---

2004  : Qualifications au Conseil National des Universités aux fonctions de Maître de Conférences des Universités et du Muséum National d’Histoire Naturelle

        Section 67 : Biologie des populations, écologie ;

        Section 36 : Terre solide : Géodynamique des enveloppes supérieures, paléobiosphère

2000-2003 : Doctorat en Dynamique et Environnement Sédimentaires, discipline : Sédimentologie - Paléoécologie (Palynologie et Entomologie).
        Obtenu le 28 octobre 2003. USTL (59) (Mention : Très Honorable et Félicitations du Jury)

        - Directeur de thèse : B. Van Vliet-Lanoë (DR-CNRS), Co-Directeur de thèse : Evelyne Franquet (MCF).

        - Laboratoires d’accueils : Laboratoire PBDS-USTL- UMR CNRS 8755 et Laboratoire E2CM - IMEP - UMR CNRS 6116. - Bourse ANDRA.

        - Jury : Dr. Andrieu-Ponel V., Brocandel M., Prof. Chamley H., Dr. Franquet E., Prof. Keen D.H., Prof. Rieradevall M., Dr. Van Vliet-Lanoë B. et Prof. Visset L.

Systématique, détermination et écologie des Chironomidae : détermination des capsules céphaliques des larves de Chironominae (Chironomini et Tanytarsini), Diamesinae, Tanypodinae, Orthocladiinae. Les Chironomidae sont encore très peu employés en France pour des études paléoécologiques (Gandouin et Franquet, 2002 ; Millet et al., 2003), et de par le monde en milieu à influence ou à dominante lotique (Ran, 1990 ; Rück et al., 1998). Les Chironomidae sont utilisés le plus fréquemment en domaine lacustre pour reconstruire quantitativement, au moyen de fonctions de transfert, des variables environnementales telles que les paléotempératures (Lotter et al., 1997 ; Olander et al., 1999 ; Larocque et al., 2001) et le niveau  d’eutrophisation des eaux (Clerk et al., 2000 ; Francis, 2001). Les milieux fluviatiles, plus fortement contraints que les milieux lacustres par le milieu physique, ne disposent pas actuellement de fonctions de transfert appropriées. Il est toutefois possible de déduire de manière indirecte des interprétations paléoclimatiques à partir des assemblages fluviatiles subfossiles, notamment en terme de paléoprécipitations (Gandouin et al. 2005, 2006)

Détermination sporo-pollinique et écologie végétale : (spores et végétaux d’Europe). L’étude des assemblages polliniques extraits d’archives sédimentaires (fluviatiles ou lacustres) permet de reconstruire qualitativement et quantitativement l’évolution spatiale et temporelle de variables environnementales et climatiques.

Sédimentologie – stratigraphie.

Ecologie et Paléoécologie : structure et fonctionnement des écosystèmes continentaux terrestres et aquatiques d’Europe.

Analyses mathématiques de données : analyses multivariées (logiciel ADE – in Thioulouse et al 1997, logiciel R) et reconstructions climatiques à partir des analogues de végétation (3Pbase – in Guiot & Goeury 1997).

Filières:

 Filières :

1 – Travaux scientifiques publiés ou sous presses dans des revues à comité de lecture (retour sommaire)

Communications affichées :

Communication orale :

Communications affichées :

Au sein de « l’Institut Méditerranéen d’Ecologie et de Paléoécologie - équipe Palynologie et Paléoentomologie », et du Laboratoire « Processus et Bilans des Domaines Sédimentaires », je participe aux programmes de recherches suivants :

 

---

La famille des Chironomidae appartient à la classe des Insectes et à l’ordre des Diptères. Son cycle biologique présente quatre stades larvaires aquatiques, un stade nymphal et un stade adulte aérien (Figure 1). L’adulte quitte le milieu aquatique après la mue imaginale, pour une courte vie consacrée principalement à la reproduction.

