Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 1998. / Vita. Includes bibliographical references (leaves [67]-87).

Nous avons mis au point un nouveau protocole expérimental multi-générationnel permettant d’étudier la plasticité du copépode Eurytemora affinis dans le cadre d’un scénario de changement climatique. Cette espèce cryptique a été capable de se développer à des fortes températures et/ou salinités en montrant des effets de contrôle maternel et trans-générationnels sur ses traits de cycle de vie. Compte tenu de l’importance de la reproduction, nous avons étudié la stratégie reproductive des femelles, des mâles et de leur interaction. Nous avons mis en évidence, la présence de trade-off entre la fécondité et la taille de l’œuf chez le copépode. Nous avons également montré une nette différence entre les populations transatlantiques d’E. affinis. L’analyse détaillée des rôles du mâle et de la femelle dans la reproduction des copépodes a été illustrée pour la population d’E. affinis provenant de la Seine. Nos résultats ont révélé que ; le mâle contribue activement à la reproduction puisqu’il est capable d’identifier les femelles prêtes à s’accoupler, la femelle est capable de s’accoupler avec plusieurs mâles et d’utiliser pour une même portée le matériel génétique de plusieurs pères. Il semble qu’un sex-ratio en faveur des males offre des avantages avérés à la population d’E. affinis de l’estuaire de la Seine. Les résultats de cette thèse confirment le grand potentiel de ce copépode comme modèle biologique et soulignent l’importance d’intégrer la plasticité des organismes vivants et leur capacité d’adaptation aux variations de la température ainsi que d’autres facteurs environnementaux dans le cadre des effets du changement climatique sur les écosystèmes. / We developed a new multigenerational experimental protocol allowing to study the plasticity of the copepod Eurytemora affinis within the framework of a climate change scenario. This cryptic species was capable to develop under high temperatures and/or salinities, showing trans-generational and maternal control effects on its life cycle traits. By considering the importance of the reproduction, we studied the reproductive strategy of females, males and their interaction. We underlined the presence of trade-off between the fecundity and the offspring size in copepods. We also showed a clear difference between the transatlantic populations of E. affinis.The detailed analysis of the respective roles of the male and the female in the reproduction of copepods was illustrated for the population of E. affinis from the Seine. Our results revealed that; the male contributed actively to the reproduction being able to identify females ready to mate; the female was capable of multiple mating and of using the genetic material of several fathers for the same clutch. It seems that a sex-ratio in favor of males offered clear advantages to the population of E. affinis from the Seine estuary.The results of this thesis confirmed the high potential of this copepod as biological model and underlined the importance of integrating the plasticity of the living organisms and their capacity of adaptation to temperature variations or any other environmental factors within the framework of the effects of climate change on the ecosystems.

La présente thèse comprend deux grandes sections, la première traitant des macro-crustacés, la crevette de vase Austinogebia edulis et la seconde des micro-crustacés, le copépode Eurytemora affinis. Les objectifs étaient de 1. Explorer le rôle d’A. edulis en tant qu’ingénieur écologique, 2. Effets du Cd sur les enzymes oxydatives et la morphologie d’A. edulis, 3. Évaluer la variation spatiale et temporelle des polluants organiques persistants (POP) dans l’habitat naturel d’A. edulis, 4. Explorer l’effet d’un cocktail de 4 métaux lourds sur E. affinis et décrire l’effet des sédiments en suspension sur E. affinis en suivant une approche multigénérationnelle. Pour le premier objectif, nous soulignons les différences significatives entre les murs des terriers et les lumens. La paroi du terrier d’A. edulis présentait une faible perméabilité et augmentait la résistance. Statistiquement, on a remarqué une différence importante dans la comparaison entre la composition des sédiments de la paroi du terrier et le fond. La paroi du terrier se composait d’une teneur en matière organique 24 fois supérieure à celle d’un individu de crevette. Ainsi, ils transforment les caractéristiques des sédiments en tant qu’ingénieur écologique, ce qui devrait avoir un impact écologique important sur l’écosystème. De plus, lors de l’exposition au Cd, les activités des enzymes antioxydantes (SOD, CAT et GPx) diminuaient avec l’augmentation de la concentration de Cd et le temps d’exposition prolongé dans ces organes de la crevette A. edulis. Des dommages importants de l’hépatopancréas d’A. edulis ont été remarqués à des concentrations plus élevées de Cd, montrant des dommages comme la disparition des limites des cellules épithéliales, le détachement des cellules de la lamine basale, gonflement cellulaire, nécrose, etc. En