Les nombreuses pressions naturelles et anthropiques qui pèsent sur les écosystèmes coralliens font craindre leur disparition pour les années futures. Parmi les mesures de conservation, la cryoconservation permet de maintenir en sécurité les échantillons sur le long terme et à coût réduit. Les premiers travaux sur la cryoconservation des Anthozoaires incitent à développer davantage la méthode de vitrification plutôt que la congélation lente. Dans ce contexte, cette thèse propose d'expérimenter la technique de vitrification sur plusieurs formes pluricellulaires dont les apex, les planulae, les polypes primaires, les polypes isolés et les balles tissulaires (TB), toutes issues du Scléractiniaire Pocillopora damicornis. Les meilleurs résultats ont été produits avec les TB obtenues après exposition à une solution de KSW puis traitées selon la méthode V Cryo-plate. L'éthylène glycol (EG) s'est avéré le cryoprotecteur (CPA) le mieux toléré jusqu'à 4.0 M pendant 20 min à température ambiante (RT). Les mélanges binaires et ternaires de CPA ont cependant permis d'obtenir de meilleures tolérances des TB qu'avec les solutions individuelles. L'utilisation de solutions successives a permis d'obtenir des survies jusqu'à 4.5 M selon le protocole : 1.5 M EG + 0.5 M Glycérol (Gly) (5 min, RT) puis 1.5 M DMSO + 1.5 M EG + 1.5 M Gly (10 min, 0°C) et enfin 1.5 M EG + 0.5 M Gly (5 min, RT). L'intégrité des cellules épithéliales de l'ectoderme apparaît essentielle au maintien des TB durant et après les traitements. Si le protocole de vitrification n'a pu être mis au point, en revanche, l'utilisation des TB à des fins de cryoconservation apparaît très intéressante pour de futures investigations. / Numerous environmental and anthropic pressures threaten reef ecosystems, rising concerns on species loss in coming years. Among conservation measures, cryopreservation ensures the safe and cost-effective long-term conservation of biological material. The first publications focusing on Anthozoa cryopreservation reported that the vitrification approach was preferable to the slow-cooling approach. In this context, this thesis aimed at investigating a vitrification technique with several pluricellular forms of the Scleractinian Pocillopora damicornis including apexes, planulae, primary polyps, isolated polyps and tissue balls (TB). The best results were obtained using TBs produced by exposing coral branches to a KSW solution. TBs were cryopreserved using the V Cryo-plate method. The highest TB tolerance was obtained after exposure to solution containing ethylene glycol (EG) concentrated to 4.0 M for 20 min at room temperature (RT). Binary and ternary cryoprotectant (CPA) solutions were better tolerated by TBs compared with individual cryoprotectant solutions. Exposure of TBs to a series of cryoprotectant solutions with progressively increased concentration allowed obtaining TB tolerance to cryoprotectant with a concentration of 4.5 M with: 1.5 M EG + 0.5 M Glycerol (Gly) (5 min, RT), 1.5 M DMSO + 1.5 M EG + 1.5 M Gly (10 min, 0°C) and then 1.5 M EG + 0.5 M Gly (5 min, RT). Epithelial cells from the ectoderm were essential to maintain TB integrity during and following CPA treatments. Successful cryopreservation was not achieved in this work; however, it demonstrated that the use of TBs constitutes a promising way for further cryopreservation research.

