L'influence de différents facteurs environnementaux sur le comportement natatoire des copépodes calanoïdes estuariens Eurytemora affinis et Pseudodiaptomus annandalei a été étudiée au moyen d'un système de suivi lagrangien en trois dimensions. Nous avons observé des changements marqués dans le comportement natatoire de P. annandalei en réponse à une augmentation graduelle de salinité. Nos résultats montrent une salinité optimale pour le comportement et peuvent être expliqués par une redirection de la dépense énergétique du mouvement à l'effort d'osmorégulation quand la salinité diverge de la zone optimale. Nous avons étudié les effets immédiats de concentrations non létales de trois polluants sur le comportement de nage d’E. affinis. Nonylphénol, cadmium et un mélange d’hydrocarbures aromatiques polycycliques ont provoqué une augmentation de la vitesse de nage chez les trois stades adultes. Dans la plupart des cas, les effets ont été observés pendant une courte période d’exposition et ont persisté ou diminué pendant une courte période de décontamination. Nos résultats montrent que la première réponse aux polluants semble indépendante de leurs propriétés toxiques et ressemble à une réaction de fuite visant à échapper à des conditions stressantes. Nous avons montré qu'une exposition brève à la toxine de diatomée 2(E), 4(E) decadienal provoque une hyper-activité dose-dépendante pour les trois stades adultes de P. annandalei et une diminution de la vitesse de nage. L’analyse multifractale de la norme du déplacement a révélé chez les trois stades adultes un mouvement plus brownien en présence de la toxine avec des effets moindres chez les femelles non ovigères. / The effects of environmental stressors on the dynamics of Eurytemora affinis and Pseudodiaptomus annandalei, two widespread species of estuarine calanoid copepods, were investigated by means of Three Dimensional Particle Tracking Velocimetry. We observed changes in the swimming behavior of P. annandalei in response to salinity variation. Results show an optimal salinity for swimming activity and highlight differences between adult states. Redirection of energy from swimming to osmoregulation when salinity diverges from the optimal range of the species is a possible explanation. We investigated the effects of sub-lethal concentrations of three commonly found contaminants on the behavior of E. affinis. Nonylphenol, cadmium and polycyclic aromatic hydrocarbons increased both swimming speed and activity. In most cases, effects were observable within 30 minutes of exposure and persisted or faded during a period of depuration of similar duration. Our results suggest that changes in behavior after a short-term exposure may be independent of the general mode of action of the chemicals. The increase in speed and activity resembles an escape reaction permitting copepods to evade stressful conditions. We investigated the effects of the diatom-derived aldehyde 2(E), 4(E) decadienal on the swimming behavior of P. annandalei. Short-term exposure to the toxin induced dose-dependent hyperactivity in the three adult states and a decrease in swimming speed. Multifractal analysis revealed differences in the statistical properties of the swimming behavior. Exposure to the toxin resulted in a more Brownian motion in males and ovigerous females, but had little effects on non-ovigerous females.

Les paramètres comportementaux sont de plus en plus considérés comme étant des indicateurs sensibles et précoces de toxicité chez les organismes aquatiques. Cependant, l’utilisation du comportement natatoire comme critère de toxicité pour l’analyse de risque environnemental ou pour le contrôle de la qualité de l’eau reste pour l’heure encore limitée. En effet, il est actuellement difficile de quantifier la sensibilité des paramètres comportementaux et d’établir un lien entre les seuils d’effets comportementaux et les effets aigus et subaigus classiquement mesurés dans les tests en écotoxicologie. Dans le but d’améliorer notre compréhension des effets comportementaux des polluants sur Daphnia magna, nous avons développé un nouveau système de mesure du comportement multi-cuves baptisé «Multi-DaphTrack ». Douze substances toxiques, couvrant une large gamme de modes d’action différents ont été testées dans ce système. Un test standard d’immobilisation ainsi que des analyses de comportement dans le toximètre DaphToxI®, ont également été effectués pour chaque substance afin de comparer les seuilsd’effets comportementaux avec les paramètres classiques d’immobilisation. Les résultats des expositions aux différentes substances ont démontré que notre nouveau système d’exposition multi-cuves permet de détecter des effets comportementaux (i.e.,augmentation de la vitesse de nage) significatifs et précoces pour l’ensemble des substances testées et ce, à des concentrations proches de la CE10(48 h) du test aigu d’immobilisation dès la première heure d’exposition. Des profils comportementaux différents ont été observés selon les substances testées (i.e., intensité, temps de latence et durée de l’effet) mais ceux-ci ne sont pas spécifiques d’un mode d’action particulier. Les résultats obtenus avec le toximètre DaphToxI®ont révélé des profils d’effet similaires (i.e.,augmentation de la vitesse de nage) bien que ce système soit globalement moins sensible par rapport au système «Multi-DaphTrack». Pour conclure, notre nouveau système d’exposition multi-cuves «Multi-DaphTrack» est un outil plus sensible et précoce que letest standard d’immobilisation pour l’évaluation de la toxicité de substances chimiques. L’utilisation du système «Multi-DaphTrack» pourrait donc être envisagée, après quelques améliorations et validation supplémentaires, pour l’évaluation de la qualité des masses d’eauet des effluents. / Swimming behavior is increasingly reported as a sensitive and early indicator of toxicant stress in aquatic organisms. However, it remains unclear how to quantify the sensitivity of swimming behavioral endpoints and how to compare these effect thresholds with standard ecotoxicological endpoints used in risk assessment. To date, the systematic assessment of the sensitivity of swimming behavioral endpoints in daphnia is limited because of the restrained test capacity of existing behavioral analysis systems. Hence, we developed a new behavioral analysis multi-cellsystemnamed “Multi-DaphTrack” with a high throughput testing capacity in order to enhance our understanding of swimming behavioral effects in Daphnia magnaunder chemical exposure. Twelve compounds covering different modes oftoxic action were selected and tested in this new system andin a single-cell commercialized biomonitor (DaphToxI®) and with the acute standard test.Our new multi-cellexposure system detectedsignificant and early swimming behavioral effects (i.e.,increase of the average speed) for most of the tested compounds and this, from the first hour of exposure at concentrations near the EC10(48h). Contrastedbehavioral profiles were observed for average speed (i.e., intensity, time of effect onset, effect duration), but no distinct behavioral profiles could be drawn from the chemical mode of action. Despite less sensitive,the DaphToxI®gave similar trends (i.e.,rapid peak increase) compared to our “Multi-DaphTrack” system. To conclude, behavior analysis using our “Multi-DaphTrack”systemcould be used as an alternative or complement to the current acute standard test for toxicity assessment of chemicals. With some additional improvements and validations, it also could be used forquality assessment of waterbodiesand sewages.