conclusion, le Cd a causé des dommages oxydatifs en réduisant les activités des enzymes antioxydantes et en endommageant la structure tissulaire dans les principaux organes de la crevette A. edulis. Pour les POP mesurés, la distribution spatiale a montré que la proximité des sources pollution était le plus important facteur déterminant pour la distribution de ces contaminants, montrant des concentrations plus élevées dans les échantillons prélevés près des parcs industriels. Les rapports des HAP analysés ont permis de déterminer l’existence d’intrants pyrolytiques et pétrogéniques. Les PCB Aroclor 1016 et 1260 étaient les principales sources près de la zone industrielle, avec des entrées de DDT montrant un ajout récent à la zone. L’étude globale a révélé un risque limite pour les organismes benthiques. Dans le cas d’E. affinis, la toxicité aiguë de CL 50 % (96h) pour l’exposition au plomb (Pb) était de 431,99 µg/l chez les mâles présentant une sensibilité inférieure à celle des femelles avec 394,27 µg/l. Les plus faibles effectifs totaux de la population ont été observés durant la deuxième génération (F1) pour tous les traitements d’exposition et, par conséquent, la mortalité a augmenté dans cette génération. La plus forte bioaccumulation des métaux dans le copépode E. affinis était également plus élevée dans cette génération ; la fécondité et la survie semblaient donc liées à la bioaccumulation des métaux lourds et concluaient que la sensibilité ou la fitness d’E. affinis était directement liée à l’accumulation de métaux traces. Le pourcentage de mâles était moins élevé dans le traitement des sédiments que dans celui des métaux lourds et des témoins. Cette observation peut indiquer légèrement les différentes façons dont les copépodes sont sensibles aux métaux lourds et aux sédiments en suspension lorsqu’ils sont exposés pendant plusieurs générations. / The present thesis constitutes two major sections, the first deals with macro crustaceans, mud shrimp Austinogebia edulis and the second with micro crustaceans, the copepod Eurytemora affinis. The objectives were to 1. Explore the role of A. edulis as an ecological engineer, 2. Effects of Cadmium (Cd) on oxidative enzymes and morphology in A. edulis, 3. To assess the spatial and temporal variation of persistent organic pollutants (POPs) in the natural habitat of A. edulis, 4. To explore the effect of combined heavy metals to E. affinis and to depict the effect of sediment in re-suspension to E. affinis by following a multigenerational approach. For the first objective, we highlight the significant differences between burrow walls and burrow lumen. The burrow wall of A. edulis showed low permeability and increased sheer strength. Statistically, a significant difference was noticed in the comparison between the sediment composition of the burrow wall and the background. The burrow wall consisted of a 24 times higher organic matter content than one individual of mud shrimp. Thus, they transform the sediment characteristics as an ecological engineer, which is expected to have a significant ecological impact on the ecosystem. Furthermore, on exposure to Cd the antioxidant enzyme (SOD, CAT, and GPx) activities decreased with increasing Cd concentration and extended exposure time in these organs of A. edulis. Significant damage of the hepatopancreas of A. edulis was noticed at higher concentrations of Cd, showing damages like the disappearance of epithelial cell boundaries, detachment of cells from the basal lamina, cellular swelling, necrosis, etc. In conclusion, Cd caused oxidative damage by reducing the activities of antioxidant enzymes and by damaging the tissue structure in major organs of A. edulis. For the measured POPs, the spatial distribution showed that the proximity to sources was the most important determining factor for the distribution of these contaminants showing greater concentrations in samples collected near the industrial parks. The analyzed PAH ratios determined an existence of both pyrolytic and petrogenic inputs. PCBs Aroclor 1016 and 1260 were the main sources near the industrial zone, with DDT inputs showing recent addition to the area. The overall study reflected a borderline risk to the benthic organisms. For E. affinis, the acute toxicity LC 50% (96h) for the exposure of Lead (Pb) was found to be 431.99 µg/l for males showing lower sensitivity than females with 394.27 µg/l. The total population became lowest in the 2nd generation (F1) for all the exposure treatments and also the mortality increased in this generation. The bioaccumulation of metals in the copepod E. affinis was also higher in this generation; thereby fecundity and survival appeared to be linked to the bioaccumulation of heavy metals and concluding that the sensitivity or fitness of E. affinis was directly connected to the trace metal accumulation. The percentage of males was less in the sediment treatment than the heavy metal and control. This observation can slightly indicate the different ways of copepod sensitivity to heavy metals and sediment in re-suspension when exposed for multiple generations.

