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Le 21ème siècle subit un tsunami de données dans de nombreux domaines, notamment en bio-informatique. Ce changement de paradigme nécessite le développement de nouvelles méthodes de traitement capables de passer à l’échelle sur de telles données. Ce travail consiste principalement à considérer des jeux de données massifs provenant du séquençage génomique. Une façon courante de traiter ces données est de les représenter comme un ensemble de mots de taille fixe, appelés k-mers. Les k-mers sont très largement utilisés comme éléments de bases par de nombreuses méthodes d’analyses de données de séquençages. L’enjeu est de pouvoir représenter les k-mers et leurs abondances dans un grand nombre de jeux de données. Une possibilité est la matrice de k-mers, où chaque ligne est un k-mer associé à un vecteur d’abondances. Ces k-mers sont erronées en raison des erreurs de séquençage et doivent être filtrés. La technique habituelle consiste à écarter les k-mers peu abondants. Sur des ensembles de données complexes comme les métagénomes, un tel filtre n’est pas efficace et élimine un trop grand nombre de k-mers. La vision des abondances à travers les échantillons permise par la représentation matricielle permet également une nouvelle procédure de détection des erreurs dans les jeux de données complexes. En résumé, nous explorons le concept de matrice de k-mer et montrons ses capacités en termes de passage à l’échelle au travers de diverses applications, de l’indexation à l’analyse, et proposons différents outils à cette fin. Sur le plan de l’indexation, nos outils ont permis d’indexer un grand ensemble métagénomique du projet Tara Ocean tout en conservant des k-mers rares, habituellement écartés par les techniques de filtrage classiques. En matière d’analyse, notre technique de construction de matrices permet d’accélérer d’un ordre de grandeur l’analyse différentielle de k-mers. The 21st century is bringing a tsunami of data in many fields, especially in bioinformatics. This paradigm shift requires the development of new processing methods capable of scaling up on such data. This work consists mainly in considering massive tera-scaled datasets from genomic sequencing. A common way to process these data is to represent them as a set of words of a fixed size, called k-mers. The k-mers are widely used as building blocks by many sequencing data analysis techniques. The challenge is to be able to represent the k-mers and their abundances in a large number of datasets. One possibility is the k-mer matrix, where each row is a k-mer associated with a vector of abundances and each column corresponds to a sample. Some k-mers are erroneous due to sequencing errors and must be discarded. The usual technique consists in discarding low-abundant k-mers. On complex datasets such as metagenomes, such a filter is not efficient and discards too many k-mers. The holistic view of abundances across samples allowed by the matrix representation also enables a new procedure for error detection on such datasets. In summary, we explore the concept of k-mer matrix and show its scalability in various applications, from indexing to analysis, and propose different tools for this purpose. On the indexing side, our tools have allowed indexing a large metagenomic dataset from the Tara Ocean project while keeping additional k-mers, usually discarded by the classical k-mer filtering technique. The next and important step is to make the index publicly available. On the analysis side, our matrix construction technique enables to speed up a differential k-mer analysis of a state-of-the-art tool by an order of magnitude.

