Le modèle biogéochimique de résolution complexe MIRO a été développé pour étudier la dynamique des efflorescences de Phaeocystis en zone côtière belge (BCZ) en réponse aux apports de nutriments anthropiques délivrés directement par l’Escaut et indirectement par la Seine via les eaux atlantiques entrantes. Le modèle MIRO décrit les cycles du carbone (C), de l’azote (N), du phosphore (P) et de la silice (Si) au travers de 38 compartiments chimiques, planctoniques et benthiques clés de l’écosystème côtier dominé par Phaeocystis. Il a été validé dans une configuration multi boite simple en utilisant des forçages climatologiques pour la période 1989-1999 et sur base d’une comparaison visuelle des simulations de nutriments et des variables planctoniques avec les données récoltées durant cette même période. Le modèle validé a ensuite été utilisé pour étudier le fonctionnement de l’écosystème et les cycles biogéochimiques associés. Plus précisément, les bilans de carbone et de nutriments réalisés sur base des flux biologiques modélisés ont montré que l’écosystème de la BCZ, dominé par les efflorescences de Phaeocystis, se caractérise par une faible efficience trophique, une faible capacité de rétention/élimination des apports de nutriments d’origine anthropique et une faible capacité d’absorption du CO2 atmosphérique. Des scénarios annulant tour à tour l’activité biologique et les apports de carbone par les rivières ont permis de déterminer les rôles respectifs de la température, des processus biologiques et des apports de nutriments et de carbone par les rivières dans l’évolution saisonnière de la pCO2 des eaux de surface. L’effet combiné des apports anthropiques de nutriments et des conditions météorologiques locales (débit, vent, température) a été étudié sur base d’une simulation effectuée pour la période contemporaine (1989-2003) en utilisant les forçages réels mesurés. La comparaison visuelle des simulations et des observations montre que, si le modèle est parfaitement capable de reproduire les successions phytoplanctoniques, il est par contre moins performant en ce qui concerne la reproduction des signaux extrêmes. Il apparaît donc que l’échelle de temps (mensuelle) utilisée pour décrire la variabilité des forçages est trop longue et ne permet pas de capter les variations hydrologiques à court terme résultant du vent et de la marée. De manière à mieux comprendre le lien entre les activités humaines sur le bassin versant et l’eutrophisation des zones côtières, le modèle MIRO a été couplé aux sorties du modèle de rivière RIVERSTRAHLER appliqué à la Seine et à l’Escaut sur une période de 50 ans (1950-1998). Les résultats obtenus montrent que l’importance des efflorescences de diatomées est conditionnée par les apports de PO4, alors que l’importance des Phaeocystis est directement liée à l’importance des apports de NO3. Un bilan établi pour la BCZ montre que plus de 50% des apports annuels de N et 60% des apports annuels de P proviennent des eaux Atlantiques et pointe l‘importance des apports de la Seine pour l’enrichissement de la BCZ. Différents scénarios de réduction des apports de nutriments provenant des rivières ont été réalisés afin de cibler le ou les nutriments à diminuer prioritairement pour réduire les efflorescences de Phaeocystis. Les résultats montrent que, dans les conditions actuelles, seule une réduction des apports de NO3 prédit une diminution des efflorescences de Phaeocystis. De plus, pour avoir un abattement significatif de ces efflorescences, il est nécessaire d’agir de manière conjointe sur les apports de la Seine et de l’Escaut. En vue de l’implémentation du code MIRO dans un modèle 3D hydrodynamique et pour tenir compte de la variabilité spatiale des sédiments dans la zone étudiée, une paramétrisation des flux de nutriments à l’interface eau-sédiment a été recherchée sur base des résultats obtenus avec un modèle diagénétique analytique décrivant la dégradation de la matière organique et les cycles de l’azote et du phosphore dans les sédiments.

Reproduction de : Thèse de doctorat : Ecologie : Metz : 1981. / Titre provenant de l'écran-titre. Notes bibliographiques. Index.

Thesis--Lehigh University.