Les Chironomidae comprennent une richesse taxinomique élevée, avec près de 10 000 espèces réparties dans le monde entier (Cranston, 1995). En Europe, les Chironomidae représentent près de 20 % des espèces d’insectes d’eau douce (Vergon and Bourgeois, 1993). Contrairement aux idées reçues, les Chironomidae ne colonisent pas uniquement que les milieux anthropisés et pollués. Ils sont capables de coloniser tous les types de milieux naturels aquatiques ou humides, depuis les milieux d’eaux courantes aux milieux d’eaux stagnantes, en passant par les milieux saumâtres ou marins (Ward, 1992; Pinder, 1995; Hofmann and Winn, 2000), ainsi que les milieux terrestres et semi-terrestres (Wiederholm, 1983; Delettre, 1984). Ils constituent d’excellents bio-indicateurs pour l’étude des hydrosystèmes continentaux.

Malgré une détermination difficile des larves, des exuvies et des adultes pour des non-spécialistes, l’identification des Chironomidae est possible le plus souvent jusqu’au genre et selon les cas à l'espèce, en raison de critères morphologiques bien précis (Wiederholm, 1983; Langton, 1991). Par exemple, pour les larves la détermination s’effectue à partir des pièces buccales, des antennes, du tégument (insertion des soies sensorielles)  (Photo 1-4).
Une caractéristique des larves de Chironomidae est de posséder une capsule céphalique très chitineuse, donc résistante et susceptible de se conserver à l'état fossile sur de longues périodes dans la plupart des sédiments quaternaires (Walker, 1987). Les capsules céphaliques des Chironomidae constituent ainsi l'une des catégories de fossiles les mieux représentées dans ce type de sédiment.

Il existe cependant un nombre extrêmement restreint d’études paléoécologiques élaborées à partir de l'analyse des Chironomidae fossiles en France (Gandouin and Franquet, 2002; Gandouin, 2003; Millet et al., 2003), alors que depuis de nombreuses années cette discipline est largement intégrée à des programmes de recherches étrangers : européens, canadiens et américains (Hofmann, 1986; Walker, 1987). Les apports de cette discipline sont nombreux, puisqu’en raison du temps de génération court et de la grande capacité de dissémination des adultes, les Chironomidae répondent rapidement aux changements environnementaux. Actuellement, les connaissances sur l’écologie de ces insectes et l’élaboration des fonctions de transfert, permettent de reconstituer des paléo-températures (Walker et al., 1991; Lotter et al., 1997; Olander et al., 1997; Walker et al., 1997; Brooks and Birks, 2000; Larocque et al., 2001; Porinchu et al., 2002; Heiri et al., 2003), des paléo-salinités (Walker et al., 1995; Lotter et al., 1998) ainsi que des niveaux d’oxygène et d’eutrophisation (Clerk et al., 2000; Francis, 2001).

Les Chironomidae offrent un double intérêt en matière de  reconstructions paléoclimatiques quaternaires: (i) un faible volume de sédiment est suffisant pour obtenir des assemblages représentatifs, il est donc possible de travailler en très haute définition (centimétrique); (ii) ils fournissent des informations climatiques originales grâce aux méthodes mathématiques actuelles (fonctions de transfert) qui permettent par exemple de quantifier la température estivale des eaux de surface et de l’air.

Les reconstructions indépendantes établies à partir des assemblages fossiles de Chironomidae sont donc directement comparables à celles dérivées d’autres indicateurs (Coléoptères, pollen, 18O, foraminifères, etc.). L’analyse des assemblages de Chironomidae constitue un outil essentiel pour l’avancée des connaissances sur le climat, aussi bien d’un point de vue historique que prédictif, enjeu capital pour l’avenir des activités humaines dans un monde profondément perturbé dans le contexte actuel des changements climatiques globaux.

Cette étude a été la première analyse effectuée en France sur les restes de larves de Diptères Chironomidae  conservés dans des sédiments d’âge Tardiglaciaire-Holocène d'une séquence lacustre datée de 15000 ans BP (« before present ») à l'Actuel. Elle s’est intégrée à un programme de recherche paléoécologique multidisciplinaire “Paléoenvironnement et Hominidés”, financé par le CNRS et le Parc National du Mercantour, qui comprend aussi des analyses palynologiques, dendrochronologiques et des assemblages fossiles de Coléoptères (Ponel et al., 2001).