Dans ce travail, nous nous sommes proposés d’étudier la contamination, de certaines espèces de poissons provenant des côtes de la région de la Dakar, par les métaux lourds et les polluants organiques (pesticides, PCBs et HAPs). Les échantillons de poissons sont prélevés entre 2018 et 2021 dans les sites de Hann et de Soumbédioune, qui abritent des canaux d’évacuation, des eaux usées, traversant une bonne partie de la ville. Ces sites ont été choisis à cause des activités qui s’y déroulent. Les espèces de poissons collectées dans ces deux sites sont côtières et commercialisées. Les ETM ont été dosés par la spectrophotométrie à l’aide du photomètre PF-11. Une méthode basée sur l'extraction QuEChERS et la chromatographie gazeuse couplée à la spectrométrie de masse (GC/MSMS) a été développée pour la détermination des polluants organiques. La méthode développée présente de bons taux de récupération, une bonne précision, une bonne sensibilité et une bonne linéarité. Elle présente une bonne répétabilité et une reproductibilité. Les teneurs en métaux trouvées dans les deux sites sont nettement inférieures aux normes établies par la FAO et la CEE. Cependant les teneurs en pesticides dépassent largement la LMR (EC, 2018) dans les aliments. De même, les concentrations des HAPs et des PCBs sont supérieures aux limites, admises, définies par l'Union Européenne (UE) (30μg.Kg-1). Ainsi la présence de ces composés, dans ces espèces, pourrait être associée aux facteurs biotiques et anthropiques. Cela peut être dû à leurs habitats spécifiques et leurs habitudes alimentaires. Il faut noter que les POPs peuvent rester pendant de longues périodes dans les milieux aquatiques, être transférés dans les chaînes alimentaires, s’accumuler dans les organes des poissons et enfin atteindre les consommateurs. Cette étude a montré la présence des polluants organiques persistants et de métaux lourds dans les poissons provenant des sites de Hann et de Soumbédioune. Elle prouve aussi le danger réel que présente cette partie du littoral dakarois qui est constitué de zones utilisées pour la pêche et le débarquement de produits halieutiques. In this work, we propose to study the contamination, of certain species of fish from the coasts of the Dakar region, by heavy metals and organic pollutants (pesticides, PCBs and PAHs). The fish samples are taken between 2018 and 2021 in the sites of Hann and Soumbédioune, which are home to evacuation channels, wastewater, crossing a good part of the city. These sites were chosen because of the activities that take place there. The fish species collected in these two sites are coastal and marketed. The heavy metals were measured by spectrophotometry using the PF-11 photometer. A method based on QuEChERS extraction and gas chromatography coupled with mass spectrometry (GC/MSMS) has been developed for the determination of organic pollutants. The developed method presents good recovery rates, good precision, good sensitivity and good linearity. It has good repeatability and reproducibility. The metal contents found in the two sites are significantly lower than the standards established by the FAO and the EEC. However, pesticide levels greatly exceed the MRL (EC, 2018) in food. Similarly, the concentrations of PAHs and PCBs are above the accepted limits defined by the European Union (EU) (30 μg.Kg-1). Thus the presence of these compounds, in these species, could be associated with biotic and anthropogenic factors. This may be due to their specific habitats and feeding habits. It should be noted that POPs can remain for long periods in aquatic environments, be transferred in food chains, accumulate in fish organs and finally reach consumers. This study showed the presence of persistent organic pollutants and heavy metals in fish from the sites of Hann and Soumbedioune. It also proves the real danger presented by this part of the Dakar coast which is made up of areas used for fishing and the landing of fish products.

