Sarotherodon melanotheron est un poisson euryhalin endémique d'Afrique de l'ouest, qui vit et se reproduit dans tous les milieux aquatiques. Dans cette région où le changement climatique a provoqué l'apparition d'estuaires hypersalés, cette espèce est la seule à survivre en milieu hyperhalin, et constitue donc un excellent modèle biologique. Les milieux aquatiques côtiers sont aussi impactés par de nombreux contaminants issus de l'activité humaine. L'objectif de cette thèse était d'évaluer l'impact des effets croisés de la salinité et des contaminants chez S. melanotheron dans des milieux très contrastés au Sénégal en utilisant une approche multi-multiparamétrique. Des indicateurs physiologiques (taux de croissance, facteur de condition) et une batterie de biomarqueurs en lien avec l'osmorégulation (pompe NKA), le métabolisme des xénobiotiques (EROD et GST), la protection vis-à-vis du stress (TBARS), la transmission de l'influx nerveux (AChE) et la reproduction (vitellogénine et histopathologie gonadique) ont été mesurés. Ils ont été complétés par une étude de la diversité génétique et de la forme des otolithes pour différencier les populations. Un dosage préalable de la contamination des sédiments a permis de caractériser précisément les sites échantillonnés. L'induction de l'activité EROD sur le site le plus impacté en HAP et celle de la NKA sur les sites de salinité plus élevée ont montré la sensibilité de ces biomarqueurs. Des expérimentations sur S. melanotheron en milieu contrôlé ont permis d'appréhender l'impact des effets combinés de la salinité et du DDT, et de caractériser l'activité NKA et les transporteurs protéiques (NKA et CFTR) mis en jeu lors de l'osmorégulation. L'immunofluorescence prononcée des transporteurs et leur abondance au niveau des branchies suggèrent leur implication fonctionnelle dans l'osmorégulation. L'analyse de la forme des otolithes et de la génétique des populations de S. melanotheron échantillonnées ont montré que la distance géographique semble être discriminante pour les variations morphométriques des otolithes, alors que la variabilité génétique observée traduisait l'histoire de la colonisation postglaciaire et les évènements démographiques affectant les populations les plus isolées. Tous les résultats montrent l'intérêt de l'utilisation d'une approche multi-paramétrique pour caractériser l'impact de perturbateurs environnementaux multiples. Des travaux complémentaires permettraient d'affirmer que ce tilapia est un très bon indicateur utilisable dans l'évaluation de la qualité des écosystèmes côtiers en milieu tropical. / The euryhaline black-chinned tilapia Sarotherodon melanotheron heudelotii is endemic in West Africa and able to adapt to changes of salinity, to survive and to reproduce in different natural conditions. It is one of rare species to survive in hyperhaline area. Increased of the salinity levels is one of the consequences of climate change in West Africa coastal environments. However coastal zones are also the ultimate sink of chemical contaminants. The aim of this study was to assess the impact of the combined effects of salinity and pollutants in the black-chinned tilapia for evaluate the Senegalese aquatic habitat quality. In accord to this objective physiological marker (condition factor and growth rate) and several biochemical biomarkers to link with osmoregulatory (NKA), xenobiotic metabolisation (EROD, GST), oxidative stress (TBARS), neurotoxicity (AChE) and reproduction (VTG and gonad histopathology) were assessed. Field studies revealed that EROD and NKA can discriminate different sampling site and could be used as biomarkers on pollutants and salinity exposure respectively. The combined effects of salinity and DDT on osmoregulatory were characterized in laboratory conditions. Results showed that influenced the osmoregulatory mechanisms with differential abundance of transport proteins (NKA and CFTR) in gill and induction of NKA. The results showed that a set of biomarkers to assess effects of multiple stressors can be useful in S. melanotheron. In addition, the S. melanotheron population structure using morphologic and genetic analysis revealed that otolith shape analysis provides a geographical discrimination and microsatellites analysis allow genetic pool discrimination. Results show the absence of correspondence between the morphologic and genetic patterns. The present study demonstrated that importance of use multi-parametric approach to assess impact of multiple stressors, such as salinity and contaminants on black-chinned tilapia. Further studies should be realized for a better characterize this set of biomarker responses.

