Les forçages et devenir des proliférations des méduses : le cas d'Aurelia coerulea dans l'étang de Thau, Méditerranée nord occidentale | Drivers and fate of jellyfish blooms : The case study of Aurelia coerulea in the Thau lagoon, North Western Mediterranean

Jellyfish are important components of marine ecosystems. Their spectacular blooms have severe ecological and socioeconomic impacts and are seemingly boosted by anthropogenic pressures on the marine environment. Concerns regarding increases in jellyfish blooms, at least in some areas of the world, call for a deeper understanding of their drivers. However, many jellyfish have complex life cycles, comprising both benthic and pelagic stages, which complicates the understanding of their blooms and predictions on their future evolution. Furthermore, the lack of knowledge regarding the fates of these large accumulations of biomass hampers the assessment of their impacts. With this regards, the semi-enclosed ecosystem of the Thau lagoon presents the rare particularity to harbour a complete resident population of the jellyfish Aurelia coerulea. Therefore, it offers the ideal background to study the multiple ecological processes affecting the dynamics of both its benthic and pelagic populations. This PhD built on this rare opportunity to precise the drivers and fates of the blooms of A. coerulea. This was accomplished in two steps. First, the benthic population dynamics in the lagoon was investigated and complemented with studies on its drivers and on the trophic ecology of both life stages over one year. To do so, in situ monitoring surveys and both stomach content and stable isotope analyses were employed. Second, the fate of A. coerulea biomass in the lagoon was assessed by investigating fish predation on its pelagic and benthic life stages and by studying the degradation of its medusae once dead on the seabed. This was performed by molecular analysis of fish gut contents and in situ experiments evaluating the decay rates of medusae and the potential role of the benthic fauna in their disappearance. The results obtained highlight a complex interaction of biotic and abiotic environmental parameters, which modulate bloom intensity by jointly influencing both the benthic and pelagic populations of A. coerulea. Temperature, salinity, food availability and predation appear to be the main drivers of the blooms of A. coerulea in Thau, with four critical periods, either boosting or lessening local bloom formation each year. Finally, the biomass produced by A. coerulea blooms has three main fates within the lagoon. The medusae can first be consumed alive by several pelagic predators like fish. Otherwise, when they die and sink to the seabed, some can be consumed by benthic scavengers like gastropods, but most are rapidly remineralised by the local microbial community. These findings shed light on the potential evolution of jellyfish blooms in the face of the ongoing anthropogenic forces on the marine environment, and on their impacts on coastal ecosystems functioning. However, they also highlight how intricate jellyfish blooms forecasting is and stress the need for similar comprehensive studies, not only for other jellyfish species but also in many other parts of the world.

Les méduses sont des composants importants des écosystèmes marins. Leurs proliférations spectaculaires ont de graves impacts écologiques et socioéconomiques et sont apparemment renforcées par les pressions anthropiques en milieu marin. Les inquiétudes suscitées par l’accroissement de la fréquence et de l’intensité de ces proliférations, du moins dans certaines régions du globe, appellent à une compréhension plus approfondie de leurs causes. Cependant, la plupart des méduses ont un cycle de vie complexe, comprenant à la fois des stades benthiques et pélagiques, ce qui complique la compréhension des épisodes de proliférations et empêche toute prévision fiable de leur évolution. De plus, le manque de connaissances sur l’avenir de la biomasse générée par les proliférations entrave l'évaluation de leurs impacts. Pour cela, l’écosystème semi-fermé de étang de Thau présente la particularité rare d’abriter une population complète et résidente de la méduse Aurelia coerulea. Il offre donc le cadre idéal pour étudier les multiples processus écologiques qui affectent la dynamique de ses populations benthiques et pélagiques. Ce travail de thèse tire parti de cette opportunité rare afin de préciser l’origine et le devenir des proliférations d’A. coerulea. Cela a été accompli en deux étapes. Premièrement, la dynamique de la population benthique de l’espèce a été étudiée dans l’étang et complétée par une étude de l’écologie trophique des deux stades de vie sur une année. Pour ce faire, des suivis in situ ont été réalisés et complétés par l’analyse de contenus stomacaux et des comparaisons de signatures en isotopes stables. Deuxièmement, le devenir de la biomasse d’A. coerulea dans la lagune a été étudié en évaluant la prédation des poissons sur ses stades benthiques et pélagiques et en suivant la disparition de ses méduses mortes, une fois posées sur le fond. Ceci a été réalisé par analyse moléculaire du contenu des intestins de poisson et par des expériences in situ évaluant les taux de décomposition des méduses et le rôle potentiel de la faune benthiques dans leur disparition. les résultats obtenus mettent en évidence l'interaction complexe de paramètres environnementaux biotiques et abiotiques qui modulent l’intensité des proliférations en influençant conjointement les populations benthiques et pélagiques d'A. coerulea. La température, la salinité, la disponibilité en nourriture et la prédation semblent être les principaux facteurs écologiques contrôlant les proliférations de A. coerulea dans l’étang de Thau, avec quatre périodes critiques dans l’année, où la formation des proliférations est soit facilitée soit minimisée. Enfin, les blooms ont trois principaux devenirs dans la lagune. Les méduses sont avant tout consommées vivantes dans la colonne d’eau par les prédateurs pélagiques (notamment les poissons). Sinon, lorsqu’elles meurent et coulent sur le fond, elles peuvent être consommés par certains organismes benthiques (notamment des gastéropodes) mais sont surtout rapidement reminéralisés par la communauté microbienne locale. Ces résultats apportent des informations précieuses pour prédire l'évolution des proliférations de méduses en réponse aux effets anthropogéniques sur le milieu marin en cours, et anticiper leurs impacts sur le fonctionnement des écosystèmes. Cependant, ils soulignent également la difficulté d’obtenir de telles prévisions et soulignent la nécessité de mener des études approfondies similaires, non seulement pour d’autres méduses mais aussi dans d’autres régions du monde