Bien que les travaux portant sur la biodégradation des hydrocarbures soient bien documentés, très peu d’études ont toutefois été effectuées dans les milieux de vie extrême. A ce jour, la plupart des études portant sur le devenir des hydrocarbures et le rôle joué par les micro-organismes hydrocarbonoclastes dans leur biodégradation ont été conduites dans des milieux presentant principalement des conditions physico-chimiques standards (e.g. pression hydrostatique de 0,1 MPa, salinité comprise entre 0 et 39 g L-1). Or, une partie importante des hydrocarbures déversés dans l’environnement peut aussi contaminer les milieux océaniques profonds (pression hydrostatique supérieure à 10 MPa) ainsi que les milieux hypersalés côtiers (salinité supérieure à 150 g L-1). Par ailleurs, le traitement des rejets hypersalins contaminés par les hydrocarbures qui sont générés par les exploitations pétrolières posent des problèmes sérieux et couteux. Ce travail de recherche porte sur l’étude de l’activité hydrocarbonoclaste de procaryotes présents dans des milieux extrêmes (hyperbares et hypersalés) pour d’une part, comprendre les processus naturels de biodégradation dans ces écosystèmes et d’autre part permettre le développement futur de techniques de réhabilitation spécifiques. Dans ce but, des expérimentations en laboratoire ont été réalisées. Une mise au point de méthodes d’incubation sous pression hydrostatique nous a permis d’obtenir des informations métaboliques et physiologiques importantes sur une souche bactérienne piézotolérante hydrocarbonoclaste (Marinobacter hydrocarbonoclasticus #5) lorsqu’elle se développe sous pression hydrostatique (35 MPa) sur hexadécane comme seule source de carbone et d’énergie. Cela confirme la capacité de certaines bactéries à dégrader les hydrocarbures en conditions hyperbares. Les résultats obtenus soulignent par ailleurs l’importance de la synthèse de cires dans le fonctionnement énergétique des souches hydrocarbonoclastes et soulèvent de nombreuses questions quant à l’augmentation du degré d’insaturation des acides gras cellulaires à pression hydrostatique élevée. D’une manière intéressante, nos résultats montrent aussi que les micro-organismes qui jouent potentiellement un rôle important dans la biodégradation des hydrocarbures dans les milieux océaniques profonds méditerranéens appartiennent aux mêmes genres que ceux isolés des milieux côtiers, notamment Alcanivorax. Notons également que dans les conditions de culture utilisées certaines souches isolées dégradent préférentiellement le n-hexadecane (e.g. Alcanivorax venustensis, Rhodobacter) ou l’heptadecane (e.g. Marinobacter sp.). De même, les archées halophiles extrêmes hydorcarbonoclastes que nous avons isolées appartiennent aux deux genres ubiquistes des environnements hypersalés que sont Haloarcula et Haloferax. En fonction des souches, les archées halophiles isolées montrent un taux important de dégradation de 32 à 95% (0.5 g L-1) du n-heptadécane après 30 jours d’incubation à 40°C dans les milieux sursalés synthétiques (225 g L-1 NaCl). Certaines souches comme Haloferax sp. MSNC 14 sont capables de dégrader à la fois des n-alcanes et un hydrocarbure aromatique polycyclique (HAP), le phénanthrène. Les résultats obtenus au cours de ce travail de thèse constituent une contribution à l’amélioration de nos connaissances sur le devenir des hydrocarbures dans les milieux océaniques profonds et les milieux hypersalins, jusqu’alors peu étudiés. Au regard de ces résultats, il apparaît indispensable de poursuivre l’étude des milieux extrêmes et de la biodiversité microbienne unique qu’ils abritent. Mots clés : hydrocarbures, biodégradation, souches hydrocarbonoclastes, milieux extrêmes, pression hydrostatique, salinité. / Limited information is available on the ability of prokaryotes living in the extreme environments to degrade hydrocarbon. To date, most studies on hydrocarbon biodegradation were conducted on microorganisms isolated from environments with so-called “standards” physicochemical properties (e.g. hydrostatic pressure 0,1 MPa and salinity between 0 and 39 g L-1), despite the evident occurrence of hydrocarbons in extreme environments. An important part of hydrocarbon spilled in the environment could contaminate the deep-sea (hydrostatic pressure higher than 10 MPa) as well as hypersalin (salinity higher than 300 g L-1) coastal areas. Moreover, hydorcarbon-contaminated hypersaline waste water produced during oil exploitation require the improvement of the remediation treatments. The present work deals with the hydrocarbon-degrading activity of prokaryotes living in these extreme