Ce travail de thèse a eu pour objectif de tester pour la première fois le concept de programmation nutritionnelle chez la crevette Litopaneus vannamei. La première question était de savoir à quel moment le stimulus précoce devait se faire lors du développement de la crevette. Dans ce but, nous avons déterminé deux fenêtres de développement (stades protozoea et post-larvae) pendant lesquelles la plasticité moléculaire pour le métabolisme semblait optimale (publication n°1). La deuxième question portait sur le choix du stimulus environnemental que nous voulions utiliser. Nous avons pris comme stimulus nutritionnel la restriction de la prise alimentaire (restriction énergétique) sachant que ce stimulus pouvait avoir des impacts forts sur le métabolisme de l’adulte chez de nombreuses espèces animales. Nous avons pu démontrer qu’une restriction alimentaire de 40 % (40% de baisse de quantité d’aliment distribuée) dans la phase protozoe (4 jours) et de 70% dans la phase post-larvae (3 jours) était réalisable sans que cela n’induise de baisse de survie et de pertes de performances de croissance des animaux. La restriction alimentaire au stade protozoe n’a pas permis d’observer à long terme des modifications des performances de croissance et du métabolisme (au niveau moléculaire) (publication n°3). Par contre, la restriction alimentaire au stade post-larvae a été un succès concernant la programmation : les performances de croissance, l’utilisation des aliments (avec différents ratios de protéines/glucides) et le métabolisme (au niveau moléculaire) ont été (positivement) affectés par le stimulus précoce chez les animaux juvéniles (publication n°2). Nos travaux originaux et prometteurs nous permettent donc d’envisager dans le futur des expériences de programmation précoce (via la nutrition ou autres facteurs environnementaux) afin de piloter la nutrition des crevettes en aquaculture. / This thesis work aimed to test for the first time the concept of nutritional programming in Litopaneus vannamei shrimp. The first question was when early stimulus should be performed during shrimp development. For this purpose, we determined two developmental windows (protozoea and post-larvae stages) during which the molecular plasticity for the metabolism seemed optimal (publication no. 1). The second question was about choosing the environmental stimulus we wanted to use. We took as nutritional stimulus the feed restriction (energy restriction), reported that this stimulus promotes strong impacts on the metabolism in the adulthood of many species of mammals. We were able to demonstrate that a dietary restriction of 40% (40% reduction in quantity feed allowance than normal) at the protozoea phase (4 days) and 70% in the post-larvae phase (3 days) was suitable without deleterious impacts on survival and growth performance of the animals. The feed restriction at protozoea stage did not show long-term changes in growth performance and metabolism (at the molecular level) (publication no. 3). In contrast, post-larvae the feed restriction was successful for the programming: growth performance, food utilization (with different protein/carbohydrate ratios) and metabolism (at the molecular level) were (positively) affected by the early stimulus during the development (publication no. 2). Our original and promising work allows us to envisage in the future early programming experiments (via nutrition or other environmental factors) to pilot shrimp nutrition in aquaculture.

La production de crevettes en Indonésie est en constante augmentation de part sa surface et l'intensification de ses élevages. Cette filière contribue au développement économique en milieu rural, à la sécurité alimentaire nationale, à l'emploi et au commerce extérieur. Cependant, ce développement rapide s'est accompagné d'effets écologiques et sociaux négatifs. Le développement de maladies dans les élevages ainsi que la dégradation de l'environnement côtier a conduit à l'abandon de 250 000 hectares de bassins dans le pays. Leur réhabilitation dans le cadre d'une activité durable est aujourd'hui une priorité pour le gouvernement indonésien.L'objectif de cette thèse est de développer des outils et des méthodes, basées sur de l’imagerie satellites à très haute résolution spatiale (THRS), (1) pour une meilleure gestion des sites de production et (2) pour réhabiliter les sites abandonnés. L'estuaire de la Perancak situé dans la Province de Bali, une zone de production en déclin, a été choisi comme site pilote. Ce travail a été réalisé dans le cadre du projet INDESO dont l'objectif était de fournir des outils et des méthodes pour une meilleure gestion des ressources côtières et marines en Indonésie.Le premier outil développé pour objectif de cartographier automatiquement les bassins d'élevage. A cet effet, une méthode basée sur la détection des contours a été mise en place et comparée à deux autres méthodes, la première basée sur la méthode de croissance des régions, la seconde sur une classification non supervisée (plus particulièrement la méthode Isocluster). Notre méthode a permis de détecter une forte proportion de bassins avec une meilleure précision.Le second outil avait pour objectif de distinguer les bassins