Les coraux Scléractiniaires se développent généralement dans la zone photique peu profonde, exposée au rayonnement ultraviolet (UVs), la composante la plus dangereuse du rayonnement solaire. Le rayonnement UVs augmente avec le réchauffement climatique et s’ajoute à l’ensemble des pressions auxquelles sont soumis les coraux. Les enjeux de cette thèse ont été 1) de mieux comprendre les effets des UVs sur la réponse physiologique des coraux, les flux de matière organique et les bactéries associées au mucus et au corail; et 2) de caractériser l’effet combiné des UVs et d’une augmentation de température, et/ou d’un changement de disponibilité en sels nutritifs. Les résultats obtenus montrent tout d’abord que l’exposition des coraux aux UVs amplifie l’effet négatif de la température sur leur physiologie. Il en est de même pour l’absence en sels nutritifs, essentiels pour la physiologie corallienne. Nos résultats indiquent également que la sensibilité des coraux à un stress UV dépend de l’espèce étudiée et de la densité de symbiontes présents dans les tissus. L’effet négatif des UVs augmente avec la densité de symbiontes, vraisemblablement dû à la formation d’espèces réactives de l’oxygène (ROS) qui provoquent des dommages à l’organisme. Dans cette thèse, nous avons montré que la voie de signalisation JNK (c-Jun N-terminal kinase), hautement conservée au sein des êtres vivants, est impliquée dans la gestion de ces espèces réactives et que son inhibition entraine un blanchissement très rapide des coraux sous UVs et forte température. Finalement, l’excrétion de matière organique ainsi que les bactéries associées sont également impactés par les UVs ce qui pourrait contribuer à d’importants changements biochimiques dans l’eau des récifs coralliens. Les travaux de cette thèse apportent de nouvelles connaissances sur les effets des UVs sur les coraux et soulignent l’importance de les prendre en considération lors de nos prédictions sur le devenir des récifs coralliens face au réchauffement climatique. / Scleractinian corals mainly grow in the shallow euphotic zone, exposed to ultraviolet radiation (UVR), the most harmful part of the solar radiation. UVR increases with climate change and adds to the different environmental pressures that corals are facing. The aims of this thesis were to 1) better understand the effects of UVR on coral physiology, organic matter fluxes and associated bacteria; 2) assess the combined effects of UVR and thermal stress and/or nutrient level. Results show that UVR worsens the negative effect of temperature on coral physiology, similarly to nutrient depletion. Our results also indicate that the sensitivity to UVR stress (i.e. an increase in UVR) is species dependent and function of the symbiont density. The negative effects of UVR increase with the number of symbionts, likely due to the formation of reactive oxygen species (ROS) which cause cellular damages. In the thesis, we showed that the JNK signalling pathway (c-Jun N-terminal kinase), highly conserved in living organisms, is involved in the early response of corals to UVR and its activation is required to repress stress-induced ROS accumulation. Finally, organic matter release and mucus and coral-associated bacteria are also significantly impacted by UVR, which could contribute to important biochemical changes in reef waters. The work conducted in this thesis brings new insights into the effects of UVR on corals and highlights the importance of taking this environmental factor into account when predicting the future of coral reefs under climate change.

Le passage entre les étages géologiques du Pliensbachien et du Toarcien au Jurassique inférieur est suivi au Toarcien inférieur par un évènement anoxique d’importance planétaire (TOAE pour Toarcian Oceanic Anoxic Event). Dans les archives de l’histoire de la terre, ce moment correspond en bien des endroits à un temps de fossilisation massive de matière organique donnant ici où là des roches mères d’intérêt pétrolier. Si, en termes de fluctuation du niveau eustatique, ces évènements sont souvent situés dans une zone d’inondation maximale de 2ème ordre, ils sont aussi interprétés comme une perturbation globale du cycle du carbone avec acidification des océans, liée à la mise en place des provinces ignées du Karroo-Ferrar en Afrique du Sud et en Amérique du Sud, contrées jointives à ce moment-là. Il s’agit d’une période de réchauffement global faisant suite à une période particulièrement froide au Pliensbachien. Cette perturbation écologique globale a certainement affecté la biosphère dans une mesure qui reste aujourd’hui très mal connue. Nous connaissons des études par exemple sur des ammonites ou des bivalves dont la définition stratigraphique permet rarement de distinguer l’impact du passage de la limite entre les deux étages du passage au Toarcien inférieur de la TOAE et la seule étude disponible sur les coraux est une étude purement bibliographique (Lathuilière et Marchal 2009) qui laisse supposer une extinction significative sur la même période. Les coraux sont très généralement des marqueurs particulièrement précieux des perturbations