Qualité du milieu marin littoral

1-Inroduction générale (Extraits). L'IFREMER exerce de longue date des tâches de surveillance et de contrôle de la qualité du milieu marin et de ses ressources. Certaines de ces tâches le sont de façon très organisée et systématique, couvrant "en réseau" l'ensemble du littoral français. Le présent ouvrage dresse le bilan des résultats obtenus par trois de ces réseaux, en vue d'évaluer la qualité actuelle des eaux littorales, mission à laquelle ils sont dédiés : le Réseau National d'Observation de la Qualité du Milieu Marin (RNO), le réseau de surveillance du phytoplancton (REPHY) et le réseau de surveillance microbiologique (REMI ). Le RNO a été mis en place en 1974 par le Ministère de l'Environnement avec pour premier objectif l'évaluation des niveaux et des tendances des polluants et des paramètres généraux de la qualité du milieu marin. Mais cette activité ne peut se concevoir sans une surveillance des effets biologiques de la qualité du milieu. Ce deuxième objectif de surveillance vise à évaluer l'état de santé de la flore et de la faune marines par la mesure de la réponse de ces organismes à des perturbations de la qualité du milieu. Il a été introduit en 1987 dans les programmes du RNO. Toutefois, les résultats n'en sont encore que préliminaires et ne sont pas présentés ici. La création du REPHY a fait suite aux intoxications par les coquillages observées en 1983. Ce réseau fait le suivi des populations phytoplanctoniques, de leurs perturbations et de l'apparition d'espèces toxiques pour l'homme ou pour les animaux marins. Dès 1984, la majeure partie du littoral faisait l'objet de cette surveillance. Quant au REMI , il évalue les niveaux et les tendances de la contamination microbiologique du milieu et plus spécialement des zones de production conchylicole. Il résulte de la réorganisation opérée en 1989 des activités de contrôle de la salubrité des coquillages menées par l'IFREMER. Cette réorganisation a eu pour objectif de permettre une appréciation plus globale de la qualité microbiologique du milieu, tout en fournissant les éléments contribuant à la protection du consommateur. Les résultats de surveillance du mi lieu portent au total sur une vingtaine de paramètres qui définissent plusieurs types de qualité environnementale : qualité générale des masses d'eaux par la température, la salinité, les sels nutritifs (nitrate, phosphate ... ), la chlorophylle ; contamination du milieu par des métaux (mercure, cadmium, plomb ... ) et des composés organiques toxiques (PCB, pesticides ... ), mesurés dans certains organismes sentinelles (moule, huître ... ) ; fréquence d'apparition dans les masses d'eaux d'espèces phytoplanctoniques toxiques représentées ici par Dinophysis et Alexandrium, et risques de toxicité effective des coquillages ; contamination du milieu par les bactéries d'origine terrestre, représentées ici par les coliformes fécaux mesurés dans les moules et les huîtres. …

SUSCEPTIBILITY TO BRUCHIDS AMONG COMMON BEANS IN UGANDA

The bean bruchids, Acanthoscelides obtectus Say and Zabrotes subfasciatus Boheman (Coleoptera: Bruchidae), are cosmopolitan pests of stored dry common beans ( Phaseolus vulgaris L. ), causing damage through reduction of grain quality and seed germination. Biological resistance to these bruchids was definitively established in non-cultivated bean accessions, and has been introgressed into a range of drybean market classes. However, existing resistance to bruchids in Uganda’s common bean germplasm has not been systematically studied. In this study, 45 bean genotypes from the National Bean-Breeding Programme (25 genotypes) and agroecologically diverse bean growing areas in Uganda (20 genotypes), were evaluated for postharvest bruchid resistance. None of the evaluated bean genotypes expressed resistance to either bruchid species, with all the 45 bean genotypes supporting bruchid development, reproduction and feeding. All genotypes were severely damaged by bruchids feeding, resulting in significant (P<0.05) reduction of seed germination. Reduction in seed germination was related to the number of emergence holes and seed size; small bean seeds damaged by up to 2 bruchid emergence holes had a 7.1% reduction in germination, while large bean seeds with a similar number of emergence holes showed a 25% reduction in germination. Whereas this study further confirms bruchids as important storage pests of beans causing direct loss through consumption of the seed and indirect loss through viability deterioration, the resistance to bruchids in the evaluated range of Uganda’s dry bean germplasm is inadequate for direct exploitation in a breeding programme.

