Deux biocapteurs, respectivement fondés sur des cellules de micro-algues et sur la polyphénol oxydase (PPO), sont décrits dans cette étude.<br />Le principe du biocapteur algal repose sur le suivi de l'activité photosynthétique des micro-algues par la mesure de la fluorescence chlorophyllienne. Le mode de culture en continu a été choisi afin d'obtenir des suspensions algales dont l'état physiologique des cellules est stable au cours du temps. Les cellules algales sont immobilisées sur- une membrane en fibre de quartz. Le biocapteur comporte cinq membranes algales. L'utilisation simultanée de cinq souches algales différentes permet d'augmenter la représentativité du signal mesuré d'un point de vue statistique ou écotoxicologique. Chlorella vulgaris a été utilisée lors des étapes d'optimisation et de validation du biocapteur. Le comportement de cinq souches algales a été étudié simultanément en l'absence et en la présence de polluants. <br />Le biocapteur enzymatique est fondé sur l'immobilisation de la polyphénol oxydase dans un film électrogénéré de polymère : le poly(3,4-éthylènedioxythiophène) (PEDT). Il permet la détection directe de composés phénoliques et la détection indirecte d'inhibiteurs de cette enzyme. Les conditions d'élaboration et d'utilisation des bioélectrodes ont été optimisées.<br />Par leur spectre de détection et leur sensibilité, ces deux biocapteurs sont des outils complémentaires. Le biocapteur algal est capable de détecter des concentrations en herbicides anti-PSII inférieures au µg.l-1, tandis que la bioélectrode à PPO détecte les composés phénoliques à des concentrations de l'ordre du µg.l-1.

Les crinoïdes sont bien connus pour leurs fossiles, mais la biominéralisation de leurs stades larvaires n’est que peu documentée. La première partie du projet présente le développement des ossicules des trois stades larvaires du comatule Florometra serratissima : doliolaria, cystidienne et pentacrinoïde. Les ossicules du crinoïde démontraient de la plasticité phénotypique et de la désynchronisation dans leur développement. Les crinoïdes étant la classe basale des échinodermes modernes, ceci porte à croire que ces traits étaient aussi caractéristiques des échinodermes ancestraux et auraient joué un rôle dans la radiation hâtive et la grande disparité des échinodermes. Pour notre deuxième étude, comme les patrons de morphologie des crinoïdes et des autres échinodermes sont nombreux et sont régulés par des protéines spécifiques, nous avons vérifié la présence de quatre familles de protéines de la matrice de spicules (SMAP) connues chez les oursins dans les transcriptomes des autres échinodermes et d’autres deutérostomes. La famille des spicules matrix (SM) et l’anhydrase carbonique CARA7LA étaient absentes chez tout autre organisme que les oursins, les protéines spécifiques au mésenchyme (MSP130) étaient présentes en nombres différents chez tous les ambulacraires suggérant de multiples duplications et pertes, et les métalloprotéases étaient nombreuses chez chacun. Le développement des ossicules chez les échinodermes est un sujet qui a gagné en popularité au cours des dernières décennies, spécialement chez les oursins, et inclure les crinoïdes dans ce type d’étude permettra de nous renseigner sur l’origine et l’évolution des échinodermes modernes. / While the fossil record of crinoids is widespread and largely known, biomineralization of their larval stages is poorly documented. The first part of the project focuses on the ossicle development of the three larval stages of the feather star Florometra serratissima: doliolaria, cystidean and pentacrinoid. The ossicles of the crinoid showed phenotypic plasticity and asynchronous development. Crinoids form the basal class of living echinoderms; this prompts one to believe that these traits were also characteristic of the ancestral echinoderms and would have played a role in the early radiation and large disparity of the modern echinoderms. For the second study, as patterns of morphology of crinoids and of other echinoderms are numerous and are regulated by specific proteins, we verified the presence of four families of spicule matrix associated proteins (SMAPs) known among sea urchins in transcriptomes of the other echinoderms and deuterostomes. The family of spicule matrix (SMs) proteins and the carbonic anhydrase CARA7LA were absent in any other organism aside from sea urchins, mesenchyme specific proteins (MSP130s) were present in varying numbers in all ambulacrarians suggesting multiple duplications and losses and matrix metalloproteases were numerous in every organisms. The development of ossicles in echinoderms is a topic that has gained popularity in the last decades, especially in sea urchins, and including crinoids in this type of study will inform us about the origin and evolution of the modern echinoderms.