écologiques majeures comme on peut le voir pour les cinq grandes extinctions et même pour la sixième extinction en cours. Cette extinction au Pliensbachien-Toarcien pour l’instant considérée de second ordre mérite donc d’être analysée de ce point de vue. Dans le cadre de cette thèse, des collectes de coraux ont été effectuées sur le terrain au Maroc et en Italie dans un contexte sédimentologique défini de part et d’autre de la limite Pliensbachien - Toarcien. Les prélèvements ont été réalisés de façon à pouvoir évaluer la diversité ainsi que, dans la mesure du possible, la variabilité intraspécifique. Le traitement statistique des données a été réalisé dans le souci d’assurer une bonne connaissance de la variabilité pour fournir une taxinomie fiable dans l’optique de comparer des populations comparables en termes d’analyse de la diversité, des extinctions et des apparitions de taxons. Au total, 107 espèces ont été décrites (dont au moins 19 nouvelles espèces) réparties parmi 60 genres (dont 5 nouveaux) dans au moins 22 familles (dont 1 nouvelle). Cette étude nous révèle pour les eaux froides et chargées en matière organique du Pliensbachien des assemblages de coraux présentant une grande part d’affinité avec les faunes du Trias (en termes de genres et familles). Ils partagent une partie de leurs niches écologiques sur les plateformes internes de l’ouest téthysien avec des bivalves constructeurs de récifs connaissant alors un succès évolutif fulgurant : les lithiotidés. Les données récoltées témoignent de conditions ayant contraint les coraux à s’adapter et à se diversifier pour se maintenir lors de cette période peu propice, au profit des formes solitaires et phacéloïdes et au détriment des formes de plus hauts niveaux d’intégration. Au Toarcien inférieur, le réchauffement global des eaux couplé à la disparition quasi-totale des concurrents des coraux a permis une explosion de diversité déterminante pour l’avenir de ce groupe avec la mise en place de faunes d’assemblages très similaires à celles du Jurassique moyen et supérieur (en terme de genres, familles et morphologies coloniales). Il s’agit d’un évènement d’extinction biphasé dont la première phase se produit au passage entre Pliensbachien et Toarcien, la seconde phase correspondant au passage du TOAE. L’évènement pris dans son ensemble amène à l’extinction de près de 97% des espèces de coraux présentes au Pliensbachien / The transition from the Pliensbachian to the Toarcian geological stages in Lower Jurassic is followed by a global oceanic anoxic event during the lower Toarcian (TOAE for Toarcian Oceanic Anoxic Event). This moment corresponds to a massive fossilization time for organic matter in the worldwide geological record that produced here and there source rocks of petroleum interest. Concerning the eustatic fluctuations, these events are associated to a second-order maximal flooding zone. They are also interpreted as the remains of a global carbon-cycle perturbation case associated with oceanic acidification and correlated with the setup of Karoo-Ferrar igneous provinces in the southern Pangea territories corresponding to present-day Southern Africa and Southern America. It corresponds to a period of global warming that directly follow a global cooling at the Pliensbachian. This worldwide ecological perturbation probably disturbed the biosphere in a degree that is still poorly quantified. For example, studies about ammonites and bivalvs are known but the stratigraphic definition generally do not allow to distinguish the Pliensbachian-Toarcian boundary itself to the TOAE effect on these fauna. One single available study about corals is purely bibliographic (Lathuiliere and Marchal 2009) and suggests a significant extinction event for this group at the same period. Corals are generally precious indicators for major ecological disruptions as it is testified in the case of the big-five major crisis and the current sixth one. The Pliensbachian-Toarcian extinction has been considered up-to-now as a second-order crisis event and require to be studied as such. In the context of this thesis, fossilized corals have been collected in the field in Morocco and Italy in a well-defined sedimentological context before and after the Pliensbachian-Toarcian boundary. Sampling has been in view to quantify the diversity and as far as possible, the intraspecific variability. The statistical treatment of the data has been realized in view to provide a satisfying quantification of the variability in order to supply a strong taxonomy and be able to compare comparable populations in analyses of diversity, extinctions and apparitions of taxons. In total, 107 species have been describes (including at least 19 new species) as part of 60 genera (including 5 new ones) among 22 families (including a new one). According to this study, the cold and highly concentrated in organic matter oceanic waters of the Pliensbachian contained corals faunas with an important affinity with Triassic faunas (in terms of genera and families). They shared the ecological niches of the western tethysian inner platforms with the lithiotids, a group of aberrants