Bases génétiques de la différenciation adaptative en milieu anthropisé chez Macoma balthica, un bivalve marin à fort flux génique

Dans un contexte environnemental anthropisé, fragmenté et soumis à un changement climatique rapide, l’appréhension des processus d'adaptation locale des organismes marins par l'étude de zones de contact entre taxa proches constitue une approche privilégiée. Dans ces zones, des génotypes hybrides persistent malgré un état de maladaptation liée à des incompatibilités génétiques endogènes et/ou des barrières exogènes. L'histoire biogéographique complexe de la telline baltique Macoma balthica fait émerger quatre zones hybrides européennes, dont l'une, localisée autour de la Pointe Finistère (France), est le résultat d’un contact entre deux stocks génétiques ayant divergé en allopatrie. Ces divergences sont susceptibles de rompre la coadaptation entre génomes nucléaire et mitochondrial en raison de l'émergence d'incompatibilités mitonucléaires (MNIs). Ainsi, les sous-unités protéiques des cinq complexes de la chaine OXPHO sont codées à la fois par des gènes nucléaires et mitochondriaux, et une coévolution intergénomique étroite est requise pour maintenir la production énergétique cellulaire. De précédentes données de transcriptomique dévoilent de probables MNIs chez M. balthica au niveau des complexes respiratoires I et V, Afin d’apporter des éléments de compréhension aux mécanismes de maintien des zones hybrides dans un contexte de pression anthropique, le présent travail se propose de tester l'hypothèse de putatives MNIs dans cette zone de contact. Pour cela, (i) six mitogénomes correspondant à cinq lignées haplotypiques divergentes en Europe ont été séquencés et l'architecture génomique a été étudiée conjointement à une cartographie des mutations des 13 gènes mitochondriaux, (ii) le niveau de transcription de 5 gènes nucléaires et 8 gènes mitochondriaux (complexe I à V) des individus hybrides a été comparé à celui des lignées parentales après détermination du statut d'hybridation de chaque individu (six populations françaises). A défaut d'apporter des éléments de réponses concrets quant à l'existence de MNIs chez M. balthica, et ses répercussions évolutives en terme de dépression d'hybridation, ce travail constitue un tremplin vers une étude approfondie de la zone hybride française en développant de nouveaux outils moléculaires, et de solides techniques expérimentales pour la conduite de futurs croisements artificiels.

Silanisation de polysaccharides en milieu liquide ionique et réactivité d’un organoalkoxysilane vis-à-vis de nucléophiles simples : vers des hydrogels injectables pour l’ingénierie tissulaire du cartilage

Tissue engineering is a real challenge for the treatment of cartilage pathologies. In this field, biomimetic hydrogels based on natural polymers are among the most commonly used matrices. A hydrogel made of silanized hydroxypropylmethylcellulose (HPMC-Si) is especially promising because it can be injected in cartilaginous lesions by minimally invasive surgery. However, the current synthesis of HPMC-Si is limited by the insolubility of hydroxypropylmethylcellulose (HPMC). This thesis work was focused on finding new synthesis conditions for the design of HPMC-Si hydrogel. In order to obtain a complete solubilization of HPMC and to improve its functionalization by the (3-glycidyloxypropyl) trimethoxysilane (GPTMS), the use of ionic liquids (IL), which are excellent solvents for polysaccharides, was undertaken. The beginning of this study was first devoted to the selection of an IL and then to the development of new reaction conditions. With these new conditions, higher silicon rates were obtained for HPMC modified in ionic liquid medium, however no hydrogel could be formed. The second part was therefore devoted to the synthesis of GPTMS 13C. Indeed, thanks to this radiolabeling, a structural characterization by 13C NMR of the HPMC-Si could be achieved. Finally, the reactivity in organic solvents of three organosilanes, including the GPTMS, was investigated toward nucleophiles representing the common functions found in natural polymers (e.g. -NH2, -OH, -SH). The results of this thesis have provided insights into the GPTMS reactivity in organic medium and thus paves the way to new conditions for the silanization of polysaccharides.

L'étain et les organoétains en milieu marin. Biogéochimie et écotoxicologie.

