Qu’il s’agisse de crèmes solaires, d’additifs à carburant ou d’emballages alimentaires, ces produits d’utilisation courante contiennent des nanoparticules, et l’ensemble des processus de leur production, utilisation et vieillissement conduit à un relargage direct ou non dans les milieux aquatiques. Le rejet accru de nanoparticules dans les écosystèmes d’eau douce est donc à prendre en considération et soulève la question de leurs effets potentiels sur les organismes y vivant. Le programme collaboratif ANR P2N – MESONNET (2011 – 2015) s’est attaché à décrire le devenir des nanoparticules (transfert et transformation dans les milieux et dans les organismes vivants) ainsi qu’à déterminer leur écotoxicité. Le travail présenté dans ce manuscrit a pris part à cette évaluation en étudiant les effets de nanoparticules d’argent, de titane et de carbone (nanotubes) sur des Crustacés Amphipodes appartenant au genre Gammarus. L’approche expérimentale mise en œuvre a cherché à évaluer, en laboratoire, l’effet sur les gammares de l’exposition aux nanoparticules en focalisant sur des biomarqueurs mesurés au niveau (sub)individuel (cellulaire, physiologique, comportemental) et sur des paramètres ayant trait à leur rôle fonctionnel dans les écosystèmes. La démarche s’est voulue la plus proche possible des conditions naturelles en envisageant des scénarios de contamination environnementalement réalistes : exposition dans un milieu complexe (eau prélevée dans le milieu naturel) à de faibles concentrations en nanoparticules et en présence de nourriture. Dans ce contexte, l’étude des effets des nAg sur trois espèces de gammares a révélé une plus forte sensibilité de G. roeseli, chez lequel l’exposition a engendré une réduction de l’activité locomotrice et de la production de fines particules de matière organique (FPOM). Sur le plan physiologique, une augmentation de la consommation en oxygène a été observée chez des gammares exposés aux nAg, et ce, malgré une stabilité de réponse des marqueurs du métabolisme énergétique étudiés. La consommation en oxygène s’est avérée corrélée aux concentrations en argent mesurées dans les organismes, ainsi qu’à la taille des nanoparticules testées. L’influence de la forme des nanoparticules (nAg : triangulaires plates et sphériques ; nTiO2 : cubiques ou en bâtonnets) et de la présence de matière organique (NTC) a été étudiée en mésocosmes, en ciblant principalement des indicateurs cellulaires (réserve énergétique, réponse antioxydante, dommage...) et individuels (osmorégulation, ventilation et locomotion). Les résultats obtenus suggèrent des effets dépendants de la forme des nanoparticules. L’ensemble de ces travaux souligne l’intérêt d’une double approche, écologique et écotoxicologique, permettant de mieux appréhender les effets des nanoparticules sur les écosystèmes d’eau douce / Products incorporating nanoparticles are now ubiquitous in our everyday life. For example, sunscreens, fuel additives or food packaging materials contain nanoparticles which could be released in the aquatic environment during the entire life cycle of the nanoproduct, from its production to its use and aging. Therefore an increase of nanoparticle emissions in the aquatic ecosystems needs to be considered and raises the question about their potential effects on living organisms. The collaborative program ANR P2N – MESONNET (2011- 2015) was focused on the evaluation of the nanoparticle fate (transfer and transformation in media and living organisms) and on their ecotoxicity. The present work took part in this assessment by studying the effects of nanoparticles of silver, titanium and carbon (nanotube) on the Crustaceans Amphipod Gammarus sp.. The experimental approach was designed to assess, in laboratory conditions, the effect of nanoparticles on the gammarids, focusing on biomarker measurements at the (sub)individual level (cellular, physiological, behavioral) and on some parameters related to their functional roles. Experiments were designed as close as possible to natural conditions using environmentally realistic contamination scenario: exposure in a complex media (natural water from river) to low nanoparticle concentrations and with food. In this context, the effects of nAg were investigated in three gammarids species and results revealed a higher sensibility of G. roeseli, for which exposure induced a decrease of the locomotor activity and of the production of fine particles of organic matter (FPOM). At the physiological level, an increase of the oxygen consumption was observed in gammarids exposed to nAg, despite a stability observed for the studied markers of energetic metabolism. The oxygen consumption was correlated with the silver concentration measured in the organisms, and also with the tested nanoparticle sizes. The influence of the nanoparticle forms (nAg: plate triangular and spherical; nTiO2: cubic and rod-shaped) and of the organic matter (CNT) was studied in mesocosms by focusing mainly on cellular indicators (energetic storage, antioxidant response, damage…) and individual ones (osmoregulation, ventilation and locomotion). The obtained results suggest form-dependent effects of nanoparticles. This work shows the interest of a coupled approach using ecological and ecotoxicological endpoints to better understand the effects of nanoparticles on freshwater ecosystems

