La baie de Marennes Oléron, premier site ostréicole français, est influencée par la pollution polymétallique historique de l’estuaire de la Gironde avec des concentrations en cadmium dans les huîtres proches de la limite de consommation européenne (RNO 2006; 5 μg.g-1 ps, ECNo.466/2001). Ces travaux de recherche pluridisciplinaires ont pour objectif de caractériser le comportement des ETM en zone côtière et les mécanismes de contamination en ETM des huîtres, spécifiquement en Cd, dans la baie de Marennes Oléron. Pour cela, sept missions océanographiques en période contrastée ont permis de caractériser la spéciation des ETM à l’embouchure des estuaires de la Charente et de la Gironde ainsi qu’au Pertuis de Maumusson.Une étude spatio-temporelle complémentaire des sédiments de surface de la baie de Marennes Oléron a montré un enrichissement des sédiments de surface en Cd dans la zone sud baie,confirmant la connexion des eaux girondines et l’apport en Cd particulaire à la baie par le Pertuis de Maumusson. Cette zone sud a ainsi été choisie pour mener une transplantation d’huîtres pendant trois mois. L’hydrodynamique régionale, observée par imagerie satellite, a présenté unrôle important dans la distribution et la variation temporelle des concentrations en Cd dissous et particulaires minérales de la baie. La bioaccumulation en Cd des différents organes d’huîtres cultivées sur table a été plus importante que celle des huîtres cultivées directement sur le sol,suggérant le faible rôle de la diffusion de Cd par la remise en suspension des sédiments de surface et du microphytobenthos sur la bioaccumulation. De plus, le temps d’immersion étant relativement proche entre les deux conditions, nous suggérons que la voie trophique via le plankton pélagique participe à la contamination des huîtres en plus de la voie directe. Cette contribution de la voie trophique a été confirmée lors d’expérimentations en conditions contrôlées en laboratoire par le développement d’une méthode de traçage simultané des voies de contamination directe et trophique par ajouts d’isotopes stables de Cd, conduites pour des concentrations 10 fois supérieures à l’environnement et des concentrations réalistes observées en baie de Marennes Oléron (40 ng.l-1 et ~0.7 mg.kg-1). / The Marennes-Oléron Bay, hosting the largest oyster production in France, is influenced by thehistoric polymetallic pollution of the Gironde Estuary, with cadmium levels in oysters close tothe consumption limit level (5 μg.g-1 dw, EC No.466/2001). The aim of this pluridisciplinarywork was to characterize the behaviour of trace metals in the coastal zone and the mechanisms ofCd contamination in oysters in the Marennes Oléron Bay. Seven oceanographic cruises wereconducted during contrasting season to characterize trace metals behaviour and speciation in theGironde and Charente estuaries and the coastal zone. Then, a spatial and temporal study of tracemetals in the surface sediments of the Marennes-Oléron Bay showed punctual Cd-enrichedsediments in the southern part, reflecting the connexion with the Gironde waters and theparticulate Cd inputs via the Maumusson inlet. Thus, this area was chosen to study Cdbioaccumulation in oysters over a three months transplantation. The regional hydrodynamic,observed by satellite images, played an important role on Cd speciation and the temporalvariability of dissolved and particulate Cd concentrations. Cadmium bioaccumulation in organsof oysters reared on tables at 60 cm height was more important than in oysters reared near thesediment, suggesting the absence of Cd released during tidal suspension from sediment andmicrophytobenthos. Furthermore, as the immersion time was closed between the two rearingconditions, we suggested Cd bioaccumulation via the direct pathway and also via trophicpathway of contamination by pelagic plankton ingestion. This trophic pathway of Cdcontamination was validated during laboratory experiments using a simultaneous tracing of Cddirect and trophic pathways in oysters by stable isotope spikes at concencentrations 10-foldhigher than the Gironde Estuary and at realistic concentrations observed in the Marennes-OléronBay.