reefal bivalvs that demonstrated a stupendous evolutive success during the same period. Collected data attest of conditions that constrained corals to adapt and diversify in view to maintain during these unfavourable times, for the benefit of the solitary and phaceloid form but at the expense of the highly integrated forms. During the Lower Toarcian, global warming of oceanic waters associated with the almost total disparition of the competitors premised an explosion of diversity that is determinant for the future of the corals, with the apparition of faunal assemblages very similar to the typical Middle and Upper Jurassic ones (in terms of genera, families and colonial morphologies). It is a two-folded extinction event with a first phase during the Pliensbachian –Toarcian transition and a second phase at the onset of the TOAE. In the end, this pulsed event led to the extinction of approximately 97% of the Pliensbachian coral species

Les Scléractiniaires symbiotiques (coraux) qui se développent dans des eaux oligo-trophes survivent grâce à une utilisation optimale des nutriments tels que le phosphore et l'azote. Alors que l'utilisation de l'azote par les coraux a été bien étudiée, ce n'est pas le cas du phosphore. L'enjeu principal de cette thèse a été d'évaluer l'utilisation du phos-phore inorganique et organique dissous (PID, POD) par les coraux dans diverses condi-tions environnementales, ainsi que leurs besoins métaboliques en phosphore. Les résul-tats obtenus ont montré que l'absorption de PID, mesurée par déplétion dans le milieu, et de POD, mesurée via l'activité de l'alcaline phosphatase, dépendent de l'éclairement, de la présence de Dinoflagellés symbiotiques dans les tissus coralliens, de la présence d'azote inorganique, et du statut nutritionnel de l'hôte (réplétion en phosphore organique particulaire, POP, ingéré sous forme de plancton). Lors d'un stress de température, seul ou combiné à une acidification du milieu, l'absorption de PID a été affectée. Sous l'effet d'un enrichissement du milieu en PID, la photosynthèse et la calcification corallienne ont été augmentées, suggérant qu'en conditions oligotrophes, la symbiose est limitée par le phosphore. Enfin, des analyses en résonance magnétique nucléaire ont montré que le phosphore se trouve principalement sous forme de phosphate dans la symbiose, mais aussi de phosphonates chez l'hôte, et de polyphosphates et esters de phosphate chez les symbiotes. Un premier bilan de l'importance relative du PID, POD et POP a été établi à l'issue de ce travail, et un examen critique des outils permettant d'évaluer la limitation par le phosphore a été réalisé.

De façon à améliorer la compréhension des mécanismes de maintien des populations de Scléractiniaires en milieu insulaire fragmenté, l'influence des variations du recrutement, d'une part, et de la mortalité post-recrutement, d'autre part, sur la structure des peuplements juvéniles et adultes a été explorée. Pour cela, dans un premier temps, la variabilité spatio-temporelle du recrutement a été caractérisée à l'échelle insulaire sur 5 ans autour de Moorea et à l'échelle régionale sur 1 an dans l'archipel de la Société (Polynésie française) de façon à mener des analyses spatio-temporelles à multi-échelles. Dans un deuxième temps, la mortalité benthique des stades recrue et juvénile a été quantifiée autour de Moorea, et les principaux facteurs de mortalité identifiés. Nos résultats montrent l'importance des événements post-recrutement dans la structuration et le maintien des peuplements de Scléractiniaires, quelles que soient les échelles spatio-temporelles considérées. Cependant, pour certains taxons, la structure spatiale des populations adultes à Moorea semble majoritairement gouvernée par la variabilité spatiale du recrutement sur plusieurs années, illustrant l'implication des différences de traits d'histoire de vie dans les mécanismes de maintien des populations. Autour de Moorea, la mortalité des recrues est particulièrement élevée (50 % en 7 jours), et notamment liée à la prédation par les poissons des familles Scaridae et Balistidae (en particulier les espèces Scarus psittacus, Chlorurus sordidus et Melichthys vidua), et à la compétition avec les autres organismes encroûtants. En outre, la variabilité spatiale de cette mortalité post-fixation précoce explique de façon convaincante les différences observées entre la structure spatiale des recrues et celle des juvéniles, pour deux des trois sites étudiés. La mortalité des juvéniles est de moindre intensité (40 % en 14 mois), mais présente également une variabilité spatiale marquée, notamment en lien avec les variations de l'abondance des poissons de la famille Chaetodontidae (Chaetodon pelewensis) et avec le recouvrement en coraux vivants. Cette étude souligne ainsi la prépondérance des événements post-recrutement dans la structuration des populations et des peuplements adultes, et l'importance des événements ayant lieu au cours des premières semaines de la vie benthique (stade recrue), parmi lesquels la mortalité liée aux interactions biotiques (prédation et compétition) semble particulièrement importante.