Le modèle biogéochimique de résolution complexe MIRO a été développé pour étudier la dynamique des efflorescences de Phaeocystis en zone côtière belge (BCZ) en réponse aux apports de nutriments anthropiques délivrés directement par l’Escaut et indirectement par la Seine via les eaux atlantiques entrantes. Le modèle MIRO décrit les cycles du carbone (C), de l’azote (N), du phosphore (P) et de la silice (Si) au travers de 38 compartiments chimiques, planctoniques et benthiques clés de l’écosystème côtier dominé par Phaeocystis. Il a été validé dans une configuration multi boite simple en utilisant des forçages climatologiques pour la période 1989-1999 et sur base d’une comparaison visuelle des simulations de nutriments et des variables planctoniques avec les données récoltées durant cette même période.<p>Le modèle validé a ensuite été utilisé pour étudier le fonctionnement de l’écosystème et les cycles biogéochimiques associés. Plus précisément, les bilans de carbone et de nutriments réalisés sur base des flux biologiques modélisés ont montré que l’écosystème de la BCZ, dominé par les efflorescences de Phaeocystis, se caractérise par une faible efficience trophique, une faible capacité de rétention/élimination des apports de nutriments d’origine anthropique et une faible capacité d’absorption du CO2 atmosphérique. Des scénarios annulant tour à tour l’activité biologique et les apports de carbone par les rivières ont permis de déterminer les rôles respectifs de la température, des processus biologiques et des apports de nutriments et de carbone par les rivières dans l’évolution saisonnière de la pCO2 des eaux de surface.<p>L’effet combiné des apports anthropiques de nutriments et des conditions météorologiques locales (débit, vent, température) a été étudié sur base d’une simulation effectuée pour la période contemporaine (1989-2003) en utilisant les forçages réels mesurés. La comparaison visuelle des simulations et des observations montre que, si le modèle est parfaitement capable de reproduire les successions phytoplanctoniques, il est par contre moins performant en ce qui concerne la reproduction des signaux extrêmes. Il apparaît donc que l’échelle de temps (mensuelle) utilisée pour décrire la variabilité des forçages est trop longue et ne permet pas de capter les variations hydrologiques à court terme résultant du vent et de la marée. <p>De manière à mieux comprendre le lien entre les activités humaines sur le bassin versant et l’eutrophisation des zones côtières, le modèle MIRO a été couplé aux sorties du modèle de rivière RIVERSTRAHLER appliqué à la Seine et à l’Escaut sur une période de 50 ans (1950-1998). Les résultats obtenus montrent que l’importance des efflorescences de diatomées est conditionnée par les apports de PO4, alors que l’importance des Phaeocystis est directement liée à l’importance des apports de NO3. Un bilan établi pour la BCZ montre que plus de 50% des apports annuels de N et 60% des apports annuels de P proviennent des eaux Atlantiques et pointe l‘importance des apports de la Seine pour l’enrichissement de la BCZ. <p>Différents scénarios de réduction des apports de nutriments provenant des rivières ont été réalisés afin de cibler le ou les nutriments à diminuer prioritairement pour réduire les efflorescences de Phaeocystis. Les résultats montrent que, dans les conditions actuelles, seule une réduction des apports de NO3 prédit une diminution des efflorescences de Phaeocystis. De plus, pour avoir un abattement significatif de ces efflorescences, il est nécessaire d’agir de manière conjointe sur les apports de la Seine et de l’Escaut.<p>En vue de l’implémentation du code MIRO dans un modèle 3D hydrodynamique et pour tenir compte de la variabilité spatiale des sédiments dans la zone étudiée, une paramétrisation des flux de nutriments à l’interface eau-sédiment a été recherchée sur base des résultats obtenus avec un modèle diagénétique analytique décrivant la dégradation de la matière organique et les cycles de l’azote et du phosphore dans les sédiments. <p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished

Des premières expéditions maritimes du dix-septième à la fondation des stations marines et à la naissance de l'océanographie moderne à la fin du dix-neuvième siècle, la biologie marine se développe pour prendre une place essentielle dans les sciences de la vie.<br /><br />Concouramment, le périodique spécialisé devient le support de diffusion des travaux scientifiques et le biais de l'évaluation des chercheurs.<br />En liaison avec ces laboratoires de terrain, les zoologistes français en viennent à créer leurs propres revues.<br /><br />La communauté qui se crée permet d'appréhender les diverses lignes éditoriales des périodiques et leurs évolutions, mais aussi les empreintes de sociabilités qui s'exercent tant dans les articles que dans les relations entre les auteurs et les membres de la structure de publication.<br /><br />Le périodique est également l'outil de construction d'écoles heuristiques, celle d'une expérience a posteriori qui s'oppose aux théories de Claude Bernard, et celle d'un transformisme néo-lamarckien.

