La mytiliculture à temps partiel pourrait s'avérer une stratégie intéressante de diversification des activités des pêcheurs. Une façon d'y parvenir serait de laisser le naissain de moule croître à même les collecteurs, ce qui permettrait d' éviter les opérations de dégrappage et de boudinage. Un risque inhérent de cette approche est que la densité de population soit trop faible pour permettre la rentabilité ou qu'elle soit si élevée qu' il y ait surpeuplement des collecteurs et apparition de compétition intraspécifique. Dans la présente recherche, nous analysons la dynamique de population du naissain élevé sur collecteurs et étudions . l'effet de l'autoréduction, lequel détermine la limite maximale de producti<?n. Nous avons fait le suivi de deux filières de collecteurs autogérés en provenance de deux fermes mytilicoles de la baie de Cascapédia, Québec, à 22 occasions d' octobre 2003 à juillet 2007. À chaque date d' échantillonnage, trois bouées par filière étaient choisies au petit hasard. Chaque bouée supporte une paire de collecteurs. Les échantillons consistent en des segments de 30,5 cm récoltés à deux profondeurs sur les collecteurs. En plus de la biomasse et de la densité d~ population, nous avons recueilli des informations sur la structure de taille des populations, la relation longueur-masse des spécimens, le degré de superposition des moules, la proportion de dénudement des collecteurs, la profondeur des filières et la température de l'eau. La profondeur des filières semble varier en fonction de la biomasse des moules élevées sur celles-ci. Les tempêtes, les manipulations ainsi que l' échantillonnage peuvent occasionner une perte de moules qui allège les filières, provoquant ainsi une remontée à des profondeurs moindres. Une relation inverse entre la densité de peuplement et la biomasse à la ferme 2, avec une pente de -0.5, correspond à de l'autoréduction. Toutefois, des pentes positives sur le diagramme B-N ont été détectées à la ferme 1, malgré la constatation visuelle d'un processus général d' autoréduction. L'exclusion des tailles minimales (correspondant au naissain) ainsi que l'absence de mesures du degré de superposition en début d'étude sont probablement responsables de la difficulté de déterminer les pentes d'autoréduction (avec les modèles bidimensionnel et tridimensionnel) sur la ferme 1. La présence d' autoréduction à la ferme 2 indique que la capacité maximale de production des collecteurs est atteinte et que toute augmentation de rentabilité devra se faire par le biais d'améliorations de la technique d'élevage.

La lagune de Havre-aux-Maisons aux Îles-de-la-Madeleine dans le Golfe du Saint-Laurent est un système semi-fermé, avec un temps de renouvellement de l’eau jusqu’à 45 jours. Une activité mytilicole modérée a lieu dans la lagune; les moules (Mytilus edulis L.) sont principalement suspendues sous la surface de l’eau. Les moules dépendent de la matière en suspension pour leur nourriture, incluant les micro-organismes eucaryotes planctoniques (protistes et phytoplancton). La répartition spatiale et temporelle des espèces microbiennes marines eucaryotes est déterminée par les conditions physiques, biologiques et chimiques. L’objectif principal de cette thèse était de caractériser la communauté microbienne eucaryote par des méthodes moléculaires (séquençage à haut-débit), à court et moyen terme. Les échantillons ont été prélevés à partir d’un site unique de Juin à Octobre 2009, et pour deux semaines en Août 2010 dans des zones avec ou sans ferme de moules. Les acides gras de la lagune et ceux assimilés et rejetés par M.edulis ont aussi été examinés en 2009 pour déterminer le lien entre profile lipidique planctonique et celui des moules. Dans l’ensemble la vitesse moyenne de vent avait un effet sur la composition en espèces planctoniques en 2009, il y avait une alternance entre les dinoflagellés et les petites cellules photosynthétiques. Ce changement de communauté a peu d’effet sur la nutrition des moules, qui ont ajusté leurs profils d’acides gras indépendamment de la source de nourriture disponible dans l’échelle de temps de l’étude. En 2010, l’échantillonnage aux deux jours pendant deux semaines, la communauté planctonique était similaire dans et hors la ferme de moules, mais différait à chaque échantillonnage. Au niveau de l’espèce, peu d’entre elles semblaient impacter par la présence des moules, ce qui suggére une forte homogénéisation, verticale et horizontale, de l’eau de la lagune. En date, il s’agit de l’étude la plus exhaustive caractérisant la communauté microbienne eucaryotes concernant sa diversité et sa strucuture dans une lagune des Îles de la Madeleine, où la communauté est sensible aux événements météorologiques extérieurs. / The Havre-aux-Maisons lagoon in the Magdalen Islands in Gulf of St-Lawrence is a semi-enclosed system with water residence time of up to 45 days. Limited myticulture is carried out in the lagune; mostly suspended mussels farming, (Mytilus edulis L.). The mussels depend on suspended material, including planktonic microbial eukaryotes (protists and phytoplankton) for food. The spatial and temporal distribution of marine eukaryotic microbial species is thought to be determined by physical, chemical and biological conditions. The main goal of this thesis was to characterize the microbial eukaryotic community uising molecular methods (high throughput sequencing) over medium and short terms. The samples were collected from a single site from June to October 2009 and for two weeks in August 2010 in areas away from and within a mussel