La coquille de Comptopallium radula (Bivalvia; Pectinidae), archive eulérienne haute-fréquence de la variabilité de l'environnement côtier tropical (Océan Pacifique)

Coastal ecosystems are exposed to many disturbances leading to the alteration of their structure and functioning. In order to assess the respective roles of natural variability and anthropogenic influences on this process, and to predict the future state of these ecosystems more accurately, we must be able to reconstruct the past variations of certain parameters (ocean temperature, biological productivity, contaminant inputs, etc.) prior to any major anthropogenic influence. Instrumental measurements of these parameters are, however, fairly recent and the reconstruction of the variability of coastal ecosystems prior to the Industrial Revolution can only be done by using proxies embedded in the available archives.This PhD dissertation focuses on the use of the shell of Comptopallium radula, a tropical bivalve of the mollusc family Pectinidae, for the reconstruction of environmental variability in the southwest lagoon of New Caledonia, an ecosystem influenced by multiple stresses (global warming, urbanization, opencast mining). This work is based on the comparison of geochemical data archived in the scallop shell through ontogeny, with several physical, chemical, and biological variables measured in the lagoon (weekly environmental survey). The aim of this approach is to calibrate and to make use of different climatic and environmental proxies.Calcein markings, performed in situ on juvenile scallops, demonstrated that the growth striae wrinkling the external surface of C. radula's shell are formed with a 2-day periodicity.Isotopic analyses (δ18O and δ13C) were performed on calcite micro-samples collected along the maximal growth axis of 6 juvenile shells. Based on the periodicity of stria formation, a calendar date was accurately assigned to each sample (weekly resolution). Our results indicate that the ontogenetic variations of δ18Ocalcite allow the reconstruction of seawater temperature with a mean accuracy of 1 °C. The carbon isotope composition (δ13Ccalcite) cannot, however, be used as a proxy for the pelagic primary production as its variations could be controlled by the benthic metabolism (sediment and corals).Following these isotopic analyses, elemental analyses were performed on the same shells using a laser ablation system coupled to an inductively coupled plasma mass spectrometer (LA-ICP-MS). Through the use of skeletal trace metal concentrations, our results show that C. radula cannot be used as a biomonitor of metal inputs in the lagoon: the ontogenetic variations of these concentrations probably reflect high-frequency temporal variations of metal fluxes at the sediment-water interface. As for barium and molybdenum, their skeletal concentrations may be used as proxies for the biomass of diatoms and diazotrophs, respectively.This study points out the considerable potential of the shell of C. radula as a high-frequency Eulerian archive of climatic and environmental variability in the southwest lagoon of New Caledonia. It also highlights the major role of benthic processes in the incorporation of geochemical signals in the calcitic matrix of the shell. Its use as a paleoceanographic tool is now governed by the discovery of fossil beds of the species.Les écosystèmes côtiers sont soumis à de nombreuses perturbations entraînant la modification de leur structure et de leur fonctionnement. Afin d'estimer les parts respectives de la variabilité naturelle et de l'influence anthropique dans ce processus, et ainsi mieux prédire l'évolution de ces écosystèmes, il est nécessaire d'appréhender la variabilité de certains paramètres (température de l'océan, productivité biologique, apports de contaminants, etc.) avant toute influence anthropique majeure. Les mesures instrumentales de ces paramètres étant assez récentes, la reconstruction de la variabilité des écosystèmes côtiers avant la révolution industrielle ne peut se faire que par l'utilisation de proxies incorporés dans différents types d'archives.Ce travail de thèse porte sur l'utilisation de la coquille de Comptopallium radula, un mollusque bivalve tropical de la famille des Pectinidae, pour reconstruire la variabilité de l'environnement dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie, un écosystème sous l'influence de diverses perturbations (réchauffement climatique, urbanisation, exploitation minière). Cette étude repose sur la comparaison de données géochimiques archivées dans la coquille de ce pectinidé au cours de sa vie, avec plusieurs variables physiques, chimiques et biologiques mesurées dans le lagon (suivi environnemental hebdomadaire). L'objectif de cette approche est de calibrer et de mettre en œuvre différents proxies climatiques et environnementaux.Des marquages à la calcéine, effectués in situ sur des individus juvéniles, ont tout d'abord permis de démontrer que les stries de croissance présentes à la surface externe de la coquille de C. radula se forment avec une périodicité de 2 jours.Des analyses isotopiques (δ18O et δ13C) ont ensuite été effectuées à partir de micro-échantillons de calcite prélevés le long de l'axe de croissance maximale de 6 coquilles juvéniles. Connaissant la périodicité de formation des stries, une date calendaire a pu être attribuée avec précision à chacun de ces prélèvements (résolution hebdomadaire). Nos résultats démontrent que les variations ontogéniques du δ18Ocalcite permettent de reconstruire les variations de la température de l'eau avec une précision de 1 °C. Quant à la composition isotopique du carbone (δ13Ccalcite), elle ne peut pas être utilisée comme proxy de la production primaire pélagique. Ses variations sont vraisemblablement contrôlées par le métabolisme benthique (sédiment et coraux).Suite à ces analyses isotopiques, des analyses élémentaires ont été effectuées sur les mêmes coquilles à l'aide d'un système d'ablation laser couplé à un spectromètre de masse à plasma induit (LA-ICP-MS). Nos résultats démontrent que C. radula, au travers des concentrations en métaux dans sa coquille, ne peut être utilisé comme outil de bio-surveillance des apports en métaux dans le lagon : les variations ontogéniques de ces concentrations reflètent probablement les variations temporelles haute-fréquence des flux de métaux à l'interface eau-sédiment. Quant au baryum et au molybdène, leurs concentrations coquillières pourraient être utilisées comme proxies des biomasses de diatomées et de diazotrophes, respectivement.Cette étude démontre donc le potentiel considérable de la coquille de C. radula comme archive eulérienne haute-fréquence de la variabilité climatique et environnementale dans le lagon sud-ouest de Nouvelle-Calédonie. Elle met également en lumière l'importance des processus benthiques sur l'incorporation des signaux géochimiques dans la matrice calcitique de la coquille. Son utilisation en tant qu'outil paléocéanographique est désormais conditionnée par la découverte de gisements fossiles de l'espèce