Abîme : gouffre, enfer, chaos. En marge de la civilisation occidentale, ténébreuses et dévalorisées, les profondeurs marines furent pensées et expérimentées au cours du XIXe siècle. Sur le pont du navire, le naturaliste s’appropriait les techniques de pêche et fouillait les antres d'un univers obscur pour récolter une faune méconnue.Cette thèse démontre l'importance de diverses influences, provenant de contextes différents, qui modelaient les théories au sujet de l'existence de vie dans cet univers. L'idée d'une vie limitée, à partir d'un certain niveau de profondeur, domina, notamment avec la théorie azoïque (1843) du Britannique Edward Forbes (1815-1854). Selon nous, elle formait un horizon ultime, telle une finitude anthropomorphique appliquée à la répartition des animaux. Par la suite, la représentation d'une vie présente en tous lieux – une « vie triomphante » – la remplaça au cours de la décennie 1860 pour former la base de notre savoir actuel, à un moment où l'abîme était perçu tel un antre du passé hébergeant des « fossiles-vivants ». Ces représentations constituaient les réverbérations d'une culture et d'intérêts que nous explicitons.Ce travail révèle également une focalisation des savants sur certains objets, comme le fond marin, repère fixe perçu par un filtre terrestre couplé à une analogie avec l'altitude. Le visage bathymétrique de l'océan profond se dessinait alors, tandis que le câble télégraphique devenait une interface de renouveau pour le savoir propre à l'abîme. Une volonté d'ériger un panorama absolu de l'océan parcourait cette période, cela par une extrapolation horizontale (toutes mers) et verticale (toutes profondeurs) de quelques observations relevées. / Abyss : chasm, hell, chaos. On the fringe of the western civilization, the marine depths were regarded as impenetrable and were depreciated before being studied during the 19th century. At sea, the naturalist took over fishing techniques and rummaged through a dark universe to collect an unknown fauna.This thesis shows the importance of the various influences that shaped the scientific theories about the existence of life in the abyss.The idea of a limit for marine life, beneath a given depth, dominated, notably using the azoic theory (1843) of the British Edward Forbes (1815-1854). According to us, this theory was a “final horizon”, that is to say an anthropomorphic finitude placed on the animal distribution. Later, the representation of a life inhabiting every place – a “triumphant life” – replaced it during the 1860s to form the basis of our current knowledge, at a time when the abyss was regarded as a “lair of the past” containing “living-fossils”. These representations were reflections of a culture and of interests.This work also reveals that the scientists focused on some objects like the seabed, which was a fixed mark considered through a terrestrial view linked to an analogy with altitude. The bathymetric face of the ocean emerged while the submarine cable became an “interface of revival” for the knowledge about the abyss. The will to design an “absolute panorama” of the ocean was present in this period, using horizontal (every sea) and vertical (every depth) extrapolations from a few facts.