environments. In order to deepen our knowledge on the hydrocarbon-degrading microorganisms potential role and also to contribute to the development of specific rehabilitation techniques in these type of environments, various experiments were carried out. A bacterial cultivation method under hydrostatic pressure was developped, through which we obtained important metabolical and physiological informations on a hydrocarbon-degrading piezotolerant bacterium (Marinobacter hydrocarbonoclasticus #5) grown using hexadecane as sole source of carbon and energy. Results confirm the capacity of certain bacteria to degrade the hydrocarbon under hyperbaric (35 MPa) conditions. They also highlight the importance of wax production in energetical functionning and raise numerous questions regarding the increase, under elevated hydrostatic pressure, of unsaturated fatty-acid degree that constitute the wax. Interestingly, our results indicated that the same groups of bacteria, in particular those belong to Alcanivorax, were potentially involved in hydrocarbon biodegradation in deep-sea environments as in coastal waters. Moreover, with the cultivation condition used, isolated strains preferred to degrade either n-hexadecane (e.g. Alcanivorax venustensis, Rhodobacter) or n-heptadecane (e.g. Marinobacter sp.). Similar result was obtained from experiments carried out with archaea isolated from a shallow crystallizer pond sample, in that these microorganisms belong to two ubiquistes genus (Haloarcula and Haloferax) in hypersalin environments. Depending on the strain, extremely halophilic archaea isolated degraded 32 to 95% (0.5 g L-1) of n-heptadecane after 30 days of incubation at 40°C in 225 g L-1 NaCl artificial medium. One of the strains (MSNC 14) was also able to degrade phenanthrene. This study provides useful informations on hydrocarbon biodegradation by microorganisms in deep-sea and hypersalin environments, which remains yet to be fully explored. Further studies seems thus indispensable to elucidate the physico-chemical and biological properties involved in these processes, as well as works on the particular microbial biodiversity living in this type of environment. Keywords: alkanes, biodegradation, hydrocarbon-degrading strains, extreme environments, hydrostatic pressure, salinity

Frankia est une bactérie filamenteuse du sol capable d'établir une symbiose racinaire, analogue à celle de Rhizobium et des légumineuses, avec plus de 200 espèces d'angiospermes. Cette symbiose actinorhizienne fournit de 70 à 100 % de l'azote requis par la plante. Les aulnes sont des plantes actinorhiziennes reconnues pour leur habilité à coloniser des sols pauvres en azote affectés par des processus naturels ou par l'action des humains. En Alberta, on retrouve de grandes réserves de pétrole sous forme de sable bitumineux qui nécessitent l'excavation du sol pour leur extraction. L'exploitation des sables bitumineux en Alberta a perturbé à ce jour une superficie de plus de 420 km2. Il est estimé que la superficie d'exploitation totale est de 15 000 km2. Un des défis majeurs de cette industrie est de gérer la toxicité des sables résiduels, les sables issus du processus de purification du bitume, qui sont alcalins, salins et contiennent des acides naphténiques. Dans cet ouvrage, on a identifié deux souches (AvcI1 et ACN14a) de Frankia sp. étant aptes, au niveau de leur tolérance aux sables résiduels, à une utilisation dans une technologie de biorémédiation. Basé sur un modèle de revégétalisation par la régénération de la litière du sol, nos résultats suggèrent l'utilisation préférentielle de l'aulne rugueux comparativement à l'aulne crispé. Nos résultats démontrent que Frankia spp. est plus tolérant que son hôte, l'aulne, face aux stress exercés par les sables résiduels. Il a été observé que le NaC1 semble être l'agent le plus stressant des sables résiduels sur la symbiose aulne-Frankia sp. souche ACN14a. On a démontré que Frankia sp. souche ACN14a tolère les acides naphténiques et est capable de proliférer en leur présence. De plus, elle module son expression protéique entre autres en surexprimant des protéines impliquées dans le métabolisme des acides gras en présence de ces acides naphténiques, suggérant une modification de la composition et structure de sa membrane. Finalement, une bonne sélection du microsymbiote et plus particulièrement de l'hôte, l'aulne, combinée à une caractérisation de la performance de la symbiose en conditions contrôlées est une approche qui permettra d'établir une technique de biorémédiation optimisée pour un contexte spécifique comme celui des sols bitumineux de l'Alberta.