Cette thèse cible les facteurs biotiques qui influent sur la toxicité des métaux chez les copépodes calanoïdes. Tout d'abord, la toxicité du cadmium (Cd) entre deux copépodes de l'ordre; calanoida Eurytemora affinis (Poppe 1880) d'une région tempérée (estuaire de la Seine, France) et Pseudodiaptomus annandalei (Sewell 1919) d'une région subtropicale (estuaire de Danshuei, Taiwan), ont été déterminés sur la base de leur sexe et de leur état de reproduction. Les résultats de cette étude ont révélé que les deux copépodes avaient des niveaux de sensibilité différents à la toxicité du cadmium et que leur sensibilité au cadmium était également fortement dépendante de leur sexe et de leur état de reproduction. En outre, une étude de la toxicité du cadmium dans les traits de vie du copépode a été testée en utilisant P. annandalei comme espèce modèle. Les résultats ont révélé que la toxicité du cadmium était également dépendante du stade de développement des copépodes. De plus, le Cd a eu un effet négatif sur la croissance, la reproduction et la durée de vie du copépode. Afin de comprendre la raison de la sensibilité au cadmium spécifique au sexe, la bioaccumulation du cadmium chez les deux sexes a été réalisée. De plus, dans les environnements naturels, les copépodes peuvent bioaccumuler les métaux via une voie directe dans l’eau ou via les aliments consommés. Dans un premier temps, des essais préliminaires ont été effectués pour identifier la cinétique de bioaccumulation des métaux chez les micro-algues utlisées pour nourrir les copépodes. L'accumulation du Cd dans les microalgues a été testée en exposant Pavlova lutheri dans différentes conditions de salinité et température. À la fin, il a été observé que l’augmentation de la température et la faible salinité favorisent l’absorption de Cd par les micro-algues. P. annandalei a ensuite été exposé au cadmium dans l'eau et par le biais de son régime alimentaire, en utilisant les informations fournies par les résultats ci-dessus. Cette expérience a révélé que l'absorption de Cd par P. annandalei provenait nettement plus d'eau que de la nourriture. Une hypothèse a été développée sur les raisons pour lesquelles l'absorption de Cd par l'eau par les copépodes était plus élevée que par l'exposition par Cd via l’aliment. En d’autres termes, l’absorption de métaux par l’eau est une voie plus importante dans la bioaccumulation des métaux que par la voie alimentaire en raison de l’absorption orale. L'hypothèse a été démontrée en exposant les copépodes à un colorant alimentaire et, à l'aide d'un microscope, il a été constaté que le colorant était entré dans l'intestin du copépode par l'ouverture de la bouche. L'absorption orale d'eau par le copépode a été confirmée par un test de bioaccumulation. Une étude moléculaire sur le test transcriptomique et l'expression différentielle spécifique au sexe du copépode de P. annandalei exposé au Cd a été réalisée. Les résultats ont montré que les copépodes de P. annandalei répondaient à la toxicité du cadmium de manière spécifique au sexe, et expliquaient pourquoi la femelle était moins sensible au cadmium que les copépodes mâles. De plus, l'exposition multigénérationnelle de P. annandalei au cadmium a montré un développement possible de l'adaptation, en particulier chez les copépodes femelles. Bien que les copépodes puissent développer des mécanismes adaptatifs pour tolérer les produits chimiques toxiques, une concentration croissante de métaux dans le milieu aquatique ainsi que des transferts de métaux par la mère sur plusieurs générations pourraient augmenter la concentration de copépodes. Une exposition à long terme pourrait réduire leur forme, compromettant ainsi la structure de la population de copépodes. Cette étude a