Biodiversité élevée, complexité des réseaux trophiques et des interactions biotiques, forte productivité, source de produits et de richesses, protection du littoral ... sont quelques unes des caractéristiques emblématiques des écosystèmes coralliens. Cette prodigieuse diversité est largement liée à la biologie particulière des principaux bioconstructeurs du récif, les coraux hermatypiques et leurs zooxanthelles symbiotiques. Mais depuis quelques décennies, la plupart des récifs sont durement affectés par diverses perturbations d'origine naturelle ou anthropique, dont l'intensité et la fréquence augmentent, en lien avec le changement climatique global pour certaines d'entre elles. Parmi ces perturbations, le blanchissement corallien (perte de zooxanthelles symbiotiques et/ou de leurs pigments photosynthétiques) et les maladies coralliennes ont engendré une mortalité importante, parfois massive, des coraux. Le dernier bilan de l'état de santé des récifs à l'échelle planétaire réalisé en 2008 est particulièrement préoccupant : 19% des récifs sont complètement détruits, 20% présentent tous les symptômes d'une destruction imminente, et 20% sont considérés comme menacés dans les décennies à venir. Dans ce contexte, l'ambition de ce travail est d'améliorer les connaissances sur les méchanismes physiologiques et transcriptomiques des coraux soumis à des stress thermiques conduisant au blanchissement, et à des stress biotiques d'origine bactérienne. L'objectif est également de fournir des bases solides pour la mise en oeuvre de biomarqueurs pertinents pour le suivi de l'état de santé des coraux et la prédiction précoce des perturbations. Ce travail a porté sur le corail scléractiniaire Pocillopora damicornis et la bactérie Vibrio coralliilyticus, et a mis en oeuvre des expérimentations "écologiquement réalistes" de stress en milieu contrôlé. Dans une première étude, des colonies de P. damicornis ont été confrontées à une montée graduelle de la température (28 à 32°C) sur une période de 15 jours. Les ARNms différentiellement exprimés (entre conditions stressées et non stressées) ont été isolés par hybridation soustractive et les taux de transcription des gènes les plus intéressants ont été quantifiés par RT-PCR-quantitative. Ces approches ont révélé 2 candidats présentant une répression drastique de leur expression 6 jours avant les premiers symptômes visibles du blanchissement. Des expériences de RACE-PCR ont montré que l'un d'entre eux (PdC-Lectin) contient un domaine lectine de type C présentant une spécificité de reconnaissance pour le mannose. Les expériences d'immuno-localisation ont démontré que cette protéine hôte était potentiellement le médiateur moléculaire des interactions hôte/symbiote, suggérant un rôle dans l'acquisition ou la séquestration des symbiotes. Le second gène (Pdcyst-rich) code une protéine potentiellement impliquée dans les mécanismes de calcification. Sa répression pourrait être le reflet d'un mécanisme de type trade off conduisant à l'arrêt de la croissance durant le stress. La seconde étude a examiné les réponses de P. damicornis confronté à son pathogène spécifique V. coralliilyticus, dans un état virulent (augmentation de la température) et non virulent (température stable). Le processus infectieux a été examiné par microscopie électronique et RT-PCR-quantitative alors que l'état général des coraux a été évalué par des observations visuelles et des mesures de la densité en zooxanthelles. Les résultats montrent que l'infection ne s'est développée qu'après augmentation de la témpérature. Au sein de nombreuses EST obtenues par hybridations soustractives, 6 gènes candidats ont été sélectionnés pour leur implication potentielle dans les mécanismes de la réponse immunitaire, et leur expression a été mesurée tout au long des cinétiques d'interactions virulences et avirulentes (RT-PCR-quantitative). Parmi ces gènes, 3 appartiennent à la famille des lectines, 2 codes des protéines fixant des éléments métalliques et le dernier code un inhibiteur de protéase. L'analyse de leurs patterns de transcription a permis de mieux comprendre la réponse immunitaire du corail, mais aussi l'impact du vibrio sur son hôte. Enfin, la dernière étude a spécifiquement porté sur la caractérisation du premier peptide antimicrobien (AMP) de scléractiniaires, la damicronin de P. damicornis. Nos résultats montrent que la damicornin est constitutivement transcrite dans des cellules granulaires de l'ectoderme oral et stockée sous forme inactive dans les granules. Lors d'un