Nitrate metabolism in the dinoflagellate Lingulodinium polyedrum

Les dinoflagellés sont des eucaryotes unicellulaires retrouvés dans la plupart des écosystèmes aquatiques du globe. Ces organismes amènent une contribution substantielle à la production primaire des océans, soit en tant que membre du phytoplancton, soit en tant que symbiontes des anthozoaires formant les récifs coralliens. Malheureusement, ce rôle écologique majeur est souvent négligé face à la capacité de certaines espèces de dinoflagellés à former des fleurs d'eau, parfois d'étendue et de durée spectaculaires. Ces floraisons d'algues, communément appelées "marées rouges", peuvent avoir de graves conséquences sur les écosystèmes côtiers, sur les industries de la pêche et du tourisme, ainsi que sur la santé humaine. Un des facteurs souvent corrélé avec la formation des fleurs d'eau est une augmentation dans la concentration de nutriments, notamment l’azote et le phosphore. Le nitrate est un des composants principaux retrouvés dans les eaux de ruissellement agricoles, mais également la forme d'azote bioaccessible la plus abondante dans les écosystèmes marins. Ainsi, l'agriculture humaine a contribué à magnifier significativement les problèmes associés aux marées rouges au niveau mondial. Cependant, la pollution ne peut pas expliquer à elle seule la formation et la persistance des fleurs d'eau, qui impliquent plusieurs facteurs biotiques et abiotiques. Il est particulièrement difficile d'évaluer l'importance relative qu'ont les ajouts de nitrate par rapport à ces autres facteurs, parce que le métabolisme du nitrate chez les dinoflagellés est largement méconnu. Le but principal de cette thèse vise à remédier à cette lacune. J'ai choisi Lingulodinium polyedrum comme modèle pour l'étude du métabolisme du nitrate, parce que ce dinoflagellé est facilement cultivable en laboratoire et qu'une étude transcriptomique a récemment fourni une liste de gènes pratiquement complète pour cette espèce. Il est également intéressant que certaines composantes moléculaires de la voie du nitrate chez cet organisme soient sous contrôle circadien. Ainsi, dans ce projet, j'ai utilisé des analyses physiologiques, biochimiques, transcriptomiques et bioinformatiques pour enrichir nos connaissances sur le métabolisme du nitrate des dinoflagellés et nous permettre de mieux apprécier le rôle de l'horloge circadienne dans la régulation de cette importante voie métabolique primaire. Je me suis tout d'abord penché sur les cas particuliers où des floraisons de dinoflagellés sont observées dans des conditions de carence en azote. Cette idée peut sembler contreintuitive, parce que l'ajout de nitrate plutôt que son épuisement dans le milieu est généralement associé aux floraisons d'algues. Cependant, j’ai découvert que lorsque du nitrate était ajouté à des cultures initialement carencées ou enrichies en azote, celles qui s'étaient acclimatées au stress d'azote arrivaient à survivre près de deux mois à haute densité cellulaire, alors que les cellules qui n'étaient pas acclimatées mourraient après deux semaines. En condition de carence d'azote sévère, les cellules arrivaient à survivre un peu plus de deux semaines et ce, en arrêtant leur cycle cellulaire et en diminuant leur activité photosynthétique. L’incapacité pour ces cellules carencées à synthétiser de nouveaux acides aminés dans un contexte où la photosynthèse était toujours active a mené à l’accumulation de carbone réduit sous forme de granules d’amidon et corps lipidiques. Curieusement, ces deux réserves de carbone se trouvaient à des pôles opposés de la cellule, suggérant un rôle fonctionnel à cette polarisation. La deuxième contribution de ma thèse fut d’identifier et de caractériser les premiers transporteurs de nitrate chez les dinoflagellés. J'ai découvert que Lingulodinium ne possédait que très peu de transporteurs comparativement à ce qui est observé chez les plantes et j'ai suggéré que seuls les membres de la famille des transporteurs de nitrate de haute affinité 2 (NRT2) étaient réellement impliqués dans le transport du nitrate. Le principal transporteur chez Lingulodinium était exprimé constitutivement, suggérant que l’acquisition du nitrate chez ce dinoflagellé se fondait majoritairement sur un système constitutif plutôt qu’inductible. Enfin, j'ai démontré que l'acquisition du nitrate chez Lingulodinium était régulée par la lumière et non par l'horloge circadienne, tel qu'il avait été proposé dans une étude antérieure. Finalement, j’ai utilisé une approche RNA-seq pour vérifier si certains transcrits de composantes impliquées dans le métabolisme du nitrate de Lingulodinium étaient sous contrôle circadien. Non seulement ai-je découvert qu’il n’y avait aucune variation journalière dans les niveaux des transcrits impliqués dans le métabolisme du nitrate, j’ai aussi constaté qu’il n’y avait aucune variation journalière pour n’importe quel ARN du transcriptome de Lingulodinium. Cette découverte a démontré que l’horloge de ce dinoflagellé n'avait pas besoin de transcription rythmique pour générer des rythmes physiologiques comme observé chez les autres eukaryotes.

