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’impact de plusieurs éléments traces métalliques (ETMs) (plomb, zinc, cuivre ou cadmium) sur la croissance de deux espèces phytoplanctoniques marines, la diatomée Skeletonema costatum et le dinoflagellé toxique Alexandrium catenella, a été étudié à partir de cultures réalisées en conditions physiologiques et en conditions contaminantes. Les résultats obtenus ont révélé des perturbations de croissance chez S. costatum et chez A. catenella, lorsque ces espèces étaient exposées à de fortes concentrations métalliques. Les effets létaux se manifestaient par une forte mortalité cellulaire, accompagnée, chez A. catenella, par la conversion d’un certain nombre de cellules végétatives en kystes de résistance. Puis, l’exsudation de la matière organique dissoute (MOD) par S. costatum et par A. catenella en réponse aux stress métalliques, a été caractérisée. L’exsudation du carbone organique dissous (COD) variait en fonction de la phase de croissance, et était associée au niveau de contamination métallique, et à la nature du métal testé. Les valeurs maximales de COD exsudé par cellule étaient mesurées en réponse à la contamination par le cuivre 16 µM pendant la phase d’adaptation, et en réponse à la contamination par le cadmium 200 µM pendant la phase exponentielle de la croissance. Plus spécifiquement, la matière organique dissoute fluorescente (FDOM) exsudée par S. costatum et par A. catenella a été analysée par spectroscopie de fluorescence 3D associée à l’algorithme PARAFAC. Les traitements PARAFAC révélaient quatre composantes, lesquelles étaient attribuées à deux contributions principales, l’une liée à l’activité biologique de l’espèce, l’autre liée à la décomposition de la matière organique. Les composantes C1 et C2 étaient combinées à des pics tryptophaniques et à des substances humiques, tandis que les composantes C3 et C4 étaient associées à la production de matière organique marine. Par ailleurs, le glucose et le galactose étaient prédominants parmi les aldoses constituant les polysaccharides exsudés dans la MOD. De plus, des modifications protéomiques étaient observées dans les protéomes d’A. catenella, en réponse aux divers stress métalliques. Les protéines de stress exprimées par A. catenella étaient mises en évidence par comparaison des profils d’expression protéiques (PEPs) obtenus par électrophorèse bidimensionnelle (électrophorèse 2D), en conditions physiologiques et en conditions contaminantes. Les protéines de stress étaient impliquées dans de nombreuses catégories fonctionnelles : réponse au stress oxydatif (superoxyde dismutase, sous – unités du protéasome), photosynthèse (ribulose 1,5-bisphosphate carboxylase, complexe péridinine chlorophylle – protéine, ferrédoxine-NADP réductase), métabolisme des carbohydrates (triosephosphate isomérase, ribose 5-phosphate isomérase, malate déshydrogénase, photorespiration et métabolisme du phosphore (phosphoglycolate phosphatase), métabolisme énergétique (ATP – synthase), signal cellulaire (calmoduline), activité chaperonne (HSP 70, HSP 90) et bioluminescence d’A. catenella (luciférine – binding protéine). La sur – expression de la phosphoglycolate phosphatase (PGP) et celle de l’ATP – synthase, observées en réponse à la contamination par le plomb, pourraient participer à une stratégie de défense mise en place par A. catenella afin (i) de se protéger du stress oxydatif lié à la contamination métallique, la PGP étant impliquée dans la dissipation de l’excès d’énergie (ii) de produire davantage de réserves énergétiques (ATP) et ainsi de répondre à des besoins accrus en raison du stress métallique, dans le but de s’y adapter. / Mpact of several trace metals (lead, zinc, copper or cadmium) on the growth of two marine phytoplankton species: the diatom Skeletonema costatum and the toxic dinoflagellate Alexandrium catenella, has been studied from cultures grown under physiological and contaminated conditions. The results obtained revealed growth perturbations in S. costatum and in A. catenella, when these species were exposed to high metal concentrations. The lethal effects appeared through a strong cell death, coming, in A. catenella, with the conversion of vegetative cells into resistance cysts. Then, exudation of dissolved organic matter (DOM) by S. costatum and by A. catenella in response to metal stress has been characterized. Exudation of dissolved organic carbon (DOC) varied according to the growth phase, and was associated with the level of metal contamination and the nature of the tested metal. The maximal values ​​of DOC exudated per cell were measured in response to contamination by copper 16 µM during the adaptation phase, and in response to contamination by cadmium 200 µM during the exponential phase of growth. More specifically, the fluorescent dissolved organic matter (FDOM) exudated by S. costatum and by A. catenella has been analyzed by 3D fluorescence spectroscopy combined with PARAFAC algorithm. The PARAFAC treatments revealed four components, which were attributed to two main contributions, one related to the biological activity of the species, and the other related to the decomposition of organic matter. The C1 and C2 components were combined with tryptophan peaks and with humic substances, while the C3 and C4 components were generally associated with the production of marine organic matter. Moreover, glucose and galactose were the main aldoses among the polysaccharides exudated in the DOM. Proteomic changes occurred in the proteomes of A. catenella in response to the various metal stresses. Stress proteins expressed by A. catenella were obtained by comparison of the protein expression profiles (PEPs) achieved by two-dimensional electrophoresis (2D - electrophoresis) under physiological and contaminated conditions. Stress proteins are involved in many functional categories: response to oxidative stress (superoxide dismutase, proteasome sub - units), photosynthesis (ribulose 1,5- bisphosphate carboxylase, peridinin chlorophyll protein complex, ferredoxin -NADP reductase), carbohydrate metabolism (triosephosphate isomerase, ribose 5-phosphate isomerase, malate dehydrogenase), photorespiration and phosphorus metabolism (phosphoglycolate phosphatase), energy metabolism (ATP - synthase), cell signalling (calmodulin), chaperone activity (HSP 70, HSP 90) and bioluminescence of A. catenella (luciferin - binding protein). Over - expression of phosphoglycolate phosphatase (PGP) and of ATP – synthase, occurring in response to metal contamination by lead, could represent a strategy of defence set up by A. catenella (i) to protect itself from the oxidative stress due to metal contamination, PGP being involved in the dissipation of excess energy (ii) to produce more reserves of energy (ATP) so as to satisfy the increased requirements resulting from the metal stress, in order to adapt to it.