actifs des bassins abandonnés. Un indicateur intégré (IPAI) basé sur quatre critères identifiés sur les images THRS que sont la présence d'eau, d'aérateur(s), de ponton(s) d'alimentation et de végétation, a été développé. Cet indicateur permet de distinguer significativement un bassin actif d'un bassin inactif. La présence de ponton est le critère qui s'est révélé être le plus discriminant.Cet indicateur a été utilisé sur l'estuaire de la Perancak pour suivre la dynamique d’abandon des bassins, liée au développement des maladies dans les élevages, entre 2001 et 2015. Deux facteurs de risque conduisant à l'abandon ont été mis en évidence : le climat et le positionnement des bassins au sein de l'estuaire. Ces résultats suggèrent qu'une approche spatiale doit être prise en compte pour la réhabilitation des bassins. Trois zones ont été définies à partir de leur résilience spatiale aux maladies. Le niveau de connectivité entre des bassins via le réseau hydrologique augmente le risque d'abandon. A noter que la présence actuelle des pathogènes (White Spot Syndrome Virus, WSSV) dans les bassins et probablement dans l'environnement génère une mémoire écologique défavorable à la réhabilitation de fermes aquacoles de crevettes.A partir de ces résultats, une première proposition de plan pour réhabiliter les bassins abandonnés a été formulée dans le cadre d'une approche écosystémique. Pour lutter contre les maladies, ce plan suggère de développer une aquaculture multi-trophique intégrée (AMTI), basée sur la diversité des espèces élevées et de leur positionnement dans la chaine trophique, à l'échelle de l'estuaire. Les méthodes et les études qui doivent être conduites pour rendre opérationnelle cette proposition sont discutées. / Shrimp farming production in Indonesia has continuously increased through a large expansion of cultured areas and stocking density intensification. This activity supports rural economic development and contributes to national food security, employment and foreign exchange earnings. However, this development has generated adverse ecological and social effects. As consequences of diseases and environmental degradations, there are currently 250,000 ha of abandoned ponds. Their rehabilitation, within a sustainable aquaculture framework, is actually a high priority for the Indonesian government.The objective of the present PhD work was to develop tools and methodologies to (1) enable better management for operating sites of shrimp industry and (2) rehabilitate abandoned sites using very high-resolution satellite (VHRS) imagery. The Perancak Estuary, located in Bali Province, is the production area in decline that has been chosen as study site. This work has been carried out in the frame of the INDESO project which was assigned to develop and provide tools and methods for better management of marine and coastal resources in Indonesia.The first developed tool was an automatic classification procedure for aquaculture mapping. A method based on Edge Detection on VHRS images was proposed and compared with those generated by Region Growing segmentation and unsupervised classification Isocluster. Edge Detection method could successfully create aquaculture map in the Perancak estuary by identifying a large proportion of existing ponds, with good overall accuracy.To implement effective procedure for appropriate aquaculture ecosystem assessment and monitoring, the second tool was an Integrated Pond Activity Indicator (IPAI). It aimed to discriminate active from abandoned ponds and was developed based on four criteria using VHRS images. Those criteria were: presence of water, aerator, feeding bridge and vegetation. This indicator succeeded in detecting active pond with a good accuracy, and feeding bridge appeared to be the most discriminant criteria.This second indicator has then been applied to the Perancak estuary to highlight the abandonment dynamic due to disease between 2001 and 2015. Two risk factors that could contribute to explain dynamics of abandonment were identified: climate conditions and pond locations within the estuary, suggesting that a spatial approach should be integrated in planning processes to operationalize pond rehabilitation. Three areas were defined based on their disease resilience. Ponds connectivity through water network increased the risk of disease development. The continued presence of shrimp pathogen species in ponds and probably in the environment (i.e. White Spot Syndrome Virus, WSSV) may generate ‘ecological memories’ that prevent to the return of shrimp productive system.These results were used to establish a first proposal of rehabilitation plan using an ecological approach. At the whole ecosystem scale, the development of an integrated multi-trophic aquaculture (IMTA), based on the diversity of cultured species and their trophic status would be implemented. Methods and studies that would be conducted to operationalize sustainable pond rehabilitation are briefly discussed.

Bilan sur la faune carcinologique (Decapoda & Stomatopoda) des îles de Polynésie française : historique des recherches, inventaire à jour avec plus de 900 espèces, écologie des principaux taxons, importance économique, bibliographie.