Mes recherches visent à mieux décrire et comprendre la variabilité des échanges air-mer de CO2 à l'époque actuelle et celle de la salinité dans l'océan de surface. Elles s'inscrivent dans les problématiques des programmes internationnaux SOLAS (‘Surface Ocean - Lower Atmosphere Study'), ‘Global Carbon Project' et CLIVAR (‘Climate Variability and predictability'). Une des originalités de mes recherches est de privilégier les mesures autonomes (satellitaires et sur bouée dérivante) pour des études à grande échelle. A mon sens, ce type de mesures présente l'énorme avantage d'offrir un échantillonnage spatio-temporel très vaste, très différent de celui des mesures in situ réalisées a partir de bateaux, par nature ponctuelles dans l'espace et dans le temps. En contre partie, les mesures acquises de façon autonome sont souvent plus difficiles à valider et concernent un nombre de paramètres plus restreint que celles acquises lors de campagnes océanographiques, peu de paramètres étant mesurables depuis l'espace ou sur bouée instrumentée. Cela m'a conduite 1) à avoir une activité importante de validation des mesures satellitaires, activité indispensable pour évaluer la qualité des estimations réalisées à partir de ces mesures et 2) à analyser des mesures in situ en vue d'identifier les processus responsables de la variabilité du CO2 océanique et de relier cette variabilité à des paramètres déductibles des mesures télédétectées. Cette approche m'a permis de déterminer la variation saisonnière et interannuelle du flux de CO2 intégré sur le Pacifique équatorial qui a servi à valider les estimations d'un modèle biogéochimique océanique et la variation saisonnière du flux de CO2 sur une large zone dans l'océan Sud (Sud de l'Australie, Nouvelle Zélande). Elle se poursuit dans l'océan Sud, avec les mesures de plus en plus nombreuses réalisées par des bouées dérivantes CARIOCA (CARbon Interface Océan Atmosphere). Dans les prochaines années, je souhaite approfondir la compréhension des mécanismes controlant la variabilité du CO2 dissous dans l'océan Sud et ceux responsables de la variabilité de la salinité dans la couche superficielle de l'océan. Du fait de son étendue, des sous-saturations régionales en CO2 de l'océan de surface et des vents forts qui y règnent, l'océan Sud est soupçonné d'être la région océanique qui absorbe le plus de carbone. Cependant, il s'agit d'une région mal connue, peu de mesures in situ étant effectuées dans cette zone à cause des conditions météorologiques extrêmes qui y règnent. Depuis 2001, 8 bouées dérivantes CARIOCA ont dérivé entre 42°S et 52°S, totalisant 44mois de mesures horaires de la pression partielle de CO2 (pCO2), de la température, de la salinité, de la fluorescence dans l'océan de surface, de la pression atmospherique et du vent réparties sur toutes les saisons. En outre, six nouvelles bouées seront déployées dans l'océan Atlantique Sud dans les trois prochaines années. Les zones et périodes échantillonnées par les bouées CARIOCA sont presque toujours sous saturées en CO2 par rapport à l'atmosphère. Nous avons identifié, à partir de corrélations entre pCO2 (mesurées soit par bateau, soit par les bouées dérivantes), la température, la salinité ou la teneur en chlorophylle télédétectée, plusieurs grandes régions (appelées ‘provinces biogéochimiques') caractérisées par des régimes de variabilité différents (dominés soit par le mélange, soit par l'activité biologique..). En outre, les mesures CARIOCA montrent une variabilité du CO2 océanique très importante à l'échelle kilométrique, variabilité inaccessible depuis les mesures bateau. Pour déterminer le flux air-mer sur de grandes zones de l'Océan Sud, la démarche proposée est la suivante : 1) déterminer les frontières de chaque province biogéochimique ainsi que leur variabilite saisonniere au moyen de mesures télédétectées et/ou de connaissances climatologiques, 2) identifier dans chaque province les processus dominant la variabilité à moyenne échelle du CO2 océanique et les paramétrer de façon empirique en fonction de quantités accessibles par télédétection, 3) caractériser, au moins de façon probabiliste, la variabilité à petite échelle. Cette démarche devrait conduire à une meilleure compréhension des