Les éléments génétiques transposables (ET) sont des séquences d’ADN capables de se déplacer dans tous lesgénomes sous certaines conditions. Les ET ont des structures et des modes de transposition qui lesdifférencient en plusieurs groupes. Les éléments de la famille mariner sont ubiquistes ; lorsqu’ils sont actifs, ilsproduisent une transposase qui coupe l’élément et l’insère dans un autre locus. Des fragments d’éléments detype mariner (MLE) ont été précédemment identifiés chez la diatomée marine Amphora acutiuscula et ils semblaientactifs en condition de stress thermiques. Les diatomées sont caractérisées par une paroi siliceuse ornementée et,dans le milieu marin, elles jouent un rôle primordial dans les chaînes alimentaires.Dans le présent travail, par des méthodes de biologie moléculaire et de bioinformatique, nous avons recherché et caractérisé des MLE complets, et précisé leur activité en conditions de chocs thermiques et métalliques (cuivre et zinc). L’analyse des séquences amplifiées a mis en évidence la présence de MLE particuliers chez cette diatomée qui code une transposase ayant une triade catalytique DD43D jamais décrite jusqu’à présent.L’analyse phylogénétique place les MLE de diatomées dans une sousfamille différente mais proche de celle desMLE de plantes. Parmi les nombreuses copies de MLEprésentes dans le génome d’A. acutiuscula, certaines sont exprimées lorsque la diatomée est placée pendant 2 à 5 heures à unetempérature inférieure à sa température de culture. Par contre, l’expression des MLE n’a pas été mise en évidence chez cette espèce soumise aux stress métalliques appliqués. / Transposable elements (TE) are DNA sequences able to move in all genomes depending on conditions. TE have different structures and transposition mechanisms. Tc1-mariner elements are ubiquist ; when they are active, they produce a transposase which cuts and inserts the element into another locus. Fragments of mariner-like elements (MLE) hadpreviously been identified in the marine diatom Amphora acutiuscula and they seemed active under thermal stress. Diatoms are characterized by a siliceous ornamented cell wall and, in the ocean, they play a major role in trophic networks.In this work, with biomolecular and bioinformatic methods, we have searched for and characterized full length MLE, and precised their activity under thermal and metal (copper and zinc) stresses. The analyse of the DNA sequences obtained highlighted that MLE in diatoms are particular and that they encode a transposase which has a DD43D catalytic triad neverso far depicted. The phylogenetic analyse arranged diatom MLE in a subfamily different and close to that of plant MLE. Among the numerous MLE copies present in the genome of A.acutiuscula, some were expressed when the microalga was put at a lower temperature than the culture temperature for 2 to 5 hours. Conversely, metal stresses we applied did notinduce MLE expression in this species.

The main purpose of this thesis is to use Image Spectroscopy as a tool to monitor the environmental conditions in a region affected by anthropogenic activities via estimating both geochemical and biochemical parameters on a regional scale. The research has been carried on the Sokolov lignite mine, NW Bohemia, a region affected by long-term extensive mining. The thesis is divided into two thematic parts. First part is devoted to applications of Image Spectroscopy into Acid Mine Drainage mapping and its related issues (chapters 2 and 3). In chapter 2 the equivalent mineral end-members were successfully derived from the ASTER image data (Advanced Space-borne Thermal Emission and Reflection Radiometer satellite data). In the chapter 3 the pH was estimated on the basis of mineral and image spectroscopy. The Multi Range Spectral Feature Fitting (MRSFF) technique was utilized for mineral mapping and the multiple regression model using the fit images, the results of MRSFF, as inputs was constructed to estimate the surface pH and statistical significant accuracy was attained. In the second thematic part (chapters 4-6) Image Spectroscopy is applied into monitoring of vegetation stress. A new statistical method was developed to assess the physiological status of macroscopically undamaged foliage of Norway...