Les écosystèmes hydrothermaux profonds hébergent des communautés présentant de fortes biomasses, issues de l’activité chimiotrophique des microorganismes, avec de nombreux exemples d’associations symbiotiques entre ces derniers et les organismes de la mégafaune dominante. La connaissance du cycle de vie de ces espèces, y compris de leurs symbiontes, et de la façon dont elles sont capables de disperser et de coloniser de nouveaux sites est incontournable pour la compréhension du fonctionnement des communautés hydrothermales.Dans cette étude, sont présentées de nombreuses avancées portant sur la distribution, la reproduction, la dispersion et le cycle de vie d’une espèce dominante des écosystèmes hydrothermaux de la dorsale Médio-Atlantique, la crevette alvinocarididé Rimicaris exoculata, et des espèces proches. Les outils méthodologiques utilisés incluent la description morphologique de larves, l’étude de la structure de populations et de leur état de reproduction, des approches moléculaires appliquées à l’identification des espèces via la reconstruction phylogénétique, la génétique populationnelle et l’étude de la diversité bactérienne. La plupart des observations et analyses ont été réalisées grâce aux prélèvements de la mission BICOSE qui s’est déroulée de janvier à février 2014 sur la dorsale Médio-Atlantique.L’analyse morphologique détaillée des premiers stades larvaires (zoé I) de quatre espèces d’Alvinocarididae (R.exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae et Alvinocaris muricola), indique une combinaison de traits caractéristiques de cette famille et unique parmi les crevettes Caridés. Le premier stade larvaire lécithotrophe présente vraisemblablement une durée de développement prolongée, avec une transition vers la planctotrophie au cours des stades ultérieurs. La capture de ces larves près du fond suggère par ailleurs une dispersion bathypélagique. L’étude réalisée sur les populations de R. exoculata des champs hydrothermaux de TAG et Snake Pit met en évidence une ségrégation spatiale des sexes et des stades de vie. Les femelles, les sub-adultes et les juvéniles occupent la paroi des fumeurs actifs, tandis que les mâles se retrouvent majoritairement dispersés à la périphérie inactive des sites. L’identification de plusieurs cohortes d’individus, retrouvées au niveau des habitats des deux champs hydrothermaux indique par ailleurs un recrutement discontinu. Enfin, l’observation, pour la première fois, d’un grand nombre de femelles gravides sur les deux champs hydrothermaux, suggère une reproduction saisonnière, avec quelques différences mineures en terme de fécondité entre les populations des deux champs.Les embryons portés par les femelles jusqu’à l’éclosion des larves sont exposés aux fluides hydrothermaux. Nos résultats, encore partiels, d’analyses par clonage d’assemblages bactériens se développant sur les oeufs au cours de cette phase d’incubation indiquent une spécificité qui pourrait être le reflet d’une fonction symbiotique s’établissant à un stade précoce du cycle de vie de la crevette. La similarité de ces assemblages bactériens avec ceux colonisant le céphalothorax des crevettes adultes, suggère un possible rôle de détoxification et/ou de nutrition.Enfin la découverte, sur TAG, d’importantes « nurseries » de post-larves appartenant à R. chacei, espèce cohabitant avec R. exoculata mais relativement peu abondante, pose la question de l’origine de ce recrutement. Cette question s’inscrit également dans le débat taxonomique récurrent des délimitations d’espèces chez les Alvinocaridiés. Ainsi, de récents travaux de génétique suggèrent que R. chacei pourrait être identique à R. hybisae, une espèce des sites hydrothermaux de la Ride des Caïmans, qui paradoxalement, présente une écologie et un développement symbiotique beaucoup plus similaire à celui de R. exoculata que de R. chacei. Nos analyses de génétique populationnelle et une reconstruction phylogénétique réalisée avec plusieurs gènes […] / Deep-water hydrothermal vent host high-biomass communities based on chemoautotrophy supported by the metabolic activity of free-living and symbiotic bacteria associated to invertebrates, especially megafauna. Knowledge on the mechanisms of dispersal and the life cycle of vent species is essential to our understanding of the vent communities in terms of distribution, structure and temporal variation. In this study, I present some advances regarding the dispersal and life cycle of a dominant species of the Mid-Atlantic Ridge (MAR) vent ecosystems, the alvinocaridid shrimp Rimicaris exoculata, and other related species. The methodological approaches applied include morphological descriptions of larvae, analysis of population biology and reproduction, and molecular genetics for species identification, phylogenetic reconstructions, population genetics and bacterial diversity. Most observations and studies presented here were conducted on samples collected in January-February 2014, during the BICOSE cruise on the MAR.Based on the analysis of Zoea I larvae of four species (R. exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae andAlvinocaris muricola), we conclude that the alvinocaridid first larval stage is lecitotrophic with extended development, allowing large dispersal without external food requirement. A bathypelagical larval dispersal and a shift to a