Le Loup ou Bar Dicentrarchus labrax est une espèce euryhaline dont les femelles pondent généralement en eau de mer. Pendant son cycle de vie, des migrations vers les estuaires et les lagunes, peuvent exposer très tôt les jeunes stades à des variations de salinité. Les mécanismes de l'osmorégulation sont bien connus chez les prélarves, les larves et les adultes de D. labrax en eau de mer (EM, 38) et en eau de mer diluée (EMD, 5), cependant les possibilités d'osmorégulation et leurs mécanismes sont inconnus chez les embryons. Le but de cette étude a été d'évaluer la mise en place de la fonction osmorégulatrice chez les embryons de D. labrax.Tout d'abord le développement embryonnaire des différents sites osmorégulateurs a été décrit, en se focalisant sur le tube digestif, en incluant le pharynx et les premières fentes branchiales. La formation de ces structures débute au stade 12 somites (S) et a été décrite jusqu'à l'ouverture de la bouche, 5 jours après l'éclosion.En second lieu, le lieu et la cinétique d'apparition des premières cellules osmorégulatrices, les « ionocytes » ont été recherchés. Ces cellules ont été identifiées au stade 12S sur la membrane de la vésicule vitelline et au niveau des premières fentes branchiales et du tube digestif primitif au stade 14S. La fonctionnalité de ces cellules a été étudiée grâce à des immunomarquages des principales protéines transmembranaires impliqués dans l'osmorégulation [l'ATPase Na+/K+ (NKA), le cotransporteur Na+/K+/2Cl- (NKCC) et le canal à chlore (CFTR)], et avec une étude ultrastructurale. Des ionocytes potentiellement fonctionnels sont présents à partir du stade 25S au niveau de la membrane de la vésicule vitelline et du tube digestif primitif, mais les ionocytes des premières fentes branchiales ne sont pas totalement fonctionnels à l'éclosion. L'existence d'un phénomène de boisson passive qui permettrait la régulation hydrique chez D. labrax est envisagé.Finalement, l'osmorégulation embryonnaire existant en EM et en EMD a été étudiée. Des mesures nanoosmométriques des fluides embryonnaires indiquent une capacité à hyper- et hypo-osmoréguler. Cependant, en EMD, des analyses en qRT-PCR et des immunomarquages de NKA, NKCC et CFTR révèlent que les mécanismes de l'hyper-osmorégulation peuvent limiter les pertes ioniques mais ne sont pas suffisamment efficaces pour permettre une acclimatation totale à l'EMD à ce stade très précoce. / The European sea bass Dicentrarchus labrax is a euryhaline species which usually spawns in seawater. Due to its life cycle that includes migrations to lagoon and estuaries, young stages can be exposed early to salinity variations. Osmoregulatory patterns are well known in prelarvae, larvae and adults D. labrax in seawater (SW, 38) and in dilute seawater (DSW, 5), but the possibility and mechanisms of embryonic osmoregulation are still unknown. The goal of this study was to investigate the occurence of the omoregulatory function in the embryos of D. Labrax.First, the embryonic development of the different osmoregulatory sites was described, focusing on the digestive system including the pharynx and the first gill slits. The formation of these structures is initialized at stage 12 somites (S) and was described throughout the opening of the mouth five days after hatching.Secondarily, the time and the location of the occurrence of the first osmoregulatory cells, the ionocytes were followed. These cells were identified at stage 12S on the yolk sac membrane and at stage 14S in the first gill slits and in the posterior primitive gut. The functionality of these cells was studied, using immunostaining of the main ionic transporters involved in osmoregulation [the Na+/K+ ATPase (NKA), the Na+/K+/2Cl- cotransporter (NKCC) and the chloride channel (CFTR)], and through ultrastructural investigations. Potentially functional ionocytes are present from stage 25S in the yolk sac membrane and in the gut, but gill slits ionocytes are not fully functional at hatching. Passive drinking is suspected to regulate water balance in D. labrax.Finally, the embryonic osmoregulation in SW and DSW was investigated. Nanoosmometry measurements of the embryonic fluids demonstrated some capabilities of hyper- and hypo-osmoregulation. However, in DSW, qRT-PCR and imunostaining of NKA, NKCC and CFTR, reveal that hyper-osmoregulatory mechanisms can only limit ion loss but are not efficient enough to allow a full acclimation at this early life stage.