This report synthesizes the knowledge on the biogeochemical cycle, bioconcentration processes and ecotoxicity of tin and organotins in the marine environment. Concentrations levels, biomethylation mechanisms and exchanges between sediments and water are assessed. Emphasis is given on tributyltin sublethal effects, toxicity mechanisms and no effect levels for the most sensitive organisms. Regulations on the use of organotins as antifoulants in paints are examined. Conclusions and recommendations for environmental management and research are given.

Développement d'un drone nautique pour le prélèvement d'échantillons d'eau en milieu côtier et estuarien (SPEEdoo)

A nautical drone was designed for the monitoring of estuarine and coastal waters in the context of the Water Framework Directive (WFD) to : - go up to 500 m off the coastline in less than 5 minutes, - perform in situ measurements (temperature, salinity, turbidity), - collect water samples for later analysis in the laboratory (phytoplankton identification, chlorophyll, nutrients, ...).

Fascicule technique pour la mise en œuvre du suivi "Paramètres Physico-Chimiques & Phytoplancton" du réseau de contrôle de surveillance DCE à La Réunion : Réseau Hydrologique du Littoral Réunionnais

De 2010 à 2012, le projet " Bon Etat : Actualisation de l’état des lieux du SDAGE, volet eaux côtières réunionnaises " (DEAL de La Réunion/Ifremer) a permis la mise en place de 4 groupes de travail DCE experts dont les travaux ont été synthétisés à travers 4 fascicules techniques définissant les conditions de mise en oeuvre des différents suivis du réseau de contrôle de la surveillance (RCS) DCE en milieu marin à la Réunion. Une première version du fascicule "Physico-chimie & phytoplancton", a été produite en 2012 et validée au niveau national par les référents DCE (Coordination "phytoplancton", Coordination "hydrologie", Coordination nationale DCE milieu Marin, responsable projet Quadrige). Une mise à jour a été proposée en 2015 (Office de l'eau Réunion/Ifremer) dans la double perspective des recommandations du GT DCE de la Réunion et des nouvelles campagnes de suivi du "Réseau Hydrologique du Littoral Réunionnais - RHLR". Ce fascicule a vocation à constituer le support technique des méthodes et des référentiels pour la réalisation du suivi "RHLR" du RCS DCE à La Réunion. Il précise les protocoles de prélèvement, d’analyse, de bancarisation, de synthèse et de diffusion des données. Il présente également les indicateurs associés aux différents éléments de qualité, adaptés à La Réunion

Qualification zoo-sanitaire du naissain de captage 2013 de l'huître creuse Crassostrea gigas (QUALIF) - Détection précoce des maladies en épreuve thermique de laboratoire