processus contrôlant les flux air-mer de CO2 dans chaque province, à une meilleure estimation de la répartition spatio-temporelle des flux et fournir ainsi des éléments de validation pour les flux déduits de modèles biogéochimiques ou de modèles inverses atmosphériques. Elle conduira en outre à une meilleure description et compréhension de l'origine de la variabilité de la salinité de surface sur cette région. En parallèle aux études sur les flux air-mer de CO2, je me suis impliquée depuis 1999 dans des études prospectives sur la télédétection de la salinité de surface de la mer (SSS) par radiométrie hyperfréquence en bande L (longueur d'onde 21cm ; la pénétration de la mesure radiométrique en bande L est de l'ordre de 1cm). La SSS est contrôlée par les échanges d'eau douce à l'interface air-mer (bilan évaporation – précipitation), par l'advection océanique et le mélange de masses d'eau de salinité différentes. Actuellement la description de sa variabilité est très imparfaite du fait du faible nombre de mesures in situ. La télédétection par radiométrie en bande L permettra de multiplier les mesures mais, à cause du faible rapport signal sur bruit de la mesure radiométrique à la SSS, la précision attendue sur une SSS individuelle est de l'ordre de 1psu, bien moins bonne que celle accessible avec les instruments traditionnellement utilisés en mer. L'instrument SMOS (Soil Moisture and Ocean Salinity) accepté par l'Agence Spatiale Européenne (ESA) devrait être lancé en 2007, l'instrument Aquarius accepté par la NASA devrait être lancé an 2009. L'objectif fixé pour les deux missions est d'atteindre une précision de 0.2psu pour des SSS moyennées sur 200x200km2, 10 jours. Au moyen d'un modèle d'émissivité que nous avons développé et d'un simulateur d'instrument, nous avons montré que cet objectif était réalisable avec les mesures SMOS à condition que les fortes contraintes imposées sur la précision absolue de la mesure radiométrique soient respectées et que la précision des corrections géophysiques soit particulièrement soignée (en particulier la correction de l'effet de rugosité de la surface de la mer). Je participe d'ici 2007, à des études visant à l'amélioration du modèle de transfert radiatif, à la définition des données auxiliaires et du modèle d'inversion devant être utilisés par l'Agence spatiale Européenne pour l'obtention de la SSS. Lorsque les premières mesures SMOS seront disponibles, je m'impliquerai, dans un premier temps, dans la validation des mesures afin de mieux appréhender les atouts et les défauts de ce nouveau type de mesures et d'optimiser leur utilisation pour des études scientifiques océaniques. Une fois ces mesures validées, je souhaite mettre à profit leur couverture synoptique pour mieux décrire la variabilité de la SSS, améliorer la compréhension des mécanismes qui en sont la cause et en déduire des améliorations sur les estimations de flux air-mer de CO2. En effet si pCO2 en un point donné est peu sensible aux phénomènes de dissolution/évaporation, il est par contre fortement dépendant de l'advection et des mélanges de masses d'eau différentes dont la SSS peut servir de traceur, comme par exemple l'advection de zones fortement dessalées dans le Pacifique équatorial ou les rejets de grands fleuves.

L'utilisation de substrats composés de sous produits peut être envisagée par les producteurs serricoles pour diminuer leurs impacts environnementaux et favoriser un développement durable de l'industrie. Pour la culture de la tomate, des mélanges de sciures et de tourbe ont démontré leur potentiel, mais ces substrats sont sujets à une accumulation problématique de sels en cours de culture. Cette étude vise l'obtention d'une meilleure compréhension des phénomènes liés aux mouvements de sels dans les substrats de culture. Un essai de culture en serre de la tomate a été réalisé pour effectuer un suivi de la salinité dans différents substrats et des expériences de lessivage en laboratoire ont été faits pour déterminer la proportion d'eau immobile qu'ils contiennent. Sans que les rendements n'en soient affectés, des salinités élevées et une proportion d'eau immobile importante liée à la présence de substances humiques ont été observées dans des mélanges de sciures et tourbe.