montré que la mortalité, les traits d'histoire de vie et les réponses moléculaires des espèces modèles peuvent fournir d'importants bioindicateurs pour l'évaluation des risques environnementaux. / As a result of the growing concerns about the fate of copepod ecology in the face of increasing environmental pollutants, several studies are being carried out. This thesis focused on biotic factors that influences metal toxicity in calanoid copepods. Firstly, cadmium (Cd) toxicity between two copepods in the order; calanoida; Eurytemora affinis (Poppe 1880) from a temperate region (Seine Estuary, France) and Pseudodiaptomus annandalei (Sewell 1919) from a subtropical region (Danshuei Estuary, Taiwan), was determined based on their sex and reproductive states. Results from this investigation revealed that both copepods have different levels of sensitivity to cadmium toxicity and also, their sensitivity to cadmium was significantly dependent on their sexes and reproductive states. In addition, an investigation of cadmium toxicity in copepod life history traits were further tested using P. annandalei as a model specie. The results revealed that Cd toxicity was also dependent on the developmental stages of the copepods. In addition, Cd showed negative effect on the growth, reproduction and lifespan of the copepod. Furthermore, to understand the reason for sex-specific sensitivity to cadmium, an investigation on the bioaccumulation of Cd was carried out. Moreover, in the natural environments, copepods could bioaccumulate metals either directly from the water or indirectly from consumed diets. Before, both routes of metal uptake were tested, some preliminary test was carried out on the rate at which copepod diet (microalgae) take up metal. Microalgae accumulation of Cd was tested by exposing Pavlova lutheri to Cd under different conditions (salinity and temperature). At the end, it was observed that increased temperature and low salinity influenced the uptake of Cd in the algae. P. annandalei was then exposed to Cd in water and through their diets, using the information from the above results. This investigation revealed that P. annandalei uptake of Cd was significantly more from water than from the diets. A hypothesis was developed based on why copepod uptake of Cd from water was higher than from dietary Cd exposure. That is, metal uptake from water is a more important route in the bioaccumulation of metals than through dietary route because of oral intake. The hypothesis was demonstrated by exposing copepods to a dyed medium, and with the aid of a microscope, the dyed medium was observed to have entered inside the gut of the copepod through the mouth opening. Oral intake of water by copepod was confirmed by a bioaccumulation test. A molecular study on the transcriptomic assay and sex-specific differential expression of P. annandalei copepod exposed to Cd was carried out. The results showed that P. annandalei copepod responded to Cd toxicity in a sex-specific manner, and why female was less sensitive to Cd than male copepods were discussed. Moreover, multigenerational exposure of P. annandalei to Cd showed a possible development of adaptation, particularly in the female copepods. Although, copepods could develop adaptive mechanisms to tolerate toxic chemicals, however, an increasing concentration of metals in the aquatic environment in addition to maternal transfers of metals over several generations could increase the concentration in copepods. A long term exposure could reduce their fitness, thereby compromising copepod population structure. This study showed that mortality, life history traits and molecular responses of model species can provide important bio-indicators for environmental risk assessment.

