Les bases moléculaires des réponses aux excès de lumière chez les organismes photosynthétiques appartenant à des lignées évolutives distinctes ne sont toujours pas complètement caractérisées. Par conséquent, j'ai caractérisé des antennes photoprotectrices dans les algues vertes, les mousses et les diatomées et j'ai exploré la fonction de deux cycles de xanthophylles chez les diatomées.J'ai étudié les protéines Light Harvesting Complex Stress-Related (LHCSR) dans tous ces organismes. Chez l'algue verte Chlamydomonas reinhardtii, j’ai identifié par mutagénèse dirigée, complémentation fonctionnelle et par une approche biochimique les acides aminés responsables de l'activation de LHCSR3, une protéine importante pour le NPQ.Dans le modèle de mousse Physcomitrella patens, j'ai etudié in vitro les caractéristiques spectroscopique ainsi que le quenching de différents mutants de liaison de pigment sur la protéine LHCSR1.Les protéines LHCSR dans les diatomées sont nommées LHCXs, et dans Phaeodactylum tricornutum j'ai montré que l'expansion de la famille des gènes LHCX reflète une diversification fonctionnelle de ces protéines permettant de répondre à des environnements marins très variables.L'autre acteur principal de la photoprotection dans les diatomées est le cycle des xanthophylles. J’ai trouvé que l'accumulation d'une grande quantité de viola- et zéaxanthin a un effet négatif sur le NPQ montrant que la zéaxanthin ne participe pas au NPQ chez diatomées.Grâce à ces études effectuées, nous avons acquis une connaissance plus approfondie sur les caractéristiques communes et les spécificités de la photoprotection.chez différents organismes. / The molecular bases of responses to light excess in photosynthetic organisms having different evolutionary histories and belonging to different lineages are still not completely characterized. Therefore I explored the functions of photoprotective antennae in green algae, mosses and diatoms, together with the role of the two xanthophyll cycles present in diatoms.I studied the Light Harvesting Complex Stress-Related (LHCSR) proteins in different organisms. In the green alga Chlamydomonas reinhardtii, LHCSR3 is a protein important for photoprotection. I used site-specific mutagenesis in vivo and in vitro and identified three residues of LHCSR3 that are responsible for its activation.With the moss Physcomitrella patens I studied the in vitro spectroscopic and quenching characteristics of different pigment-binding mutants of the protein LHCSR1, focusing in particular on chlorophylls A2 and A5.LHCSRs in diatoms are named LHCXs, and in Phaeodactylum tricornutum I found that multiple abiotic stress signals converge to regulate the LHCX content of cells, providing a way to fine-tune light harvesting and photoprotection.The other main driver of photoprotection in diatoms is the xanthophyll cycle. Here I found that the accumulation of viola- and zeaxanthin in P. tricornutum have a negative effect in the development of NPQ, showing that zeaxanthin does not participate in the enhancing of NPQ in diatoms.Thanks to these studies done on different organisms, we gained a deeper knowledge on the shared characteristics and on the peculiar features about photoprotection in green algae, mosses and diatoms.