farm. Fatty acids from the lagoon plankton and those assimilated and rejected by M. edulis were also examined in 2009 to determine any links between planktonic and mussel lipid profiles. Overall average wind field had the strongest effect on planktonic species composition and in 2009 there was an alternation between dinoflagellates and small photosynthetic cells. The community had little effect on the nutrition of mussels, which adjusted their fatty acid profiles independent of the source of food available over the time scale investigated. In 2010, when sampling every 2 days for two weeks, the plankton community was similar in both farm and off farm sites, but differed on each sampling occasion. At the level of species, very few species were impacted by the presence of mussels suggesting strong horizontal as well as vertical mixing in the lagoon. This is the most exhaustive study to date on the diversity and community structure of microbial eukaryotics in a Magdalen Island lagoon, where we found that the community was most sensitive to external weather events.

Dans le contexte actuel de changement global et particulièrement de réchauffement climatique et de pollution chimique chronique, se pose la question de la vulnérabilité des écosystèmes côtiers et notamment des populations d’invertébrés filtreurs jouant un rôle structurant dans la plupart de ces écosystèmes. Dans ces travaux de thèse, une approche couplée d’écophysiologie et de génomique fonctionnelle a été mise à profit afin de mieux comprendre les processus moléculaire, cellulaire et physiologique de réponse à une contamination chimique chronique modérée et d’évaluer la capacité à faire face à une augmentation de température chez des populations naturelles de moules bleues (Mytilus spp.) de la Rade de Brest. Les résultats obtenus révèlent qu’une contamination chronique modérée induit des réponses adaptatives au niveau subcellulaire chez les moules exposées, prévenant ainsi l’apparition de souffrances physiologiques et permettant aux populations de se maintenir dans un environnement variable. Ces réponses impliquent en particulier, une activation des mécanismes de défense cellulaire (métabolisme énergétique et défenses antioxydantes) et d’élimination des xénobiotiques. Par ailleurs, l’exposition à une augmentation de température en conditions expérimentales ne met pas en évidence de sensibilité particulière au stress thermique chez les moules provenant d’un site exposé à une contamination chronique modérée. En revanche, les résultats indiquent que ces dernières pourraient avoir une plus grande capacité à compenser grâce à des réponses adaptatives, les effets délétères générés par une augmentation de température. Cependant, le fort coût énergétique généré par la contamination chimique ainsi que les effets importants du stress thermique mis en évidence dans ces travaux indiquent que la combinaison de ces deux sources de stress pourrait provoquer des dysfonctionnements métaboliques et représenter à l’avenir, une menace pour les populations naturelles de moules bleues. Ces travaux de thèse ont également contribué au développement de nouvelles méthodologies permettant respectivement, de quantifier des contaminants environnementaux dans des tissus biologiques marins, d’étudier des réponses génomiques précoces de stress et de mesurer des paramètres physico-chimiques in situ. Ces méthodologies pourront contribuer à améliorer les performances du diagnostic de l’état de santé des populations naturelles de moules et au delà, d’espèces-sentinelles de mollusques bivalves dans un contexte de contamination chimique mais également de changements climatiques. / In the current context of chronic chemical pollution and on-going climate change, coastal ecosystems, and in particular keystone filter-feeding bivalve populations inhabiting them, appear vulnerable. In this thesis, an approach coupling ecophysiology and functional genomics was used to study the molecular, cellular and physiological responses of wild blue mussel populations of the Bay of Brest to a moderate chronic chemical contamination, and to assess the ability of these populations to face a heat stress. Results indicate a moderate chronic chemical contamination induces adaptive responses in wild mussel populations from the Brest harbour area, which prevents severe physiological disturbances and sustain long-term population survival. These responses include an activation of cellular stress response [energetic metabolism and antioxidant defences) and xenobiotic elimination mechanisms. Furthermore, experimental heat stress exposure does not highlight a higher sensitivity to a temperature increase in mussels sampled in a moderately contaminated area but suggests that these mussels could have a better ability to offset the adverse effects of heat stress thanks to adaptive responses. However, the high energetic cost of chemical contamination and the strong effects of heat stress presented in this work, suggest combined chemical and heat stress could be a future threat for wild blue mussel populations. This work also contributes to the development of new methodologies to, respectively, quantify environmental contaminants in marine biota, study early warning genomic stress responses and to survey physicochemical parameters in situ. These methodologies contribute to improving the health diagnostics of natural mussel populations and thus, appear as useful tools to assess health of bivalve sentinel species populations in biomonitoring studies, in a context of chemical contamination and climate change.