Les estuaires ont été soumis à une forte pression humaine qui a entraîné la présence de polluants dans leurs eaux et sédiments, par exemple les métaux traces. Les estuaires du Golfe de Gascogne n’en sont pas une exception et les estuaires d’Ibaizabal et de la Gironde sont bien connus pour avoir des concentrations élevées de métaux. Dans ce contexte, les programmes de surveillance de l’environnement se sont appuyés sur l’utilisation des moules et des huîtres comme espèces sentinelles, car les analyses chimiques et biologiques de leurs tissus permettent d’évaluer l’état général de santé de leur environnement. Dans le but d’acquérir une meilleure compréhension des interactions entre la bioaccumulation et des effets toxiques du cuivre (Cu) et de l’argent (Ag) dans les huîtres Crassostrea gigas, ainsi que l’influence de facteurs environnementaux, le présent travail présente une étude de terrain et trois expériences de laboratoire. Parmi les résultats obtenus, on peut souligner que : (I) même si les huîtres et les moules peuvent indiquer correctement l’état de santé des estuaires du Golfe de Gascogne, une accumulation clairement plus élevée de métaux se produit dans les huîtres que dans les moules, (II) la voie d’exposition (directe ou alimentaire)induit des réponses de différentes intensités dans les huîtres, (iii) la toxicité de l’Ag est renforcée par la présence accrue de Cu dans les huîtres et (IV) la salinité a un faible effet sur la toxicité des métaux dans les huîtres. / Estuaries have been subjected to a high human pressure which has led to the presence of pollutants in their waters and sediments including trace metals. The estuaries in the Bay of Biscay do not constitute an exception of this situation and the Ibaizabal and Gironde Estuaries are both very well known for having high metal concentrations in different compartments. In this context, environmental health monitoring programmes have relied on the use of mussels and oysters as sentinel organisms because chemical and biological analyses of their tissues allow assessing the general health status of their surrounding environment. The present work aims at acquiring a deeper understanding of the interactions between bioaccumulation and the toxic effects of copper (Cu) and silver (Ag) in oysters Crassostrea gigas, as well as the effects that environmental factors may have on them, For this, one field study and three laboratory experiments have been carried out. Among the most relevant results obtained it can be highlighted that: (I) both oysters and mussels are useful to properly indicate the health status of estuaries of the Bay of Biscay, yet higher accumulation of metals occurs in oysters than in mussels, (II) the intake pathway (watercolumn and/or food) induces different response intensities in oysters (III) the toxicity of Ag is enhanced in the presence of Cu in oysters and (IV) salinity has a low effect on the toxicity of both metals in oysters.

L'industrie perlière occupe une place fondamentale au cœur de la Polynésie française, tant sur le plan économique que culturel. Les perles de Tahiti, véritables joyaux de cette région, représentent une ressource précieuse. Cependant, leur étude et leur classification nécessitent des outils fiables et sophistiqués qui font actuellement défaut, pourtant nécessaires pour assurer la pérennité de leur qualité. Dans cette perspective, cette thèse se propose d'explorer le potentiel de deux dispositifs d'acquisition de données afin de fournir des solutions innovantes pour l'analyse et la compréhension des perles de Tahiti, et par extension, pour l'industrie perlière dans son ensemble. Le premier volet de notre étude se concentre sur la rotation des perles. Nous présentons la mise en place d'un outil de prédiction de la forme basé sur l'analyse des données de rotation, obtenues à partir d'un dispositif dédié utilisant des mesures de champs magnétiques. Cette approche novatrice permet de prédire avec précision la forme des perles en se basant sur des données de rotation, offrant un nouvel outil fiable et non invasif pour étudier la perle au cours de sa formation dans l'huître. Le second volet de notre recherche porte sur l'acquisition et l'analyse des données microscopiques. Nous démontrons la faisabilité de la reconstruction en 3D de la structure microscopique des perles de Tahiti à partir d'images obtenues par microscopie optique, à l'aide d'algorithmes de photogrammétrie. Ce protocole représente une avancée significative pour une caractérisation détaillée et accessible des perles, ouvrant ainsi de nouvelles perspectives pour leur étude et leur classification. Enfin, nous discuterons de la pertinence et des perspectives à court et à long terme associées à l'utilisation de ces nouveaux outils dans l'industrie perlière. Ces dispositifs pourraient non seulement permettre d'améliorer la compréhension scientifique de la formation des perles de Tahiti, mais également renforcer la compétitivité et la durabilité de l'industrie perlière dans un contexte économique en constante évolution. / The pearl industry holds a fundamental place at the heart of French Polynesia, both economically and culturally. Tahitian pearls, true gems of this region, represent a