Le 21ème siècle subit un tsunami de données dans de nombreux domaines, notamment en bio-informatique. Ce changement de paradigme nécessite le développement de nouvelles méthodes de traitement capables de passer à l'échelle sur de telles données. Ce travail consiste principalement à considérer des jeux de données massifs provenant du séquençage génomique. Une façon courante de traiter ces données est de les représenter comme un ensemble de mots de taille fixe, appelés k-mers. Les k-mers sont très largement utilisés comme éléments de bases par de nombreuses méthodes d'analyses de données de séquençages. L'enjeu est de pouvoir représenter les k-mers et leurs abondances dans un grand nombre de jeux de données. Une possibilité est la matrice de k-mers, où chaque ligne est un k-mer associé à un vecteur d'abondances. Ces k-mers sont erronées en raison des erreurs de séquençage et doivent être filtrés. La technique habituelle consiste à écarter les k-mers peu abondants. Sur des ensembles de données complexes comme les métagénomes, un tel filtre n'est pas efficace et élimine un trop grand nombre de k-mers. La vision des abondances à travers les échantillons permise par la représentation matricielle permet également une nouvelle procédure de détection des erreurs dans les jeux de données complexes. En résumé, nous explorons le concept de matrice de k-mer et montrons ses capacités en termes de passage à l'échelle au travers de diverses applications, de l'indexation à l'analyse, et proposons différents outils à cette fin. Sur le plan de l'indexation, nos outils ont permis d'indexer un grand ensemble métagénomique du projet Tara Ocean tout en conservant des k-mers rares, habituellement écartés par les techniques de filtrage classiques. En matière d'analyse, notre technique de construction de matrices permet d'accélérer d'un ordre de grandeur l'analyse différentielle de k-mers. The 21st century is bringing a tsunami of data in many fields, especially in bioinformatics. This paradigm shift requires the development of new processing methods capable of scaling up on such data. This work consists mainly in considering massive tera-scaled datasets from genomic sequencing. A common way to process these data is to represent them as a set of words of a fixed size, called k-mers. The k-mers are widely used as building blocks by many sequencing data analysis techniques. The challenge is to be able to represent the k-mers and their abundances in a large number of datasets. One possibility is the k-mer matrix, where each row is a k-mer associated with a vector of abundances and each column corresponds to a sample. Some k-mers are erroneous due to sequencing errors and must be discarded. The usual technique consists in discarding low-abundant k-mers. On complex datasets such as metagenomes, such a filter is not efficient and discards too many k-mers. The holistic view of abundances across samples allowed by the matrix representation also enables a new procedure for error detection on such datasets. In summary, we explore the concept of k-mer matrix and show its scalability in various applications, from indexing to analysis, and propose different tools for this purpose. On the indexing side, our tools have allowed indexing a large metagenomic dataset from the Tara Ocean project while keeping additional k-mers, usually discarded by the classical k-mer filtering technique. The next and important step is to make the index publicly available. On the analysis side, our matrix construction technique enables to speed up a differential k-mer analysis of a state-of-the-art tool by an order of magnitude.

The dramatic increase in myotomal muscle mass in fish is related to their unique ability to lastingly produce new muscle fibres, a process termed hyperplasia. In this study, we aimed to characterize intrinsic properties of myogenic cells originating from hyperplasic fish muscle. For this purpose, we compared in situ proliferation, in vitro cell behavior and transcriptomes (RNAs and miRNAs) of myogenic precursors from hyperplasic muscle of juvenile trout (JT) and from non-hyperplastic muscle of fasted juvenile trout (FJT) and adult trout (AT). We showed an higher proliferation rate of trout satellite cells in vivo in hyperplastic muscle compared to non-hyperplastic muscle. Functional analysis of transcriptomics data showed, among the over-expressed genes in JT myogenic cells compared to AT and FJT, an enrichment in genes related to mitochondrial activity, cell cycle and myogenic differentiation.We found also an enrichment in genes involved in Notch signaling pathway, indicating a repression of quiescency markers in JT myogenic cells compared to AT and FJT. Moreover, the miRnome analysis also revealed overexpressed miRNAs in JT whose targets may regulate the proliferation and the differentiation of myogenic precursors. In line with our results, JT myogenic precursors displayed in vitro higher proliferation and differentiation capacities than FJT and AT myogenic precursors. On the whole, our results converge to support the view that myogenic cells extracted from hyperplastic muscle of juvenile trout are intrinsically more potent to form myofibres than myogenic cells extracte; La remarquable capacité de croissance musculaire