Facteurs influençant le succès de la restauration des populations de carex faux-lupulina

Ce mémoire visait à déterminer les pratiques et les facteurs favorables au succès des réintroductions du carex faux-lupulina (Carex lupuliformis), une espèce vivace menacée poussant dans divers types de milieux humides ouverts du nord-est de l’Amérique du Nord. Pour répondre à cet objectif, des expériences de germination en serres ont été réalisées, et la survie, la vigueur et le microhabitat de chaque plant de carex faux-lupulina connu au Québec (sauvage ou réintroduit) ont été mesurés. Nos résultats montrent que le carex faux-lupulina est une espèce facile à propager ex situ. Une stratification froide (4°C) des semences dans du sable humide pendant un mois induit des taux de germination élevés. Nos résultats montrent également que des pucerons exotiques, ainsi qu’une transplantation dans des habitats inadaptés aux besoins de l’espèce en termes d’humidité du sol et de lumière disponible, ont causé la mort prématurée d’un grand nombre de transplants. Notre programme de réintroduction a permis d’établir une nouvelle population de l’espèce au Québec, et a potentiellement permis de sextupler la taille des populations de la province. Globalement, cette étude a permis de mieux comprendre l’écologie du carex faux-lupulina, et ainsi de faciliter la restauration de ses populations.

Essai inter-analystes Ifremer pour l’évaluation de la qualité des connaissances en taxinomie et dénombrement du phytoplancton marin – Rapport d'évaluation des analystest du phytoplancton marin dans le cadre du REPHY

Les essais d'aptitude par comparaison inter-laboratoires ou inter-analystes sont utilisés pour évaluer les performances des laboratoires ou analystes sur des compétences spécifiques. Un exercice d’inter-comparaison international est organisé tous les ans par le Marine Institute Phytoplankton unit de Galway (Ireland), sous couvert du NMBAQC-BEQUALM, pour évaluer les performances en identification et en dénombrement du phytoplancton marin. La détermination des espèces phytoplanctoniques et l’estimation de leur abondance dans le cadre du Réseau d’observation et de surveillance du Phytoplancton et de l’Hydrologie, mis en oeuvre par l’Ifremer (REPHY) s’appuie sur 28 analystes, répartis dans 11 laboratoires. Onze d’entre eux ont été inscrits à titre individuel en 2015 pour participer à l’inter-comparaison réalisé par le Marine Institute de Galway (ICN-BEQUALM). Les échantillons envoyés aux analystes concernés ont été utilisés pour évaluer aussi les compétences des analystes non-inscrits à l’ICN-BEQUALM, mais réalisant également des analyses de phytoplancton dans ces mêmes laboratoires pour le REPHY. L’analyse statistique des résultats s’appuie sur la même mesure de performance que celle utilisée par le Marine Institute. Ce rapport décrit le déroulement de l’ICN-BEQUALM et de l’essai complémentaire Ifremer (EIA) et, présente seulement les résultats obtenus pour l’essai Ifremer. L'objectif est d'apporter des éléments à l'ensemble du personnel du REPHY afin d'entretenir une amélioration continue des pratiques et de déterminer des actions à mettre en oeuvre pour cette amélioration. En terme d'identification des taxa, les résultats reçus montrent que les analystes sont hautement qualifiés dans l'identification du phytoplancton marin et démontrent qu'il existe un consensus parmi les analystes sur la majorité des identifications des espèces présentes dans les échantillons de cet essai. Toutefois, des formations ciblées sur les espèces des genres Pseudo-nitszschia et Guinardia sont à envisager pour certains analystes. L'analyse des résultats des dénombrements obtenus cette année a mis principalement en évidence l'importance de la bonne application des protocoles et des instructions particulièrement en ce qui concerne la maitrise de la préservation des échantillons. Cette dernière, repose en grande partie sur les conditions ambiantes de stockage et sur les délais d'analyse. Les différents exercices d'inter-comparaison qui ont été menés jusqu'à présent apportent souvent des éléments différents et complémentaires. Ils s'intègrent dans la démarche qualité, et devront, avec leur pérennisation, attester des bonnes pratiques et de leur optimisation. L'Ifremer, prévoit donc de faire participer chaque année à l'ICN-BEQUALM un tiers des analystes du REPHY et continuer aussi l’évaluation des différents analystes.