Depuis 2008, des mortalités massives d’huîtres creuses âgées de moins d’un an sont relevées sur le littoral français dès que la température de l’eau de mer atteint le seuil de 16°C. Ces mortalités de naissains sont associées à la détection du virus OsHV-1 μVar. Des travaux de qualification zoo-sanitaire menés depuis 2010 ont montré qu’un lot de naissains issus du captage naturel sur deux était infecté par le virus bien avant l’apparition des mortalités dans le milieu naturel, mais qu’a contrario les naissains d’écloserie expertisés présentaient une fréquence plus faible de portage latent. Dans ce contexte de crise zoo-sanitaire chronique, l’objectif de notre étude consistait à obtenir une information du statut zoo-sanitaire OsHV-1 μVar des populations de naissains du captage 2013 à l’échelle national. Ce travail avait pour finalité de permettre l’identification précoce des zones de captage associées à un risque de mortalité due à l’infection par OsHV-1 μVar. La méthodologie de l’épreuve thermique de laboratoire (ETL) correspond en une période de 1 mois d’isolement des naissains à évaluer en conditions contrôlées de laboratoire. Lors de cette période la température de l’eau de mer est maintenue constante à 21°C et la mortalité est relevée tous les 10 jours. La survie finale associée à des analyses qPCR permettent de qualifier le statut sanitaire en terme de portage OsHV-1 μVar de l’échantillon (statut infecté ou non infecté). Entre février et mars 2014, vingt et un échantillons de naissains âgés de 5 à 7 mois ont été échantillonnés dans six sites du littoral français (étang de Thau, bassin d’Arcachon, pertuis Charentais, baie de Bourgneuf, baie de Vilaine et rade de Brest) pour être qualifiés par ETL au site expérimental Ifremer d’Argenton. Les résultats de la campagne 2014 de qualification zoo-sanitaire confirment qu’en période hivernale, dans le milieu naturel, des naissains de captage peuvent être infectés par OsHV-1 μVar sans développement apparent de maladies ni mortalité. En revanche en ETL, ces lots de naissains infectés par OsHV-1 μVar présentent des taux de mortalité importants. Ainsi, sur les 20 échantillons de naissains de captage étudiés, onze ont révélé des maladies en ETL avec des mortalités cumulées variant de 16 % à 80 %. Ce ratio d’un échantillon sur deux de naissains infectés par OsHV-1 μVar demeure proche de celui observé de 2010 à 2013 lors des travaux précédents qui avaient permis de définir l’ETL. les six sites étudiés ont montré des résultats contrastés. En effet, les résultats se sont révélés favorables pour l’étang de Thau et la baie de Bourgneuf et défavorables dans le cas de la rade de Brest et la Baie de Vilaine. Pour ces deux derniers sites, tous les échantillons de naissains testés ont montré de fortes mortalités pendant l’ETL. Des différences s’observent également intra-site, notamment à Marennes Oléron avec 1 échantillon sur 3 infectés par OsHV-1 μVar ou dans pour Arcachon avec 3 échantillons sur 5. Dans le contexte préoccupant de l’épizootie actuelle, nos résultats confirment que certains lots de naissains de captage sont infectés par OsHV-1 μVar dès les mois de février-mars et pourrait être des acteurs actifs dans le déclenchement annuel du processus infectieux en milieu naturel quand la température de l’eau dépasse 16°C. Par ailleurs, notre étude démontre qu’il serait possible chaque année d’obtenir une qualification sanitaire précoce des zones de captage. Cela permettrait d’améliorer la gestion des risques liés aux transferts de naissains infectés par OsHV-1 μVar dans les différents bassins de production.

Qualification zoo-sanitaire du naissain de captage 2014 de l'huître creuse Crassostrea gigas (QUALIF) - Détection précoce des maladies en épreuve thermique de laboratoire