des poissons est liée notamment à leur capacité à produire durablement de nouvelles fibres (hyperplasie). Nous avons cherché à caractériser au niveau cellulaire et moléculaire les propriétés intrinsèques des précurseurs myogéniques de muscle hyperplasique de la truite. Ainsi, nous avons comparé la prolifération in situ, le comportement in vitro, et les transcriptomes (ARN messagers et microARNs) de précurseurs myogéniques de muscle hyperplasique de truites juvéniles (JT) et de muscles non-hyperplasiques de truites juvéniles soumises à un jeûne prolongé (FJT) ou de truites adultes (AT). Nous avons observé un fort taux de prolifération des cellules satellites au sein du muscle hyperplasique comparé au muscle non-hyperplasique.L’analyse du transcriptome montre que les gènes surexprimés dans les précurseurs du muscle hyperplasique (JT) sont principalement impliqués dans l'activité mitochondriale, le cycle cellulaire et la différenciation myogénique. L’analyse du miRnome a mis en évidence des miRNA surexprimés chez les JT dont les cibles potentielles régulent la prolifération ou la différenciation. En accord avec ces résultats, les précurseurs myogéniques JT présentent in vitro des capacités de prolifération et de différenciation plus élevées que les précurseurs myogéniques FJT et AT. L’ensemble de nos résultats montrent que les précurseurs myogéniques extraits de muscle en croissance hyperplasique présentent, de par les expressions géniques dont ils sont le siège et leur comportement in vitro, de plus grandes capacités intrins

La mise au point de capteurs optiques moyen infrarouge (MIR) pour la surveillance des polluants organiques dans l'environnement aquatique est actuellement un défi de grande importance. Les capteurs MIR basés sur la spectroscopie à ondes évanescentes sont des outils d'analyse prometteurs pour la détection et la quantification simultanées d'une variété de polluants tels que les composés hydrocarbonés. Les verres de chalcogénure sont particulièrement bien adaptés aux applications de détection en raison de leur large domaine de transparence (jusqu'à 10-16 µm en fonction de leur composition). Ainsi, des films minces de chalcogénure pour le développement de plates-formes optiques intégrées ont été synthétisés. Leur fonctionnalisation par des polymères afin d'augmenter la sensibilité des capteurs a également été réalisée. Parmi les compositions de verre (GeSe2)100-x(Sb2Se3)x, deux cibles en verre séléniure ont été choisies pour leurs propriétés optiques et physiques. Grâce à la spectroscopie de réflexion totale atténuée, des mesures ont été effectuées dans l'eau pour détecter les hydrocarbures aromatiques (benzène, toluène et les trois isomères du xylène) dans des concentrations comprises entre 250 ppb et 40 ppm. Des mesures de détection ont également été effectuées à l'aide d'eau de mer et d'eau souterraine. Pour augmenter leur sensibilité, l'utilisation de nanoparticules métalliques est l'une des solutions prometteuses basées sur l'absorption infrarouge améliorée en surface (SEIRA). Ainsi, des structures hybrides combinant nanoparticules d'or déposées sur des verres de chalcogénure ont été fabriquées et caractérisées. The development of middle-infrared (MIR) sensors for organic pollutants monitoring in the aquatic environment is currently a challenge of great importance. The mid-infrared sensor based on evanescent wave spectroscopy is a promising analytical tool for simultaneous detection and quantification of a variety of pollutants such as hydrocarbon compounds. Chalcogenide glasses are particularly well adapted for sensing applications due to their wide domain of transparence (up to 10-16 µm depending on their composition). The aims of this study are to synthetize chalcogenide thin films for developing mid-infrared optical integrated platforms and perform their functionalization with polymers in order to increase the sensor sensitivity. Among (GeSe2)100-x(Sb2Se3)x glass compositions, two selenide glass targets were chosen for their optical and physical properties. Thanks to attenuated total reflection spectroscopy, measurements were performed in water to detect aromatic hydrocarbons (benzene, toluene and the three xylene isomers) in the concentrations range of 25 ppb to 10 ppm. Detection measurements have also been fulfilled using seawater and ground-water. To increase their sensitivity, the use of metallic nanoparticles is one of the promising solutions based on Surface Enhanced Infrared Absorption (SEIRA). Thus, hybrid structures combining gold nanoparticles/chalcogenide glass and waveguides were fabricated and characterized.