Le loup Dicentrarchus labrax est un téléostéen euryhalin qui effectue des migrations saisonnières de la mer vers les lagunes et les estuaires où la salinité est très variable et peut changer rapidement. Les mécanismes d'osmorégulation sont bien connus chez les téléostéens, alors que le rôle de l'osmodétection dans leur mise en place reste actuellement largement méconnu. Le but de cette étude a été d'améliorer les connaissances sur l'osmodétection et sur la mise en place des mécanismes d'hyper-osmorégulation (à court et long terme).Tout d'abord, le canal calcique “Transient Receptor Potential Vanilloid 4” ou TRPV4, candidat osmodétecteur, a été étudié chez des loups adaptés à l'eau de mer (EM) ou exposés à l'eau douce (ED) durant des temps différents. Au niveau branchial, le TRPV4 ne semble pas impliqué dans l'osmodétection au niveau des ionocytes, mais plutôt dans l'absorption de Ca2+ par les chondrocytes, notamment en ED. Il pourrait avoir un rôle dans l'osmodétection systémique au niveau de l'hypophyse et dans l'absorption de Ca2+ dans le rein. Sa forte expression en EM dans les cellules rénales réabsorbant de l'eau suggère que le TRPV4 est impliqué dans la régulation de leur volume cellulaire.En second lieu, le canal à chlore ClC-3, candidat osmodétecteur et potentiellement impliqué dans les mécanismes de diminution régulatrice du volume cellulaire (RVD), a été étudié dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment. Ce canal a été localisé dans la membrane basolatérale des ionocytes des branchies (EM et ED) et des tubes collecteurs du rein (en ED ; pas immunodétecté en EM). Il pourrait jouer un rôle dans la protection des cellules contre un choc hypotonique, et donc dans la RVD en EM dans ces deux organes. En ED, la localisation du ClC-3 suggère fortement sa participation dans l'hyper-osmorégulation au niveau des branchies et du rein.Enfin, un protocole d'isolement des ionocytes branchiaux a été mis au point ; il permettra de poursuivre et d'approfondir les travaux sur l'osmodétection cellulaire. L'évolution au cours du temps du volume cellulaire d'un ionocyte a pu être évaluée après un choc hypotonique. De futures expérimentations permettront d'évaluer le lien entre l'osmodétection, les osmodétecteurs et les effecteurs osmotiques. / The European sea bass Dicentrarchus labrax is a euryhaline teleost that migrates seasonally from the sea to lagoons and estuaries, where salinity is very variable and changes rapidly. Osmoregulatory mechanisms are well known in teleosts, while the role of osmosensing in their set-up is yet poorly understood. The objective of this study was to improve the understanding of osmosensing and of its relations with hyper-osmoregulatory mechanisms in sea bass over short- and long-term salinity exposures.First, the Transient Receptor Potential Vanilloid 4 (TRPV4) Ca2+-channel, a potential osmosensor, has been studied in fish adapted to sea water (SW) or exposed to fresh water (FW) for various times. The TRPV4 did not seem to be involved in osmosensing in mitochondrion-rich cells (MRC) in gills. It may be involved in systemic osmosensing and in Ca2+ uptake by branchial chondrocytes and by renal collecting ducts in FW. This channel may also have a role in cell volume regulation of kidney cells allowing water reabsorption.Secondly, the ClC-3 chloride channel, another potential osmosensor and potentially involved in regulatory volume decrease (RVD) mechanisms, has been studied in fish under similar conditions. This channel has been localized in the basolateral membrane of ionocytes in gills (SW and FW) and kidney (FW – in SW, expressed but not immunodetected). It might be involved in cell protection against hypotonic shock and thus in RVD in both organs in SW. In FW, its localization strongly suggests a role in hyper-osmoregulation in gills and kidney.Finally, a protocol to isolate MRCs has been developed; it has been used to study cell osmosensing and it will be used on future studies. The changes in cell volume following a hypotonic shock have been evaluated. Future experiments will allow a better understanding of the relations between cell osmosensing, osmosensors and effectors.