precious resource. However, their study and classification require reliable and sophisticated tools that are currently lacking, yet necessary to ensure the longevity of their quality. In this perspective, this thesis aims to explore the potential of two data acquisition devices to provide innovative solutions for the analysis and understanding of Tahitian pearls, and by extension, for the pearl industry as a whole. The first part of our study focuses on pearl rotation. We introduce the implementation of a shape prediction tool based on the analysis of rotation data obtained from a dedicated device using magnetic field measurements. This innovative approach accurately predicts the shape of pearls based on rotation data, providing a new reliable and non-invasive tool for studying pearls during their formation in oysters. The second part of our research focuses on the acquisition and analysis of microscopic data. We demonstrate the feasibility of reconstructing the 3D microscopic structure of Tahitian pearls from images obtained by optical microscopy, using photogrammetry algorithms. This protocol represents a significant advancement for detailed and accessible characterization of pearls, thus opening new perspectives for their study and classification. Finally, we will discuss the relevance and short- and long-term perspectives associated with the use of these new tools in the pearl industry. These devices could not only improve the scientific understanding of Tahitian pearl formation but also enhance the competitiveness and sustainability of the pearl industry in an ever-evolving economic context.

Thèse ou mémoire avec insertion d'articles. / Titre de l'écran-titre (visionné le 23 octobre 2023) / Le norovirus humain (HuNoV) et le virus de l'hépatite A (VHA) ont été détectés plusieurs fois dans les petits fruits, tandis que le HuNoV, le VHA et le virus de l'hépatite E (VHE) ont été associés à des épisodes de contamination des huîtres et des moules dans les dernières années. Ces virus sont principalement transmis par la voie féco-orale, mais le VHE peut également être transmis par voie zoonotique. Le HuNoV et le VHA peuvent contaminer les aliments via l'eau, notamment lors de l'irrigation avec de l'eau contaminée ou en cas de déversement dans les zones de production. De plus, le VHE peut être transmis aux aliments par les fèces d'animaux contaminés. Cependant, les connaissances sur la contamination des aliments cultivés au Québec par ces virus sont limitées. Le but de ce projet était d'évaluer la contamination des canneberges par le HuNoV et le VHA ainsi que celle des huîtres par le HuNoV, le VHA et le VHE, entre deux zones de production. Pour ce faire, 234 échantillons de canneberges ont été récoltés chez 44 producteurs québécois et 260 huîtres ont été prélevées près de la côte, et 260 huîtres au large de la côte des Îles-de-la-Madeleine, chaque échantillon étant représenté par 10 huîtres. L'ARN viral a été détecté et quantifié par détection moléculaire, en respectant la méthodologie de la méthode ISO 15216-1 : 2017. Parmi les 234 échantillons de canneberges testés, seulement trois étaient positifs au HuNoV GI (1,28 %). Aucun des 52 échantillons d'huîtres n'a été considéré comme positif pour le HuNoV, le VHA ou le VHE. Ces résultats suggèrent que le risque de contamination par des canneberges et des huîtres cultivées au Québec est faible et que la contamination des huîtres près de la côte n'est pas significativement différente de celle des huîtres au large de la côte. / Human norovirus (HuNoV), hepatitis A virus (HAV) and hepatitis E virus (HEV) have been the cause of many global epidemics, such as those caused by HuNoV and HAV in berries or even HuNoV, HAV and HEV in shellfish in recent years. These viruses are primarily transmitted through the fecal-oral route, although HEV can also be transmitted through zoonotic routes. HuNoV and HAV can contaminate food through water, especially during irrigation with contaminated water when spilled in production areas. In addition, HEV can be transmitted to food through contaminated water but also when in contact with contaminated animal feces. However, limited information is available on the contamination of food grown in Quebec by these foodborne viruses. The objective of this project was to evaluate the levels of HuNoV and HAV contamination in cranberries, as well as levels of HuNoV, HAV and HEV contamination in oysters, between two production areas. For this purpose, 234 cranberry samples were collected from 44 Quebec producers. As for molluscs, 260 oysters were obtained near the coast and 260 oysters were collected offshore of Magdalen Islands, each sample consisting of 10 oysters. The presence of viral RNA was detected and quantified using molecular detection methods in accordance with ISO 15216-1:2017. Among the 234 cranberry samples tested, only three were positive for HuNoV GI (1.28%). None of the 52 oyster samples were found to be positive for HuNoV, HAV or HEV. These findings suggest that the risk of contamination of cranberries and oysters cultivated in Quebec is low, and that there is no significant difference in contamination between oysters near the coast and those offshore in this project.