Les interactions allélopathiques sont définies comme la libération par un organisme de composés chimiques inhibant les compétiteurs. Dans les milieux aquatiques, elles sont reconnues comme un facteur de la dynamique des communautés de phytoplancton. Malgré les conditions favorables créées par l'organisation des microorganismes en biofilms, l'allélopathie a été beaucoup moins étudiée dans les communautés de microorganismes phototrophes benthiques. L'objectif de cette thèse était d'étudier des interactions allélopathiques, au travers d'un cas particulier, entre les microorganismes dans les biofilms phototrophes d'eau douce. Ainsi le travail s'est focalisé sur les effets allélopathiques d'une algue verte filamenteuse, Uronema confervicolum Lagerheim, sur des diatomées benthiques. L'hypothèse principale est que, dans certaines conditions, U. confervicolum libère suffisamment de composés allélopathiques pour inhiber significativement le développement des diatomées épiphytes. Cette hypothèse soulève trois questions (i) quels sont les composés allélopathiques, (ii) leur production dépend-elle des conditions environnementales et (iii) quel est l'effet des composés allélopathiques produits sur les diatomées ? Cette interaction a été étudiée au travers de multiples approches. L'activité d'extraits de biomasse algale et de filtrat de culture a été testée sur la croissance, la photosynthèse, l'adhésion et la motilité des diatomées. Les techniques de fractionnement guidé par bioessais et de profilage métabolomique ont été utilisées pour identifier les composés allélopathiques produits. Les effets des facteurs environnementaux (limitations en nutriment, apports de lumière et de gaz) et de la phase de croissance sur la production et la libération de différents composés allélopathiques ont également été étudiés. Une étude approfondie de l'effet sur les diatomées des composés allélopathiques anti-adhésion a été réalisée en combinant le profilage métabolomique, la transcriptomique et la microscopie électronique à balayage. Les extraits d'U. confervicolum ont montré un effet négatif sur la croissance, la photosynthèse, l'adhésion et la motilité des diatomées. Deux acides gras polyinsaturés (acides linoléique et a-linolénique) ont été identifiés comme des composés allélopathiques inhibant la croissance et la photosynthèse des diatomées. L'inhibition de l'adhésion des diatomées est, par contre, causée par d'autres composés allélopathiques non identifiés. L'augmentation de l'intensité lumineuse a accru la production de composés allélopathiques, à l'instar des composés défensifs des plantes. Cependant, aucune des théories classiques sur les défenses chimiques des plantes n'a permis d'expliquer l'ensemble des résultats obtenus sur les questions de régulation. En plus de l'inhibition de l'adhésion, le filtrat d'U. confervicolum inhibe la formation de la matrice constituée de substances polymériques extracellulaires, impacte le métabolisme énergétique et induit une modification globale du transcriptome et du métabolome des diatomées. Une partie des gènes et métabolites les plus fortement impliqués dans la réponse des diatomées à l'inhibition de l'adhésion ont été identifiés. Ce travail a permis de mieux évaluer l'activité allélopathique de l'algue verte filamenteuse U. confervicolum et son impact potentiel sur la structure et le fonctionnement des biofilms phototrophes. D'autres approches seront nécessaires, à l'avenir, pour mieux comprendre le rôle global de l'allélopathie dans des biofilms phototrophes complexes. / Allelopathic interactions are defined as the release, by an organism, of chemicals that inhibit competitors. In aquatic environments, they are recognised as a driver of phytoplankton community dynamics. Despite the favourable conditions created by the organisation of microorganisms in biofilms, allelopathy has been much less studied in benthic phototrophic microorganism communities. The objective of this thesis was to increase our comprehension of allelopathic interactions amongst phototrophic microorganisms in biofilms by analysing several aspects of a specific allelopathic interaction. The model chosen was the allelopathic effect of Uronema confervicolum Lagerheim, a filamentous green alga isolated from river biofilms, on diatoms from the same environment. The main hypothesis was that, at least in specific environmental conditions, U. confervicolum produce and release sufficiently large amounts of allelopathic compounds to inhibit significantly the development of epiphytic diatoms. Three questions arised from this hypothesis: (i) what are the allelopathic compounds implied, (ii) do their production and release depend on environmental factors and (iii) what is the effect of these compounds on epiphytic diatoms? This interaction has been studied using multiple approaches. Activity of algal biomass extracts and culture filtrates have been tested on diatom growth, photosynthesis, adhesion and motility. Bioassay-guided fractionation and metabolomic profiling have been used to identify the allelopathic compounds produced. The effect of environmental factors (nutrient limitation, light and gas supply) and growth phase on the production and release of the different allelopathic compounds have also been studied. In-depth study of the effect of anti-adhesion allelochemicals on diatom by combining metabolomic profiling, transcriptomics and scanning electron microscopy have been carried out. The extracts of U. confervicolum exhibited negative effects on diatoms growth, photosynthesis, adhesion and motility in bioassays. Two polyunsaturated fatty acids (linoleic and a-linolenic acids) have been identified as allelopathic compounds affecting growth and photosynthesis but not adhesion ability of diatoms. The inhibition of diatom adhesion was caused by other allelopathic compounds, unidentified so far. Increasing light intensity enhanced the production of U. confervicolum allelopathic compounds as predicted by plant defence theories, but the regulation of allelopathic activity was not completely explainable by any classic plant defence theory. Finally, beside an inhibition of diatom adhesion U. confervicolum filtrate was also found to inhibit the formation of diatom extracellular polymeric substances matrix, affect energy metabolism and induce global modification of diatom transcriptome and metabolome. Some of the genes and metabolites implied in the response of diatoms to adhesion inhibition have been identified. These results indicate the strong potential of the filamentous green alga U. confervicolum to impact biofilm community by its allelopathic activity. Results on the allelopathic activity of this alga and the effect on diatoms in laboratory experiments provide the basis for further experiments to access the role of allelopathy in complex biofilms. These findings will encourage researchers working on biofilms to consider allelopathy when phototrophic biofilm ecology is studied.