stimulus immun, la damicornin est sécrétée et activée. Nos résultats montrent également que la transcription de la damicornin est réprimée par V. coralliilyticus lorsque ce dernier s'installe dans les tissus coralliens, ce qui semble être le premier exemple de répression d'un AMP lors d'une interaction hôte/Vibrio. Finalement ce sont donc 9 biomarqueurs de stress environnementaux qui ont été identifiés, 2 présentent une répression précoce de leur expression lors d'un stress thermique inducteur de blanchissement et 7 répondent à des stress bactériens. Pour ces derniers, selon l'association de biomarqueurs utilisée il est possible de distinguer des coraux confrontés à des interactions de type avirulente ou virulente. Maintenant que ces biomarqueurs sont identifiés, il apparaît nécessaire de passer aux étapes de validations. Ces dernières auront pour but de quantifier la variabilityé d'expression de ces biomarqueurs à différentes échelles, mais aussi de définir une ligne de base, indispensable pour suivre l'état de santé des coraux à l'aide de ces biomarqueurs. Au terme de ce travail, il apparaît particulièrement judicieux de se pencher sur l'implication des mécanismes épigénétiques dans l'adaptation fonctionnelle des coraux en réponse aux stress environnementaux. L'étude des liens entre l'immunité et la symbiose, marquée ici par les implications différentes d'un même gène (PdC-Lectin) dans ces fonctions, nous paraît également une voie de recherche prometteuse. Enfin, il conviendrait d'étudier l'effet d'un stress acide, ce qui serait particulièrement judicieux dans le contexte actuel d'acidification des océans.

Cette étude a pour but d'identifier les principales maladies coralliennes, de quantifier leurs prévalences sur les récifs de la Réunion, d'Afrique du Sud et de Mayotte et de déterminer leurs variations spatiales et saisonnières. Les résultats ont révélé la présence de six grands types de maladies coralliennes. Les prévalences totales moyennes des maladies ont été plus élevées à la Réunion (7.5 ± 2.2%) qu'en Afrique du Sud (3.9 ± 0.8%) et qu'à Mayotte (2.7 ± 0.3%). Les genres coralliens Acropora et Porites ont été les plus vulnérables aux maladies dans les trois régions étudiées. Des variations spatiales et saisonnières ont été détectées pour la maladie de la bande noire (BBD) et les syndromes blancs (WS) à la fois à la Réunion et en Afrique du Sud avec des prévalences plus élevées sur les récifs peu profonds et pendant la saison chaude. Ce travail a également pour but de caractériser deux maladies non décrites à ce jour : le syndrome des patches blancs (PWPS) et le syndrome du patch noir (PBPS) chez Porites. PWPS, observé à fois à la Réunion, en Afrique du Sud et à Mayotte est caractérisé par d'importantes fragmentations tissulaires généralement associées à des corps ovoïdes basophiles ressemblant à des agrégats bactériens. L'analyse bactérienne a révélé une grande variabilité entre les tissus infectés et sains. L'identification des pathogènes responsables de PWPS a également été réalisée en laboratoire. Sur les 14 souches bactériennes sélectionnées et testées, seule la P180R, génétiquement proche de Vibrio tubiashii a généré des signes de PWPS. Pour finir, PBPS, une forme atypique de BBD a été observée sur les récifs de la Réunion. Les suivis réalisés ont montré des variations spatiales et saisonnières avec des prévalences plus élevées sur le platier et pendant l'été. L'histologie a mis en évidence la présence de cyanobactéries et de corps basophiles dans les tissus infectés du corail. L'analyse génétique a révélé la présence d'une plus grande diversité de taxons dans les tissus infectés par PBPS que dans les tissus sains représentés par le genre Vibrio. / During the past two decades, the emergence and spread of infectious diseases have caused substantial declines in the biodiversity and abundance of reef-building corals. Despite their increased global prevalence and virulence, little is known about coral diseases on Indian Ocean coral reefs. This study aims to fill this gap in knowledge by identifying the main coral diseases and quantify their prevalence at three localities Reunion, South Africa and Mayotte, determining their spatial distribution and seasonal variation. Principal findings of this study demonstrated the presence of six main coral diseases including black band disease (BBD), white syndromes (WS), pink line syndrome (PLS), growth anomalies (GA), skeleton eroding band (SEB) and Porites white patch syndrome (PWPS). The overall disease prevalence