PCBs are among the most problematic marine contaminants. Converging towards the oceans via the rivers and the atmosphere, they concentrate in sediments where they become a permanent threat to organisms living at their contact. PCBs are extremely resistant, bioaccumulated and some congeners are considered as highly toxic. The North Sea is considered as a highly contaminated area ;however little information is available regarding the impact of PCBs on key benthic organisms of this region.<p>Ubiquist, abundant and generally recognized as a good bioindicator species, the common NE Atlantic sea star Asterias rubens (L.) is an ecosystem-structuring species in the North Sea and was chosen as an experimental model. The present study focused on the characterization of PCB bioaccumulation in A. rubens exposed through different routes (seawater, food, sediments) and on subsequent biological responses, at immune and sucellular levels. The considered responses were respectively (i) the production of reactive oxyggen species (ROS) by sea stars amoebocytes, which constitutes the main line of defence of echinoderms against pathogenic challenges and (ii) the induction of a cytochrome P450 immunopositive protein (CYP1A IPP) which, in vertebrates, is involved in PCB detoxification.<p>Experimental exposures carried out have shown that A. rubens efficiently accumulates PCBs. Exposure concentrations were always adjusted to match those encountered in the field. PCB concentrations reached in sea stars during the experiments matched the values reported in field studies ;therefore our experimental protocol was found to accurately simulate actual field situations. Uptake kinetics were related to the planar conformation of the considered congeners :non-coplanar PCB uptake was described using saturation models, whereas coplanar PCBs (c-PCBs) were bioaccumulated according to bell-shaped kinetics. Non-coplanar congeners generally reached saturation concentrations whithin a few days or a few weeks, which means that sea stars can be used to pinpoint PCB contamination shortly after occurrence. On the other hand, c-PCB concentrations reached a peak followed by a sudden drop, indicating the probable occurrence of c-PCB-targeted metabolization processes in sea stars. Our experimental studies also demonstrated that seawater was by far the most efficient route for PCB uptake in sea stars and that even if PCB levels in seawater are extremely low compared to sediment-associated concentrations, seawater constitutes a non-negligible route for PCB uptake in marine invertebrates. Among the different body compartments, bodywall displayed the highest bioaccumulative potency and can therefore be considered as particularly interesting for field biomonitoring applications. Rectal caeca, which play a central role in digestion and excretion processes in sea stars, have also rised particular interest as results suggest these organs could be involved in the elimination of PCB 77 degradation products. <p>The field work carried out during the present study showed that PCB concentrations measured in A. rubens tissues reflect environmental levels of certain congeners. As it was the case in experimental conditions, A. rubens differentially accumulated PCB congeners according to their planarity. Strong relationships were found between concentrations measured in sediments and those determined in sea stars body wall for certain non-coplanar congeners (e.g. 118 and 138), thus allowing to consider A. rubens as a suitable bioindicator species for medium-chlorinated PCB congeners. On the other hand, sea stars appeared to be able to regulate -to a certain extent- their content in coplanar PCBs. This implies that (i) A. rubens cannot be strictly considered as an indicator organism for c-PCBs and (ii) c-PCBs probably affect essential aspects of sea star biology, potentially leading to deleterious effects.<p>The present study addressed effects of PCB exposure on A. rubens biology, in both experimental and field conditions. In experimental conditions, PCBs were found to significantly alter ROS production by sea stars amoebocytes. This alteration also occurred in a congener-specific way :c-PCBs were found to significantly affect, and probably impair sea stars immune system, whereas non-coplanar congeners had no effect. In the field, the PCB contribution to immunotoxicity could not be determined because none of our studies considered ROS production along with c-PCB concentration measurements. However, the levels of ROS production by sea stars amoebocytes measured in field and experimental conditions were found to potentially lead to altered immunity, and therefore to impair sea stars defence against pathogenic agents. <p>A specially designed ELISA was used to measure CYP1A IPP in experimental and field conditions. Experimental work has shown that the induction of this protein was related to PCB exposure in a congener-specific fashion :c-PCBs alone were found to strongly induce the production of CYP1A IPP according to a dose-dependent relationship. These results have highlighted many similarities between the dioxin-like responsiveness of CYP1A IPP induction in sea stars and that occurring in vertebrates. This strongly suggests similarities in the toxicity-triggering mechanism of dioxins and c-PCBs. In the field, CYP1A IPP induction was found to be significantly related to PCB levels determined in bottom sediments. It can thus be considered as a valuable biomarker. Further research is however needed to better characterize the influence of physico-chemical and physiological parameters on CYP1A induction to refine the interpretation of the information gathered via this biomarker. <p>Results obtained in our study have lead to questionning international regulations applying to PCB biomonitoring in the marine environment. For instance, we strongly suggest that the selection of congeners to be systematically considered should be revised to include c-PCBs. Indeed, in our experiments PCB toxicity was almost always attributable to the sole c-congeners. Historically, determination of c-PCB concentrations was extremely difficult due to analytical limitations ;however, nowadays, these problems have been overcome and do no more justify their exclusion from monitoring studies. <p>Although A. rubens appeared to be quite resistant to PCB contamination, levels measured in sea stars from the southern North Sea can possibly affect their immune and endocrine systems in a subtle way, but with relatively low risk for this species at the short-term. However, this does not mean that other species in this region undergo similarly low risks, or that sea star-structured ecosystems may not become affected in the long-term<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation biologie animale / info:eu-repo/semantics/nonPublished