Les diatomées sont des micro-algues qui participent à hauteur de 35 à 75 % à la production primaire océanique et qui sont les acteurs majeurs du cycle biogéochimique du silicium (Si) dans l’océan. Comprendre les mécanismes qui affectent la dissolution de la silice biogénique (bSiO2) constituant le frustule des diatomées est nécessaire afin d’améliorer la compréhension du cycle océanique du Si. En période estivale, la majorité de l’océan ouvert est limitée par de faibles disponibilités en éléments nutritifs. Les travaux réalisés dans cette thèse ont donc pour objectif majeur d’étudier l’effet de l’environnement nutritionnel des diatomées sur la dissolution et l’export de silice biogénique (bSiO2). Cette étude s’est focalisée sur les limitations en fer (Fe), en Si et en azote (N), c'est-à-dire sur les éléments nutritifs dont les faibles concentrations en période estivale limitent la production de diatomées dans une grande majorité de l’océan mondial. Une des originalités de cette thèse consiste en l’étude de la limitation en cuivre (Cu), dont les impacts sur la composition élémentaire et la dissolution des diatomées ont été peu étudiés. Les effets des conditions limitantes en micronutriments ont été étudiés sur la diatomée pennée Pseudo-nitzschia delicatissima tandis que les limitations en macronutriments ont été étudiées sur la diatomée centrique Thalassiosira weissflogii. La première étape de ce travail a consisté en l'étude de l'effet de conditions nutritives limitantes sur deux échelles du frustule des diatomées : celle de la cellule, avec l’étude du degré de silicification des diatomées, et celle du frustule, avec l’étude de sa structure et sa composition fine, au moyen de la spectroscopie InfraRouge à Transformée de Fourier (IRTF). La seconde étape de ce travail a consisté en l’étude du devenir post-mortem de ces cellules à travers l’étude de la cinétique de dissolution de la bSiO2 constituant leur frustule. Les résultats obtenus par IRTF indiquent clairement qu’à la plasticité du contenu global en bSiO2 du frustule des diatomées, s’ajoute la plasticité du frustule à l’échelle moléculaire, en fonction des conditions de croissance. Le degré d’organisation et le degré de réactivité du réseau siliceux sont tous deux affectés par l’environnement nutritif des diatomées. La quantité relative de matière organique associée au frustule varie également avec la disponibilité des éléments nutritifs. A travers ces changements, l’environnement nutritionnel affecte la dissolution du frustule des diatomées qui, dans les six expériences de dissolution, se déroulent en deux étapes, illustrant la composition biphasique du frustule. Les résultats indiquent que les conditions de croissance vont affecter la proportion et les vitesses de dissolution de la bSiO2 de ces phases. Par la modification des propriétés intrinsèques des phases de bSiO2, le frustule des diatomées limitées en nutriments auront une propension à la dissolution moins importante que celle des diatomées non-limitées. De ce fait, l’environnement nutritif des diatomées affecte l’export de bSiO2. Pour P. delicatissima, seuls 9 % de la bSiO2 initiale des cellules non limitées sont préservés après 22 jours de dissolution, tandis qu’environ 25 % sont préservés en cas de carence stricte en Cu ou de limitation en Fe durant la croissance. Les frustules de T. weissflogii limitées en macronutriment sont également mieux préservés après un mois de dissolution, avec 41 % et 51 % de la bSiO2 initiale restante pour les cellules majoritairement limitées en Si ou en N, respectivement, comparés au 20 % de préservation pour les cellules non-limitées. Ces résultats suggèrent que la dissolution de la silice dans les modèles globaux de l’océan pourrait être mieux paramétrée en tenant compte (i) de la cinétique de dissolution des deux phases de silice biogénique et (ii) de la meilleure préservation de la bSiO2 des cellules limitées en nutriments. / Diatoms are microalgae that contribute up to 75% of oceanic primary production and are major players in the oceanic biogeochemical silicon (Si) cycle. Understanding the mechanisms affecting the biogenic silica (bSiO2), constituting the diatom frustule, is necessary to improve the understanding of oceanic Si cycling. In summer, most of the open ocean is limited by low nutrient availability. Thus, the main objective of this thesis is to study the effect of diatom nutritional environment on biogenic silica (bSiO2) dissolution and export. This study focused on iron (Fe), Si and nitrogen (N) limitations, i.e. nutrients whose low concentrations during summer limit diatom production in the majority of the world ocean. One originality of this thesis is to study the copper (Cu) limitation, whose impact on the elemental composition and dissolution of diatoms has rarely been studied. The effects of micronutrient limiting conditions were studied on the pennate diatom Pseudo-nitzschia delicatissima while macronutrient limiting conditions were studied on the centric diatom Thalassiosira weissflogii. The first stage of this work was to study the effect of nutrient limiting conditions at two different scales of diatoms frustule: the cell scale, with the study of the silicification degree of diatoms, and the frustule scale, with the study of its structure and composition using Fourier Transform InfraRed spectroscopy (FTIR). The second stage of this work consisted of the study of the diatom post-mortem fate through the study of the dissolution kinetics of bSiO2 from diatom frustule. The FTIR results clearly indicate that, in addition to the plasticity of global bSiO2 content, diatom frustule also has plasticity at the molecular scale, depending on growth conditions. The organization degree and the reactivity degree of the silica lattice are both affected by diatom nutritional environment. The relative amount of organic matter associated with frustule is also affected by nutrient availability. Through these changes, the nutritional environment affects the dissolution of diatom frustules, which showed a two-stage dissolution in all six dissolution experiments, illustrating the biphasic composition of the frustule. The results indicate that the growth conditions affect both the proportion and the dissolution rates of these bSiO2 phases. By changing the intrinsic properties of the bSiO2 phases, nutrient limited-frustules will be dissolving less than non-limited diatom frustule. Therefore, the diatom nutrient environment affects bSiO2 export. In P. delicatissima, only 9 % of the initial bSiO2 remained from replete cells at the end of the twenty-two days dissolution experiment, while about 25 % remained from Cu-starved and Fe-limited cells. Macronutrient-limited T. weissflogii were also more preserved after one month of dissolution with 41 % and 51 % of the initial bSiO2 remaining for cells predominantly Si- or N-limited, respectively, whereas 20% of the initial bSiO2 was preserved in replete cells. These results suggest that the biogenic silica dissolution in global ocean models could be better parameterized taking into account (i) the dissolution kinetics of the two bSiO2 phases and (ii) an enhanced bSiO2 preservation of nutrient-limited cells.

Ce mémoire vise à approfondir les connaissances paléogéographique, paléoécologique et paléoclimatique sur le secteur sud-ouest du Bassin de Foxe, à l'île de Southampton, à travers l'analyse d'indicateurs biologiques et géochimiques préservés dans les sédiments lacustres. Nos objectifs spécifiques sont de fournir des données sur la variabilité régionale du climat depuis la dernière déglaciation (7,7 14C ka BP et 6 14C ka BP) et de préciser la nature des paléoenvironnements qui se sont succédés dans la région. Des carottes longues et courtes de sédiments ont été prélevées au nord-est de l'île. Les sédiments échantillonnés ont fait l'objet d'analyses paléolimnologiques détaillées à l'aide des diatomées. Des datations au 210Pb et 14C ont été effectuées et des reconstitutions quantitatives de pH, de température de l'eau et de l'air ainsi que du carbone organique dissout ont été appliquées. Cette étude nous permettra d'évaluer les éventuels changements à venir dans l'Arctique canadien, car c'est souvent à travers une meilleure connaissance du passé que l'on peut mieux prédire le futur.