planktotrophic stage during the larval period is proposed. In terms of population biology, collections performed at the TAG and Snake Pit vent fields show variations in the population structure among habitats, according to sex and life stage. Large aggregations of shrimps found close of the vent emission comprise mostly females and young individuals, whereas scattered adults found at the vent periphery were mostly males. Multiple cohorts were found in both vents fields, denoting a discontinuous recruitment. Brooding females were observed in significant numbers close to the vent emission, which contrasts with their constant lack in previous field studies and suggests a seasonal reproduction with a brooding period the winter season. In addition, differences in the reproductive effort were detected between vent fields, including egg number, egg size and proportion of aborted females. The egg surface of R. exoculata is colonized by episymbiotic bacteria. Cloning approaches show that the bacterial assemblages on eggs seem to be specific, suggesting their symbiotic role, and evolve according to the egg development. The bacterial assemblages on eggs and their variation during the embryonic development remind the episymbiotic communities found in the branchial chamber of adults, suggesting similar detoxification or nutrition role. In other Rimicaris species, questions about life cycle, vent connectivity and speciation have been raised recently. Genetic studies suggest that two species with contrasting distribution, morphology and ecology, R. hybisae and R. chacei, are the same species. This question is related also with the source of a massive recruitment of R. chacei found at TAG vent field, despite the low density of adults. Analysis of population genetics and phylogenetic reconstructions with multiple genes show that R. chacei and R. hybisae are separate lineages with recent or undergoing speciation. These species, as R. exoculata and other alvinocaridids, show a genetic population model associated with a migration pool. An extended larval period could contribute to the wide dispersal and high genetic flow between populations. Implications of these findings and perspectives of future research are discussed in terms of additional experiments and field sampling required to characterize the larval period of alvinocaridids, the variations of symbiosis of the different life stages and sexes inhabiting different habitats, the quantitative and functional characterization of the episymbiosis on eggs, and the evolutionary processes associated with the speciation in Rimicaris. / Las emisiones hidrotermales profundas albergan comunidades de elevada biomasa basadas en quimioautotrofía, soportadas por la actividad metabólica de bacterias de vida libre y bacterias simbiontes asociadas a invertebrados marinos, especialmente megafauna. El conocimiento de los mecanismos de dispersión y el ciclo de vida de las especies de ambientes hidrotermales es escencial para comprender los procesos ecológicos de ambientes hidrotermales asociados a la distribución, la estructura comunitaria y la variación temporal. En este estudio, presento algunos avances relacionados a la dispersión y el ciclo de vida de una especie dominante de los sistemas de emision hidrotermal de la dorsal medioatlántica. La aproximaciones metodológicas aplicadas en este estudio incluyen el estudio de la morfología larvaria, el análisis de la biologia poblacional y de la reproducciôn, así como genética molecular con fines de identificación, reconstructión filogenética, genética de poblaciones y análisis de diversidad de bacterias. La mayoría de las observaciones y análisis presentados en el presente estudio fueron realizados con muestras colectadas en enero y febrero de 2014 durante el crucero oceanográfico BICOSE en la dorsal medioatlántica (campos TAG y Snake Pit). El análisis morfológico de la larva Zoea I de cuatro especies (R. exoculata, Mirocaris fortunata, Nautilocaris saintlaurentae y Alvinocaris muricola) permite concluir que el primer estadio larvario de la familia Alvinocarididae es lecitotrôfico con una duración del desarrollo extendida, permitiendo la dispersión a grandes distancias sin requerimiento de una fuente externa de nutrición. Se propone para estas especies una dispersión batipelágica y un cambio a un estadio planctotrófico durante el periodo larvario. En relación a la biología poblacional, fue observada una variación en la estructura poblacional entre hábitats en relación al sexo y el estado de desarrollo.Las agregaciones densas de camarones encontradas cerca de las emisiones hidrotermales están compuestas principales de hembras y juveniles, mientras la mayoría de adultos dispersos encontrados en la periferia de las chimeneas fueron machos. Varias cohortes de tallas fueron identificadas en ambas poblaciones, lo cual denota un reclutamiento discontinuo. Una gran cantidad de hembras ovígeras fueron observadas cerca de la emisión hidrotermal, lo cual contrasta con la casi completa ausencia de hembras ovígeras en muestreos previos y sugiere una reproducción estacional con incubación y desove durante el invierno. La superficie de los huevos de R.exoculata está colonizada por bacterias episimbiontes. Los análisis de clonación muestran que los ensambles bacterianos parecen ser específicos, lo cual sugiere una relación simbiótica. Además