Le loup ou bar européen effectue une partie de son cycle de vie dans les lagunes et estuaires, des eaux de transitions caractérisées par des fluctuations environnementales plus marquées qu’en milieu marin. Les mécanismes d’acclimatation à la salinité à des températures plus élevées qu’en milieu marin sont encore relativement inexplorés. Dans cette étude, des juvéniles de loup ont été préacclimatés pendant deux semaines à l’eau de mer (EM) à 18 °C (eau tempérée) ou à 24 °C (eau chaude) puis transférés soit dans l’eau douce (ED) soit dans l’EM aux deux températures testées. À 24 °C, les loups parviennent à maintenir leur pression osmotique sanguine relativement constante, quelle que soit la salinité testée. En revanche, la hausse de température affecte significativement différents traits physiologiques liés à l’osmorégulation, la régulation acido- basique, l’excrétion azotée et la production de mucus. Cette étude a notamment montré qu’une acclimatation thermique à 24 °C modifie la structure morphologique de la branchie et induit un déséquilibre de la balance ionique sanguine. Ce déséquilibre concerne particulièrement les ions Na+ et a pour conséquence une diminution du ratio Na+/Cl- plasmatique, pouvant être symptomatique d’une acidose sanguine. Après transfert en douce, une augmentation moins importante de la densité des ionocytes branchiaux et de l’activité de la pompe Na+/K+ ATPase a été observée à 24 °C comparé à 18 °C. De plus, certains transporteurs ioniques jouant un rôle clé dans l’absorption ionique en eau douce n’ont pas été induits au niveau transcriptionnel à 24 °C. Cela suggère une capacité réduite des poissons de passer d’un épithélium branchial hypo-osmorégulateur vers un épithélium hyper-osmorégulateur lors d’un transfert en eau douce à 24 °C vs 18 °C. Au niveau moléculaire, la hausse de température a affecté l’expression de plusieurs transporteurs ioniques branchiaux, notamment en EM. À 24 °C, la surexpression de transporteurs liés au transport de proton H+ pourrait être le signe d’un déséquilibre acido- basique. De plus, l’induction de transporteurs d’ammonium pourrait indiquer un besoin accru d’excréter de l’azote par voie branchiale, potentiellement lié à un métabolisme plus élevé en eau chaude. L’expression des gènes codant pour la protéine chaperonne HSP90 a été fortement affectée par la hausse de température et dans une moindre mesure par la dessalure. Pour finir, l’analyse des mucocytes suggère que la production de mucus pourrait être induite en réponse au stress thermique. Ce type d’étude fonctionnelle sur l’acclimatation à différents régimes de température permet d’apporter des éléments de compréhension pour pouvoir prédire les réponses des téléostéens face aux conséquences du changement global. / The European sea bass Dicentrarchus labrax undertakes seasonal migrations to estuaries and lagoons that are characterized by fluctuations in environmental conditions. It is unclear to what extent salinity acclimation mechanisms are affected at temperatures higher than in the sea, as usually encountered in transitional waters in spring and summer. In this study, juvenile sea bass were pre-acclimated to seawater (SW) at 18 °C (temperate) or 24 °C (warm) for two weeks and then transferred to either fresh water (FW) or SW at the considered temperatures. We have shown that sea bass are able to efficiently maintain blood osmolality at 24 °C at both salinities. However, temperature increase induced significant changes regarding several physiological traits related to osmoregulation, acid-base regulation, ammonia excretion and mucus production. This study showed that thermal acclimation at 24 °C affects gill morphology through gill remodeling and whole-organism ion balance. Plasma Na+ levels seemed to be particularly affected leading to decreased plasma Na+/Cl- ratio in warm conditions, suggesting a blood acidosis. Following FW transfer, the major effects observed were a lower increase in the density of branchial ionocytes and in Na+/K+-ATPase activity at 24 °C compared to 18 °C. Moreover, several key ion transporters involved in ion uptake were not transcriptionally induced following FW transfer at 24 °C. These data suggest a less effective capacity to switch from hypo-to hyper-osmoregulation after FW transfer when fish are exposed to higher temperature. At the molecular level, the temperature increase affected the expression of several branchial transporters, notably in SW. At 24 °C, higher expression of transporters linked to H+ transport might be linked to an acid-base imbalance. Moreover, the induction of ammonia-transporting channels might also indicate increased need for nitrogen excretion, potentially due to enhanced metabolism in warm conditions. Molecular chaperones HSP90 expression was strongly affected by temperature increase and to a lesser extent by salinity decrease. Finally, gill goblet cells analysis suggested that mucus production is increased in response to thermal stress. This study and additional functional studies investigating different temperature regimes provide insights on the effect of increased temperatures on fish responses and may help to predict how teleost will face the consequences of global change.

Nous nous sommes intéressés à la compréhension des mécanismes régissant la symbiose Rhizobium-Acacia dans les conditions de stress salin. Les lipopolysaccharides jouent un rôle important dans les étapes de cette symbiose. Le but était de mettre en évidence les modifications pariétales de la bactérie en réponse au stress salin par l’étude de la structure des lipopolysaccharides des souches isolées du désert marocain tolérant NaCl 7%. Ainsi, une nouvelle méthode d’hydrolyse des lipopolysaccharides sensible, non destructive et compatible avec la spectrométrie de masse a été développée. En présence de stress salin, nous avons montré que la membrane externe devenait plus hydrophobe en augmentant l’acylation de la région lipidique ainsi qu’en réduisant la présence des molécules de LPSs à longues chaînes de sucres.Des essais d’évaluation de l’efficience et de l’infectivité des Rhizobia étudiés ont été mis en œuvre pour déterminer l’impact de ces modifications des LPSs sur la symbiose sous stress salin. / We were interested in the understanding of the mechanisms governing Rhizobium-Acacia symbiosis in salt stress conditions. Lipopolysaccharides play an important role in the stages of this symbiosis. The aim of this work was to highlight the changes occurring in the bacterial membrane in response to salt stress by studying the structure of the lipopolysaccharides isolated from Moroccan desert strains tolerating 7% NaCl. Thus, a new method of hydrolysis of the lipopolysaccharide - sensitive, non-destructive and compatible with mass spectrometry- was developed. We studied the LPSs strains grown with or without salt stress and we showed that in salt stress conditions, the outer membrane becomes more hydrophobic by increasing acylation of the lipid region and reducing the number of long sugar chains in LPSs. Tests for evaluating the efficiency and infectivity of the studied rhizobia were carried out to determine the impact of these LPS modifications on symbiosis under salt stress.