Le loup Dicentrarchus labrax est un téléostéen euryhalin qui effectue des migrations saisonnières de la mer vers les lagunes et les estuaires où la salinité est très variable et peut changer rapidement. Les mécanismes d'osmorégulation sont bien connus chez les téléostéens, alors que le rôle de l'osmodétection dans leur mise en place reste actuellement largement méconnu. Le but de cette étude a été d'améliorer les connaissances sur l'osmodétection et sur la mise en place des mécanismes d'hyper-osmorégulation (à court et long terme).Tout d'abord, le canal calcique “Transient Receptor Potential Vanilloid 4” ou TRPV4, candidat osmodétecteur, a été étudié chez des loups adaptés à l'eau de mer (EM) ou exposés à l'eau douce (ED) durant des temps différents. Au niveau branchial, le TRPV4 ne semble pas impliqué dans l'osmodétection au niveau des ionocytes, mais plutôt dans l'absorption de Ca2+ par les chondrocytes, notamment en ED. Il pourrait avoir un rôle dans l'osmodétection systémique au niveau de l'hypophyse et dans l'absorption de Ca2+ dans le rein. Sa forte expression en EM dans les cellules rénales réabsorbant de l'eau suggère que le TRPV4 est impliqué dans la régulation de leur volume cellulaire.En second lieu, le canal à chlore ClC-3, candidat osmodétecteur et potentiellement impliqué dans les mécanismes de diminution régulatrice du volume cellulaire (RVD), a été étudié dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment. Ce canal a été localisé dans la membrane basolatérale des ionocytes des branchies (EM et ED) et des tubes collecteurs du rein (en ED ; pas immunodétecté en EM). Il pourrait jouer un rôle dans la protection des cellules contre un choc hypotonique, et donc dans la RVD en EM dans ces deux organes. En ED, la localisation du ClC-3 suggère fortement sa participation dans l'hyper-osmorégulation au niveau des branchies et du rein.Enfin, un protocole d'isolement des ionocytes branchiaux a été mis au point ; il permettra de poursuivre et d'approfondir les travaux sur l'osmodétection cellulaire. L'évolution au cours du temps du volume cellulaire d'un ionocyte a pu être évaluée après un choc hypotonique. De futures expérimentations permettront d'évaluer le lien entre l'osmodétection, les osmodétecteurs et les effecteurs osmotiques. / The European sea bass Dicentrarchus labrax is a euryhaline teleost that migrates seasonally from the sea to lagoons and estuaries, where salinity is very variable and changes rapidly. Osmoregulatory mechanisms are well known in teleosts, while the role of osmosensing in their set-up is yet poorly understood. The objective of this study was to improve the understanding of osmosensing and of its relations with hyper-osmoregulatory mechanisms in sea bass over short- and long-term salinity exposures.First, the Transient Receptor Potential Vanilloid 4 (TRPV4) Ca2+-channel, a potential osmosensor, has been studied in fish adapted to sea water (SW) or exposed to fresh water (FW) for various times. The TRPV4 did not seem to be involved in osmosensing in mitochondrion-rich cells (MRC) in gills. It may be involved in systemic osmosensing and in Ca2+ uptake by branchial chondrocytes and by renal collecting ducts in FW. This channel may also have a role in cell volume regulation of kidney cells allowing water reabsorption.Secondly, the ClC-3 chloride channel, another potential osmosensor and potentially involved in regulatory volume decrease (RVD) mechanisms, has been studied in fish under similar conditions. This channel has been localized in the basolateral membrane of ionocytes in gills (SW and FW) and kidney (FW – in SW, expressed but not immunodetected). It might be involved in cell protection against hypotonic shock and thus in RVD in both organs in SW. In FW, its localization strongly suggests a role in hyper-osmoregulation in gills and kidney.Finally, a protocol to isolate MRCs has been developed; it has been used to study cell osmosensing and it will be used on future studies. The changes in cell volume following a hypotonic shock have been evaluated. Future experiments will allow a better understanding of the relations between cell osmosensing, osmosensors and effectors.

Les lignées clonales sont un outil puissant pour une meilleure caractérisation génétique des organismes utilisés en recherche. En utilisant les techniques de reproduction uniparentale, de telles lignées peuvent être développées chez les poissons en seulement deux générations. L'androgenèse avait déjà été réalisée chez plusieurs espèces d'eau douce et a été tentée chez le loup, une espèce d'intérêt économique et scientifique. Le faible nombre d'individus contenant effectivement uniquement le patrimoine génétique du père, après irradiation des œufs aux UV, a soulevé des questions quant à la présence de composés photoprotecteurs dans les œufs pélagiques. Les acides aminés de type mycosporines et le gadusol ont été recensés dans de nombreux organismes marins et d'eau douce, mais leur présence n'a pu être reliée au comportement flottant ou coulant des œufs. Tandis que le gadusol apparaissait en plus grande quantité dans les œufs marins flottants, ce résultat était beaucoup moins clair en eau douce et le type de composés photoprotecteurs semble lié à la phylogénie. D'autres études sur les mécanismes de photoréparation de l'ADN pourraient éclairer les résultats obtenus dans les expériences d'androgenèse. La gynogenèse avait déjà été reportée chez le loup mais le grand nombre d'individus méiotiques contaminant les descendances homozygotes produites a conduit à valider des marqueurs microsatellites efficaces à distinguer les individus mitotiques. De plus, un retard de développement des gonades a été observé, augmentant les difficultés à obtenir les lignées clonales. La grande variabilité observée entre les individus quant au succès des reproductions uniparentales a montré que la caractérisation et la qualité des gamètes sont un préalable indispensable. / Clonal lines are a powerful scientific tool for improved genetic characterization of organisms used in research. Inbred fish lines can be produced in only two generations using uniparental reproduction techniques. Androgenesis, achieved with variable success in several freshwater species, has been attempted in the European sea bass (Dicentrarchus labrax L), a marine fish of commercial and scientific interest. The low yields of progenies inheriting only the paternal genome after UV-irradiation of eggs led to considerations on the occurrence of UV screening compounds in pelagic eggs. Mycosporine-like amino acids and gadusol were found in many marine and freshwater organisms, but their occurrence in fish eggs was not clearly related to a behavioral pattern and while gadusol appeared in higher proportions in pelagic marine eggs compared to benthic species, this statement did not apply in freshwater, and moreover the kind of compounds was related to phylogeny. Further studies on DNA photorepair could enlighten hypotheses to understand the mechanisms underlying the disparate results obtained in inducing androgenesis in different fish species. Gynogenesis was reported successful to produce clonal founders in the sea bass, but high numbers of meiotic individuals contaminating fully homozygous progenies highlighted the need for efficient DNA markers to distinguish mitotic gynogenetic individuals. Furthermore, gonad development was highly delayed in gynogenetic progenies enhancing the difficulties to produce clonal lines. A high variability between individuals in the success of uniparental reproduction brought out gamete characterization and quality as a prerequisite.