Très appréciés des consommateurs du fait de leur qualité nutritionnelle, les produits de la mer jouent un rôle important dans l'alimentation humaine. Toutefois, la confiance du consommateur vis-à-vis de leur qualité est affectée par les riques associés à une exposition aux contaminants chimiques et à la fraîcheur des produits. Si le premier aspect résulte de la pollution des eaux marines sous l'effet d'une forte anthropisation des littoraux, le second est lié à la haute périssabilité de ces produits. Évaluer les niveaux de contamination chimique et la qualité-fraîcheur des produits de la mer est plus qu'un besoin : c'est aujourd'hui une nécéssité. C'est dans ce contexte que les travaux de cette thèse ont été menés. Deux objectifs principaux ont été visés dans la présente étude. Le premier objectif de ce travail était de faire une évaluation spatiale et saisonnière des niveaux de contamination par les polluants métalliques et organiques (HAPs et PCBs) des zones côtières du Sénégal en s'intéressant aux teneurs en contaminants dans les organismes marins. Nous avons étudié 7 espèces marines représentatives des différents maillons de la chaîne trophique (une macroalgue verte, un mollusque bivalve, un crustacé et 4 espèces de poisson) prélevées le long du littoral au niveau de 5 sites présentant des degrés d'anthropisation différents. Les résultats de cette étude montrent que les teneurs en contaminants chimiques des organismes marins sont variables selon les espèces et soulignent ainsi la nécéssité de l'approche multi-espèces pour l'étude de la contamination chimique du milieu. Des variations inter-sites de la teneur en contaminants chimiques dans les organismes ont été mis en évidence. Les sites les plus anthropisés comme Soubédioune et Rusfisque sont ceux qui présentent les teneurs les plus élevées. Les niveaux de contamination métalliques et organiques dans les organismes marins du littoral sénégalais sont inférieurs ou du même ordre de grandeur que ceux mesurés dans d'autres régions d'Afrique de l'Ouest ou dans d'autres régions du monde. L'évaluation des risques associés à l'ingestion des produits de la mer analysés montre que les teneurs en contaminants chimiques sont faibles et inférieures aux limites maximales admissibles pour la consommation humaine (norme EU). Seuls les sites de Rufisque et Soumbédioune présentent quelques dépassements chez certaines espèces (moules, sardinelles). Le deuxième objectif de cette étude était de développer des méthodes permettant d'évaluer la fraîcheur des filets de poisson et de différencier des filets frais des filets décongelés. Les méthodes retenues sont basées sur la mesure de l'augmentation de la perméabilité cellulaire du muscle de poisson. La conservation des filets de poisson à 4°C va conduire à une perméabilisation des cellules dans le temps qui peut être apréhendée par la mesure de la libération d'enzymes intracytoplasmiques ou par l'augmentation de la perméabilité des cellules à des colorants fluorescents. La mesure de l'activité LDH est intéressante à double titre : elle va permettre d'une part de mesure le niveau de lyse cellulaire, donc le niveau d'altération, des filets de poisson dans le temps. Elle va permettre d'autre part grâce à sa sensibilité à la congélation de mieux cerner les conditions qui permettraient à terme de faire la distinction entre les filets frais et des filets congelés/décongelés. / Much appreciated by consumers for its nutritional qualities, seafood plays an important role in human diet. Consumer confidence in the quality of these foodstuffs is nevertheless affected by concerns about risks associated with exposure to chemical contaminants and the freshness of these products. If the first of these is the result of pollution resulting from increasing human activities along coastlines, the second is linked to the highly perishable nature of these products. An evaluation of the levels of chemical contaminants in seafood and of its freshness is therefore a necessity. It is within this context that the work presented in this thesis was carried out. Two principal objectives were targeted in the present study. The first objective of this work was to evaluate the spatial and seasonal variability of seafood contamination by elements (including metals) and organic pollutants (PAHs and PCBs) along the Senegalese coast. We studied 7 marine species representative of different trophic level (a green macro algae, a bivalve mollusc, a crustacean and 4 species of fish) sampling them along the coastline at 5 sites representing different human activity pressur. The result of this study showed that contamination levels varied with species, underlining the importance of a multi-species approach to study contamination in the marine environment. Variations between sites were also observed. Sites with the greatest human activity, such as Soumbédioune and Rufisque, were also those where the highest levels of contaminants in seafood were found. The levels of contamination measured along the Senegalese coast, of both elements and organic pollutants, were inferior or of the same order of magnitude as those reported from other West African sites or from other regions of the globe. The risks associated with eating theseseafood products were low, with contaminant levels generally below the admissible limits (EU) for human consumption. Only a few samples of certain species (mussels, sardines) exceeded these limits at Soumbédioune and Rufisque. The second objective of this study was to develop methods to evaluate the freshness of fish fillets, and to distinguish fresh fillets from previously frozen ones. The methods developed were based upon a measure of cellular permeability within the fish muscle tissue. The conservation of fish fillets ar 4°C results in increased permeability of cells over time, measurable by studying the liberation of intra-cytoplasmic enzymes or the increasing permeability of cells to fluorescent colouring agents. The measurements of lactate dehydrogenase (LDH) is doubly interesting in this contex : on the one hand it enables a measure of cell lysis, and so the level of alteration of the fillets over time, to be established. It also, thanks to its sensitivity to freezing, to better distinguish fresh fillets from those that have been frozen then thawed.

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.