L’épigénétique se rapporte à un ensemble de mécanismes qui modifient l'expression des gènes sans modifier la séquence nucléotidique sous-jacente, produisant une large gamme de variations phénotypiques et répondant aux fluctuations de l'environnement externe ou interne. La méthylation de l'ADN est le processus épigénétique le plus étudié dans les génomes nucléaires des mammifères. Il existe toutefois des lacunes significatives dans la littérature concernant la méthylation de l'ADN mitochondrial (ADNmt), surtout chez les invertébrés. Les bivalves constituent un modèle particulièrement intéressant pour étudier l’épigénétique mitochondriale ou « mitoépigénétique » puisqu’ils possèdent un système de transmission uniparentale double (DUI) de leur mitochondrie, par lequel les mâles héritent des ADNmt paternel (ou mâle ; M) et maternel (ou femelle ; F). La présente étude avait pour objectif de confirmer l’existence de méthylation dans l’ADNmt de la moule bleue (Mytilus edulis), une espèce à DUI. Notre étude a permis de localiser, par immunofluorescence, des cytosines (5mC) et des adénines (6mA) méthylées, ainsi que des méthyltransférases spécifiques aux adénines et aux cytosines, au sein des mitochondries de cette espèce. Ces résultats sont appuyés par une détection de 5mC et de 6mA dans l’ADNmt par digestions enzymatiques, et confirment la présence de méthylation de l'ADNmt chez M. edulis. Nos résultats en immunofluorescence ont également dévoilé un lien entre la présence de 5mC et le stade de développement des gamètes mâles, c’est-à-dire que les gamètes immatures (spermatides) étaient tous méthylés (au niveau mitochondrial) alors qu’une faible proportion de gamètes matures (spermatozoïdes) présentait ce statut de méthylation. Ceci vient corroborer nos résultats enzymatiques, lesquels ont démontré une plus grande variabilité de méthylation entre les mâles qu’entre les femelles. Enfin, nous avons détecté, par séquençage du méthylome de l’ADNmt, un pic de 5mC en contexte non-CpG conservé entre les ADNmt M et F chez les mâles au sein de la région de contrôle de la réplication, soutenant les résultats d’études antérieures chez les vertébrés. Notre étude est la première à démontrer la présence de méthylation dans l’ADNmt d’une espèce DUI, et met en lumière le rôle potentiel de la méthylation de l'ADN dans leur système de transmission mitochondriale. / Epigenetics refers to a set of mechanisms that modify gene expression without altering the underlying nucleotide sequence, producing a wide range of phenotypic variations, and responding to the external or internal environmental fluctuations. DNA methylation is the most extensively studied epigenetic process in mammalian nuclear genomes. However, there are significant gaps in the literature concerning mitochondrial DNA (mtDNA) methylation, especially in invertebrates. Bivalves are a particularly interesting model for studying mitochondrial epigenetics or “mitoepigenetics”, as they possess a doubly uniparental inheritance (DUI) system of their mitochondria, whereby males inherit both paternal and maternal mtDNAs. The aim of this study was to confirm the existence of methylation in the mtDNA of the blue mussel (Mytilus edulis), a DUI species. Using immunofluorescence, we localized methylated cytosines (5mC) and adenines (6mA), as well as adenine- and cytosine-specific methyltransferases, in mitochondria of this species. These results are supported by the detection of 5mC and 6mA in mtDNA by enzymatic digestions, and confirm the presence of mtDNA methylation in M. edulis. Our immunofluorescence results also revealed a link between the presence of 5mC and the developmental stage of male gametes, i.e. immature gametes (spermatids) were all methylated in their mitochondria while only a small proportion of mature gametes (spermatozoa) showed this methylation status. This corroborates our enzymatic results, which demonstrated greater variability in cytosine methylation status among males than among females. Finally, we detected, by mtDNA methylome sequencing, a 5mC peak in non-CpG context conserved between the paternal and maternal mtDNA in males in the region responsible for control of replication (control region), supporting the results obtained in previous studies on vertebrate. Our study is the first to demonstrate the presence of mtDNA methylation in a DUI species, and highlights the potential role of DNA methylation in their mitochondrial transmission system.