L’objectif principal de ce mémoire était d’évaluer et d’interpréter les changements interannuels dans la production primaire nette du phytoplancton et des diatomées en particulier, à partir d’un suivi temporel de la distribution verticale et de l’inventaire des nutriments dans le sud-est de la mer de Beaufort (2003-2011) et le nord de la baie de Baffin (1997-1999; 2005-2011). En mer de Beaufort, une augmentation de la consommation de nitrate était cohérente avec l’approfondissement de la nitracline par le phytoplancton du maximum sub-superficiel de chlorophylle. Pour la baie de Baffin, les résultats suggèrent une baisse de la productivité associée à une augmentation de la stratification et un mélange réduit. L’analyse des rapports de consommation pour les différents nutriments ainsi que ceux de la composition élémentaire de la matière organique particulaire indique que ces changements sont causés principalement par les diatomées en réponse aux récentes perturbations environnementales subies par l’océan Arctique.

L'approche écotoxicologique ne se limite pas à l'évaluation des risques de toxicité de pesticides sur les organismes, elle s'élargit à la nécessité d'évaluer, à l'échelle de l'écosystème aquatique, les conséquences de la perturbation sur les communautés et les descripteurs de bio-indication associés. Dans ce contexte, les biofilms phototrophes d'écosystèmes aquatiques constituent un modèle d'étude pertinent de par la complexité des structures de communautés microbiennes, leur dynamique spatiale et temporelle, et la variété des fonctions hébergées. Par une première approche écologique, la manipulation de la structure de communautés microbiennes de biofilms phototrophes a été explorée en conditions " naturelles " dans des rivières, et en conditions " contrôlées " avec un prototype de bioréacteur photosynthétique à écoulement hydrodynamique du type Taylor - Couette. Ces expériences soulignent que la structure des communautés microbiennes résulte de processus de successions écologiques, gouvernés par des facteurs allogènes et/ou autogènes en fonction de leur stade de maturation. Enfin par une seconde approche écotoxicologique, les réponses structurelles et fonctionnelles de biofilms phototrophes exposés à l'alachlore ont été évaluées en intégrant le stade de maturation (facteurs autogènes) et l'histoire (facteurs allogènes) des biofilms phototrophes. Les résultats désignent les biofilms phototrophes comme des outils prometteurs en tant que bio-indicateurs de la qualité des eaux lorsqu'ils sont caractérisés par une approche multi-métrique composée de descripteurs fonctionnels et structurels

La banquise Antarctique joue un rôle important sur les flux de chaleur et les échanges de gaz à l'interface océan-atmosphère, sur la circulation océanique globale, sur l'albédo et la productivité primaire de l'Océan Austral. Cependant, du fait de son éloignement et d'un climat extrême, cette région reste à ce jour encore peu étudiés, et représente un verrou pour les modèles prédictifs du climat. De plus, de récentes observations ont montré que le continent Antarctique présente des tendances régionales, dont les causes et les mécanismes sont encore mal compris. Les reconstructions paléoclimatiques de températures tendent à montrer que ces disparités régionales ont également caractérisé la période Holocène. L'Holocène tardif représente la période sur laquelle le réchauffement récent se produit et est également caractérisée par des variations climatiques rapides généralement de plus faibles amplitudes. Afin de mieux évaluer ces changements, l'étude fine des conditions environnementales passées en Antarctique au cours de l'Holocène tardif est essentielle afin d'isoler la part de variabilité climatique naturelle de la part anthropique. Bien qu'un vaste réseau de carottes de glace en Antarctique constitue une base d'informations robuste sur la variabilité atmosphérique passée dans l'Hémisphère Sud, l'étude des conditions paléocéanographiques est contrainte dans la région par le nombre limité d'enregistrements sédimentaires marins,et qui de plus, tendent à être de faible résolution, trop courts ou discontinus. Notre étude porte sur la zone marginale du plateau de la Terre Adélie-Georges V en Antarctique de l'Est, qui a reçu peu d'attention jusqu'à présent, malgré la présence de séquences sédimentaires très épaisses et laminées, permettant la reconstruction fine des variations climatiques passées. Nos travaux ont été réalisés à partir de plusieurs enregistrements sédimentaires marins, couvrant la période instrumentale et jusqu'aux deux derniers millénaires. Nos résultats montrent que les assemblages de diatomées, les biomarqueurs spécifiques des diatomées, ainsi que de la géochimie élémentaire du sédiment traduisent efficacement des variations océanographiques et climatiques locales et aussi régionales à l'échelle interannuelle à centennale. La dynamique couplée océan-atmosphère en lien avec les modes climatiques principaux de l'Hémisphère Sud, ainsi que la dynamique glaciaire constituent les mécanismes de forçage majeurs des