estos ensambles cambian en relación al desarrollo embrionario. Los ensambles de bacterias observados en los huevos son similares a las comunidades episimbiontes encontradas en la cámara branquial de los adultos, sugiriendo la ocurrencia de procesos de detoxificación o nutrición similares. En otras especies del género Rimicaris, interrogantes en relación al ciclo de vida, la conectividad entre sistemas hidrotermales y la especiación han surgido recientemente. Estudios genéticos sugieren que dos especies alopátricas y con diferencias en morfología y ecología, R. hybisae y R. chacei representan una especie única. Esta hipótesis se encuentra relacionada además con el origen de un reclutamiento masivo de R. chacei encontrado en el campo TAG, a pesar de la baja densidad de adultos. Análisis de genética poblacional y reconstrucciones filogenéticas utilizando varios genes muestran que R. chacei y R. hybisae son linajes separados producto de una especiación reciente o en proceso. Estas especies, al igual que R. exoculata y otros alvinocarídidos, muestran patrones de conectividad asociados al modelo de migración colectiva (migration pool). Implicaciones de estos hallazgos y perspectivas de futuras […]

La population de la crevette blanche Palaemon longirostris, espèce résidente des estuaires faisant l’objet d’une pêche traditionnelle, est soumise à des forçages environnementaux (fluctuations naturelles du milieu, modifications du régime hydro-climatique de l’estuaire en lien avec le changement climatique) et anthropiques importants (aspiration dans les circuits du CNPE -Centre Nucléaire de production d’Electricité du Blayais-, pêche ciblée, pollutions etc.). Dans ce contexte et sur la base d’un suivi mensuel, réalisé depuis 1979, complété par des échantillonnages en 2007, cette thèse montre que cette population répond fortement aux changements environnementaux abiotiques et anthropiques. Ainsi, d’importantes fluctuations spatio-temporelles des abondances sont mises en évidence à diverses échelles temporelles, spatiales et biologiques. L’analyse de la série à long terme montre des fortes oscillations interannuelles régulières (période 5/10 ans) en partie liées aux facteurs environnementaux et aux variations du recrutement. Une diminution de l’abondance globale, ainsi qu’un déplacement vers l’amont de cette population, sont également constatés. Ce déclin est attribué aux fortes variations et nombreuses modifications des traits de vie de l’espèce –reproduction, -croissance, -mortalité, démontrées au cours de l’étude. La présence de déformations de l’exosquelette, étudiée aussi via un élevage de plusieurs mois, révèle par ailleurs, de forts impacts négatifs à l’échelle individuelle (mortalité). De plus, des simulations réalisées à partir d’un modèle matriciel de dynamique de population élaboré durant l’étude, montrent la synergie des pressions anthropiques par prélèvements (CNPE, pêche) et des forçages environnementaux, ainsi que l’importance des processus de déplacement dans le fonctionnement de cette population. Cette étude démontre finalement l’intérêt que revêt cette population et plus largement les populations de crevettes estuariennes, pour l’étude du fonctionnement et du diagnostic de l’état des écosystèmes estuariens. De nouvelles métriques originales sont proposées, lesquelles ouvrent vers la voie vers de nouveaux indicateurs. / The white shrimp, Palaemon longirostris, is an estuarine species and an important fishing resource. This species therefore encounters an important environmental forcing (natural fluctuations of the environment, modifications of the hydro-climatic regime of the estuary associated with the climate change) and an anthropological forcing (drawing up by the circuits of the CNPE - Nuclear center of electricity production of Blayais-, targeted fishing, pollutions etc.). In this context and on the basis of a monthly survey in place since 1979 and completed in 2007, this study shows that this population is strongly influenced by environmental and anthropological changes. Important spatio-temporal variations in the shrimp abundance are highlighted at different temporal, spatial and biological scales. A long-term analysis underlines strong regular interannual oscillations (5/10-year period) partially linked with environmental factors and recruitment variations. A decrease in the global abundance and a movement of this population towards the upstream part of the estuary are also displayed. In this study, the decline is attributed to strong variations and numerous modifications in the life history traits of the species - reproduction, - growth, - mortality. The presence of exoskeletal deformities, alternatively studied via a rearing of several months, reveals strong negative impacts at the individual scale (mortality). Furthermore, simulations based on a population-matrix model, developed during the study, show the synergy of the anthropological pressure by capture (CNPE, fishing) and the environmental forcing, as well as the importance of movement processes in the population dynamics. This study finally demonstrates the interest of this population, and more widely of the estuarine shrimp populations, in the understanding of the functioning and the diagnosis of the estuarine ecosystem state. New original metrics are proposed, opening the way towards new indicators.