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L'aquaculture est en pleine expansion et fournit aujourd'hui la moitié des produits aquatiques destinés à la consommationhumaine. Elle constitue ainsi un secteur clé pour le maintien et l'amélioration de la sécurité alimentaire dans lemonde. Le développement de l'aquaculture est étroitement lié à celui des formules alimentaires. Ces dernières années,la part des farines de poisson dans la formulation des aliments a particulièrement diminué au profit des farines d'originevégétale pour répondre aux nombreuses contraintes économiques et environnementales. Néanmoins, ces matièrespremières sont moins adaptées aux besoins nutritionnels des poissons carnivores et leur utilisation peut entraîner unebaisse des performances de croissance et d'efficacité alimentaire. L'ajout d'additifs et d'ingrédients fonctionnels devientalors indispensable. Les hydrolysats protéiques issus des co-produits de la pêche et de l'aquaculture sont des ingrédientsà fort potentiel appétence, nutritionnel et bioactif. Ces ingrédients sont des mélanges complexes riches en peptides hydrolytiqueset en acides aminés libres, mais dont la composition varie en fonction de l'origine de la matière première etdes paramètres d'hydrolyse appliqués lors de leur fabrication. Au cours de ces travaux de thèse, nous avons développéet mis en pratique des outils permettant d'approfondir la caractérisation structurale et les propriétés fonctionnellesdes hydrolysats de protéines. Dans un premier temps, nous avons développé une méthode analytique basée sur unenormalisation des échantillons suivie d'une détermination de l'abondance et de la richesse en peptides par chromatographied'exclusion stérique et chromatographie liquide couplée à la spectrométrie de masse de type électro-spray,respectivement. Les résultats présentés sous forme d'un diagramme 2D permettant de classer et comparer facilementles hydrolysats de protéines de forme galénique, d'origine et de process différents. Nous avons également développé unoutil in vitro sur l'intestin de bar européen, Dicentrarchus labrax, permettant de déterminer les activités myotropesdes hydrolysats. Nous avons pu notamment démontrer que l'hydrolysat de crevettes possède une plus forte activitémyotrope que les hydrolysats de poissons et que cette activité est portée par un pentapeptide KNPEQ clivé à partirde l'hémocyanine lors du process d'hydrolyse appliqué sur les co-produits de crevette. Enfin, dans un second temps,un conditionnement alimentaire de 65 jours a été conduit chez le bar européen nourri avec un aliment pauvre en farinede poisson supplémenté en hydrolysat de différentes origines et couplé à une analyse d'expression génique (approcheen RNA-Seq Illumina). Cette étude a permis de montrer que les hydrolysats de protéines appliqués sur un alimentfaible en farine de poisson (5%) sont capables de restaurer des performances de croissance équivalentes à celles d'unrégime contenant 20% de farine de poisson mais qu'ils portent par ailleurs des propriétés fonctionnelles spécifiques.Il a également été montré que le mélange des deux hydrolysats permet de moduler les transcriptomes intestinal ethépatique de façon plus profonde que lorsque que les hydrolysats sont utilisés séparément. Ces résultats confirmentl'intérêt des hydrolysats de protéines pour la formulation d'aliment à faible teneur en farines de poisson et apportentde nouveaux outils de caractérisation de ces ingrédients complexes, qui seront utiles pour leur optimisation et leurstandardisation ainsi que pour la compréhension de leurs mécanismes d'action chez les poissons. / Aquaculture is a key sector for supporting and improving the food security worldwide. The global production of farmedfish and shrimp has grown dramatically over the past decades and now contributes to half of the aquatic productsintended for human consumption. Aquaculture will require feeds to support its growth but availability of some raw materialssuch as fish meal are limited. The use of fish meal in aquafeed has particularly declined in favor of plant proteinsources to fit with economic and environmental constraints. But plant proteins do not meet perfectly the nutritionalrequirements of carnivorous fish and their utilization often results in lower growth and feed performances. Proteinhydrolysates manufactured from fishing and aquaculture co-products are ingredients with a high palatable, nutritionaland bioactive potential. They are rich in hydrolytic peptides and free amino acids, but they are complex mixtureswhose composition could vary according to raw material origin and hydrolysis parameters. During this PhD study, wedeveloped and implemented tools to further characterize the structure and functional properties hydrolysates. On afirst step, we developed a fast methodological tool based on sample standardization, followed by the determination ofthe abundance and richness of peptides using size exclusion chromatography and liquid chromatography coupled toelectro-spray mass spectrometry, respectively. We merged the results into a 2D diagram that made it easy to classifyand compare hydrolysates having different galenic, origin and process. We also developed a tool on isolated intestinefrom European seabass (Dicentrarchus labrax ) to rank protein hydrolysates according to their myotropic property.We demonstrated that shrimp hydrolysate showed a higher myotropic activity than fish hydrolysates and that thisactivity was carried by a unique pentapeptide KNPEQ produced by the enzymatic clivage of haemocyanin during thehydrolysis process applied on shrimp co-products. On a second step, a 65-day feeding trial was conducted in Europeanseabass fed a low fish meal diet supplemented with protein hydrolysates of different origin, and coupled to a studyof the intestine and liver transcriptomic response (Illumina RNA sequencing). It has been shown that protein hydrolysatesincluded in a low fish meal diet (5%) restored growth performances to the same level than a diet containing20% of fishmeal, and that they exhibited very specific functional properties. These results showed that a mixture oftwo hydrolysates impacted more deeply the intestine and liver transcriptomes than hydrolysate tested alone. ThisphD study confirmed that protein hydrolysates are very interesting candidates for formulating low fish meal feed andoffer new tools for characterizing such complex ingredients, which will be useful to optimize and standardize proteinhydrolysate while understanding their mechanisms of action in fish.