Evaluation du stock de coquilles Saint-Jacques de la Baie de Seine et du Proche Extérieur. COMOR 32 (8-23 juillet 2002)

Scientific scallop surveys called COMOR are carried out in the bay of Seine since 1976. Results are used by fishermen’ associations and by fishing administration to lead management measures. In this report, the scientific results of the survey COMOR 32 realised in July 2002 are described. Abundance and growth indices for scallop, by age and area, are presented. During these surveys, data about most abundant benthic species are also collected since 1998. A first assessment with five years data is made here. A global descriptive analysis is undertaken about all the species present on scallops grounds. A special zoom is applied on both species whitch could be exploited (whelk Buccinum undatum and queen scallop Aequipecten opercularis) and three competitive species (starfish Asterias rubens, American slipper-limpet Crepidula fornicata and brittle star Ophiothrix fragilis)

Résultats de la mise en oeuvre des réseaux REPHY et SRN – Zones côtières de la Manche orientale et de la baie sud de la Mer du Nord – Bilan de l’année 2015

The coastal zone of the Nord – Pas de Calais / Picardie showed dysfonctioning patterns of the ecosystem considered to be link to human activities along shores. These results in regular massive development of species, such as the phytoplanktonic seaweed, Phaeocystis sp. which life cycle was partly linked to nutrients availability and consequently to anthropogenic inputs. As part of the evaluation of the influence of continental inputs on the marine environment (nitrates, phosphates,…) and on potential eutrophication processes, of the estimation of the efficiency of the sewage treatments plants in the possible elimination of dumpings and in order to establish a long-term survey to follow up the change in coastal waters quality, the regional nutrients monitoring network was implemented by Ifremer in collaboration with the Agence de l'Eau Artois-Picardie in 1992 in order to complete the REPHY (Phytoplankton and Phycotoxins) monitoring programme. This study reports the main results for the year 2015 in terms of temporal change of the main physico-chemical and biological parameters characteristic of water masses sampled along three transects offshore Dunkerque, Boulogne-sur-Mer and the Bay of Somme.

Dispositifs optoélectroniques à base de semi-conducteurs organiques en couches minces

Les petites molécules de type p à bandes interdites étroites sont de plus en plus perçues comme des remplaçantes possibles aux polymères semi-conducteurs actuellement utilisés conjointement avec des dérivés de fullerènes de type n, dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV). Par contre, ces petites molécules tendent à cristalliser facilement lors de leur application en couches minces et forment difficilement des films homogènes appropriés. Des dispositifs OPV de type hétérojonction de masse ont été réalisés en ajoutant différentes espèces de polymères semi-conducteurs ou isolants, agissant comme matrices permettant de rectifier les inhomogénéités des films actifs et d’augmenter les performances des cellules photovoltaïques. Des polymères aux masses molaires spécifiques ont été synthétisés par réaction de Wittig en contrôlant précisément les ratios molaires des monomères et de la base utilisée. L’effet de la variation des masses molaires en fonction des morphologies de films minces obtenus et des performances des diodes organiques électroluminescentes reliées, a également été étudié. La microscopie électronique en transmission (MET) ou à balayage (MEB) a été employée en complément de la microscopie à force atomique (AFM) pour suivre l’évolution de la morphologie des films organiques minces. Une nouvelle méthode rapide de préparation des films pour l’imagerie MET sur substrats de silicium est également présentée et comparée à d’autres méthodes d’extraction. Motivé par le prix élevé et la rareté des métaux utilisés dans les substrats d’oxyde d’indium dopé à l’étain (ITO), le développement d’une nouvelle méthode de recyclage eco-responsable des substrats utilisés dans ces études est également présenté.

Ecological effects of flow and temperature regimes on fish communities in temperate rivers

Les organismes aquatiques sont adaptés à une grande variabilité hydrique et thermique des rivières. Malgré ceci, la régulation des eaux suscite des changements aux débits qui peuvent provoquer des impacts négatifs sur la biodiversité et les processus écologiques en rivière. Celle-ci peut aussi causer des modifications au niveau des régimes thermiques et des caractéristiques de l’habitat du poisson. Des données environnementales et biologiques décrivant l’habitat du poisson existent, mais elles sont incomplètes pour plusieurs rivières au Canada et de faible qualité, limitant les relations quantitatives débit-température-poissons à un petit nombre de rivières ou à une région étudiée. La recherche menée dans le cadre de mon doctorat concerne les impacts de la génération d'hydroélectricité sur les rivières; soit les changements aux régimes hydriques et thermiques reliés à la régulation des eaux sur la variation des communautés ichtyologiques qui habitent les rivières régulées et naturelles au Canada. Suite à une comparaison d’échantillonnage de pêche, une méthode constante pour obtenir des bons estimés de poisson (richesse, densité et biomasse des espèces) a été établie pour évaluer la structure de la communauté de poissons pour l’ensemble des rivières ciblées par l’étude. Afin de mieux comprendre ces changements environnementaux, les principales composantes décrivant ces régimes ont été identifiées et l’altération des régimes hydriques pour certaines rivières régulées a été quantifiée. Ces résultats ont servi à établir la relation significative entre le degré de changement biotique et le degré de changement hydrique pour illustrer les différences entre les régimes de régulation. Pour faire un complément aux indices biotiques déjà calculés pour l’ensemble des communautés de poissons (diversité, densité et biomasse des espèces par rivière), les différences au niveau des guildes de poissons ont été quantifiées pour expliquer les divers effets écologiques dus aux changements de régimes hydriques et thermiques provenant de la gestion des barrages. Ces derniers résultats servent à prédire pour quels traits écologiques ou groupes d’espèces de poissons les composantes hydriques et thermiques sont importantes. De plus, ces derniers résultats ont servi à mettre en valeur les variables décrivant les régimes thermiques qui ne sont pas toujours inclues dans les études hydro-écologiques. L’ensemble des résultats de cette thèse ont des retombées importantes sur la gestion des rivières en évaluant, de façon cohérente, l’impact de la régulation des rivières sur les communautés de poissons et en développant des outils de prévision pour la restauration des écosystèmes riverains.

