Thèse / université de bretagne occidentale

Acknowledgements 
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m’accueillir à Brest ou à Locmaria ; Marie Cheize pour m’avoir remonté le moral quelques fois, 
m’avoir donné plein de conseils et pour toutes ces discussions en salle blanche ; et j’ai aussi 
une grosse pensée pour Fabien, Violette, Rachel, Jill, Nathalie, Malwenn, Camille, Manon T., 
Arthur, Aridane, Jorge, Nina, Lucille, Lauriane, Ewan, Marie Czam, Seb. 
 
Dank U wel aan iedereen in België! I did not learn much about Flamish and I am still mixing 
«Smakelijk»  and  «Alsjeblieft»,  so  I  will  continue  in  English  (but  with  my  French  accent,  of 
course!). First, I would like to thank the AMGC team, at the VUB, for their support and their 
hospitality. Thanks  to David  (Allez  Anderlecht!),  Claire  and  Martine  for  their  great  help  and 
explanations in the lab and with the analytical machines. Thanks also to my work mates, Emilie 
and  Audrey  who  welcomed  me  with  lots  of  energy  and  who  taught  me  the  belgium  style  ; 
Christina who explained many many things to me, who always adviced me  and often helped 
me to improve my English! 
Special thanks to my friends of the « seawater group »: Debany, Arnout, Florian, François and 
Natacha. It was great to work but also to share these moments with all of you. Thank you for 
welcoming me at the middle of my PhD, for the help with the administration (even when I was 
super stressed because I lost some papers), to have discovered me the best beers and meals. 
I would like also to thank the geologists, the people of the 7th floor, and also my great flatmates. 
I really liked my Belgium life thanks to all of you! 
Toujours en Belgique, j’aimerais remercier Luc André et plus particulièrement Laurence Monin 
au Musée Royal d’Afrique Centrale de Tervuren, pour m’avoir accueillie dans leur laboratoire 
pendant quelques mois et m’avoir fourni tout le matériel et l’aide dont j’avais besoin. 
 
J’aimerais aussi remercier l’ensemble de la GEOVIDE team ! Ma première campagne a tout 
simplement été géniale sur le plan scientifique avec tous ces beaux résultats, mais aussi sur 
le plan humain avec de belles amitiés et de très (très !) belles rencontres.   

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Acknowledgements 
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Eskerrik asko Maxi ! Tu as dû te faire au pain beurre demi-sel, aux pauses BD où je voulais 
rester seule et à mes moments ronchons lorsque je ne dormais pas assez, mais tu n’as pas 
lâché et nous voilà maintenant ensemble en Suisse ! Merci de m’avoir toujours chouchoutée, 
soutenue, aidée et de m’avoir fait devenir un peu plus « sudiste » ! 
 
Un immense merci à ma famille qui m’a toujours soutenue ! Papa, Maman et Maëlenn, vous 
m’avez toujours écoutée et vous avez toujours trouvé les mots pour me redonner confiance ! 
 
Et pour tellement plus, merci !

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Abstract 
The main objective of this thesis is to improve our understanding of the different controls that 
affect the oceanic biological carbon pump. Particulate export and remineralization fluxes were 
investigated using the thorium-234 (
234
Th) and biogenic barium (Ba
xs
) proxies. 
In  the  North  Atlantic,  the  highest  particulate  organic  carbon  (POC)  export  fluxes  were 
associated to biogenic (biogenic silica or calcium carbonate) and lithogenic minerals, ballasting 
the  particles.  Export  efficiency  was  generally  low  (<  10%)  and  inversely  related  to  primary 
production,  highlighting  a  phase  lag  between  production  and  export.  The  highest  transfer 
efficiencies,  i.e.  the  fraction  of  POC  that  reached  400m,  were  driven  by  sinking  particles 
ballasted by calcite or lithogenic minerals. 
The  regional  variation  of  mesopelagic  remineralization  was  attributed  to  changes  in  bloom 
intensity,  phytoplankton  cell  size,  community  structure  and  physical  forcing  (downwelling). 
Carbon remineralization balanced, or even exceeded, POC export, highlighting the impact of 
mesopelagic  remineralization  on  the  biological  pump  with  a  near-zero,  deep  carbon 
sequestration for spring 2014. 
Export of trace metals appeared strongly influenced by lithogenic material advected from the 
margins.  However,  at  open  ocean  stations  not  influenced  by  lithogenic  matter,  trace  metal 
export rather depended on phytoplankton activity and biomass. 
A last part of this work focused on export of biogenic silica, particulate nitrogen and iron near 
the Kerguelen Island. This area is characterized by a natural iron-fertilization that increases 
export fluxes. Inside the fertilized area, flux variability is related to phytoplankton community 
composition. 
 
Key  words:  oceanic  biological  pump,  export,  remineralization,  carbon,  trace  elements, 
biogenic silica, calcium carbonate 
 

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Résumé 
L’objectif principal de cette thèse est de mieux comprendre les différents facteurs contrôlant la 
pompe biologique de carbone en Atlantique Nord et dans l’Océan Austral, à proximité des îles 
Kerguelen,  en  utilisant  notamment  deux  approches:  le  Thorium-234  (
234
Th)  et  le  baryum 
biogénique (Ba
xs
). 
En  Atlantique  Nord,  les  flux  d’export  de  carbone  organique  particulaire  (POC)  augmentent 
lorsqu’ils  sont  associés  à  des  minéraux  biogéniques  (silice  biogénique  et  carbonate  de 
calcium) et lithogènes, capable de lester les particules. L’efficacité d’export, généralement plus 
faible  que  précédemment  supposé  (<  10%),  est  inversement  corrélée  à  la  production, 
soulignant un décalage temporel entre production et export. La plus forte efficacité de transfert, 
i.e. la fraction de POC atteignant 400m, est reliée à des particules lestées par du carbonate 
de calcium ou des minéraux lithogènes. 
Les  flux  de  reminéralisation  mésopélagique  sont  similaires  ou  parfois  supérieurs  aux  flux 
d’exports et dépendent de l’intensité du développement phytoplanctonique, de la structure en 
taille, des communautés phytoplanctoniques et des processus physiques (advection verticale).  
Comme observé pour le POC, l’export des éléments traces est influencé par les particules 
lithogènes  provenant  des  marges  océaniques,  mais  aussi  des  différentes  espèces 
phytoplanctoniques. 
Dans l’Océan Austral, la zone à proximité de l’île de Kerguelen est naturellement fertilisée en 
fer, augmentant les flux d’export de fer, d’azote et de silice biogénique. Il a été démontré que 
la variabilité des flux dépendait des communautés phytoplanctoniques dans la zone fertilisée. 
 
Mots clés: pompe biologique océanique, export, reminéralisation, carbone, éléments traces, 
silice biogénique, carbonate de calcium 
 

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