L’objectif de cette thèse est de proposer une étude intégrée de la biodiversité et l'écologie des poissons mésopélagiques de L'Atlantique tropical sud-ouest (ATSO). Pour cela, nous avons combiné des informations sur la diversité, l'abondance, la distribution, l'écologie trophique et l'habitat physique et chimique de milliers de spécimens mésopélagiques collectés en 2015 et 2017 dans le cadre du projet ABRACOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt). Dans le premier chapitre, organisé sous la forme de neuf articles, nous proposons une révision de la biodiversité, la distribution et la morphométrie des poissons mésopélagiques de l’ATSO. Les résultats du premier et principal article montrent que l’ATSO recèle un nombre élevé de taxons, dont au moins 24 ordres, 56 familles et 207 espèces. Parmi celles-ci, neuf espèces (4%) sont potentiellement nouvelles et 61 (30%) représentent de nouveaux records pour les eaux brésiliennes. Les cinq familles dominantes, Myctophidae, Stomiidae, Gonostomatidae, Melamphaidae et Sternoptychidae, représentaient 52 % de la diversité taxonomique, 90 % des spécimens collectés et 72 % de la biomasse totale. Dans six articles complémentaires, nous proposons des études détaillées de la diversité, la distribution et la morphométrie des groupes suivants: Trichiuridae, Howelidae, Caristiidae, Argentiniformes, Stephanoberycoidei et Ceratioidei. Enfin, dans deux articles, nous fournisons de nouvelles relations longueur-poids pour vingt-trois espèces. Dans le deuxième chapitre, organisé sous la forme de trois articles, nous avons abordé l'écologie des espèces les plus importantes (en termes d’abondance et de biomasse) identifiées au premier chapitre. Nous identifions les espèces qui migrent verticalement vers la surface pour se nourrir la nuit et transporter activement le carbone ingéré vers les eaux profondes pendant la journée. De plus, nous avons montré comment ces patrons de distribution verticale peuvent être liés aux caractéristiques physico-chimiques. Nous avons démontré que plusieurs espèces occupent une position trophique pivot en consommant du zooplancton et en fournissant du fourrage à de nombreux prédateurs épipélagiques et d'eaux profondes. En outre, nous montrons que les organismes gélatineux sont des proies importantes des poissons mésopélagiques, illustrant ainsi une relation trophique cruciale qui a été historiquement sous-estimée. En combinant toutes ces informations, nous avons démontré que les poissons mésopélagiques sont séparés en différents groupes fonctionnels en termes de préférence alimentaire, composition isotopique, pic d'abondance verticale et de réponse aux contraintes environnementales (température et oxygène). À titre d'exemple, nous avons défini cinq groupes fonctionnels pour les poissons hachette, et plus de trois modèles de préférence alimentaire et quatre modèles de comportement migratoire pour les poissons lanterne. Ces schémas révèlent une forte partition des ressources et plusieurs mécanismes pour éviter l'exclusion compétitive. Enfin, à travers le cas d'étude de le poisson-vipère, nous avons exploré comment les facteurs physiques affectent l'écologie des espèces mésopélagiques et comment ces relations sont susceptibles de changer dans les grandes zones océaniques. Nous avons montré que l'écologie et les rôles fonctionnels de le poisson-vipère semblent être modulés par le changement latitudinal de température. Par exemple, dans la plupart des régions tropicales, ces poissons se nourrissent, excrétent et servent de proies en continu dans les couches profondes. Au contraire, dans les régions tempérées, les poissons-vipère remontent vers les eaux superficielles où ils interagissent avec les prédateurs épipélagiques libérant ainsi du carbone à une profondeur où la reminéralisation est la plus importante. Les informations présentées ici contribuent à la compréhension globale de la biodiversité et de l'écologie de plusieurs espèces d'eaux profondes.

Here we propose a comprehensive study on the biodiversity and ecology of mesopelagic fishes from the Southwestern Tropical Atlantic (SWTA). For that, we combined information on the diversity, abundance, distribution, trophic ecology, and physical and chemical habitat of thousands of mesopelagic specimens recently collected on the surveys of the project ABRACOS (Acoustics along the BRAzilian COaSt; 2015 and 2017). This thesis is organized over a general introduction, two main chapters, and a conclusion. In the first chapter, organized over nine articles, we addressed the biodiversity, distribution, and morphometrical aspects of mesopelagic fishes, providing the first baseline of mesopelagic fish biodiversity from the SWTA. In the first article, which included a synthesis of the mesopelagic fish fauna in the area, we showed that a relatively high number of taxa occurs in the study area, including at least 24 orders, 56 families, and 207 species. From those, nine species (4%) are potentially new and 61 (30%) represented new records for Brazilian waters. Five families were predominant and accounted for 52% of the diversity of taxa, 90% of the specimens collected, and 72% of the total biomass: Myctophidae, Stomiidae, Gonostomatidae, Melamphaidae, and Sternoptychidae. In six complementary articles, we detailed the diversity, distribution, and morphometry of the following fish groups: Trichiuridae, Howelidae, Caristiidae, Argentiniformes, Stephanoberycoidei, and Ceratioidei. In these studies, we not only report the new occurrence of species in the SWTA, but also reviewed, re-identified, and discussed previously records of mesopelagic species along the SWTA. Finally, in two articles we provided novel length-weight relationships for twenty-three species.In the second chapter, organized over three articles, we addressed the ecology of the most important (in terms of abundance and biomass) species identified in chapter one: Sternoptychidae (hatchetfishes), Myctophidae (lanternfishes), and the viperfish Chauliodus sloani. We pointed out which species in the SWTA vertically migrate to the surface to feed at night and actively transport the ingested carbon to deep waters during daylight. Moreover, we showed how it might be related to physical-chemical features. We demonstrated that several species occupy an important trophic position by consuming zooplankton and providing forage for numerous epipelagic and deep-sea predators. Additionally, we showed high consumption of gelatinous organisms, a crucial trophic relationship that has been historically underestimated. By combining all the information, we demonstrated that mesopelagic fishes are segregated into functional groups with different diet preferences, isotopic composition, vertical abundance peaks, and responses to environmental constraints (temperature and oxygen). As an example, we defined five functional groups for hatchetfishes, whereas over three patterns of prey preference and four patterns of migratory behaviour for lanternfishes. These patterns reveal a high resource partitioning and several mechanisms to avoid competitive exclusion. Finally, through the study case of the viperfish we explored how physical drivers affect the ecology of mesopelagic species and how these relationships are likely to change over large oceanic areas. We showed that the ecology and functional roles of the viperfish are expected to be modulated by the latitudinal change in temperature. For instance, in most tropical regions the viperfish stay full-time feeding, excreting, and serving as prey at deep layers. On the contrary, in temperate regions, the viperfish ascend to superficial waters where it trophically interacts with epipelagic predators and may release carbon where remineralization is the greatest. Information presented here significantly contributes to the overall understanding of the biodiversity and ecology of several deep-sea species.