Depuis 2008, des mortalités massives d’huîtres creuses âgées de moins d’un an sont relevées sur le littoral français dès que la température de l’eau de mer atteint le seuil de 16°C. Ces mortalités de naissains sont associées à la détection du virus OsHV-1 μVar. Depuis 2010, des travaux de qualification zoo-sanitaire ont montré qu’environ un lot de naissains de captage sur deux était infecté par le virus avant l’apparition des mortalités dans le milieu naturel. En 2014, dans le cadre de la première action QUALIF, les résultats de la qualification zoo-sanitaire des naissains du captage de l’année 2013 à l’échelle nationale ont mis en évidence le caractère infectieux des maladies développées par ces naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar. L’objectif 2015 du second volet QUALIF consistait à reproduire le travail de qualification zoo-sanitaire OsHV-1 μVar pour les naissains du captage de l’année 2014. Les résultats (2014 et 2015) permettront d’aborder la variation interannuelle du statut zoo-sanitaire des naissains pour chacun des sites étudiés. La méthodologie de l’épreuve de qualification zoo-sanitaire consiste en une période de 1 mois d’isolement des naissains en conditions contrôlées de laboratoire. Lors de cette épreuve, la température de l’eau de mer est maintenue constante à 21°C et la mortalité est relevée tous les 10 jours. La survie finale et les analyses qPCR permettent de qualifier le statut sanitaire en terme de portage OsHV-1 μVar de l’échantillon (infecté ou non infecté). De début janvier à fin mars 2015, 39 échantillons de naissains âgés de 5 à 7 mois ont été prélevés dans 6 sites du littoral français (étang de Thau, bassin d’Arcachon, bassin de Marennes Oléron, baie de Bourgneuf, embouchure de La Vilaine et rade de Brest) pour être testés en épreuve thermique de laboratoire (ETL) dans l’outil expérimental Ifremer à Argenton. Les résultats montrent que 25 des 39 (soit 64 %) lots de naissains de captage testés ont développé des maladies en ETL associés à des mortalités cumulées variant de 6 à 72 %. Cette valeur de 64 % de lots détectés est plus élevée que celle précédemment observée en 2014 (55 %). Les résultats de cette seconde campagne de qualification zoo-sanitaire sont favorables pour les naissains de l’étang de Thau (absence de mortalité), moins favorables pour ceux d’Arcachon, Marennes Oléron, et ceux de la baie de Bourgneuf (réponses contrastées en terme de mortalité intra-site) et très défavorables pour les naissains de La Vilaine et de la rade de Brest (mortalités observées sur tous les échantillons testés). La principale conclusion de cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire est identique à celle de 2014, à savoir qu’il est existe dans le milieu naturel en période hivernale des lots de naissains de captage infectés par OsHV-1 μVar sans développement apparent des maladies. Ces lots de naissains porteurs latents d’OsHV-1 μVar sont détectables en ETL et la présence d’OsHV-1 μVar peut alors être confirmée par qPCR. Dans le contexte actuel d’épizooties chroniques, nos résultats confirment à nouveau qu’il est possible d’identifier précocement les lots de naissains infectés ou non par OsHV-1 μVar. Ces animaux infectés sont un réservoir du virus en période hivernale. Dès que la température de l’eau de mer franchit le seuil de 16°C, ils participeront à la réémergence des maladies en milieu naturel. Par ailleurs, cette seconde étude de qualification zoo-sanitaire confirme la possibilité d’apprécier le risque sanitaire pour chaque zone de captage en fonction de la détection précoce des lots de naissains infectés par OsHV-1 μVar.

Analyse des tendances des séries temporelles de la concentration en azote minéral dissous dans les trois principaux estuaires de la façade Manche-Atlantique

Estuaries are areas which, from their structure, their fonctioning, and their localisation, are subject to significant contribution of nutrients. One of the objectif of the RNO, the French network for coastal water quality monitoring, is to assess the levels and trends of nutrient concentrations in estuaries. A linear model was used in order to describe and to explain the total dissolved nitrogen concentration evolution in the three most important estuaries on the Chanel-Atlantic front (Seine, Loire and Gironde). As a first step, the selection of a reliable data set was performed. Then total dissolved nitrogen evolution schemes in estuary environment were graphically studied, and allowed a resonable choice of covariables. The salinity played a major role in explaining nitrogen concentration variability in estuary, and dilution lines were proved to be a useful tool to detect outlying observations and to model the nitrogenlsalinity relation. Increasing trends were detected by the model, with a high magnitude in Seine, intermediate in Loire, and lower in Gironde. The non linear trend estimated in Loire and Seine estuaries could be due to important interannual variations as suggest in graphics. In the objective of the QUADRIGE database valorisation, a discussion on the statistical model, and on the RNO hydrological data sampling strategy, allowed to formulate suggestions towards a better exploitation of nutrient data.

Relations entre apports terrigènes et conchyliculture dans les Pertuis Charentais