Les copépodes calanoides Eurytemora affinis et Pseudodiaptomnus annandalei sont des espèces dominant respectivement les communautés zooplanctoniques des estuaires tempérés et tropicaux. Ces deux espèces, bien qu’issues de milieux contrastés, présentent de nombreuses similitudes. Cependant leur comportement n’a été que peu étudié. L’approche multi-échelle utilisée au cours de cette thèse pour étudier ces deux espèces combine des analyses empiriques du comportement des copépodes à l’échelle de l’individu avec la modélisation individu-centré. La partie consacrée à la petite échelle nous a permis d’explorer comment les stades adultes des deux espèces nagent et s’accouplent. Ces différents processus ont été appréhendés en laboratoire via des techniques d’enregistrement vidéo en deux et trois dimensions. Avec l’approche de modélisation individu-centré, nous avons dans un premier temps développé un modèle constituant une représentation réaliste du processus de reproduction chez les espèces de copépode portant leurs œufs. Ce modèle a ensuite été intégré dans un modèle reproduisant le cycle de vie complet permettant de simuler le développement sur plusieurs générations à température constantes. A l’aide du modèle consacré à la reproduction, nous avons montré comment un processus observé à l’échelle de l’individu, i.e. la sélection des mâles par les femelles, peut affecter la production moyenne de la population. Enfin, l’intégration dans le modèle cycle de vie de l’effet de la variation de température et d’une variation saisonnière de la survie des stades adultes et larvaires nous a permis de simuler la dynamique de population d’E.affinis sur plusieurs années. / The calanoid copepods Eurytemora affinis and Pseudodiaptomus annandalei are among the most dominant zooplankton species in respectively temperate and sub-tropical/tropical estuaries. Both species, while from contrasted environment, exhibit lots of similarity However their behaviour is scarcely studied. The multi-scale approach applied along this thesis for the study of these two species combined empirical analysis of copepod behavior with individual based modeling. The part of the thesis dedicated to small scales studies lead to the description of how the reproductive stages of these two species swim, mate and reproduce. These different processes were grasped throughout two or three dimensional filming experiments conducted in laboratory. Through the individual-based modeling approach, we first developed an individual-based model which constitutes a realistic representation of the reproduction process in egg-carrying copepods. This model was subsequently integrated into a model that represent the entire life cycle of such copepods allowing the simulation of the development of several generations for constant temperature conditions. With the model dedicated to reproduction, we showed how a process observed at the individual scale, i.e., the female mate selection, may affect the mean production of the population. Finally, the integration of the effect of temperature variation on development and reproduction as well as a seasonal variation of adults and nauplii survival in the model representing the life cycle lead to the simulation of the population dynamic of E. affinis over several years.

L’étude de la dynamique de populations du plancton apporte un nouvel aperçu de l’effet du changement du climat sur les milieux aquatiques. Cependant, un besoin réel existe d’une vue d’ensemble de ces effets possible en se basant sur des comparaisons entre les sites à des échelles appropriées. La France et Taïwan sont des pays situés sous des climats contrastés principalement tempéré pour la France et subtropical/tropical pour Taïwan. En France, le copépode saumâtre Eurytemora affinis, connue comme espèce clef en région tempérée, a été le sujet de nombreuses études en laboratoire et sur le terrain. P. annandalei est une espèce dominante de copépode saumâtre mais dans en régions subtropicale/tropical de l’Indopacifique qui n’a pas été bien étudiée malgré son importance écologique et économique. Dans cette thèse, on a étudié l’histoire de vie du copépode P. annandalei particulièrement l’effet de la température et salinité ainsi que d’autres aspects comme la biologie de la reproduction pour comprendre sa dynamique de population en milieu naturel. On a aussi étudié la dynamique de population de copépodes dominants dans deux estuaires contrastés comprenant P. annandalei et E. affinis respectivement dans les estuaires du Danshuei (subtropical) et de la Seine (tempéré). L’étude de l’histoire de vie de P. annandalei a révélé l’importance de la température, salinité et leurs interactions dans sa stratégie de cycle de vie. Il est capable de se développer et reproduire dans une large gamme de température-salinité cependant il montre une meilleure fitness à 25-30°C et à salinité 15. L’étude sur le terrain montre que les dynamiques de populations de copépodes sont influencées par différent facteurs environnementaux dans les deux systèmes comme l’apport en eaux douces dans l’estuaire tempéré de Seine et les typhons dans l’estuaire subtropical du Danshuei. Nos résultats trouveront certainement des intérêts et des applications en dynamique de population des copépodes subtropicaux/tropicaux et dans l’aquaculture ainsi qu’en écologie de systèmes saumâtres principalement subtropicaux dans le contexte de changement global du climat. / The study of the plankton population dynamics brings new insights on the effects of the global climate change on aquatic ecosystems. However, there is a real need to have a global overview of these effects through inter-site comparisons at appropriate scales. France and Taiwan are two countries located in contrasting climate regimes, respectively temperate and subtropical/tropical. In France, the temperate brackish copepod Eurytemora affinis which is known as key species has been the subject of numerous laboratory and field studies. P. annandalei which is also a dominant brackish copepod but in subtropical/tropical Indo-Pacific regions found in Taiwan, has not been well studied despite its ecological and economical importance. In this thesis we studied the life history of the copepod P. annandalei particularly the effects of temperature-salinity interactions and other aspects such as the reproductive biology to understand its population dynamics in the field. We also investigate the population dynamics of dominant copepods in two contrasting estuaries including P. annandalei and E. affinis respectively in the subtropical Danshuei Estuary and the temperate Seine Estuary. The main originality of this work was to use similar protocols in laboratory and in the field observations in the two contrasting systems. The life history study of P. annandalei highlighted the importance of temperature and salinity in its life cycle strategy. It is able to develop and reproduce in a wide range of temperature-salinity conditions however it showed better fitness at temperature 25-30°C and salinity 15. The field studies showed that the population dynamics of copepods was driven by different environmental factors in the two contrasting systems such as the river discharge in the temperate Seine Estuary and the typhoons in the subtropical Danshuei Estuary. Finally our result may find some interests and applications in subtropical/tropical copepod population dynamics and in industrial aquaculture as well as in the ecology of subtropical brackish systems within the global climate change context.