Les efflorescences de la micro-algue toxique Alexandrium minutum sont en constante augmentation au niveau mondial, accentuées par les apports anthropiques et le réchauffement global, et posent des problèmes écologiques, économiques et sanitaires. Lors d’une exposition à A. minutum, l’accumulation des phycotoxines paralysantes (PSP) dans les tissus semble être différente entre les huîtres diploïdes et triploïdes. Par ailleurs, de nombreuses fonctions physiologiques de l’huître C. gigas sont impactées. L’ensemble des fonctions physiologiques d’un organisme est régulé par des rythmes biologiques. Propriété fondamentale de la vie, les rythmes biologiques permettent aux organismes de se synchroniser et d’anticiper les variations cycliques de l’environnement. Dans mes travaux, je me suis intéressée aux rythmes biologiques des huîtres diploïdes et triploïdes C. gigas et à leurs interactions avec la contamination par les PSP. Une analyse in situ sur un an a mis en évidence une relation jusque-là inconnue entre le comportement valvaire de C. gigas et le cycle d’éclairement de la lune, ainsi qu’une relation fine et subtile des cycles comportementaux nycthéméraux et tidaux avec l’évolution annuelle de la photopériode. Cette relation est modulée par la ploïdie. Par ailleurs, la mise au point d’une approche non-invasive d’interférence par ARN a permis de mettre en évidence l’implication de l’horloge circadienne dans les processus de bioaccumulation des PSP chez C. gigas. Enfin, l’analyse du transcriptome cyclique dans les branchies de C. gigas a mis en évidence qu’au moins 42 % du transcriptome peut être exprimé de façon oscillante. Contre intuitivement, en condition d’alternance jour / nuit, une majorité de transcrits sont ultradiens, trois fois plus nombreux que les transcrits circadiens. Exposées à A. minutum, les huîtres ont montré un remodelage profond de leur transcriptome cyclique, pouvant entraîner la perte de synchronisation de l’huître avec son environnement. / Harmful algal blooms of Alexandrium minutum are constantly increasing at the global level, accentuated by anthropogenic contributions and global warming, causing ecological, economical and sanitary problems. During exposition to A. minutum, paralytic phycotoxins (PSP) accumulation differs between diploid and triploid oysters. Moreover, many physiological functions of the oyster C. gigas are impacted. All physiological functions of an organism are regulated by biological rhythms. As a fundamental property of life, biological rhythms allow organisms to synchronize and anticipate cyclic variations of the environment. In my work, I was interested in the biological rhythms of diploid and triploid oysters C. gigas, and their interactions with PSP contamination. A one-year in situ analysis revealed a previously unknown relationship between valve behavior of C. gigas and the lunar illumination cycle, as well as a fine and subtle relationship of the nycthemeral and tidal behavioral cycles with the annual evolution of the photoperiod. This relationship was modulated by the ploidy. Moreover, the development of a non-invasive approach of RNA interference revealed the involvement of the circadian clock in bioaccumulation processes of PSPs in C. gigas. Finally, analysis of the cyclic transcriptome in the gills of C. gigas showed that at least 42 % of the transcriptome can oscillate. Surprisingly, in day / night entrainment, most of transcripts were ultradians, three times more abundant than circadian transcripts. Exposed to A. minutum, results showed a profound remodeling of the cyclic transcriptome of C. gigas, which could lead to loss of synchronization of the oyster with its environment.