Au cours de cette étude, nous avons essayé de mettre en évidence les grandes lignes de l'évolution spatiale des caractères pédologiques, de certains sols sur une séquence établie à partir de la carte géomorphologiques, dans la vallée de l'oued Righ, région située dans le Sahara nord-oriental de l'Algérie. Nous avons grâce à une longue prospection choisi une région située sur la bordure nord du chott Mérouane. Là, nous avons pu identifier quatre niveaux géomorphologiques (numérotés de 1 à 4) à partir du niveau de base (la dépression fermée, le niveau 0).Nous avons réalisé pour cette étude neuf profils et procédé à 30 prélèvements d'échantillons de sols dont 22 ont subit un traitement diffractométrique au rayons X.Dans chaque climat constant, chaque paysage engendre ses accumulations minérales selon la roche mère qui le constitue, et sur le plan géochimique les éléments issus de la dégradation des minéraux en amont sont reconstitués en aval. Dans le paysage saharien, les résultats analytiques et diffractométriques des échantillons des sols nous ont révélé une certaine rupture de ce schéma dû essentiellement au facteur éolien très caractéristique dans ces régions et aussi à la proximité de la nappe phréatique de la surface (niveau 1 et 2). En effet les résultats obtenus montrent que la distribution spatiale des sols est relativement bien liée à la position des unités géomorphologiques. Cela est particulièrement remarquable sur le niveau de base où l''accumulation salines particulièrement celle du gypse .est liée à la présence d'une nappe chargée en ions basiques qui agit sur certains minéraux secondaires comme précurseurs d'aggradation .et éventuellement de la néoformation de l'attapulgite. Par contre pour les niveaux 3 et 4 les minéraux identifiés sont quasiment issus d'héritages et d'apports latéraux. / In the run of this study, we have tried to highlight the outline of the spatial evolution of the soil characters in some soils on an established sequence on a geomorphological map, in the Valley of Oued Righ, area located in the Northern Sahara East of Algeria. We have thanks to a long survey selected an area on the northern edge of chott Mason and or we could identify 04 géomorphological levels (from 1 to 4) from the basic level (depression level, the o-level).We have carried out for this study 09 profiles and conducted 30 sampling of soils which 22 have underwent diffractometric treatment to the x-ray.In each constant climate, each landscape creates its mineral accumulations in the bedrock which is, and on the geochemical map from elements of the degradation of minerals in height area reconstituted in downstream. In the Saharan landscape, diffractometric of soil samples and analytical results we are revealed a break of this schema due mainly to the very characteristic wind factor in these regions and to the proximity of the groundwater to the surface (level 1 and 2) also. Indeed the results obtained show that the spatial distribution of soil is relatively tied to position units geomorphological responsible for accumulation of basic deposit salt especially of gypsum .This charged basic ion water is on secondary as precursors of aggradations .and minerals possibly neoformation of attapulgite. For levels 3 and 4 minerals identified are almost from inheritance and side intake.