Les écosystèmes aquatiques constituent la destination finale des contaminants. Les organismes aquatiques sont ainsi impactés par un cocktail de molécules, dont les produits phytosanitaires. Le caractère perturbateur endocrinien (PE) de certains d’entre eux est particulièrement préoccupant. La présente étude explore les effets de pesticides modèles à potentiel PE – la chlordécone (CLD) et le pyriproxyfène (PXF), seuls et en mélange – chez le copépode estuarien Eurytemora affinis par des approches écotoxicogénomiques innovantes. En réponse aux PE, l’accent a été porté sur les effets de ces composés sur la reproduction, la croissance ou le développement. En parallèle, l’affinité des pesticides aux récepteurs aux oestrogènes et aux androgènes humains d’une part, et aux ecdystéroïdes d’autre part, a été étudiée grâce à des outils bio analytiques afin d’évaluer la pertinence de l’utilisation du potentiel PE défini par les tests cellulaires comme critère d’exclusion dans la réglementation européenne des pesticides. Ces travaux de thèse présentent, pour la première fois, les transcriptomes et protéomes d’E. affinis après exposition aux PE. Un effet sexe-dépendant a été observé par les deux approches « omics » révélant un plus fort impact des composés sur les copépodes mâles. Des gènes et protéines, impliqués dans le processus de mue et dans la gamétogénèse ont été identifiés comme candidats pour le développement de biomarqueurs moléculaires de PE chez les crustacés. Les tests cellulaires ont permis de mettre en évidence des interactions entre les contaminants et les récepteurs hormonaux. Toutefois, le screening de molécules par les tests YES/YAS/anti-YES/anti-YAS s’est heurté à quelques limites d’interprétations. Enfin, les résultats du test S2 EcR, souligne la pertinence de l'utilisation couplée de tests spécifiques d’un système endocrinien de vertébrés et d’invertébrés dans l’évaluation du risque des composés PE. / Aquatic ecosystems constitute the chemicals’ final destination. Among the xenobiotics, endocrine disruptors (ED) are compounds of major concern. In this context, ED pesticides effects were investigated in the widespread copepod Eurytemora Affinis using ecotoxicogenomics technics. In response to PE pesticides, focus was made on reproduction, growth and development. In order to evaluate the endocrine activity, in vitro tests (YES/YAS/anti-YES/anti-YAS and S2 EcR) were used to screen the compounds alone and in mixtures. These results were discussed to evaluate the “cut off criterion” used in European assessment. This work presents for the first time, transcriptomes and proteomes of E. affinis after PXF and CLD –alone and in binary mixture- exposure. A sex dependent effect was observed by the two “omics” approaches. Male copepods were more impacted by contaminants than female copepods. Genes and proteins (e.g. chitin deacetylase, kelch protein) were identified as candidates for the development of ED molecular biomarkers. In vitro tests highlighted binding of pesticides with both vertebrate and invertebrate receptors. However, a toxicity for the highest concentrations tested and some limits for the interpretation of mixtures results were limiting in YES/YAS/anti-YES/anti-YAS assays. The last observation represents particularly a major concern for interpretation of the ED mode of action of environmental matrix. S2 EcR highlighted some complementary results about the mode of action of chemicals alone and in binary mixtures. These results accentuate the need to combine vertebrate specific test and invertebrate specific test in ED risk assessment.