Le bar (Dicentrarchus labrax) est une espèce majeure de l'aquaculture méditerranéenne, dont la production est passée de presque rien en 1985 à plus de 100 000 tonnes annuelles aujourd'hui. Dans un grand nombre de cas, des géniteurs sauvages sont encore utilisés pour produire des juvéniles chez cette espèce, et l'on constate une forte prédominance des mâles, aux performances zootechniques inférieures, dans les populations d'élevage. Le but du présent travail de recherche était tout d'abord de quantifier les variations génétiques de la croissance et du sex ratio entre familles de bar produites par fécondation artificielle et élevées en commun, en utilisant le génotypage de locus microsatellites pour reconstruire les pedigrees des animaux mesurés. Dans un second temps, nous avons également étudié la réponse en termes de croissance et de sex ratio à une sélection expérimentale sur la croissance en longueur. Nous avons tout d'abord pu montrer que la technique expérimentale choisie (fécondation artificielle, élevage en commun et reconstruction des pedigrees par génotypage) était efficace et susceptible d'être appliquée non seulement en expérimentation, mais aussi pour la mise en place de programmes de sélection chez le bar. La croissance chez le bar montre une héritabilité élevée pour le poids à taille commerciale de 400g environ (h²=0.38-0.44), mais plus modeste pour le taux de croissance de 35 à 400g (0.16-0.34), montrant l'importance de la croissance précoce, très héritable (h²=0.61) dans la construction de la performance à taille commerciale. Par ailleurs, la croissance du bar n'est pas significativement influencée par des effets maternels non génétiques ou de dominance. Nous avons estimé les interactions génotype-milieu pour la croissance entre des sites de grossissement très différents, et si ces interactions se sont révélées modestes pour le poids à taille commerciale (rA=0.70-0.99 entre sites), elles étaient beaucoup plus fortes pour le taux de croissance (rA=0.21-0.61 entre sites). Bien que nous ayons à dessein choisi des environnements très différents pour ce test, ceci souligne l'importance de conduire les programmes de sélection dans un environnement proche de l'environnement d'élevage. Nous avons montré que le sex-ratio des populations naturelles de bar ne différait pas de 50-50 en moyenne, mais que certaines classes d'âge pouvaient avoir un sex-ratio biaisé, vraisemblablement du fait d'effets environnementaux. En élevage, les sex-ratios sont variables entre familles et influencés à la fois par le père et par la mère. Aucun modèle purement génétique ne permet d'expliquer les distributions observées, qui peuvent être décrites soit par un modèle ayant au moins deux loci bialléliques et une variance micro-environnementale, soit par un modèle polygénique à seuil (h²=0.62 pour la tendance sexuelle sur l'échelle sous-jacente). Avec ce dernier modèle, on note une corrélation génétique positive (rA=0.50) entre tendance sexuelle et croissance. Ceci permet de prédire que la domestication devrait permettre un rééquilibrage du sex-ratio vers 50-50, la sélection croissance biaisant le sex-ratio vers plus de femelles. C'est ce que nous observons ensuite dans notre expérience de réponse à la sélection pour la croissance. Cette même expérience nous permet de confirmer le potentiel de l'espèce pour une amélioration génétique de la croissance, avec un gain de 23% en première génération. Le modèle polygénique (ou à tout le moins polyfactoriel) de déterminisme du sexe est a priori rare chez les Vertébrés. Après avoir développé son utilisation possible pour obtenir à terme des populations de bars d'élevage monosexes femelles, le modèle polygénique est replacé dans la théorie du déterminisme du sexe chez les Vertébrés ectothermes, où il semble pouvoir être considéré comme beaucoup plus répandu qu'on ne le considère classiquement. [...] Suite et fin du résumé dans la thèse. / The European sea bass (Dicentrarchus labrax) is a major species of Mediterranean aquaculture, the production of which rose from almost nothing in 1985 to more than 100.000 tonnes annually at present. In many cases, wild-caught broodstock is still used to produce juveniles for aquaculture, and farmed population are predominantly male – which unfortunately perform less than females. The aim of the present research was first to quantify the genetic variation of growth and sex ratio between families of sea bass produced by artificial fertilization and reared in a “common garden” approach, using the genotyping of microsatellite markers to reconstruct the pedigrees. In a second phase, we also studied the response in terms of growth and sex ratio to an experimental selection applied on body length.We first could show that the experimental technique chosen (artificial fertilization, common garden rearing and pedigree reconstruction by genotyping) was efficient and could be applicable not only to conduct experiments but also to set up breeding programmes in sea bass.Growth is a heritable trait in sea bass, with a high heritability for body