Avec les lancements réussis des missions ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) et NASA Aquarius/SAC-D, la salinité de surface des océans peut maintenant être déduite. De plus, les produits de couleur de l'eau, tels que les mesures d'absorption et d'atténuation de la lumière et de concentration en chlorophylle, peuvent être utilisés comme traceurs de la salinité. Les signatures des panaches des grands fleuves tropicaux tels que l'Amazone et l'Orénoque peuvent être étudiées en détail grâce à ces nouvelles méthodes. En particulier, les relations de corrélations entre SSS et propriétés optiques également déduites de mesures satellites peuvent maintenant être établies et analysées sur des échelles spatiales beaucoup plus grandes. Différents efforts de recherche sont envisagés dans le cadre de ce travail de thèse. Tout d'abord, nous étudions les corrélations entre salinité de surface et propriétés optiques dans le panache de l'Amazone durant la période 2010-2013. Ensuite, la relation de mélange est établie de façon robuste selon tout d'abord une approche régionale, puis selon une approche locale. Ensuite, une fois cette loi de dilution établie de façon robuste, nous l'utilisons pour estimer un produit de salinité de surface à partir des produits couleur de l'eau sur la période 1998-2013. Enfin, nous tentons d'envisager la relation de dilution suivant une approche lagrangienne. / We enter now in a new era of global Sea Surface Salinity (SSS) observing systems from Space with therecent successful launches of the ESA Soil Moisture and Ocean Salinity (SMOS) mission and the NASA Aquarius/SAC-D mission. These new satellite SSS observing systems are as well complemented by an increased number of devices deployed in situ. Finally, ocean color products can be used as well for tracking salinity via semi-conservative tracers such as dissolved organic matter absorption coefficient at 443 nm(acdm), light attenuation at 490 nm and chlorophyll concentration. With these new methods, we are now in an excellent position to revisit the SSS observed in the warm seas of the tropical Atlantic with multi-yeartime series of excellent remote sensing and concurrent in situ observations. The seasonal cycles in the spatial extent of low surface salinity waters of the major river plumes and freshwater pools of the tropical Atlantic oceans as the Amazon and Orinoco rivers can thus be analyzed in a new and original manner. In particular, the correlation between SSS and bio-optical properties measured from Space in the plume waters can now beestablished and analyzed over large spatial scales. In the frame of this PhD work, different major research topics were studied. First the correlations between sea surface salinity and absorption coefficient of colored detrital matter at 443 nm in the Amazon-Orinoco plume over 2010-2013 are studied. Then the conservative mixing relationship is robustely established based on two different approaches, a regional one over the whole Amazon plume and a local one. Once the SSS/acdm relationship established, it is used to retrieve a SSSproduct from 1998 to 2013 based on Ocean Color data. Finally, we attempt to explore the conservative mixing using a lagrangian approach.

An integrated approach is developed to assess a priori the effects of irrigation management interventions on soil salinity, sodicity and transpiration. The approach is tested for a 75,000 ha irrigation system in Pakistan, where canal and groundwater are used conjunctively. The main hypothesis is that by reallocating good quality canal water, the use of poor quality groundwater can be restricted, thus combating salinity and sodicity and mitigating their effects on crops. The study has three components. Firstly, interventions in canal water deliveries to tertiary units are analyzed using an unsteady state hydraulic model, based on the St. Venant equations, and linked with a regulation module, which captures the operational decisions of the irrigation agency. By changing the operational rules at the main canal, and by redimensioning the outlets in secondary canals, the water can be distributed equitably to tertiary units or delivered to those units that require it for salinity control. Secondly, the impact of irrigation on salinity, sodicity and transpiration is assessed for farmers' fields, using a combined soil water flow and solute transport model, based on Richard's equation and the convection-dispersion equation, and a regression equation, based on the irrigation quality and soil texture. A curvilinear relationship with a decreasing tangent was found between the irrigation quantity and soil salinity. Increases in the EC of the irrigation water result in a parallel curve with higher salinity levels. Adapting the irrigation quantity and quality to the existing soil types and depth to groundwater table can, therefore, reduce salinity and sodicity, thus avoiding soil degradation, which already occurs at an ESP of 4%. Thirdly, both components are combined with a parallel, socio-economic study, where farmers' decisions related to the crop portfolio and acquisition/application of water, were captured in Linear Programming models. The individual models of both studies are interfaced to develop a tool, capable of quantifying the effect of irrigation management interventions. For a secondary canal serving 14,000 ha, it is shown that the area threatened by sodicity is reduced by 40% by reallocating canal water, without affecting the agricultural production. The results of the developed tool should not be taken as accurate predictions, as there are likely to be unforeseen events due to the complexity of irrigation systems. Instead, the approach should be evaluated for its effectiveness in supporting actors' decisions in irrigation system management, by enhancing their understanding of the effects of interventions on salinity, sodicity and agricultural production. The application of the approach, in two case studies, shows that it allows the investigation of a wide range of policy and management interventions, and captures adequately the complexity of an irrigation system, thus providing indications about its transferability. However, the tools should be applied as part of an integrated concept, which includes phases of diagnosis, identification of relevant processes and parameters, and discussions with actors.