RAIMOUEST : la pêcherie française de raies dans le golfe normand-breton

The landing ban of Raja undulata has raised misunderstanding for French fishermen, particularly for those fishing in the Norman‐Breton gulf (Southeast of ICES Division VIIe) where this species is very abundant. In this context, the RAIMOUEST project was launched as a professional and scientist partnership in order to enhance fisheries data on the main ray species caught in the Norman-Breton Gulf (Raja undulata, Raja brachyura, Raja clavata, Raja montagui and Raja microocellata). The French ray fisheries fleet was identified and a sample of fishermen involved in rays fishing was interviewed. Landings and effort data (logbooks), auctions sales and sampling at sea aboard professional fishing vessels were analysed. This working document presents the current results of this study. The French fleet concerned by ray fishing in the Normand-Breton Gulf in 2012 was composed of 289 vessels, mainly coastal trawlers/dredgers and small length size netters and longliners. R. undulata is the main ray species in this area. This species seems to form a local stock in the Normand-Breton Gulf with some continuity in the Eastern English Channel and the Western part of the Western English Channel. Three ways of analysis were used to provide an indicative level of R. undulata stock: French landings before 2009 were estimated at least at 300 tons in the Western English Channel (VIIe) and 160 tons in the Normand-Breton Gulf; sales at auctions of the Basse-Normandie fleet before 2009 were estimated at 235 tons in the western English Channel and 35 tons in the eastern English Channel (VIId); discards by the French bottom trawl fleet in ICES Division VIIe in 2012 and 2013 were estimated at 750 tons. Information on the spatial distribution of the other ray species in the English Channel was also provided. The coastal localisation of nursery for R. undulata and R. clavata was highlighted.

Compréhension des différences de distribution spatiale des anchois et de leurs œufs

La campagne PELGAS participe à la gestion du stock d’anchois du Golfe de Gascogne, en réalisant une évaluation directe à la mer de la biomasse d’anchois. Pour déterminer la biomasse totale, des appareils acoustiques envoyant des ultra-sons dans l’eau pour détecter les bancs de poisson sont utilisés. Ensuite des pêches sont effectuées sur les zones détectées pour déterminer la composition des bancs (espèces, poids, longueurs…). En parallèle, les oeufs d’anchois sont comptés. A partir des données récoltées de 2000 à 2015, j’ai pu réaliser des cartes de distribution spatiale des anchois et de leurs oeufs, ainsi que des analyses statistiques afin de comprendre les différences de distribution entre les deux. Il s’avère que les oeufs sont plus au large que les anchois, ce qui est dû à une question de poids moyen et de fécondité. Les anchois les plus gros seraient plus féconds et se localisent plus au large, d’où la répartition des oeufs plus éloignées des côtes que la biomasse totale d’anchois. La fécondité et le poids des anchois font parties des paramètres qui ont une influence sur la distribution des oeufs.

Diversité phénotypique dans la population d’anchois commun (Engraulis encrasicolus) du golfe de Gascogne

With the constant rising of the human population, it is essential to assess and manage the exploitation of the marine species for human consumption such as the anchovy of Bay of Biscay. Thanks to the PELGAS annual surveys, stocks of each species are estimated (biomass, repartition) and studies are undertaken to improve our knowledge about these species. Allozymic studies realized on the anchovy allowed to find a correlation between 2 alleles of the locus IDH and the habitat (depth). This allozyme has a key role in Krebs’ cycle,being speed limiting.. It enables to tolerate variations of temperature and dissolved oxygen. It would be interesting to do new research on variations in the anchovy’s environment and its migrations.