weight at commercial size (h²=0.38-0.44 around 400 g mean weight), but a lower value for growth rate from 35 to 400g (0.16-0.34), showing the importance of the highly heritable (h²=0.61) early growth in the building of the performance at commercial size. Additionally, we showed that sea bass growth was not significantly impacted by dominance or non genetic maternal effects. We estimated genotype by environment interactions for growth between highly divergent ongrowing sites, showing that although interactions were moderate for body weight at commercial size (rA= 0.70-0.99 between sites), they were much higher for growth rate (rA=0.21-0.61 between sites). Although we purposely chose very divergent ongrowing environments, this highlights the importance of conducting breeding programs in environments resembling the production environment.We showed that the sex ratio of natural populations in the wild did not differ from 50-50 on average, although some age classes could have a biased sex ratio, probably due to environmental effects. In a farmed population, sex ratios were shown to differ between families and to be equally influenced by the sire and the dam. No purely genetic model could account for the distributions observed, which could fit either to a model with a minimum of two bi-allelic loci plus micro-environmental variance, or to a polygenic threshold model with h²=0.62 for sex tendency on the underlying scale. This last model also revealed a positive genetic correlation (rA=0.50) between sex tendency and growth. This allowed us to predict that domestication should tend towards a balancing of the sex ratio at 50-50, while selection for faster growth should bias population sex ratios towards females. This is precisely what we observed later on in our selection response experiment, which also confirmed the potential of the species to be selected for faster growth, with a 23% gain in body weight in the first generation.The polygenic (or at least polyfactorial) model of sex determination is considered rare in Vertebrates. After developing its possible use to tend towards monosex female farmed populations of sea bass, we assessed its position in the theory of sex determination in ectotherm Vertebrates, where it seems that it could well be more frequent as initially thought. Polygenic sex determination could be a means for species and populations to move along the ESD-GSD continuum (Environmental or Genetic Sex Determination).

Dans une ferme d'élevage de bar (Dicentrarchus labrax) du sud de la mer du Nord, de fortes mortalités de bar coïncident régulièrement avec l'efflorescence phytoplanctonique printanière. Le rôle du phytoplancton dans ces mortalités a donc été étudié : un suivi saisonnier (février-novembre 2012) a permis de définir les communautés phytoplanctoniques en présence et, la diversité et la toxicité du genre Pseudo-nitzschia. Ainsi, trois espèces potentiellement toxiques ont été identifiées (P. delicatissima, P. pungens, P. fraudulenta) en association avec des concentrations élevées d'acide domoïque (jusqu'à 229 pg. mL-¹). Au cours d'une expérience d'exposition (45 jours), les effets délétères de P. delicatissima sur les juvéniles de bar ont été étudiés. Si un stress d'exposition a été observé via la surproduction de mucus par l'épithélium branchial, cela n'a pas eu d'incidence sur la condition ni la physiologie des poissons. Les mortalités seraient donc davantage liées à un effet de communautés. Cette hypothèse a été testée en utilisant le pouvoir de filtration des moules (Mytilis edulis) en amont des bassins d'élevage. Cela a permis de limiter l'ampleur de l'efflorescence phytoplanctonique printanière. En conséquence, les poissons élevés dans l'eau filtrée avaient de meilleures conditions, croissance et rapport ARN:ADN que ceux élevés dans l'eau de mer non filtrée. Ce travail souligne la nécessité de généraliser le suivi des communautés phytoplanctoniques afin d'identifier les espèces délétères et leur dynamique et de développer des outils de mitigation permettant d'atténuer l'impact des efflorescences phytoplanctoniques sur l'aquaculture. / For several years, mass mortalities of farmed sea bass (Dicentrarchus labrax) have coincided with phytoplankton spring blooms in the southern North Sea. Since these mortalities could not be explained by classical finfish diseases, phytoplankton noxious effects have been suspected and investigated. A seasonal survey allowed the identification of potentially deleterious phytoplankton species giving particular attention to the Pseudo-nitzschia genus. Three potentially toxic Pseudo-nitzschia species were identified (P. delicatissima, P. pungens, P. fraudulenta) and their presence was related to both domoic acid concentrations and phytoplankton communities. P. delicatissima being dominant over spring and presenting toxic and physical features compatible with fish mortality, a laboratory exposure experiment was carried out. Although gills irritations (mucus overproduction) revealed an exposure stress, no effect on sea bass condition nor on physiological performances was demonstrated. This suggest that phytoplankton community as a whole rather than single species should be involved in fish mortalities. This third hypothesis was tested using mussels (Mytilus edulis) as seawater filters upstream from the rearing tanks to dampen the phytoplankton spring bloom and estimate its impact on fish. Indeed, fish had better condition , growth and RNA:DNA ratio when reared in filtered seawater than in natural seawater. This work highlights the need to develop phytoplankton monitoring in fish farms so as to identify potentially deleterious species and understand their dynamics. It also demonstrates that new mitigation tools should be developed to prevent phytoplankton impacts on farmed fish.