Fish school is the classical example of self-emergent system of collective behavior in animal locomotion, which involves complex interactions between individuals and has drawn fascination of numerous multidisciplinary analytical, numerical and experimental researches. Various reasons have been cited for the formation of fish school such as evading predators, enhancing foraging success or advantage in terms of energy consumption. However, most of the works primary focus on what fish should do in a school instead of what fish really do, leading to discrepancies between the works of theoretical physicists and engineers and what is observed in the nature by biologists. This thesis is an attempt to bridge this gap. In this work, we investigate the swimming dynamics of the red nose tetra fish Hemigrammus bleheri in a controlled experiment. The tetra fish are observed to swim using a burst-and-coast strategy, which could be for the purpose of active flow sensing. We also address the case of red nose tetra fish Hemigrammus bleheri swimming in groups in a uniform flow, giving special attention to the basic interactions and cooperative swimming of a single pair of fish. We first bring evidence of synchronization of the two fish, where the swimming modes are dominated by "out of phase" and "in phase" configurations. At last, we challenge the question of energy benefit by discussing the channeling effect versus the vortex interaction hypothesis (Weihs, Nature 241:290-291, 1973) about diamond shape. We provide the experimental observation that fish prefer inline formation or phalanx formation over the diamond shape while swimming in a school; Le banc de poisson est un exemple typique d’auto organisation de groupe. Ce système implique des interactions complexes d’individus dans un milieu fluide et fait l’objet de nombreuses recherches multidisciplinaire théoriques, numériques ou expérimentales.Plusieurs hypothèses ont déjà été formulées pour expliquer la formation de ces bancs: la fuite face à des prédateurs, l’optimisation dans la recherche de nutriments ou encore l’économie d’énergie. Dans la plupart des recherches, les travaux se concentrent sur ce que les poissons devraient faire pour optimiser une tâche plutôt que sur des observations directes. Cela conduit à des différences dans les conclusions issus du travail des physiciens théoriciens ou ingénieurs avec ce qui est observé dans la nature par les biologistes. Dans ce travail, nous apportons, basées sur des observations directes tetra Hemigrammus bleheri, de nouveaux éléments sur les interactions des poissons lors de la nage collective comme le phénomène de burst-and-coast ou la synchronisation des cinématiques entre plus proches voisins. Enfin, nous démontrons que les bancs de Hemigrammus bleheri privilégient la configuration en ligne plutôt que celle en diamant souvent mise en avant dans la littérature

European intertidal marshes have greatly declined during the past centuries because of land claim andhave recently been threatened by the effects of climate change. In recent years, an increasing number of tidal resto-ration projects have been implemented, following a global trend termed de-embankment. This thesis describes therestoration trajectory of tidally restored marshes from the response of nekton (i.e., fish and decapod crustaceans)based on two storm-breached study sites in the Gironde estuary : the Mortagne marsh and the Nouvelle island.Nekton assemblage composition of tidally restored marshes was described through a whole-estuary approach en-compassing natural, restored and dyked habitats. Nekton assemblages of tidally restored marshes showed highcompositional similarity with natural intertidal habitats and greatly departed from dyked marshes. Dyked marsheswere characterized by high occurrence of freshwater exotic taxa. Tidally restored marshes seemed particularly at-tractive for the thin-lipped grey mullet, Liza ramada. The functional traits’ distribution within fish communities revealeda change in functional structure in the course of restoration using the naturalness state of habitats as a proxy forrestoration time. Most notably, functional specialization, dispersion and richness increased with restoration time.No clear pattern of change was observed in community assembly over time ; trends chiefly varied with respect totraits. Temporal trends in one of the restored sites revealed three phases in the first four years of tide restoration.The abundance of several species and the community functional structure changed more steeply in the midst ofthe second phase, less than two years following tide restoration. Community turnover was probably delayed dueto incomplete drainage of the site in the early stages of restoration. The results of this thesis lead to a better un-derstanding of the restoration trajectory of tidal marshes without human intervention and highlight the strengths andweaknesses of some theoretical models used in restoration ecology.; Dégradés par plusieurs siècles d’endiguement et menacés par les effets du changement climatique, les marais intertidaux européens font aujourd’hui l’objet d’un nombre croissant de restaurations par rétablissement des marées sur d’anciennes zones endiguées, suivant une tendance générale appelée dépoldérisation. Cette thèse décrit la trajectoire de restauration des marais intertidaux à partir des communautés de necton (i.e., poissons et crustacés décapodes), sur la base de deux sites dépoldérisés accidentellement dans l’estuaire de la Gironde : le marais de Mortagne et l’île Nouvelle. L’évolution du necton dans les marais dépoldérisés est caractérisée à travers une approche synchronique à l’échelle de la mosaïque des habitats estuariens. La composition du necton dans les marais dépoldérisés est en grande partie similaire à celles des milieux intertidaux naturels et se différencie nette-ment des marais endigués, où les espèces exotiques d’eau douce prospèrent. Les marais restaurés apparaissent particulièrement attractifs pour le mulet porc, Liza ramada. La distribution des traits fonctionnels au sein des communautés de poissons révèle un changement de structure fonctionnelle au cours de la dépoldérisation, le temps de restauration étant inféré à partir d’un gradient de naturalité des habitats estuariens. En particulier, la spécialisation, la dispersion et la richesse fonctionnelle augmentent au cours de la restauration. Concernant l’évolution des règles d’assemblage, aucune tendance claire ne se dégage : les patrons diffèrent selon les traits fonctionnels.La dynamique temporelle de la composition des communautés de necton dans l’un des sites dépoldérisés montre une succession de trois phases au cours des quatre années suivant la restauration. Un changement plus abrupt concernant l’abondance de certaines espèces et la structure fonctionnelle des communautés est identifié au milieude la seconde phase, moins de deux ans après la dépoldérisation. La cinétique de transformation des communautés est probablement ralentie par le drainage incomplet du site dans les premiers temps de la dépoldérisation. Les résultats de cette thèse permettent de mieux comprendre la trajectoire de restauration des marais intertidaux, sans intervention humaine, tout en soulignant les atouts et les limites de certains modèles théoriques utilisés en écologie de la restauration.

