 70 avec une ouverture verticale d’environ ~25 m ou chalut : 57 × 52 avec une ouverture verticale 15– 20 m). Pour chaque campagne, 5 individus adultes de chaque espèce ont été collectés dans 5 à 8 chaluts par année (Figure 42). Les individus de ces chaluts ont été sélectionnés selon la combinaison de deux critères : une emprise spatiale permettant de couvrir les gradients longitudinaux et latitudinaux du Golfe de Gascogne et une relative homogénéité dans les classes de taille des individus à chaque printemps (Table 17). Cette étude se base ainsi sur 25 à 40 individus par espèce et par printemps soit 317 individus adultes au total analysés.

Les organismes ont été congelés à -20 °C jusqu’à leur analyse en laboratoire. Deux types de tissus ont été sélectionnés; le muscle blanc et le tissu hépatique. Le premier apporte une vision à moyen terme, mensuelle, de l’écologie trophique de l’individu tandis que le second une vision à plus court terme, hebdomadaire (Bosley et al., 2002; Buchheister and Latour, 2010; Tieszen et al., 1983). Ces échantillons prélevés après dissection ont de nouveau été congelés à -20°C avant d’être lyophilisés (en 2010, seul le tissu musculaire a été prélevé sur les poissons). Les lipides ont une signature appauvrie en δ13

C, ce qui peut présenter un biais lors de l’interprétation des rapports isotopiques du carbone (De Niro and Epstein, 1977). Les échantillons ont donc été délipidés avec du cyclohexane comme décrit dans Chouvelon et al. (2011) avant d’être séchés (48h à 45°C) pour être emballés dans des capsules en étain pour l’analyse des isotopes stables du carbone et de l’azote. Pour cette étude, les larves véligères de bivalves et de gastéropodes (organismes à coquille calcaire) n’ont pas été décarbonatées. Etant donné le faible nombre d’échantillons présentant une abondance supérieure à 5 % de larves véligères de bivalves et de gastéropodes (soit 3 échantillons), la difficulté d’obtenir et de décarbonater avec succès les petites quantités de matière obtenues, nous avons fait le choix de ne pas décarbonater ces larves véligères de bivalves et de gastéropodes dans notre étude.

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Figure 42: Localisation des chalutages effectués pour les prélèvements de sardines (Sardina pilchardus, SARD_PIL) et d’anchois (Engraulis encrasicolus, ENGR_ENC) aux printemps 2010 à 2014 (25 avril au 5 juin de chaque année) dans le Golfe de Gascogne.

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Table 17: Moyennes des longueurs totales (± ET, cm) des sardines (Sardina pilchardus) et anchois (Engraulis encrasicolus) échantillonnés au printemps de 2010 à 2014.

Année S. pilchardus E. encrasicolus

2010 17,3 ± 2,6 14,6 ± 1,8 2011 18,6 ± 0,7 13,3 ± 1,1 2012 21,3 ± 1,1 16,4 ± 3,1 2013 20,6 ± 1,9 14,2 ± 0,8 2014 20,8 ± 2,3 15,9 ± 1,9 2015 19,4 ± 2,4 14,8 ± 2,2 Analyses isotopiques

L’abondance des isotopes stables du carbone et de l’azote des organismes mésozooplanctoniques et de leurs prédateurs a été mesurée grâce à un spectromètre de masse (Thermo Scientific Delta V Advantage) couplé à un analyseur élémentaire (Thermo Scientific Flash EA1112). Les résultats sont exprimés sous forme de ratios isotopiques : δX (‰) en accord avec les standards internationaux (‘Pee Dee Belemnite’ pour le carbone et N2 atmosphérique de l'azote) suivant la formule :

δX = [ ( ^{𝑅𝑠𝑎𝑚𝑝𝑙𝑒}

𝑅_{𝑠𝑡𝑎𝑛𝑑𝑎𝑟𝑑}^{) − 1] × 100}

où X = ¹³C ou ¹⁵N et R= ¹³₁₂^C

C ou ¹⁵₁₄^N

N (Peterson and Fry, 1987). Les réplicats de mesures internes à la plateforme de spectrométrie isotopique du laboratoire indiquent une précision de 0,15‰ pour le δ¹³C et le δ¹⁵N.

Traitement des données

Toutes les analyses statistiques ont été menées avec le logiciel R (R Core Team, 2014). La normalité des données a été testée avec le test de Shapiro et l’homoscédasticité des variances avec le test de Barlett. Pour comparer les signatures isotopiques entre les printemps

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au sein de chaque espèce de prédateur, une ANOVA suivie du test a posteriori de Tukey (en condition paramétrique), ou un test de Kruskal-Wallis suivi par un test de comparaison multiple associé à une méthode d’ajustement de Holm (en condition non paramétrique), ont été appliqués. Pour comparer les signatures isotopiques entre les espèces de prédateurs pour un printemps donné, un test de Student (condition paramétrique) ou de Mann-Whitney-Wilcoxon (condition non paramétrique) a été appliqué. Enfin, une classification ascendante hiérarchique (CAH ; (Müllner, 2015)), a permis d’établir des regroupements des couples ‘prédateur-printemps’ similaires sur la base de leurs ratios isotopiques du carbone et de l’azote (Figure 48).