Les élevages des poissons sont soumis à des épisodes de mortalité anormale. Les bactéries du genre Vibrio sont connues comme des pathogènes opportunistes et ont été associées à ces épisodes de mortalité. Pour faire face à ces problèmes d’épizooties, les pisciculteurs ont le plus souvent recours à l’utilisation des antibiotiques. Néanmoins, des abus dans son utilisation ont malheureusement conduit à l’apparition des souches résistantes et à des fréquents échecs de traitement. Actuellement, les traitements par des bactéries lactiques probiotiques permettent d’améliorer la qualité des alevins produits pour les besoins de l’aquaculture, tout en limitant le recours aux antibiotiques. Pour qu’un micro-organisme soit reconnu comme étant potentiellement probiotique, une évaluation de ce produit basée sur plusieurs critères doit être établie. Dans une première étape, nous avons sélectionné et caractérisé 55 souches de bactéries lactiques isolées en écloserie. Le premier critère de sélection a porté sur l’inhibition de souches de vibrions pathogènes in vitro. Les bactéries lactiques ayant un effet anti Vibrio ont subi des tests de formation de biofilms et des tests de caractérisations phénotypiques, enzymatiques, physiologiques et génétiques, afin de procéder à leur identification. Puis des tests de compétition avec V. aligonlyticus ont été pratiqués in vivo sur des larves d’Artemia. Ce travail nous a permis de sélectionner la souche Lactobacillus casei (X2), car elle présentait la meilleure combinaison de propriétés requises pour un probiotique. Elle possède en effet une bonne activité antagoniste, elle n’est pas hémolytique, elle présente une forte adhérence sur plaque polystyrène et elle offre la meilleure protection contre V. alginolyticus lors du test de challenge avec Artemia. Dans une deuxième étape, la souche retenue (La. casei X2) et une autre déjà commercialisée sous le nom de Bactocell (Pediococcus acidilactici) ont été testées sur des larves de bar, afin d'évaluer les effets sur la qualité des alevins, leur réponse immunitaire et la microflore associée. Nous avons vérifié que les deux probiotiques (La. Casei et P. acidilactici) diminuaient la charge en vibrions et en microflore totale chez les larves de bar. La souche P. acidilactici a également affecté les profils de la communauté bactérienne intestinale des larves de bar. Par contre, La. casei n’a pas affecté la structure de la communauté bactérienne, bien que la souche soit présente chez les larves au jour 40 à une concentration élevée. Ces deux bactéries ont pu améliorer la croissance en longueur des larves aux jours 30 et 45 et la croissance en poids au jour 20. L’étude de l’influence des deux probiotiques sur des marqueurs de la physiologie des larves a montré qu’au jour 41, P. acidilactici était plus efficace que La. casei dans la régulation du stress oxydatif. Néanmoins, P. acidilactici a engendré des effets inflammatoires chez les larves à j20, et elle a induit un retard dans le développement osseux. Bien que La. casei ait accéléré le processus d’ossification chez les larves à j20, l’étude histopathologique a révélé une forte incidence des malformations vertébrales avec les larves à j62. A l’inverse, les larves alimentées avec P. acidilactici ont présenté un taux supérieur d’ossification normale et complète. / Diseases cause major production losses in fish farms. Bacteria of the genus Vibrio are known as opportunistic pathogens, and have been associated with mass-mortality episodes. To cope with these disease outbreaks, fish farmers often resort to the use of antibiotics. However, preventive overuse has led to the emergence of resistant strains and frequent treatment failures. Probiotic lactic acid bacteria are increasingly used to improve the quality of seed production in aquaculture, while limiting antibiotic treatments. Microbial strains must fulfil several criteria to be evaluated as potential probiotics.In a first step, we selected and characterized 55 strains of lactic acid bacteria isolated from fish hatchery. The first selection criterion focused on the in-vitro inhibition of pathogenic Vibrio strains. Lactic acid bacteria with antagonistic properties were tested for biofilm formation. The strains were characterised with the phenotypes, based on enzymatic and physiological tests, and identified by genotyping. In-vivo challenges with Vibrio aligonlyticus were then performed on Artemia. Lactobacillus casei X2 was thus selected, due to the best combination of the attributes that are required for probiotics. The strain showed antagonistic activity, adhered strongly to polystyrene plate, and secured Artemia with the best protection against V. alginolyticus. In a second step, La. casei X2 and a commercial strain of probiotics (Bactocell, Pediococcus acidilactici) were tested on European sea bass larvae, with a view to assess the effects on alevin quality, immune response and associated microbiota. Both of the lactic acid bacteria, La. casei and P. acidilactici, decreased the bacterial load and Vibrio in sea bass larvae. P. acidilactici changed significantly the profile of the bacterial community associated with fish larvae, compared to the control group. La. casei did not affect the structure of the bacterial community, although the strain was detected at high concentration in the larvae at 40 day post hatch (dph). Both probiotic treatments increased fish larval growth in body mass at 20 dph, and in length at 30 and 45 dph. Two physiological markers for gene expression suggested that P. acidilactici was more efficient than La. casei for the regulation of oxidative stress in sea bass at 41 dph. P. acidilactici induced some delay in bone development, and inflammatory signs were observed in the larvae at 20 dph. Though La. casei accelerated the early ossification process in the larvae by 20 dph, the histopathological study revealed a high incidence of vertebral malformations at 62 dph. In contrast, the treatment with P. acidilactici produced the highest proportion of fish with normal and complete ossification.