Les zones côtières sont des milieux privilégiés pour l’ostréiculture. L’espèce la plus cultivée au monde est l’huître creuse Crassostrea gigas, qui a été introduite dans de nombreux pays à des fins d’exploitation et qui, lorsqu’elle trouve des conditions climatiques favorables dans son nouveau milieu, se développe naturellement, en constituant des récifs. Dans le Bassin d’Arcachon, l’huître existe ainsi sous deux formes, cultivée et sauvage. La forme récifale est une structure tridimensionnelle complexe (huîtres agglomérées, au contact du sédiment, plusieurs classes d’âge présentes), alors que les huîtres cultivées sont placées en sur-élévation dans des poches ostréicoles (spécimens isolés, classe d’âge unique). L’effet respectif de ces deux configurations a été étudié selon trois approches : (1) comparaison de la dynamique des deux types de population d’huîtres (croissance, reproduction, composition biochimique), (2) effet de l’activité alimentaire sur les proies accessibles dans le milieu et les flux particulaires associés, et (3) effets des huîtres sur le sédiment et les communautés benthiques. Les deux années d’échantillonnage ont été marquées par un retard de la ponte (année 1) et un défaut de croissance (année 2) des huîtres, qui ont été rapprochées d’un déficit thermique en période estivale (année 1) et d’une disponibilité alimentaire plus faible au printemps (année 2) ; les cycles de reproduction sont apparus en léger décalage entre huîtres cultivées et sauvages. Une expérimentation in situ en tunnels benthiques à trois périodes de l’année a permis de quantifier les flux de matière et la consommation de nutriments et d’espèces planctoniques par les deux populations d’huître durant un cycle de marée. Le sédiment à proximité des huîtres est enrichi en particules fines et en matière organique, par suite de modifications locales de l’hydrodynamisme et de la production de fèces par les huîtres. Il en résulte une modification de la structure des peuplements de l’endofaune benthique. Les récifs d’huîtres sauvages constituent un nouvel habitat de substrat dur dans le Bassin d’Arcachon où n’existent naturellement que des habitats sédimentaires ; ils supportent une épifaune à fortes biomasse et diversité, qui accroît la biodiversité locale. / Coastal areas are favourable environments for oyster farming. The most commonly farmed species in the world is the cupped oyster Crassostrea gigas, which was introduced in many countries for aquaculture purposes. When it finds suitable climatic conditions in its new environment, the species develops naturally, thereby creating oyster reefs. In Arcachon Bay (SW France), the cupped oyster develops as both farmed and feral populations. Oyster reefs are complex tridimensional structures (agglomerated oysters, in contact with the sediment, populations with many any classes), while farmed oysters are cultivated off-bottom in plastic bags (isolated oysters, populations with a single age class). The respective effects of these two oyster configurations were studied according to three research axes: (1) a comparison of the dynamics of farmed and wild oyster populations, in terms of growth, reproduction, and biochemical composition; (2) the effect of oyster feeding on accessible preys and the associated particulate fluxes; and (3) the effects of oysters on the sediment and benthic communities. The two years of study were characterized by a delay in the spawning periods (year 1) and an unusually low growth rate (year 2) in oysters, which were related to low summer water temperatures (year 1) and a low food availability in spring (year 2); reproduction cycles also appeared slightly shifted between farmed and wild oysters. An in situ experiment with benthic tunnels at three periods of the year was designed to quantify the flux of matter and the consumption of nutrients and planktonic species by the two oyster populations during a tidal cycle. Sediment in the vicinity of oysters contained more fine particles and organic matter, due to changes in local hydrodynamism and oyster production of faeces. These sedimentary changes modified the structure of benthic infaunal assemblages. Oyster reefs form a new habitat of hard substrate in Arcachon Bay, where only sedimentary habitats naturally occur; they have an epifauna with high biomass and diversity, that increases the local biodiversity.