was higher in Reunion (7.5 ± 2.2%; mean ± SE) compared to South Africa (3.9 ± 0.8%; mean ± SE) and Mayotte (2.7 ± 0.3%; mean ± SE). Acropora and Porites were the genera most vulnerable to disease. Spatial variability was detected in both Reunion and South Africa with BBD and WS more prevalent on shallow than deep reefs. There was also evidence of seasonality in two diseases: BBD and WS, their prevalence being higher in summer than winter. Corals exhibiting signs of PWPS revealed extensive tissue fragmentation, generally associated with ovoid basophilic bodies resembling bacterial aggregates within the mesoglea of the body wall. Other organisms, including Cyanobacteria, Nematoda, Ciliata and endophytic algae, were also observed on diseased tissues and were generally associated with the dead epidermis and cell debris. Results of 16S rRNA sequence analysis revealed a high variability between bacterial communities associated with PWPS-infected and healthy tissues in Porites lutea. Several bacterial ribotypes affiliated to potential putative pathogens notably Shimia marina and Vibrio hepatarius were consistently found among the 16S rRNA sequences derived from the PWPS lesions, and absent and/or poorly represented in HT. Primary pathogens involved in the PWPS were also investigated in this study using traditional culturing techniques and laboratory infection trials. Of the 14 isolates selected for the inoculation trials, only the bacterial strain P180R mostly phylogenetically closely related8 to Vibrio tubiashii with its closest known sister taxon, V. hepatarius, was shown to cause signs resembling those of PWPS and satisfied the four Henle-Koch’s postulates. P180R displayed focalised and progressive tissue paling 12 h after inoculation and visible lesions of PWPS were observed 12 h thereafter. Signs of PWPS appeared on 90% of the exposed coral fragments (27 of 30) under controlled environmental conditions. Moreover, the virulence of this marine pathogen was tested and seemed to be strongly dependent on seawater temperature, resulting in significantly higher tissue loss at 30°C than 28°C and 26°C. Finally, a multidisciplinary approach involving field surveys, gross lesion monitoring, histopathology and 454-pyrosequencing was investigated to characterize an atypical form of BBD named PBPS. Histology revealed cyanobacterial penetration of the compromised tissue as well as the presence of basophilic bodies resembling bacterial aggregates in the living tissue, adjacent to the bacterial mat. Bacterial 16S rRNA sequences yielded a broader diversity of bacterial taxa in PBPS-infected tissues than in healthy tissue, represented by the genus Vibrio (24.9%), followed by sulfate-reducers or sulfide-oxidizers such as Desulfovibrio (20%), Clostridium (12.9%) and Arcobacter (9.9%). PBPS appears to be a multi-stage disease triggered by cyanobacterial invasion and resulting in secondary infections by environmental bacteria that grow in mucus-like decomposing tissue.

La formation d’un squelette de CaCO3 par les coraux Scléractiniaires est à la base de l’édification des récifs coralliens. Nombre de ces coraux constructeurs de récif vivent en symbiose avec des Dinoflagellés photosynthétiques. Ces deux processus reposent sur le transport et l’utilisation de carbone inorganique (Ci) provenant de l’eau de mer pour la photosynthèse, et du métabolisme animal pour la calcification. Cette thèse s’est intéressée à l’étude moléculaire et physiologique des mécanismes, permettant l’utilisation de ce carbone inorganique.Malgré l’importance des transports de HCO3-, aucun transporteur n’a été caractérisé à cejour et leur implication dans la physiologie des coraux n’est que suggérée par la pharmacologie. Durant cette thèse nous avons cloné un gène codant pour un transporteur deHCO3- chez le corail Acropora sp. La conversion de ce HCO3- en CO2 pour la photosynthèse est facilitée par l’acidification de l’environnement proche du Dinoflagellé dans la cellule animale. Cette acidification est causée par une H+-ATPase de type P que nous avons caractérisée. Ce gène est le premier à montrer une expression dépendante de la vie en symbiose chez le symbiote.Nous avons aussi cloné et localisé deux anhydrases carboniques (AC). L’une impliquée dans la calcification et l’autre dans la régulation du pH intracellulaire et l’équilibre entre leCO2 et HCO3-. Une étude pharmacologique de ces deux AC, a identifié des molécules inhibitrices et activatrices qui ont permis des expériences de physiologie in vivo. Celles-ci