Cette étude à permis de mettre en évidence les caractéristiques de la transition Tardiglaciaire / Holocène, Cette  période charnière complexe, revêt une importance particulière sur la plan climatique puisqu'elle correspond à une augmentation brutale des températures, marquant la fin de la dernière glaciation et l'entrée dans l'interglaciaire actuel.  Par ailleurs, l'Holocène est important sur le plan de l'évolution humaine puisqu'il correspond à une étape cruciale qui voit émerger, au Néolithique, un nouveau mode d'occupation de l'espace avec l'apparition de l'agriculture et de l'élevage, dont les conséquences sur l'environnement se font encore sentir de nos jours.

En raison de la très bonne adéquation entre les résultats des différentes disciplines ayant participé à l’étude menée dans les Alpes-Maritimes, nous avions décidé de promouvoir une même approche scientifique combinant des analyses entomologiques (Chironomidae et Coléoptères), des analyses palynologiques et des analyses stratigraphiques dans un secteur géographique du littoral français encore peu étudié d’un point de vue paléo-(bio)écologique. En effet, aucune étude paléoentomologique couvrant en continu à la fois le Tardiglaciaire et l’Holocène n'avait été réalisée dans le nord de la France, contrairement à la Grande Bretagne (e.g., Buckland and Coope, 1991). Une séquence très dilatée (>20m) d’âge début Pléniglaciaire et Holocène avait déjà été détectée sur le Bassin de Saint-Omer (Figure 2) (Van der Woude and Roeleveld, 1985; Sommé et al., 1994). Cette particularité en faisait un site idéal pour combler le manque de données paléoclimatiques et paléoenvironnementales sur cette région. De plus, la proximité de la mer et du Détroit du Pas-de-Calais était favorable à l’analyse des processus de transferts sédimentaires Mer-Continent au cours de la transgression marine holocène et depuis la fin de la dernière glaciation.

La problématique de ma thèse (Gandouin, 2003) était donc de pouvoir obtenir des données originales et nouvelles, complémentaires de celles apportées par les études climatiques déjà menées par le passé dans cette région. Ces données devaient permettre de reconstituer la variabilité spatiale et temporelle des paramètres climatiques dans le Nord de la France, notamment à la transition Tardiglaciaire-Holocène. Le caractère novateur de cette approche était double :

Principaux résultats :

Les analyses stratigraphiques et sédimentologiques d’une série de 25 sondages (d’une profondeur moyenne de 20m) effectués sur le bassin de Saint-Omer ont permis de reconstruire la géométrie longitudinale et transversale des unités sédimentaires du bassin (Gandouin, 2003). La spatialisation des données sédimentaires a permis d’établir une première reconstruction paléoenvironnementale du fonctionnement hydrologique tardiglaciaire et holocène (Figure 3). Plusieurs phases de transgressions marines (Calais I à III et Dunkerque 0-I à III : Van Vliet-Lanoë et al 2004) ont pu être mises en évidence, ainsi que des phases récentes (3000 BP<) de réactivation de la subsidence du bassin. Les facteurs de forçages physiques du milieu ont ainsi pu être clairement identifiés (Gandouin et al., soumis-c), établissant de facto un outil de contrôle des données paléobiologiques pour la seconde phase du programme multidisciplinaire.

L’analyse pollinique des sédiments de trois sondages (2 en aval et 1 en amont) du bassin de St-Omer a permis de reconstruire l’histoire de la végétation depuis la première partie de l’Holocène (9250 BP) jusqu’au Subatlantique (1600 BP). L’alternance de régimes fluviatiles et marins a considérablement marqué les dynamiques de végétations. Les peuplements végétaux des plaines alluviales sont remplacés par les pelouses halophiles caractéristiques des zones de schorres en période de transgressions marines. Vers 4000 et 3300 BP (Néolitique final et Bronze final), de profondes perturbations du couvert végétal et l’apparition de marqueurs polliniques d’anthropisation témoignent d’une occupation humaine croissante dans la région de St-Omer. Une reconstruction climatique quantitative a été effectuée à l’aide des analogues actuels de végétations et du modèle des biomes (Prentice et al., 1996). Les résultats obtenus à St-Omer (Gandouin 2003) ont mis en évidence une évolution climatique calquée sur le schéma climatique décrit par Davis et al. (2003) pour le Nord-Ouest de l’Europe, à l’exception des zones polliniques locales sous influence marine (période de transgression) et anthropique.