Le genre Ectocarpus Lyngbye (Ectocarpales, Phaeophyceae) regroupe des algues marines filamenteuses caractérisées par un cycle haploïde-diploïde. L'objectif de la thèse était de délimiter les espèces et d'étudier la spéciation dans ce genre. Nous avons commencé par clarifier le nombre d'espèces cryptiques en utilisant deux loci indépendants et une approche intégrative associant une analyse de détection de " barcode gap " avec des reconstructions phylogénétiques. Nos résultats montrent l'existence d'au moins 15 espèces qui se répartissent en un groupe monophylétique composé d'E. crouaniorum (Ecro) et de deux espèces proches ainsi que d'un mélange paraphylétique composé des 12 autres espèces incluant E. siliculosus (Esil). Deuxièmement, les analyses de séquençage Rad et de phylogénomique ont permis de résoudre les relations au sein du groupe paraphylétique. Les espèces se regroupent maintenant en deux clades divergents (Ecro and Esil). Des niveaux de divergence variables entre espèces sont révélés au sein du clade Esil. Des phénomènes d'hybridation entre les espèces les plus apparentées, et trouvées en sympatrie, sont suspectés. Finalement, l'importance de l'isolement reproducteur a été étudié entre les espèces Esil et Ecro, les plus communes, mais les plus divergentes, en utilisant des marqueurs spécifiques de chacune des espèces. Nos résultats indiquent que la méiose agit comme une forte barrière reproductive entre ces espèces et démontrent que les espèces du genre Ectocarpus sont d'excellents systèmes pour étudier les conséquences évolutives de l'hybridation et de l'introgression pour le maintien ou la divergence des espèces grâce à leur cycle haploïde-diploïde. / The genus Ectocarpus Lyngbye (Ectocarpales, Phaeophyceae) comprises marine filamentous algae characterized by an alternation between two independent multicellular organisms of different ploidy. The general objective of the thesis was to study species delineation and speciation within this genus. We started clarifying the number of cryptic species using two unlinked loci (COI-5P and ITS1) and an integrative approach associating barcode gap detection analyses with phylogenetic reconstructions. We showed the presence of at least 15 species partitioned within a monophyletic group composed of E. crouaniorum (Ecro) and two closely related species and a paraphyletic assemblage composed of the remaining 12 other species including E. siliculosus (Esil). Second, Rad sequencing and phylogenomics analyses allowed to resolve the relationships within the paraphyletic assemblage. The different species becomes well separated into two divergent clades (Ecro and Esil). A diversity of taxa with various levels of divergence was revealed within the clade Esil and hybridization between the closest and sympatric species was suggested. Finally, the importance of reproductive isolation among the two commonest but most divergent species Esil and Ecro was studied using species-specific nuclear and cytoplasmic markers jointly with 9 microsatellites. We showed that meiosis acts as a strong reproductive barrier among these two species and demonstrates that the species of the genus Ectocarpus are excellent systems to study evolutionary consequences of hybridization and introgression for the maintenance or breakdown of species because of their haploid diploid life cycle.

Dans le cadre de la protection de l'environnement, l'eau et l'atmosphère sont deux milieux particulièrement surveillés. La réglementation impose la détection et le dosage d'une liste de produits mais les besoins analytiques sont considérables. Les méthodes biotechnologiques présentent l'avantage d'indiquer l'impact du produit sur la matière vivante. Ces méthodes sont mises en œuvre au laboratoire ou sur site. La détection d'une toxicité globale ou ciblée, <i>in situ</i> et en temps réel, est privilégiée. Les biocapteurs sont des outils répondant à cette attente. Au cours de l'étude, deux biocapteurs, l'un ampérométrique, l'autre fluorimétrique sont conçus. Tous deux intègrent le même biorécepteur, <i>Chlorella vulgaris</i>. Une nouvelle méthode d'immobilisation des micro-algues est mise au point. Elle permet d'obtenir des lots de membranes reproductibles, fonctionnelles 7 jours, donnant une réponse <i>in vivo</i> à valeur statistique, réutilisables et conservables. Des essais conduits sur des thylakoïdes extraits des cellules végétales ne donnent pas d'aussi bons résultats. L'association des membranes algales avec les deux types de transducteur montre que <i>Chlorella vulgaris</i> est sensible à des produits divers : herbicides, métaux, solvants. Les limites de détection pour des herbicides sont particulièrement basses, inférieures aux normes. Pour plusieurs produits testés, des courbes d'étalonnage sont données. Les deux types de biocapteur fonctionnent en milieu aqueux, en mode batch et en mode flux. Le biocapteur de fluorescence algale à fibres optiques possède des qualités de reproductibilité et de maniabilité plus intéressantes que le biocapteur ampérométrique. Le biocapteur de fluorescence est testé sur des lixiviats de bois, solutions naturelles complexes ; le biocapteur ampérométrique est adapté à l'utilisation en phase gazeuse, il détecte alors le méthanol vapeur et le perchloroéthylène en aérosol. Une autre partie de l'étude consiste à caractériser l'impact des toxiques sur <i>Chlorella vulgaris</i>. L'analyse est conduite en microscopie électronique à balayage et en microscopie optique couplée à l'analyse d'images. Ces deux méthodes originales restent à perfectionner. Les résultats de nos essais préliminaires semblent encourageants pour la détection du produit toxique et l'accès à son mécanisme d'action.