permettent une analyse plus discriminante du rôle des AC dans la calcification. / Coral reefs edification is based on the formation of a calcium carbonate skeleton byscleractinian corals. Many of these reef-building corals establish a symbiotic association with photosynthetic Dinoflagellates. Both processes involve the transport and utilization of inorganic carbon (Ci) coming from seawater for photosynthesis, and from animal metabolismfor calcification. This work focused on the molecular and physiological study of poorlyknown mechanisms that allow the utilization of Ci.Despite the importance of bicarbonate transport, no transporter has been characterized and their role in coral physiology is only suggested by pharmacological experiments. We have cloned a gene encoding a bicarbonate transporter in the coral Acropora sp. The conversion of this bicarbonate into CO2 for photosynthesis is mediated by the acidification of the are asurrounding the Dinoflagellate in the animal cell. This is performed by a P type H+-ATPasethat we characterized here. This is the first gene with a symbiosis-dependent expression in the symbiont.This work also allowed the cloning and the localization of two carbonic anhydrases (CA).The first one is involved in calcification, the second one plays a role in the intracellular pHregulation and the CO2 / HCO3- equilibrium. A pharmacological study of these two enzymes identified inhibitor and activator compounds that have been then used in physiology experiments. This last approach represents a more accurate study of the role of CAs incalcification.

Ce travail de thèse porte sur la connectivité des populations de coraux du genre Pocillopora dans le Sud-Ouest de l'océan Indien et l'océan Pacifique tropical. Ces coraux sont répartis sur toute la frange tropicale des océans Indien et Pacifique. Traditionnellement, les espèces étaient identifiées sur la base critères morphologies [17 espèces décrites dans Veron (2000)]. Différentes études utilisant des données génétiques ont révélé que la délimitation des espèces était parfois floue chez ces coraux. Ainsi, au cours de ce travail, l'utilisation de méthodes de délimitation d'espèces à partir d'ADN mitochondrial (ABGD, GMYC, PTP) et nucléaire (haplowebs) 16 hypothèses primaires d'espèces (PSH) ont été identifiées. Ces PSH ont ensuite été confrontées à des tests d'assignement à partir de marqueurs microsatellites, révélant un minimum de 18 hypothèses d'espèces secondaires (SSH). Une fois que les hypothèses d'espèces sont définies, il est possible de réaliser des études de connectivité. Au cours de ce travail, deux hypothèses d'espèces présentant des écologies différentes ont été choisies pour mener ces analyses. La première, Pocillopora damicornis type β (SSH05) a été échantillonnée dans les lagons et la seconde, Pocillopora eydouxi (SSH09) a, quant à elle, été échantillonnée sur la pente externe. L'estimation de la structure génétique des populations a permis d'estimer les modes de reproduction (sexuée ou asexuée) chez ces deux hypothèses d'espèces et les analyses de connectivité ont révélé des patterns de structuration complexes pour chacune des SSHs. / This work focuses on the connectivity among populations of the coral genus Pocillopora in the Southwestern Indian Ocean and the Southwestern Pacific Ocean. These corals are widely distributed throughout the tropical fringe of the Indian and Pacific oceans. Traditionally, species were identified on the basis of morphological criteria [17 species described in Veron (2000)]. Different studies using genetic data revealed that the delimitation of species was sometimes blurred in these corals. Thus, in this work, the use of species delineation methods from mitochondrial (ABGD, GMYC, PTP) and nuclear (haplowebs) DNA, 16 primary species hypotheses (PSH) were identified. These PSHs were then confronted to assignment tests from microsatellite loci, revealing a minimum of 18 secondary species hypotheses (SSH). Once the species hypotheses are defined, it is possible to conduct connectivity studies. In this work, two SSHs with different ecologies were chosen to carry out these analyses. The first, Pocillopora damicornis type β (SSH05) was sampled in the lagoons and the second, Pocillopora eydouxi (SSH09) was sampled on the outer slope. The estimation of the genetic structure of the populations made possible to estimate the reproductive modes (sexual or asexual) in these two SSHs and the connectivity analyzes revealed complex structuring patterns for each of the SSHs.