Metagenomics studies the genomic content of a sample extracted from a natural environment. Among available analyses, comparative metagenomics aims at estimating the similarity between two or more environmental samples at the genomic level. The traditional approach compares the samples based on their content in known identified species. However, this method is biased by the incompleteness of reference databases. By contrast, de novo comparative metagenomics does not rely on a priori knowledge. Sample similarity is estimated by counting the number of similar DNA sequences between datasets. A metagenomic project typically generates hundreds of datasets. Each dataset contains tens of millions of short DNA sequences ranging from 100 to 150 base pairs (called reads). In the context of this thesis, it would require years to compare such an amount of data with usual methods. This thesis presents novel de novo approaches to quickly compute the similarity between numerous datasets. The main idea underlying our work is to use the k-mer (word of size k) as a comparison unit of the metagenomes. The main method developed during this thesis, called Simka, computes several similarity measures by replacing species counts by k-mer counts (k > 21). Simka scales-up today’s metagenomic projects thanks to a new parallel k-mer counting strategy on multiple datasets. Experiments on data from the Human Microbiome Project and Tara Oceans show that the similarities computed by Simka are well correlated with reference-based and OTU-based similarities. Simka processed these projects (more than 30 billions of reads distributed in hundreds of datasets) in few hours. It is currently the only tool able to scale-up such projects, while providing precise and extensive comparison results. La métagénomique comparative est dite de novo lorsque les échantillons sont comparés sans connaissances a priori. La similarité est alors estimée en comptant le nombre de séquences d’ADN similaires entre les jeux de données. Un projet métagénomique génère typiquement des centaines de jeux de données. Chaque jeu contient des dizaines de millions de courtes séquences d’ADN de 100 à 200 nucléotides (appelées lectures). Dans le contexte du début de cette thèse, il aurait fallu des années pour comparer une telle masse de données avec les méthodes usuelles. Cette thèse présente des approches de novo pour calculer très rapidement la similarité entre de nombreux jeux de données. Les travaux que nous proposons se basent sur le k-mer (mot de taille k) comme unité de comparaison des métagénomes. La méthode principale développée pendant cette thèse, nommée Simka, calcule de nombreuses mesures de similarité en remplacement les comptages d’espèces classiquement utilisés par des comptages de grands k-mers (k > 21). Simka passe à l’échelle sur les projets métagénomiques actuels grâce à un nouvelle stratégie pour compter les k-mers de nombreux jeux de données en parallèle. Les expériences sur les données du projet Human Microbiome Projet et Tara Oceans montrent que les similarités calculées par Simka sont bien corrélées avec les similarités basées sur des comptages d’espèces ou d’OTUs. Simka a traité ces projets (plus de 30 milliards de lectures réparties dans des centaines de jeux) en quelques heures. C’est actuellement le seul outil à passer à l’échelle sur une telle quantité de données, tout en étant complet du point de vue des résultats de comparaisons.