This work presents interactions between quantitative and qualitative river freshwater inputs and the shellfish farming (oyster and mussel) in the Pertuis Charentais. The quantity of freshwater (i.e. salinity) seems to have a weak influence on the shellfish farming contrarily to its quality determined by particulate and dissolved matters contained in the water. In autumn and winter, large precipitations have a "globally positive" effect amending the coastal ecosystem. Associated dissolved nutriments and the organic matter largely determine the quality of the coming spring growth for bred shellfish, itself controlling in turn the annual yield efficiencies. However, in winter their effects are postponed because of strong mineral load, low luminosity and temperature, then limiting the primary production. The spring contributions, directly linked to territorial practices, agriculture and tourism are more variable in quantity and quality from one year to another. They often correspond to high-risk inflows since numerous substances from anthropogenic watersheds can be found diluted in the coastal zone as in the Pertuis Charentais. Their impacts on in situ estuarine ecosystems are still poorly known since these substances are mainly studied and estimated in laboratory in controlled conditions. Several studies showed anthropogenic contaminations (i.e. cadmium, pesticides) could have significant direct or indirect effects on shellfish farming. For instance, the "summer" mortalities between 1990 and 2000 in the South of the Marennes-Oléron bay (MOB), that induced environmental and physiological oyster disorders, could be linked to pesticide effects, measured during consecutive years on the oyster bed of Ronce Perquis in the South of the MOB. The weak results from the spring larval rearing of the IFREMER experimental hatchery in the South of the bay, and chromosomal abnormalities measured on the stocks of wild oysters of the Pertuis could confirm a high-risk spring environment for the shellfish farming. In summer terrestrial inputs are reduced by low precipitations, anthropogenic water removals (drinking water, irrigation) and by plant evapotranspiration. Consequently certain years, a significant salinity increase in water masses of the Pertuis Charentais is observed. However, based on long-term observations, the significant interannual variability noticed in freshwater contributions constitutes one of the most important facts of these last years. When contributions are weak (i.e. 1991 and 2011), the mean annual salinity is 34.5 in the MOB. To the contrary, other years (i.e. 1977, 1981, 1983 and 1988), the mean salinity reduced to 30.5 shows the significant freshwater contributions to the bay. Elsewhere, particularly in the mediterranean region, oyster breeding water conditions characterized by high salinity values show the freshwater does not seem to be necessary for biological functions of the Pacific oyster Crassostrea gigas. Indeed, the oyster embryonic life in particular is well adapted to high salinity values as long as trophic resources are substantial and temperatures remain high. These two factors firstly condition the embryonic survival before the water salinity. Besides, in the Pertuis Charentais, wind conditions and the geographical bloodstock position rather determine the success of the larvae capture than seawater physic-chemical conditions. Finally, a misunderstanding still remains on summer freshwater contributions to the oyster larvae food supply.

Rôle des ports dans le cycle de vie des poissons. Les ports : nurseries de sars ?

Le présent document constitue un rapport final de l’étude dont l’objectif peut s’énoncer comme suit : « les zones portuaires peuvent elles être des nurseries de sars ? ». Tenter de répondre à cette question, simple en apparence, nécessite de mener des études aux niveaux populationnel et individuel et ce afin de comprendre les processus sous-jacents. Quatre volets ont été menés. Dans le premier volet, à partir des données issues du projet Nappex, nous avons étudié les changements spatio-temporels d’abondance de quatre espèces de sars dans cinq marinas réparties le long de la façade Méditerranéenne. Dans un second volet, nous avons cherché à comparer les cinétiques de mortalité post-installation de deux espèces de sars en milieu portuaire et naturel. Dans un troisième volet, la croissance et la condition de deux mêmes espèces de sars ont été comparées entre des zones portuaires et des zones naturelles. Enfin, dans un quatrième volet, nous avons cherché à mettre en place des outils pour appréhender la migration des juvéniles des zones portuaires vers les zones naturelles pour rejoindre les populations adultes.

HYSCORES : Cartographies hyperspectrales appliquées aux écosystèmes coralliens et à leur état de santé.