changements du couvert de banquise au court de l'Holocène tardif. / Antarctic sea ice has large impacts on the heat and gas transfers between the ocean andthe atmosphere, on the global oceanic circulation, on the Earth albedo and on theprimary productivity of the Southern Ocean. However, because of its remote and icecoveredlocation, the climate of the Antarctic continent and of the Southern Ocean isstill poorly studied and constitutes a challenge for climate model predictions. Recentobservations highlighted opposite patterns of climate variability between Western andEastern Antarctica, but poorly resolved the mechanisms and forcing involved.Reconstructions of temperature signals indicate that regional disparities have persistedover the Holocene period. The Late Holocene period includes the recent climate change(so-called modern global warming) as well as preceding rapid climate variabilitiesthough of lower amplitude. Achieving paleoenvironmental reconstructions in theAntarctic region at high temporal resolution over this period therefore offers theopportunity to improve the understanding of climate changes in response to bothnatural and anthropogenic forcing. While paleoenvironmental records obtained from icecores provide robust information on the past atmospheric conditions over Antarctica,the paleoceanography of the nearby ocean is constrained by a limited set of rather lowresolution, discontinuous records from sediment cores. Our study focuses on themarginal zone of the Adélie-Georges V Land, East Antarctica, a region which has beenpoorly studied so far, despite the presence of thick and laminated sedimentary depositsthat allow accurate and high resolution paleoclimate reconstructions. Our work is basedon several marine sedimentary records, made of diatom oozes and covering theinstrumental period to the last 2,000 years. Our results show that diatom assemblages,diatom specific biomarkers (HBI) and elemental geochemistry in the sedimenteffectively testify of local but also regional oceanographic and climatic variations atdecadal to centennial scales. Coupled atmospheric and oceanic dynamics linked to majorclimate modes of the Southern Hemisphere, along with glacial dynamics constitutemajor forcing mechanisms of ice covered changes during the late Holocene.

La Réunion est une île volcanique du Sud-Ouest de l’Océan Indien, située à 800 km à l’Est de Madagascar et appartenant à l’archipel des Mascareignes, avec Maurice et Rodrigues. Ce territoire est un département français d’outremer et par conséquent les lois européennes sur la qualité des eaux des cours d’eau s’y appliquent. La chimie de l’eau n’étant pas suffisante pour surveiller la qualité des eaux, les bio-indicateurs peuvent compléter le diagnostic. Dans cette thèse, les diatomées ont été choisies pour évaluer la qualité des eaux courantes. Les diatomées de La Réunion ne sont connues que par des articles épars avec la description de nouvelles espèces. Pendant quatre ans, six campagnes de prélèvements ont été menées sur les rivières pérennes. Ce travail a permis d’acquérir des connaissances sur la flore diatomique épilithique des cours d’eau pérennes de La Réunion et par conséquent sur la biodiversité de ces milieux. De plus, l’écologie des diatomées a été étudiée statistiquement, avec les arbres de régression multivariable (ARM), l’IndVal et ses extensions et les moyennes pondérées, ce qui a permis d’acquérir des connaissances sur l’écologie des communautés, l’autoécologie des espèces et donc sur la qualité de l’eau des rivières. Les résultats intégrés de cette thèse ainsi que les travaux réalisés dans le cadre d’une collaboration avec l’Irstea, ont abouti à une nouvelle méthode indicielle, l’Indice Diatomique Réunion ou IDR, permettant d’évaluer la qualité écologique des cours d’eau. / The volcanic Réunion Island is situated in the southwest Indian Ocean, 800 km to the east of Madagascar; it belongs to the Mascarene archipelago with Mauritius and Rodrigues. This territory is a French oversea department and therefore follows EU laws rivers water quality. The water chemistry is not enough to monitor the quality of water and bioindicators can complete the diagnosis. In this thesis, diatoms have been choosen to assess the quality of the running waters. The diatoms of Réunion Island are only known through scarce articles with bthe description of new species. During four years, six sampling campaigns were conducted on the perennial rivers. The gain of this work is the knowledge of the epilithic diatom flora of Réunion Island perennial rivers and therefore the biodiversity of these environments. Moreover, the study of the diatom ecology by statistics, like Multivariable regression trees (MRT), IndVal and these extensions, Weighted Average (WA) allows acquire knowledge about their community ecology, their autoecology and accordingly on the quality of the river water. The results included in this thesis as well as the work done in collaboration with Irstea, led to a new index method, the Diatomic Index Réunion or IDR, to assess the ecological quality of rivers.