Les microalgues, qui sont à la base des réseaux trophiques aquatiques, peuvent être la cible indirecte des herbicides provenant des usages agricoles et urbains. Elles sont également en interaction avec d’autres éléments de leur environnement comme la matière organique dissoute (MOD) naturelle, ellemême susceptible d’interagir avec les herbicides. Cette thèse a visé à étudier, en milieu contrôlé, l’influence de la MOD naturelle sur la toxicité d’herbicides vis-à-vis de microalgues en cultures monospécifiques non axéniques. Ont été considérés de la MOD naturelle d’eau douce et marine, trois herbicides (irgarol, diuron et S-métolachlore) seuls et en mélange, deux espèces de microalgues dulçaquicoles (Gomphonema gracile et Sphaerellopsis sp.) et deux espèces marines (Chaetoceros calcitrans et Tetraselmis suecica). Les effets ont été déterminés sur la croissance, l’efficacité photosynthétique et le contenu relatif en lipides des microalgues. En parallèle, l’environnement chimique a été caractérisé en suivant l’évolution de la composition et des propriétés de la MOD, ainsi que des concentrations d’herbicides et de leurs métabolites. Les résultats de ces travaux, qui considèrent pour la première fois la MOD naturelle dans sa globalité en interaction avec des microalgues et des herbicides, démontrent le rôle clé joué par la MOD sur (i) la stimulation de la croissance des quatre espèces de microalgues (et en retour la modification de la MOD par celles-ci), (ii) la modulation de la toxicité des herbicides et suggèrent (iii) la capacité de Sphaerellopsis sp. et/ou de ses bactéries associées de biodégrader le diuron. Microalgae are at the basis of aquatic food webs and may be the indirect target of herbicides from agricultural and urban uses. They also interact with other compounds from their environment such as natural dissolved organic matter (DOM), which can itself interact with herbicides. This thesis aimed to study, in laboratory controlled conditions, the influence of natural DOM on herbicide toxicity to microalgae by using monospecific, non-axenic cultures. The experiments included: natural freshwater and marine DOM, three herbicides (irgarol, diuron and S-metolachlor) singly and in mixtures, two freshwater microalgae (Gomphonema gracile and Sphaerellopsis sp.) and two marine microalgae (Chaetoceros calcitrans and Tetraselmis suecica). Effects were evaluated on microalgae growth, photosynthetic efficiency and relative lipid content. At the same time, changes in chemical environment over the experiments were measured through DOM composition and properties, as well as the concentrations in herbicides and their metabolites. The results of this work, which consider for the first time natural DOM as a whole, interacting with microalgae, their associated bacteria and herbicides, demonstrate the key role played by DOM in (i) the growth stimulation of four microalgae (and in return the DOM changes induced by microalgae), (ii) the modulation of herbicide toxicity and suggest (iii) the ability of Sphaerellopsis sp. and/or its associated bacteria to biodegrade diuron in non-axenic conditions.