L’analyse des assemblages fossiles de Chironomidae d’une séquence sédimentaire en amont de bassin (à St-Momelin) a apporté des données essentielles non seulement sur le fonctionnement hydrologique du bassin mais également sur le plan climatique, en permettant d’établir des intervalles de température moyenne estivale de l’eau pour le Dryas récent et pour l’Holocène (Figure 4). Ce point est particulièrement important, puisque les seules données climatiques établies à partir des Insectes fossiles (Coléoptères) pour cette période sont celles proposées récemment pour le Tardiglaciaire par Ponel et al. (2005) à Conty et Houdancourt dans le Bassin parisien. Dans ces séquences, le Dryas Récent est absent pour des raisons taphonomiques. Le schéma climatique établi par Coope & Lemdahl (1995), puis modifié par Ponel et al (2005) a donc pu être complété grâce à l'étude des Chironomidae fossiles (Figure 5).

Les Chironomidae ont également permis de reconstruire des variations de régime fluviatile (périodes d’eaux courantes en alternance avec des périodes d’eaux stagnantes) directement corrélables (Figure 6) avec le schéma d’alternance d’humidité atmosphérique établi par Magny et al. (2003) pour les latitudes moyennes de l’Europe. Ces résultats très prometteurs ont ensuite conditionné une part importante de mes problématiques de recherches post-doctorales, à savoir le développement de l’outil Chironomidae en paléoécologie des milieux fluviatiles (Gandouin et al., 2005; 2006).

En passant du domaine lacustre qui était ma compétence première (Gandouin and Franquet, 2002) au domaine des plaines alluviales, mes travaux de thèse ont soulevé un point méthodologique essentiel pour la suite de mes recherches. Ce point s’inscrit dans le respect d’une coopération transversale entre les thématiques de recherche en écologie actuelle et celles en paléoécologie. En effet, si « le présent est la clef du passé », le passé doit en retour permettre la compréhension des processus de mise en place des  écosystèmes actuels. C’est ainsi que mes deux années post-doctorales (ATER à l’Université d’Aix-Marseille III), outre la préparation d’articles de reconstructions paléoclimatiques et paléoenvironnementales (Van Vliet-Lanoë et al., 2004; Gandouin et al., 2005; soumis-b), ont été consacrées à la mise en œuvre d’une typologie des assemblages actuels de Chironomidae sur le gradient transversal des plaines alluviales du Bas-Rhône et de la Garonne (Gandouin et al., 2006). Cette étude a intégré les données de thèse d’Evelyne Franquet (1996) et les travaux de Garcia et Laville (2001). Une typologie établie statistiquement, a attribué un statut écologique à 65 espèces ou groupes d’espèces, ainsi qu’à 44 genres de Chironomidae (Figure 7). Les espèces comme les genres se divisent ainsi en trois catégories écologiques, les taxons rhéophiles (dans les habitats lotiques, d'eaux courantes), les taxons ubiquistes et les taxons limnophiles (dans les habitats lentiques, d'eaux calmes) : Les Chironomidae sont distribués selon un gradient depuis les milieux de la plaine alluviale les plus connectés avec le chenal principal vers les milieux les moins connectés, les différents milieux étant remis en connexion lors des crues.

Cette typologie directement applicable aux données paléoécologiques, offre la possibilité d’évaluer le degré de connexion entre le chenal principal et les milieux annexes de la plaine alluviale. Elle permet ainsi d’acquérir des informations inédites sur la fréquence et la périodicité des « paléocrues ». Il est ensuite possible de reconstruire de manière très fine l’histoire des conditions hydrologiques à l’intérieur d’un bassin fluviatile, en relation avec les changements climatiques et ou anthropiques pour les périodes les plus récentes. Un article est consacré à l’application de cette typologie sur l’intégralité de la séquence Tardiglaciaire-Holocène du bassin de Saint-Omer (Gandouin et al., soumis-b).