L'estuaire de l'Escaut est un estuaire en voie de restauration. L'étude s'intéresse à l'écologie de la communauté zooplanctonique dans le tronçon d'eau douce de l'Escaut, ou, suite à l'amélioration de la qualité de l'eau le copépode calanoide Eurytemora affinis est devenu dominant depuis 2007 et les copépodes cyclopoïdes ont diminués en abondance. Nous avons cherché à trouver quels facteurs environnementaux expliquent ce changement de la composition de la communauté zooplanctonique. Les résultats d'analyses RDA et GLM entre les abondances des taxons zooplanctoniques et les facteurs environnementaux montrent un lien étroit entre l'augmentation de l'abondance d'E. affinis et l'augmentation des concentrations en oxygène ainsi que la diminution des concentrations en N-NH4. En fait, le tronçon amont de l'estuaire est devenu 'permissive' pour le développement d'E. affinis à partir ou la concentration en O2 a dépassé le seuil de 4 mg L-1 et la concentration en N- NH4 est restée en dessous de 2 mg L-1. La cause du déclin en abondance des cyclopoids reste à trouver. Dans l'Escaut, le phytoplancton est fortement dominé par les diatomées, mais la concentration en Si dissoute s'avère parfois limitant. La question se pose sur quelles composantes de la communauté phytoplanctonique le zooplancton dominant se nourrit. La sélectivité de broutage d'E. affinis a été quantifiée à l'aide d'expériences d'incubation et des quantification de contenu pigmentaire à l'aide d'HPLC. E. affinis sélectionne des diatomées au sein de la communauté phytoplanctonique et en moindre mesure des cryptomonades. L'impact de la population d'E. affinis sur le stock de phytoplancton - et sur les diatomées dominantes- est < 4.5 % jour-1, ce qui implique que dans le tronçon d'eau douce de l'Escaut le zooplancton n'est pas limité par la nourriture et ne présente pas de limitation pour le développement les niveaux trophiques supérieurs. Certains taxons phytoplanctoniques (chlorophycées, par exemple) sont apparemment stimulés en croissance par la présence d'E. affinis dans les bouteilles expérimentales et l'impact précis d'E. affinis sur le phytoplancton non-diatomées est moins clair. L'activité de broutage du microzooplancton a également été testée avec des expériences d'incubation. Son impact sur la communauté phytoplanctonique est variable en intensité et en sélectivité, nécessitant plus d'expérimentation. / The Scheldt is an estuary on way of recovery. The study concerns the ecology of the zooplankton community in the freshwater reach of the estuary. In parallel to water quality improvement, the copepod Eurytemora affinis has become dominant since 2007 and abundance of cyclopoid copepods has decreased. We tried to find out which environmental factors had caused these changes in the zooplankton community composition. The results of RDA and GLM analysis between the abundance of zooplankton taxa and the environmental factors showed a strong link between E. affinis abundance and the increasing O2 concentration, but also the decreasing NH4-N concentration. The upstream Scheldt became permissive for E. affinis development as soon as oxygen concentration was above the threshold level of 4 mg L-1 and the NH4-N concentration remained below 2 mg L-1. The cause of the decrease in cyclopoid abundance remains unclear. The phytoplankton community of freshwater Scheldt is strongly dominated by diatoms, but the dissolved silica concentration could become limiting for their development. The question arises on which phytoplankton taxa the dominant zooplankton feeds. Grazing selectivity of E. affinis adults and CV was measured by incubation experiments using natural Scheldt water and by gut pigment content quantification. Phytoplankton taxa concentration was quantified by HPLC. E. affinis selects diatoms and sometimes cryptophytes. The impact of the E. affinis population on the phytoplankton standing stock is < 4.5% d-1, which means that the zooplankton community is not food limited and hence does not present a limitation to the development of higher trophic levels. The grazing activity of the microzooplankton community has also been measured by incubation experiments. Its impact on the freshwater Scheldt phytoplankton community is variable in intensity and in selectivity, and clearly needs further investigation.