Les maladies infectieuses sont souvent étudiées à l'aide d'approches réductionnistes alors qu'elles sont fortement influencées par de nombreux facteurs hôtes et environnementaux en interaction. Ainsi, de nombreuses maladies d’étiologie complexe restent difficiles à caractériser. En développant une approche holistique pour aborder la complexité de l'interaction, (i) nous avons déchiffré les interactions complexes sous-jacentes au syndrome de mortalité des huîtres du Pacifique chez les juvéniles d’huîtres Crassostrea gigas, la principale espèce d'huître exploitée dans le monde et (ii) nous avons validé le mécanisme de pathogénèse quel que soit l’environnement infectieux et le génotype de l’huître. En utilisant une expérience d’infection écologiquement réaliste combinée à des analyses moléculaires (métabarcoding, transcriptomique, et suivi des agents pathogènes) et histologiques sur des familles d'huîtres aux susceptibilités contrastées à la maladie, nous avons démontré que la maladie est causée par une infection multiple avec comme première étape nécessaire l’infection des cellules immunocompétentes de l’huître (les hémocytes) par OsHV-1µvar. La réplication du virus induit un état immunodéprimé de l’huître qui conduit à une septicémie par des bactéries pathogènes opportunistes entraînant la mort des huîtres. En identifiant les interactions intra-hôtes entre les microorganismes et l'immunité de l'hôte, cette étude déchiffre le code du syndrome de mortalité des huîtres du Pacifique et fournit d'importantes données pour la conception de mesures prophylactiques et de programmes de sélection d'huîtres résistantes au syndrome de mortalité. Nous pensons qu'une telle approche de la biologie des systèmes pourrait être appliquée pour déchiffrer d'autres maladies multifactorielles qui affectent des espèces d'invertébrés non modèles dans le monde entier. / Infectious diseases are very often explored using reductionist approaches, despite repeated evidence showing them to be strongly influenced by numerous interacting host and environmental factors. Many diseases with complex etiology therefore remain misunderstood. In this thesis, by developing a holistic approach to tackle the complexity of the interaction, (i) we deciphered the complex intra-host interactions underlying the Pacific oyster mortality syndrome affecting juveniles of Crassostrea gigas, the main oyster species exploited worldwide and (ii) we validated this mechanism in different infectious environments and oyster genotypes. Using ecologically realistic experimental infections combined with thorough molecular (metabarcoding, transcriptomics, pathogen monitoring) and histological analyses on oyster families with contrasting susceptibilities, we demonstrated that the disease is caused by a multiple infection whose initial and necessary step is the infection of oyster haemocytes by a herpesvirus. Viral replication leads to an immune-compromised state of the host, evolving toward subsequent bacteremia by opportunistic bacteria. By identifying critical intra-host interactions between microorganisms and host immunity, this study cracks the code of the Pacific oyster mortality syndrome and provides important molecular data for the design of prophylactic measures and breeding programs dedicated to the production of oysters resistant to the mortality syndrome. We believe that such a systems biology approach could be applied to decipher other multi-factorial diseases that affect non-model invertebrate species worldwide.

Les structures ostréicoles constituent des obstacles artificiels pouvant perturber l'écoulement des courants de marée et la propagation des vagues, et ainsi modifier le transport sédimentaire. Il en résulte des envasements locaux parfois très prononcés et menaçants pour l'activité ostréicole. L'impact des structures sur les forçages hydrodynamiques, vagues et courants, est donc évalué à différentes échelles spatiales par le biais de mesures in-situ, de modélisation expérimentale et de modélisation numérique. Ces différentes approches ont permis de montrer qu'en champ proche, les courants sont modifiés en termes d'intensité et de direction alors qu'il n'existe pas de modification significative des vagues. A l'échelle d'un parc ostréicole en revanche, un ralentissement significatif des courants et une atténuation importante des hauteurs de vagues sont mesurés. D'un point de vue sédimentaire, nous avons observé sous une table à huîtres une turbidité plus importante ainsi qu'une évolution altimétrique du sédiment moins perturbée qu'à proximité. La diminution des contraintes de cisaillement sur le fond, due à l'atténuation des vagues par le parc, entraîne une réduction du potentiel érosif des vagues, ce qui se traduit par une granulométrie différente et une tendance à l'envasement dans la partie aval du parc vis-à-vis de la propagation des vagues. Une modélisation numérique de la Baie du Mont Saint-Michel a été mise en oeuvre et calibrée par nos mesures in-situ. Elle a montré que l'impact des structures sur la sédimentation à long terme est essentiellement local et est donc négligeable à l'échelle de la baie.