L’oxygène dissous dans l’eau de mer a régulièrement baissé dans de nombreux écosystèmes marins côtiers ces 50 dernières années du fait du réchauffement climatique et des activités humaines côtières croissantes. Cette diminution de l’oxygène présent dans l’eau de mer provoque des épisodes d’hypoxie de plus en plus fréquents et sévères dans les zones côtières et estuariennes. Certains organismes peuvent échapper à ces contraintes environnementales par migration ou dispersion. D’autres, présentant des capacités de nages plus réduites, doivent mettre en oeuvre des régulations physiologiques (plasticité phénotypique) pour leur permettre de s’adapter et survivre. C’est notamment le cas des larves de poissons marins qui sont susceptibles d’être présentes dans les nourriceries côtières à la fin de leur développement. Il est aujourd’hui bien établi que les régulations mises en oeuvre par les organismes pour faire face à leur environnement durant les jeunes stades de vie peuvent imprégner leur fonctionnement physiologique sur le long-terme et modifier leur trajectoire de vie. Si de nombreuses informations relatives aux conditionnements précoces sont disponibles dans le domaine médical, les connaissances de ces effets chez les organismes marins dans un contexte écologique sont encore très fragmentaires. L’objectif principal de ce travail de thèse a donc été d’évaluer les conséquences physiologiques, non seulement à court-terme mais surtout à long-terme, d’une exposition de poissons marins en fin de développement larvaire à une hypoxie modérée (8 jours, 40% de saturation à l’air). L’autre originalité de ce travail reposait sur la comparaison des réponses adaptatives mises en oeuvre chez deux espèces, l’une pélagique ─ le bar Européen (Dicentrarchus labrax) ─ et l’autre benthique ─ la sole commune (Solea solea). Nos résultats nous ont permis de montrer un effet significatif à long-terme de la contrainte hypoxique précoce sur les performances physiologiques des juvéniles et notamment sur leur croissance. Les juvéniles de bars et de soles présentent respectivement de plus faibles et de plus fortes croissances après avoir été exposés à un environnement hypoxique au stade larvaire. L’effet négatif sur la croissance observé chez le bar s’explique, au moins en partie, par une moins bonne assimilation énergétique due à un impact sur la fonction digestive. Les analyses moléculaires réalisées au niveau hépatique chez le juvénile de bar révèlent, par ailleurs, une imprégnation au niveau transcriptionnel de l’expression de gènes impliqués dans la réponse à l’hypoxie. L’effet positif observé sur la croissance des juvéniles de sole est associé à une meilleure tolérance aux stress thermiques et hypoxiques et à une diminution du registre métabolique. Les résultats obtenus chez le bar et la sole suggèrent que des modifications d’allocations énergétiques sous-tendent les effets observés à long-terme sur les performances physiologiques. Plus globalement, l’ensemble des données obtenues au cours de cette thèse soutiennent l’importance que revêt la nature de l’environnement rencontré par le poisson au cours de ses jeunes stades de vie sur ses futures performances physiologiques. Nos résultats indiquent par ailleurs que l’imprégnation physiologique par l’environnement est espèce-spécifique révélant des probables stratégies d’adaptation différentes suivant les espèces. / The dissolved oxygen in seawater has steadily declined in many coastal marine ecosystems in the last 50 years because of global warming and increasing coastal human activities. This decrease in oxygen in seawater causes episodes of hypoxia increasingly frequent and severe in coastal and estuarine areas. Some organisms may escape these environmental constraints by migration or dispersion. Others, with limited swimming capabilities must implement physiological regulation (phenotypic plasticity) to enable them to adapt and survive. This is particularly the case of marine fish larvae that are likely to be present in coastal nursery at the end of their development. It is now well established that the regulations implemented by organisms to cope with their environment during the early stages of life can imprint their physiological function in the long-term and change their life trajectory. While much information on early conditioning is available in the field of medicine, knowledge of these effects in marine organisms in an ecological context are still very fragmentary. Therefore, the main objective of this thesis was to evaluate the physiological consequences, not only in the short-term but especially in the long-term, of an exposition to a moderate hypoxia (8 days, 40% air saturation) of marine fish at the end of larval development. Another originality of this work was based on the comparison of adaptive responses implemented in two species, one pelagic ─ European sea bass (Dicentrarchus labrax) ─ and one benthic ─ the common sole (Solea solea). Our results have allowed us to show a significant long-term effect of early hypoxic stress on the physiological performance of juvenile and especially their growth. Juveniles of European sea bass and juveniles of common sole have, respectively, lower and higher growth after being exposed to a hypoxic environment in the larval stage. The negative effect on growth observed in sea bass was due, in part, to lower energy assimilation as a consequence of an impact on the digestive function. Moreover, molecular analyzes in the liver of sea bass juveniles indicate an impregnation at the transcriptional level of the expression of genes involved in the response to hypoxia. The positive effect observed on the growth of sole juveniles is associated with better tolerance to thermal and hypoxic stress and a decrease in metabolic scope. The results obtained in European sea bass and common sole suggest that changes in energy allocations could explain the physiological performances observed in the long-term. Globally, all the data obtained in this thesis underline the importance of the environmental parameters encountered by fish during their young life stages on their future physiological performances. Such physiological impregnation by the early environment is species-specific, revealing potential different adaptation strategies.

Cette thèse est organisée en trois parties principales. La première partie de cette thèse a permis de mettre en évidence l’existence de coping style chez le bar, révélant des liens entre réponses comportementales et physiologiques suite à un stress. Les individus proactifs montraient une plus faible activation de l’axe HPI, résultant en une moindre augmentation des taux de cortisol plasmatique après un stress que les individus réactifs. Cependant, les liens entre traits de personnalité et activation des systèmes dopaminergiques et sérotoninergiques n’ont pas pu être clairement mis en évidence. Les tests individuels se sont révélés discriminants de la personnalité, mais n’ont pas permis d’observer des réponses cohérentes dans le temps en raison du caractère stressant de l’isolement chez cette espèce sociale. L’utilisation de tests en groupe est apparue mieux adaptée et a permis de caractériser un nombre important d’individus, étape nécessaire à toutes études visant à caractériser la variabilité génétique des traits comportementaux. La variabilité observée met en avant d’importantes capacités d’adaptation chez cette espèce. La seconde partie a mis en avant l’existence de liens entre traits de personnalité et stratégies d’approvisionnement en nourriture. L’analyse de la structure sociale chez cette espèce a mis en évidence une stratégie coopérative concernant l’acquisition de la nourriture avec une spécialisation de certains individus dans le groupe. Enfin, la troisième partie a permis l’observation de liens génétiques entre traits de personnalité et caractères phénotypiques, laissant entrevoir une possible sélection des caractères de personnalité dans un contexte de production piscicole. Le niveau de domestication s’est révélé avoir une influence sur les liens entre personnalité et potentiel de croissance. L’utilisation de ces coping styles et traits de personnalité pourrait être un outil supplémentaire pour améliorer le processus de domestication, permettant par exemple la sélection de coping styles divergents qui pourraient correspondre à des individus plus résistants aux maladies, ou mieux adaptés à leur environnement. / This thesis is organized in three principal parts. The first part of this thesis highlights the existence of coping style in seabass, revealing links between behavioral and physiological responses following a stress. The proactive individuals showed a weaker activation of the HPI axis, resulting in a lesser increase of plasmatic cortisol levels after a stress compared to reactive fish. However, the links between personality traits and activation of the dopaminergic and serotonergic systems could not be clearly demonstrated. The individual tests appeared discriminating personality, but did not allow observing coherent responses in time likely because of the stressing character of the isolated situation in this social species. The use of tests in group appeared better adapted and made it possible to characterize a significant number of individual, a necessary step when one aims at characterizing the genetic variability of the behavioural traits. Finally, variability observed underlined important adaptation capacities of this species. The second part demonstrated the existence of links between personality traits and feeding strategies. The analysis of the social structure highlighted a cooperative strategy concerning the acquisition of food with a specialization of certain individuals in the group. Lastly, the third part showed genetic correlations between coping styles, personality traits and phenotypes, letting foresee a possible selection of the personality traits in a production context. The level of domestication proved to have an influence on the links between personality and growth potential. The use of all these coping style and personality traits could be an additional tool to improve the process of domestication, allowing for example the selection of divergent coping styles which could correspond to individuals more resistant to diseases, or better adapted to their environment.