Biodiversité élevée, complexité des réseaux trophiques et des interactions biotiques, forte productivité, source de produits et de richesses, protection du littoral ... sont quelques unes des caractéristiques emblématiques des écosystèmes coralliens. Cette prodigieuse diversité est largement liée à la biologie particulière des principaux bioconstructeurs du récif, les coraux hermatypiques et leurs zooxanthelles symbiotiques. Mais depuis quelques décennies, la plupart des récifs sont durement affectés par diverses perturbations d'origine naturelle ou anthropique, dont l'intensité et la fréquence augmentent, en lien avec le changement climatique global pour certaines d'entre elles. Parmi ces perturbations, le blanchissement corallien (perte de zooxanthelles symbiotiques et/ou de leurs pigments photosynthétiques) et les maladies coralliennes ont engendré une mortalité importante, parfois massive, des coraux. Le dernier bilan de l'état de santé des récifs à l'échelle planétaire réalisé en 2008 est particulièrement préoccupant : 19% des récifs sont complètement détruits, 20% présentent tous les symptômes d'une destruction imminente, et 20% sont considérés comme menacés dans les décennies à venir. Dans ce contexte, l'ambition de ce travail est d'améliorer les connaissances sur les méchanismes physiologiques et transcriptomiques des coraux soumis à des stress thermiques conduisant au blanchissement, et à des stress biotiques d'origine bactérienne. L'objectif est également de fournir des bases solides pour la mise en oeuvre de biomarqueurs pertinents pour le suivi de l'état de santé des coraux et la prédiction précoce des perturbations. Ce travail a porté sur le corail scléractiniaire Pocillopora damicornis et la bactérie Vibrio coralliilyticus, et a mis en oeuvre des expérimentations "écologiquement réalistes" de stress en milieu contrôlé. Dans une première étude, des colonies de P. damicornis ont été confrontées à une montée graduelle de la température (28 à 32°C) sur une période de 15 jours. Les ARNms différentiellement exprimés (entre conditions stressées et non stressées) ont été isolés par hybridation soustractive et les taux de transcription des gènes les plus intéressants ont été quantifiés par RT-PCR-quantitative. Ces approches ont révélé 2 candidats présentant une répression drastique de leur expression 6 jours avant les premiers symptômes visibles du blanchissement. Des expériences de RACE-PCR ont montré que l'un d'entre eux (PdC-Lectin) contient un domaine lectine de type C présentant une spécificité de reconnaissance pour le mannose. Les expériences d'immuno-localisation ont démontré que cette protéine hôte était potentiellement le médiateur moléculaire des interactions hôte/symbiote, suggérant un rôle dans l'acquisition ou la séquestration des symbiotes. Le second gène (Pdcyst-rich) code une protéine potentiellement impliquée dans les mécanismes de calcification. Sa répression pourrait être le reflet d'un mécanisme de type trade off conduisant à l'arrêt de la croissance durant le stress. La seconde étude a examiné les réponses de P. damicornis confronté à son pathogène spécifique V. coralliilyticus, dans un état virulent (augmentation de la température) et non virulent (température stable). Le processus infectieux a été examiné par microscopie électronique et RT-PCR-quantitative alors que l'état général des coraux a été évalué par des observations visuelles et des mesures de la densité en zooxanthelles. Les résultats montrent que l'infection ne s'est développée qu'après augmentation de la témpérature. Au sein de nombreuses EST obtenues par hybridations soustractives, 6 gènes candidats ont été sélectionnés pour leur implication potentielle dans les mécanismes de la réponse immunitaire, et leur expression a été mesurée tout au long des cinétiques d'interactions virulences et avirulentes (RT-PCR-quantitative). Parmi ces gènes, 3 appartiennent à la famille des lectines, 2 codes des protéines fixant des éléments métalliques et le dernier code un inhibiteur de protéase. L'analyse de leurs patterns de transcription a permis de mieux comprendre la réponse immunitaire du corail, mais aussi l'impact du vibrio sur son hôte. Enfin, la dernière étude a spécifiquement porté sur la caractérisation du premier peptide antimicrobien (AMP) de scléractiniaires, la damicronin de P. damicornis. Nos résultats montrent que la damicornin est constitutivement transcrite dans des cellules granulaires de l'ectoderme oral et stockée sous forme inactive dans les granules. Lors d'un stimulus immun, la damicornin est sécrétée et activée. Nos résultats montrent également que la transcription de la damicornin est réprimée par V. coralliilyticus lorsque ce dernier s'installe dans les tissus coralliens, ce qui semble être le premier exemple de répression d'un AMP lors d'une interaction hôte/Vibrio. Finalement ce sont donc 9 biomarqueurs de stress environnementaux qui ont été identifiés, 2 présentent une répression précoce de leur expression lors d'un stress thermique inducteur de blanchissement et 7 répondent à des stress bactériens. Pour ces derniers, selon l'association de biomarqueurs utilisée il est possible de distinguer des coraux confrontés à des interactions de type avirulente ou virulente. Maintenant que ces biomarqueurs sont identifiés, il apparaît nécessaire de passer aux étapes de validations. Ces dernières auront pour but de quantifier la variabilityé d'expression de ces biomarqueurs à différentes échelles, mais aussi de définir une ligne de base, indispensable pour suivre l'état de santé des coraux à l'aide de ces biomarqueurs. Au terme de ce travail, il apparaît particulièrement judicieux de se pencher sur l'implication des mécanismes épigénétiques dans l'adaptation fonctionnelle des coraux en réponse aux stress environnementaux. L'étude des liens entre l'immunité et la symbiose, marquée ici par les implications différentes d'un même gène (PdC-Lectin) dans ces fonctions, nous paraît également une voie de recherche prometteuse. Enfin, il conviendrait d'étudier l'effet d'un stress acide, ce qui serait particulièrement judicieux dans le contexte actuel d'acidification des océans.