Des modèles de mélange isotopique (statistique bayésienne) ont été utilisés pour estimer les contributions des différentes proies aux régimes alimentaires de deux prédateurs (package ‘SIAR’ ; (Parnell and Jackson, 2013)). Pour réduire le nombre de sources potentielles et favoriser la prise en compte de groupes de proies (e.g. sources) avec des signatures distinctes dans les modèles, des groupes de proies ont été constitués, pour chaque printemps, grâce à une classification ascendante hiérarchique (CAH ; (Müllner, 2015)) selon la même méthode que celle décrite dans Chouvelon et al. (2014b, 2015). Dans les CAH, la taille moyenne des organismes (Table 16), les signatures isotopiques ainsi que les coordonnées géographiques des couples « station-espèce » ont été utilisées (voir pour exemple la Figure 43).

En plus des données isotopiques correspondant aux prédateurs (données individuelles), et des données isotopiques correspondant aux proies potentielles (moyennes ± ET des différents groupes de proies définis par CAH), les modèles de mélange sont paramétrés avec le Facteur de Discrimination Trophique (FDT) correspondant à une différence théorique en δ13

C et δ¹⁵N existant entre un consommateur et sa ressource alimentaire. Les résultats issus des modèles de mélange et les interprétations écologiques portant sur le régime alimentaire de S. pilchardus et E. encrasicolus peuvent varier en fonction des FDT utilisés. Dans cette étude, nous avons choisi de comparer les résultats issus de l’utilisation de deux FDT distincts : données issues de la littérature versus données obtenues par expérimentation (voir partie II, chapitre 3) réalisée dans ce travail de thèse. L’étude de Chouvelon et al. (2015) a testé quatre FDTs provenant de Post (2002), (Sweeting et al., 2007a; Sweeting et al., 2007b), (Pinnegar and Polunin, 1999) et Trueman et al. (2005). D’après les résultats obtenus dans cette précédente étude, il apparaît que le FDT de Sweeting et al. (2007a et 2007b) permet d’obtenir

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des résultats qui se rapprochent le plus de la moyenne des quatre FDTs préalablement cités. Pour cette raison, les FDTs de Sweeting et al. (2007a et 2007b) mis au point sur le muscle blanc et le tissu hépatique du bar européen, sera confronté aux FDTs obtenu grâce au volet expérimental de ce travail de thèse appliqué à S. pilchardus. En effet, à ce jour, très peu de FDTs sont disponibles et adaptés à des modèles biologiques correspondant à des petits poissons strictement pélagiques. A notre connaissance, seuls Madigan et al. (2012) ont réalisé une étude sur le thon, un grand poisson pélagique dont le cycle de vie (y compris son régime alimentaire) est très différent de celui des deux petits poissons pélagiques considérés dans cette étude (Goñi, 2014). Plus précisément, les FDTs retenus grâce au volet expérimental de ce travail de thèse correspondent à ceux qui ont été mesurés sur de jeunes individus (du fait que de la stabilisation de la signature isotopique du δ¹³C et δ15

N n’ait été réellement atteinte, dans le muscle blanc et le tissu hépatique seulement chez ces juvéniles). Ainsi, respectivement pour le δ¹³C et le δ15

N, les FDTs de Sweeting et al. (2007a, 2007b) correspondent à un enrichissement de 1,7 ± 1,1 ‰ et 3,2 ± 1,3‰ dans le muscle blanc et de 0,9 ± 1,3 ‰ et 2,3 ± 0,9 ‰ dans le foie. Les FDTs issus de l’expérimental correspondent à un enrichissement de 2,32 ± 0,07 et 2,87 ± 0,12 dans le muscle et de 2,35 ± 0,07 et 2,80 ± 0,16 ‰ dans le foie.

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Figure 43: Exemple de classification ascendante hiérarchique (CAH) réalisée sur les proies mésozooplanctoniques dominantes (abondance > 10%) rencontrées au printemps 2014 dans le Golfe de Gascogne. La définition des groupes par CAH considérait trois critères : la position géographique des couples « station-espèce », leurs signatures isotopiques en carbone et azote, et la taille moyenne de l’espèce mésozooplanctonique considérée dans le couple « station-espèce ». Lors du printemps 2014, 12 groupes ont pu être ainsi déterminés et inclus dans le modèle de mélange. « Sh » : Shelf pour les stations sur le plateau continental, « C » : Coastal pour les stations côtières, « Sl » : Slope pour les stations sur le talus continental, « 1 » pour les stations situées sur la radiale 1 (la plus au nord dans le Golfe de Gascogne) à « 5 » pour les stations situées sur la radiale 5 (la plus au sud).

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3. Question n°1 : Est-ce que la position isotopique de chaque espèce est la même à