Les estuaires, situés à l’interface entre les domaines continental et marin, constituent des zones essentielles dans les échanges de matières. Ils jouent dès lors un rôle capital pour les cycles biogéochimiques et biologiques et subissent, par ailleurs, des pressions climatiques et anthropiques croissantes depuis plusieurs décennies. Le présent travail a été focalisé sur les peuplements benthiques et pélagiques présents dans la partie fluviale (Garonne et Dordogne) de l’estuaire de la Gironde, zone àtrès faible salinité où ces peuplements n’avaient encore jamais été étudiés. Alors que la méiofaune, composée principalement de Nématodes, s’est avérée relativement abondante dans les domaines intertidal et subtidal, le macrobenthos est apparu composé essentiellement d’Oligochètes en intertidal et complètement absent en subtidal. La grande plasticité du copépode dominant Eurytemora affinis a été confirmée, celui-ci occupant une niche écologique différente dans la partie fluviale de l’estuaire par rapport à la zone haline. L’importance de la température plutôt que la qualité du pool nutritif sur la productivité d’E. affinis a été démontrée, mettant en évidence une fois de plus la grande adaptabilité de cette espèce dans un habitat très fluctuant. L’étude de l’habitat benthique et pélagique, notamment en terme de qualité du pool nutritif disponible pour les organismes, a démontré que la contribution de la matière organique réfractaire d’origine terrestre est dominante. La contribution du micro phytobenthos à la composition de la matière organique sédimentaire et pélagique a aussi été mise en évidence. Enfin,l’étude des communautés planctoniques dans la partie fluviale de l’estuaire de la Gironde a montré que l’espèce E. affinis y occupe une position clef. / Being at the interface between continental and marine systems, estuaries are essential areas for matter exchanges. Therefore, they play a crucial role in biological and biogeochemical cycles. In addition to natural fluctuations, these systems have also undergone increasing climate and anthropogenic pressures for several decades. The present work focused on the benthic and pelagic assemblages in the fluvial section (Garonne and Dordogne rivers) of the Gironde estuary, a low salinity area where these communities had never been studied. Meiofauna, mainly composed ofnematodes, was found in relatively high abundance in both intertidal and subtidal zones.Macrozoobenthos was essentially composed of oligochaetes in the intertidal, while it was totally absent in the subtidal areas. The high plasticity of the dominant copepod Eurytemora affinis was confirmed, with a different ecological niche in the freshwater section of the estuary compared to the haline area downstream. The importance of temperature rather than the quality of the nutrient pool on the productivity of E. affinis was demonstrated, thereby confirming the great adaptability of thisspecies to a highly fluctuating habitat. Study of benthic and pelagic habitat, especially in terms of quality of the nutrient pool available to the organisms, showed that the contribution of refractoryorganic matter with a terrestrial origin is dominant. A significant contribution of microphytobenthos to the composition of sedimentary and pelagic organic matter was also highlighted. Finally, the study of planktonic communities in the fluvial part of the Gironde estuary showed that the species E. affinis occupies a key position in this part of the estuary.

La réponse de la communauté de crustacés zooplanctoniques de l'estuaire de l'Escaut à l'amélioration de la qualité de l'eau a été étudiée (1996-2009). A partir de 2007, on observe un déplacement des calanoïdes de l'eau saumâtre vers l'eau douce, associée à une forte diminution des cyclopides en eau douce. Contrairement aux cyclopides et aux cladocères, la distribution spatio-temporelle des calanoïdes a répondu positivement à une amélioration de la qualité de l'eau. Nos résultats suggèrent un basculement du régime trophique d'Eurytemora affinis des organismes autotrophes vers des organismes hétérotrophes. Enfin, en vue de tester un modèle de sélectivité trophique en milieu estuarien dans un écosystème benthique, le comportement sélectif des rotifères du périphyton de la Garonne (France) a été analysé. Les résultats ont suggéré une sélection positive envers les cyanobactéries qui, en notre connaissance, a été mise en évidence pour la première fois dans ce milieu.