En 2013, les résultats des travaux menés dans le cadre des projets "Spectrhabent-OI" (2009-2012), étendus au projet "Bioindication" (2012-2013) ont permis d'illustrer le potentiel important représenté par les nouvelles techniques d'imagerie aérienne hyperspectrale appliquées sur les plateformes récifales de l'île de La Réunion. L'objectif principal du projet HYSCORES (2015-2016) est de consolider ces premiers résultats dans une perspective de mise en œuvre opérationnelle de ces nouvelles méthodes dans le cadre de la DCE (directive-cadre européenne sur l’eau (2000/60/CE)). Pour cela 3 axes de recherche sont proposés : 1) l’étude et l'évaluation de la pertinence de l'indicateur VCH (vitalité corallienne hyperspectrale) proposé en 2012 ; 2) la capacité de l'indicateur à mettre en évidence une évolution de l'état global entre 2009 et 2015 ; 3) mieux cerner et quantifier les moyens et les ressources nécessaires à la mise en œuvre de ces nouvelles techniques en routine. Le projet s'appuie pour cela sur une nouvelle campagne d'acquisition de données brutes hyperspectrales réalisée en 2015 et couvrant les 4 principaux récifs frangeants de La Réunion. Ce rapport final présente le projet et ses objectifs dans leur globalité. Il détaille l'ensemble des méthodologies mises en œuvre dans le cadre des traitements numériques et décrit les résultats produits. Il s'attache également à l'analyse des résultats de la campagne 2015 HYSCORES en regard des résultats antérieurs (Spectrhabent-OI / BioIndication). A travers une analyse diachronique il confirme et illustre l'intérêt de ces nouvelles techniques pour évaluer les changements (gains et pertes) tant pour la Vitalité Corallienne Hyperspectrale (VCH) que pour le recouvrement corallien en général. Ce travail ouvre également sur de nouvelles perspectives en termes d'Indices (types coralliens par exemple) susceptibles de venir compléter la VCH dans le cadre de l'évaluation de l'Etat des plateformes récifales. L'ensemble des données et des résultats produits sont diffusés librement à travers les portails Sextant océan Indien et Archimer.

L'amélioration de la qualité des huîtres à échelle professionnelle: intégration de l'eau salée souterraine traitée comme milieu d'élevage

Les travaux menés au LCPL depuis plusieurs année sur l'engraissement contrôlé de l'huître creuse Crassostrea gigas ont permis, à l'échelle expérimentale de définir les différents paramètres d'élevage: Température: 14°C ration alimentaire: 2.109 cell/ind/j de la diatomée Skeletonema costatum indice AFNOR initial sans incidence débit d'eau: 3 lIind/h eau de mer ou eau salée souterraine Dans ces conditions et après 30 jours d'engraissement, le poids total des huîtres a progressé de 10%, le poids sec de 230%, l'indice AFNOR de 80% et la concentration en glycogène de 450%. Le travail réalisé ici a pour but de transposer de l'échelle expérimentale à une échelle significative pour les professionnels, la technique d'engraissement contrôlé en utilisant l'eau salée souterraine pour la production de phytoplancton d'une part et comme vecteur de régulation thermique d'autre part. En effet, un des intérêts de l'utilisation de l'eau salée souterraine réside dans sa température constante de 14°C permettant un engraissement des huîtres en toute saison sans risque de déclenchement de la gamétogenèse. Afin de vérifier cette possibilité, l'étude a été réalisée au cours de deux saisons: printemps et automne. Pour l'eassai automnal, trois bassins de 8 m2 ont été utilisés, alimentés respectivement en eau de mer naturelle, eau de mer régulé en température par échange thermique avec de l'eau salée souterraine et eau salée souterraine traitée. Dans chaque bassin, 330 kg d'huîtres ont été disposées en 7 ruches de 4 clayettes. Pour l'essai printanier, seuls deux bassins ont été utilisés, alimentés en eau de mer thermorégulée à deux débits différents: 0.61/h et 3 lIh. L'étude a été conduite pour chaque saison sur une période de 35 jours. En automne 2000, l'indice de qualité de chair de 8.2 initialement, a atteint 12.5 en eau salée souterraine, 13.8 en eau de mer thermorégulée et 14.2 en eau de mer naturelle. Le poids de chair sèche passe de 0.9 g initialement à respectivement 2.32g, 2.39g et 2.37g. Les dosages de Pb, Cd, Hg, Mn et As ne montent pas d'évolution entre le début et la fin de l'élevage, par contre le Fe augmente sensiblement dans les huîtres sur eau salée souterraine traitée. En fin d'élevage, une période de stockage de 4 semaines des huîtres sans nourriture, n'a pas montré de perte de qualité. Au printemps 2001, un deuxième essai sera conduit pour vérifier les résultats obtenus à l'automne 2000, confirmer le choix du milieu d'élevage et proposer les éléments permettant d'approcher les coûts de production.