L’utilisation excessive de pesticides engendre des pollutions et des dégradations importantes de l’environnement y compris sur les écosystèmes aquatiques. L’activité viticole ne fait pas exception à cette règle, et c’est pour cette raison que ce travail de thèse s’est intéressé aux réponses adaptatives ou délétères aux premiers stades de vie de poissons exposés à trois produits phytosanitaires utilisés en viticulture ainsi qu’à leur mélange et à des échantillons environnementaux. La thèse s’intéresse aux stades précoces de développement de la truite arc-en-ciel, mais également à la lignée cellulaire de foie de truite RTL-W1. Les embryons de truite ont été exposés au cuivre, au glyphosate et au chlorpyrifos seuls ou en mélange. Une autre partie de ce travail a consisté à étudier les effets toxiques des échantillons environnementaux d’eau et de sédiment provenant d’un cours d’eau, La Livenne, à proximité de parcelles viticoles. Toutes les expériences ont été faites en conditions contrôlées de laboratoire. Les réponses induites par ces expositions ont été mesurées à différents niveaux d’organisation biologique : au niveau moléculaire, phénotypique et comportemental pour l’étude in vivo (larves de la truite arc-en-ciel) ; et l’analyse des effets cytotoxiques de l’induction des espèces réactives de l’oxygène (ROS) et des dommages à l’ADN pour l’étude in vitro (lignée RTL-W1). Les résultats de ce travail ont montré que l’exposition aux pesticides individuels, ou en mélange, chez les larves de truites arc-en-ciel n’a pas produit d’effets létaux aux concentrations testés. En revanche, ces substances ont provoqués différents effets sub-létaux, selon le composé et les concentrations étudiés, dont des effets tératogènes, des perturbations du comportement natatoire, des effets génotoxiques et l’expression différentielle de gènes cibles. Le cuivre s’est avéré le plus toxique provoquant un échec d’éclosion important. Des effets cytotoxiques et une production d’espèces réactives de l’oxygène (ERO) ont été observés sur cellules de truite exposées à des extraits d’eau de rivière. Par ailleurs, des effets comportementaux ont été observés sur les larves de truites exposées pendant 48 h à des sédiments et de l’eau de la Livenne. En conclusion, ces travaux de thèse ont mis en évidence des effets sub-létaux sur les cellules et les stades précoces de développement de truite arc-en-ciel exposés à des concentrations environnementales de pesticides utilisés en viticulture. / The excessive use of pesticides generates significant pollution and degradation of the environment, including aquatic ecosystems. The viticultural activity is not an exception for this rule, and this is why the aim of this work is to study the adaptive or deleterious responses in the early life stages of fish exposed to three phytosanitary products used in viticulture as well as to their mixture and environmental samples. The thesis focuses on the early stages of development of rainbow trout, but also on the trout liver cell line RTL-W1. Trout embryos were exposed to copper, glyphosate and chlorpyrifos alone or as a mixture. Another part of this work consisted in studying the toxic effects of environmental samples of water and sediment coming from a river, La Livenne, close to vineyard plots. All experiments were done under controlled laboratory conditions. The responses induced by these exposures were measured at different levels of biological organization: at the molecular, phenotypic and behavioral level for the in vivo study (rainbow trout larvae); and the analysis of cytotoxic effects and induction of reactive oxygen species (ROS) and DNA damage for the in vitro study (RTL-W1 line). The results of this work showed that exposure to individual or mixed pesticides in rainbow trout larvae did not produce lethal effects at the tested concentrations. In contrast, these substances caused different sub-lethal effects, depending on the compound and concentrations studied, including teratogenic effects, swim behavior disturbances, genotoxic effects, and differential expression of target genes. Copper was found to be the most toxic causing a major hatching failure. Cytotoxic effects and production of reactive oxygen species (ROS) were observed on trout cells exposed to river water extracts. In addition, behavioral effects were observed on trout larvae exposed for 48 h to sediments and Livenne water. In conclusion, these thesis studies revealed sub-lethal effects on cells and early stages of development of rainbow trout exposed to environmental concentrations of pesticides.