Development of Imaging Mass Spectrometry Analysis of Lipids in Biological and Clinically Relevant Applications

La spectrométrie de masse mesure la masse des ions selon leur rapport masse sur charge. Cette technique est employée dans plusieurs domaines et peut analyser des mélanges complexes. L’imagerie par spectrométrie de masse (Imaging Mass Spectrometry en anglais, IMS), une branche de la spectrométrie de masse, permet l’analyse des ions sur une surface, tout en conservant l’organisation spatiale des ions détectés. Jusqu’à présent, les échantillons les plus étudiés en IMS sont des sections tissulaires végétales ou animales. Parmi les molécules couramment analysées par l’IMS, les lipides ont suscité beaucoup d'intérêt. Les lipides sont impliqués dans les maladies et le fonctionnement normal des cellules; ils forment la membrane cellulaire et ont plusieurs rôles, comme celui de réguler des événements cellulaires. Considérant l’implication des lipides dans la biologie et la capacité du MALDI IMS à les analyser, nous avons développé des stratégies analytiques pour la manipulation des échantillons et l’analyse de larges ensembles de données lipidiques. La dégradation des lipides est très importante dans l’industrie alimentaire. De la même façon, les lipides des sections tissulaires risquent de se dégrader. Leurs produits de dégradation peuvent donc introduire des artefacts dans l’analyse IMS ainsi que la perte d’espèces lipidiques pouvant nuire à la précision des mesures d’abondance. Puisque les lipides oxydés sont aussi des médiateurs importants dans le développement de plusieurs maladies, leur réelle préservation devient donc critique. Dans les études multi-institutionnelles où les échantillons sont souvent transportés d’un emplacement à l’autre, des protocoles adaptés et validés, et des mesures de dégradation sont nécessaires. Nos principaux résultats sont les suivants : un accroissement en fonction du temps des phospholipides oxydés et des lysophospholipides dans des conditions ambiantes, une diminution de la présence des lipides ayant des acides gras insaturés et un effet inhibitoire sur ses phénomènes de la conservation des sections au froid sous N2. A température et atmosphère ambiantes, les phospholipides sont oxydés sur une échelle de temps typique d’une préparation IMS normale (~30 minutes). Les phospholipides sont aussi décomposés en lysophospholipides sur une échelle de temps de plusieurs jours. La validation d’une méthode de manipulation d’échantillon est d’autant plus importante lorsqu’il s’agit d’analyser un plus grand nombre d’échantillons. L’athérosclérose est une maladie cardiovasculaire induite par l’accumulation de matériel cellulaire sur la paroi artérielle. Puisque l’athérosclérose est un phénomène en trois dimension (3D), l'IMS 3D en série devient donc utile, d'une part, car elle a la capacité à localiser les molécules sur la longueur totale d’une plaque athéromateuse et, d'autre part, car elle peut identifier des mécanismes moléculaires du développement ou de la rupture des plaques. l'IMS 3D en série fait face à certains défis spécifiques, dont beaucoup se rapportent simplement à la reconstruction en 3D et à l’interprétation de la reconstruction moléculaire en temps réel. En tenant compte de ces objectifs et en utilisant l’IMS des lipides pour l’étude des plaques d’athérosclérose d’une carotide humaine et d’un modèle murin d’athérosclérose, nous avons élaboré des méthodes «open-source» pour la reconstruction des données de l’IMS en 3D. Notre méthodologie fournit un moyen d’obtenir des visualisations de haute qualité et démontre une stratégie pour l’interprétation rapide des données de l’IMS 3D par la segmentation multivariée. L’analyse d’aortes d’un modèle murin a été le point de départ pour le développement des méthodes car ce sont des échantillons mieux contrôlés. En corrélant les données acquises en mode d’ionisation positive et négative, l’IMS en 3D a permis de démontrer une accumulation des phospholipides dans les sinus aortiques. De plus, l’IMS par AgLDI a mis en évidence une localisation différentielle des acides gras libres, du cholestérol, des esters du cholestérol et des triglycérides. La segmentation multivariée des signaux lipidiques suite à l’analyse par IMS d’une carotide humaine démontre une histologie moléculaire corrélée avec le degré de sténose de l’artère. Ces recherches aident à mieux comprendre la complexité biologique de l’athérosclérose et peuvent possiblement prédire le développement de certains cas cliniques. La métastase au foie du cancer colorectal (Colorectal cancer liver metastasis en anglais, CRCLM) est la maladie métastatique du cancer colorectal primaire, un des cancers le plus fréquent au monde. L’évaluation et le pronostic des tumeurs CRCLM sont effectués avec l’histopathologie avec une marge d’erreur. Nous avons utilisé l’IMS des lipides pour identifier les compartiments histologiques du CRCLM et extraire leurs signatures lipidiques. En exploitant ces signatures moléculaires, nous avons pu déterminer un score histopathologique quantitatif et objectif et qui corrèle avec le pronostic. De plus, par la dissection des signatures lipidiques, nous avons identifié des espèces lipidiques individuelles qui sont discriminants des différentes histologies du CRCLM et qui peuvent potentiellement être utilisées comme des biomarqueurs pour la détermination de la réponse à la thérapie. Plus spécifiquement, nous avons trouvé une série de plasmalogènes et sphingolipides qui permettent de distinguer deux différents types de nécrose (infarct-like necrosis et usual necrosis en anglais, ILN et UN, respectivement). L’ILN est associé avec la réponse aux traitements chimiothérapiques, alors que l’UN est associé au fonctionnement normal de la tumeur.