Le littoral Fluminense, situé en zone tropicale humide (23°S-43°W, Rio de Janeiro, Brésil), présente un gradient d'aridité, généré par l'occurrence d'un upwelling côtier, principalement contrôlé par le régime des vents. Les lagunes du littoral, dont les caractéristiques physico-chimiques sont en relation avec ce gradient d'aridité, enregistrent des variations hydro-climatiques en relation avec l'occurrence de cet upwelling. Ce travail porte sur des enregistrements lagunaires prélevés dans deux lagunes (Brejo do Espinho et Padre) et sur un enregistrement marin prélevé dans la zone de l'upwelling. Les variations hydroclimatiques des lagunes ont été reconstituées à partir de l'étude des diatomées complétée par l'estimation de la salinité quantifiée par une fonction de transfert diatomées/salinité. La fonction de transfert a été établie à partir d'une calibration sur les milieux lagunaires actuels en fonction du gradient de salinité. La variabilité de l'intensité de l'upwelling a été reconstituée à partir de la productivité primaire de la zone d'upwelling basée sur l'étude des coccolithophoridés. La comparaison entre la variabilité hydro-climatique reconstituée dans les lagunes et l'occurrence de l'upwelling, en tenant compte de la remontée du niveau marin au cours de l'Holocène, permet de définir les changements d'intensité de l'upwelling et du régime des vents qui se sont exercés sur le littoral Fluminense. Ces changements peuvent être expliqués par l'impact des événements El Niño, par la position des fronts polaires et la migration de la zone de convergence intertropicale.

Les vasières intertidales sont le siège d'une forte production primaire sous la forme d'un biofilmmicrophytobenthique qui se développe en surface à marée basse. Ce biofilm se compose principalement de diatomées et de bactéries hétérotrophes. Ces deux composantes sécrètent des substances polymériques extracellulaires (EPS) qui jouent différents rôles dans le biofilm. Le travail présenté s'est basé sur différentes échelles d'observation (in situ à 2 saisons, mésocosme en laboratoire, et échelle fine du biofilm en microscopie confocale) et a permis de mettre en évidence les interactions des diatomées et des bactéries à différents moments de la marée et du nycthémère. L'utilisation d'une nouvelle méthode d'extraction des EPS a permis d'éclaircir leur rôle en évitant les contaminations par les substances internes provoquées par les méthodes classiques. Les EPS colloïdales particulièrement riches en glucose s'associent au déplacement des diatomées, notamment lors d'un stress (sursalure, carence en nutriments) et sont préférentiellement consommées par les bactéries, après leur dégradation par les enzymes ou leur hydrolyse dans l'eau interstitielle. Les EPS liées au frustule, et plus particulièrement les sucres, inhiberaient le développement bactérien à proximité de la cellule algale. Elles sont surtout sécrétées lors de la mise en place du biofilm et pour protéger la cellule quand les conditions sont osmotiquement défavorables et leur richesse en protéine leur confère un potentiel intéressant pour les bactéries qui peuvent les utiliser comme substrat azoté en cas de carence. D'autres substances ont été plutôt sécrétées parles bactéries telles que les N-acétylglucosamines et les protéines colloïdales de bas poids moléculaire,certainement des enzymes bactériennes, ainsi que le glucose qui semble être associé au EPS colloïdaux des diatomées mais aussi aux EPS bactériens selon l'analyse en microscopie confocale en utilisant des lectines comme marqueurs d'EPS.