The ballast water discharges in Bizerte harbor and shellfish aquaculture farms in Bizerte lagoon can be potentials sources with an interest in the introduction of harmful species, especially those that are potentially toxic like A. pacificum, A. pseudogonyaulax, A.minutum, A.affine and Polysphaeridium zoharyi, without neglecting the role of currents in the distribution of cysts. The study of the vessel traffics for 7 years before our prospection in Bizerte harbour have showing that the percentage of vessels coming from the Pacific road is around 14%. In order to identify species of Dinoflagellates producing resting cysts incriminated on potentially toxic blooms, a high spatial resolution sampling of the surface sediment for the identification and counting of resistance cysts was carried out to estimate the cyst density based on sedimentary characteristics, water content, organic matter, granulometry, abundance of vegetative forms and environmental factors. This study allowed the identification of 48 morphotypes of dinoflagellate cysts, mainly dominated by Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax and Lingulodinum machaerophorum. The density of cysts ranged from 1276 to 20126 cysts g-1 dry sediment. Significant differences between cyst distributions were recorded, which enabled us to distinguish two areas in the Bizerte lagoon. Particular attention was given to the complex Alexandrium tamarense (HABs). In addition, morphological examination and ribotyping of vegetative cells obtained from microalgal cultures following extraction process, isolation of resistance cysts from sediment, and their germination led to the production of monospecific culture: ABZ1 characterized by a μ (growth rate) = 0.33 day-1 and a generation time T = 2.1 day. These reviews have confirmed the newly identified genus and species in the Mediterranean sea and mentioned specifically in the lagoon of Bizerte: Alexandrium pacificum. The toxin profile obtained from an extract of ABZ1 culture in exponential phase revealed the presence of N-sulfocarbamoyl toxin C1 (9.82 pg toxin Cell-1), the GTX6 (3.26 pg toxin Cell-1), carbamoyl and the Neo-STX toxin (0.38 pg cell toxin-1), representing 2.8% of total toxins of this strain.A correlation between the abundance of cysts of Alexandrium pacificum and water percentage well as organic matter was found. Moreover, sediment fraction <63μm proved potentially favorable to initiate Alexandrium pacificum blooms in Bizerte lagoon. A significant difference in the cyst distribution diagram was shown, highlighting a zoning of the lagoon with a greater abundance in shellfish farm areas.; Les rejets des eaux de ballast dans le port de Bizerte et les fermes conchylicoles installées au niveau de la lagune de Bizerte peuvent constituer des sources potentielles ayant un impact sur l’introduction des espèces de Dinoflagellés nuisibles, en particulier celles qui sont potentiellement toxiques telles que A. pacificum, A.pseudogonyaulax, A.minutum, A. affine et Polysphaeridium zoharyi, sans pour autant négliger le rôle des courants dans la distribution des kystes. L’étude du trafic maritime sur les 7 années précédant notre prospection a révélé que 14 % de la flotte qui accoste au port de Bizerte est en provenance de la voie maritime d’origine Pacifique. Afin d’identifier les espèces de Dinoflagellés produisant des kystes à l’origine des efflorescences potentiellement toxiques, un échantillonnage à grande échelle spatiale au niveau des sédiments superficiels a été effectué pour relever les densités des kystes en fonction des caractéristiques sédimentaires à savoir la teneur en eau, la matière organique, la granulométrie, l’abondance des formes végétatives ainsi que les facteurs environnementaux. Cette étude a permis l’identification de 48 morphotypes de kystes de Dinoflagellés, principalement dominés par Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax, et Lingulodinum machaerophorum. La densité des kystes a varié de 1276 à 20126 kystes g-1 sédiment sec. Des différences significatives portant sur la distribution des kystes ont été enregistrées, ce qui nous a permis de faire la distinction de deux zones dans la lagune de Bizerte. Un intérêt particulier a été porté au complexe Alexandrium tamarense dont fait partie l’espèce A. pacificum connue pour être à l’origine des efflorescences nuisibles (HABs). En outre, l’examen morphologique et le ribotypage des formes végétatives d’A. pacificum en provenance de cultures microalgales obtenues à partir de l’extraction, l’isolement des kystes de résistance en provenance du sédiment, et leur germination ont été réalisés pour l’obtention d’une culture cellulaire monospécifique ABZ1 qui se caractérise par un taux de croissance de µ= 0.33j-1 et un temps de génération T=2.1j. Le profil toxinique obtenu à partir d’un extrait de culture ABZ1, en phase exponentielle a révélé la présence de N-sulfocarbamoyl toxine C1 (9.82 pg toxin cell_1), la GTX6 (3.26 pg toxine cell_1) et la carbamoyl toxine Neo-STX (0.38 pg toxin cell_1), représentant 2,8% du total des toxines de cette souche. Une corrélation entre l’abondance des kystes d’Alexandrium pacificum et le pourcentage en eau ainsi que la matière organique a été relevée. Par ailleurs, la fraction sédimentaire <63µm s’est avérée potentiellement favorable à l’initiation des efflorescences du dinoflagellé Alexandrium pacificum au niveau de la lagune de Bizerte. Une différence significative dans le schéma de la distribution des kystes a été illustrée, mettant en évidence un zonage de la lagune avec une abondance plus importante au niveau des zones conchylicoles.