La perception du temps et sa modulation par la température chez les guêpes parasitoïdes

Les modèles d'optimalité postulent que les animaux en quête de ressources utilisent le taux de gain de valeur adaptative pour optimiser plusieurs comportements tels que la répartition du temps lors de l’exploitation d‘un agrégat et l'investissement en progénitures. Bien que la durée de plusieurs comportements doit être régulée, peu d’évidences de la perception du temps sont actuellement disponibles pour les insectes et aucune pour les guêpes parasitoïdes, et ce malgré leur importance en tant que modèles écologiques. De plus, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes, cette capacité pourrait être affectée par la température. Nous avons supposé que les guêpes parasitoïdes auraient la capacité de percevoir le temps, à la fois de façon prospective (mesure du temps écoulé) et rétrospective (durée d'un événement passé), afin d'optimiser les décisions liées à l'exploitation d’agrégats d’hôtes et à la reproduction. Nous avons également émis l'hypothèse que la température aurait une incidence sur la perception du temps des guêpes parasitoïdes. Pour la mesure prospective du temps, nous avons utilisé la capacité d’apprentissage associatif de Microplitis croceipes (Hymenoptera: Braconidae). Les guêpes ont été entraînées à associer une odeur à la durée d'un intervalle entre des hôtes. Après leur entraînement, elles ont été testées dans un tunnel de vol avec un choix d’odeurs. Les guêpes ont choisi majoritairement l'odeur associée à l'intervalle de temps auquel elles étaient testées. Nous avons également investigué le rôle de la dépense énergétique sur la mesure du temps. Suite à une restriction de mouvement des guêpes pendant l'intervalle de temps entre les hôtes, elles choisissaient aléatoirement dans le tunnel de vol. L'absence de dépense énergétique les aurait rendues incapables de mesurer le temps. La dépense d'énergie est donc un substitut essentiel pour mesurer le temps. Pour la mesure rétrospective du temps, nous avons utilisé le processus d'évaluation de l'hôte de Trichogramma euproctidis (Hymenoptera: Trichogrammatidae). Certains trichogrammes utilisent la durée du transit initial sur l'œuf hôte afin d’en évaluer la taille et d’ajuster le nombre d’œufs à y pondre. Nous avons augmenté artificiellement la durée de transit initiale de T. euproctidis en suspendant l'œuf hôte pour le faire paraître plus gros qu'un œuf de taille similaire. Une augmentation de la durée de transit initiale a augmenté la taille de la ponte. Ceci démontre la capacité de T. euproctidis de mesurer la durée du transit initial, et donc d’une mesure du temps rétrospective. Pour déterminer si la température modifie la mesure du temps dans les espèces poïkilothermes, nous avons utilisé le comportement d’exploitation d’agrégats d’hôtes de T. euproctidis. Les modèles d’optimalités prédisent que les guêpes devraient rester plus longtemps et quitter à un faible taux de gain de valeur adaptative suite à un déplacement de longue durée plutôt que pour un déplacement de courte durée. Nous avons testé l'impact d'un déplacement de 24 h à différentes températures sur l'exploitation d’agrégats d’hôtes. Un déplacement à température chaude augmente le temps de résidence dans l’agrégat et diminue le taux de gain de valeur adaptative au moment de quitter ; ces comportements sont associés à un trajet de longue durée. L'inverse a été observé lors d’un déplacement à une température froide. Les températures chaude et froide ont modulé la mesure du temps en accélérant ou ralentissant l'horloge biologique, faisant paraître le déplacement respectivement plus long ou plus court qu’il ne l’était réellement. Ces résultats démontrent clairement que les guêpes parasitoïdes ont la capacité de mesurer le temps, autant rétrospectivement que prospectivement. Des preuves directes de leur capacité sont maintenant disponibles pour au moins deux espèces de guêpes parasitoïdes, une composante essentielle des modèles d'optimalité. Le rôle de la dépense énergétique dans la mesure du temps a aussi été démontré. Nos résultats fournissent également la preuve de l'impact de la température sur la perception du temps chez les insectes. L'utilisation de la dépense énergétique en tant que proxy pour mesurer le temps pourrait expliquer une partie de sa thermosensibilité, puisque les guêpes parasitoïdes sont poïkilothermes. Cette mesure du temps sensible à la température pourrait affecter des stratégies de lutte biologique. Sur le terrain, au début de la journée, la température de l'air sera similaire à la température de l'air autour des plantes infestées par des parasites, alors qu'elle sera plus chaude pendant la journée. En lutte biologique augmentative, les guêpes parasitoïdes libérées resteraient plus longtemps dans les agrégats d’hôtes que celles relâchées en début de journée.

La face cachée de la dune : communautés fongiques du sol: dynamique, succession et interactions avec la végétation d’un écosystème dunaire côtier aux Îles de la Madeleine, Qc

Les écosystèmes dunaires remplissent plusieurs fonctions écologiques essentielles comme celle de protéger le littoral grâce à leur capacité d’amortissement face aux vents et vagues des tempêtes. Les dunes jouent aussi un rôle dans la filtration de l’eau, la recharge de la nappe phréatique, le maintien de la biodiversité, en plus de présenter un attrait culturel, récréatif et touristique. Les milieux dunaires sont très dynamiques et incluent plusieurs stades de succession végétale, passant de la plage de sable nu à la dune bordière stabilisée par l’ammophile à ligule courte, laquelle permet aussi l’établissement d’autres herbacées, d’arbustes et, éventuellement, d’arbres. Or, la survie de ces végétaux est intimement liée aux microorganismes du sol. Les champignons du sol interagissent intimement avec les racines des plantes, modifient la structure des sols, et contribuent à la décomposition de la matière organique et à la disponibilité des nutriments. Ils sont donc des acteurs clés de l’écologie des sols et contribuent à la stabilisation des dunes. Malgré cela, la diversité et la structure des communautés fongiques, ainsi que les mécanismes influençant leur dynamique écologique, demeurent relativement méconnus. Le travail présenté dans cette thèse explore la diversité des communautés fongiques à travers le gradient de succession et de conditions édaphiques d’un écosystème dunaire côtier afin d’améliorer la compréhension de la dynamique des sols en milieux dunaires. Une vaste collecte de données sur le terrain a été réalisée sur une plaine de dunes reliques se trouvant aux Îles de la Madeleine, Qc. J’ai échantillonné plus de 80 sites répartis sur l’ensemble de ce système dunaire et caractérisé les champignons du sol grâce au séquençage à haut débit. Dans un premier temps, j’ai dressé un portait d’ensemble des communautés fongiques du sol à travers les différentes zones des dunes. En plus d’une description taxonomique, les modes de vie fongiques ont été prédits afin de mieux comprendre comment les variations au niveau des communautés de champignons du sol peuvent se traduire en changements fonctionnels. J’ai observé un niveau de diversité fongique élevé (plus de 3400 unités taxonomiques opérationnelles au total) et des communautés taxonomiquement et fonctionnellement distinctes à travers un gradient de succession et de conditions édaphiques. Ces résultats ont aussi indiqué que toutes les zones des dunes, incluant la zone pionière, supportent des communautés fongiques diversifiées. Ensuite, le lien entre les communautés végétales et fongiques a été étudié à travers l’ensemble de la séquence dunaire. Ces résultats ont montré une augmentation claire de la richesse spécifique végétale, ainsi qu’une augmentation de la diversité des stratégies d’acquisition de nutriments (traits souterrains lié à la nutrition des plantes, soit mycorhizien à arbuscule, ectomycorhizien, mycorhizien éricoide, fixateur d’azote ou non spécialisé). J’ai aussi pu établir une forte corrélation entre les champignons du sol et la végétation, qui semblent tous deux réagir de façon similaire aux conditions physicochimiques du sol. Le pH du sol influençait fortement les communautés végétales et fongiques. Le lien observé entre les communautés végétales et fongiques met l’emphase sur l’importance des interactions biotiques positives au fil de la succession dans les environnements pauvres en nutriments. Finalement, j’ai comparé les communautés de champignons ectomycorhiziens associées aux principales espèces arborescentes dans les forêts dunaires. J’ai observé une richesse importante, avec un total de 200 unités taxonomiques opérationnelles ectomycorhiziennes, appartenant principalement aux Agaricomycètes. Une analyse de réseaux n’a pas permis de détecter de modules (c'est-à-dire des sous-groupes d’espèces en interaction), ce qui indique un faible niveau de spécificité des associations ectomycorhiziennes. De plus, je n’ai pas observé de différences en termes de richesse ou de structure des communautés entre les quatre espèces hôtes. En conclusion, j’ai pu observer à travers la succession dunaire des communautés diversifiées et des structures distinctes selon la zone de la dune, tant chez les champignons que chez les plantes. La succession semble toutefois moins marquée au niveau des communautés fongiques, par rapport aux patrons observés chez les plantes. Ces résultats ont alimenté une réflexion sur le potentiel et les perspectives, mais aussi sur les limitations des approches reposant sur le séquençage à haut-débit en écologie microbienne.