Les PCB (polychlorobiphényles) sont des molécules connues pour leur longue demi-vie et leur forte liposolubilité qui conduisent à une bioaccumulation et une bioamplification dans les réseaux trophiques, menant à un potentiel risque pour les prédateurs de haut niveau tel que l’Homme. De plus, il a été démontré que leur affinité avec les composés lipidiques conduisaient à une transmission de la femelle à l’œuf chez les poissons. Dans ce contexte, et comme d’autres travaux ont déjà montré des effets des PCB sur la physiologie et le comportement d’animaux contaminés de différentes façons, nous avons observé les effets de ces molécules chez deux espèces, la sole commune et le poisson zèbre. La contamination a été réalisée via l’alimentation avec deux mélanges de PCB et deux concentrations qui correspondent à des situations environnementales, en termes de dose ou de choix et de proportion des congénères retenus. La dose la plus haute est équivalente à celle mesurée dans de la chair de molusques en baie de Seine et la dose intermédiaire à celle mesurée en estuaire de Loire. Les soles contaminées ont montré une diminution du niveau d’activité locomoteur après 30 jours (j) de contamination et une altération des capacités cryptiques après 60 j de contamination. Les poissons zèbre contaminés ont montré une augmentation de l’activité locomotrice après 250 j de contamination. La génération issue de cette génération de poisson zèbre contaminée a elle aussi montré une augmentation de l’activité locomotrice au stade larvaire et adulte. Chez les adultes, cela s’est traduit par une diminution de l’utilisation de la zone de fond des bacs et une augmentation du nombre de transition de zones, ce qui s’explique par une perte d’inhibition comportementale. Dans les deux cas, les phénotypes comportementaux observés chez les groupes PCB sont associés à une altération de la locomotion dans le sens d’une baisse d’activité pour une espèce placide comme la sole et dans le sens de l’augmentation pour une espèce mobile comme le poisson zèbre. / Because of their long biological half-life and high liposolubility, PCBs (polychlorinated biphenyls) are bioaccumulated and biomagnified through food chains over a wide range of trophic levels, leading to a potential risk for high trophic level predators including humans. Further, due to their binding with lipids, a demonstrated maternal transfer to eggs exists in fish. In this context, and since field analyses and experimental exposures have established links between PCBs exposure and alterations in physiology and behaviour of contaminated animals, we have examined the effects in both common sole and zebrafish species exposed through diets to two PCBs mixtures at two doses mimicking known environmental contamination levels and congener composition. The highest dose was equivalent to that found in molluscs flesh in the Seine Estuary and the intermediate dose was equivalent to that found in the Loire estuary. Contaminated soles showed a decreased locomotor activity level after 30 days (d) of contamination and altered cryptic abilities after 60 d of contamination. Contaminated zebrafish showed an increased locomotor activity level after 250 d of contamination. The offspring obtained from this contaminated generation of zebrafish showed an increase in swimming activity in larvae which was maintained in adults. In adults, this was associated with a decrease in tank bottom section occupancy and with an increase in the number of zone transition which may be due to a loosening of homebase behaviour and/or a loss of behavioural inhibition. In both cases, behavioural phenotypes observed in PCBs groups can be related to a disruption in locomotion activity towards decreased levels for a placid species like common sole and increased levels for a mobile species like zebrafish.

La sole commune présente au cours de son cycle de vie un changement ontogénétique d’habitat. Les larves sont marines et pélagiques, les juvéniles sont benthiques et vivent dans les nourriceries côtières (lagunes et estuaires) alors que les adultes sont benthiques et marins en zones plus profondes. Les otolithes sont des concrétions minéralisées de carbonate de calcium de l’oreille interne des téléostéens qui ne subissent ni dissolution ni résorption. Ils enregistrent les caractéristiques chimiques et isotopiques des milieux traversés.L’étude de la croissance, de la composition chimique et isotopique des otolithes des soles des nourriceries a confirmé l’existence de deux stocks de soles dans le golfe du Lion, un à l’Est et l’autre à l’Ouest. Les faibles valeurs de 13C et les fortes valeurs de Ba/Ca des otolithes des soles de l’Est du golfe ont été associées à une forte influence des apports rhodaniens sur la phase de vie larvaire lors des années où le débit du Rhône est normal. En période de crue, une forte influence du fleuve est visible sur les otolithes des soles des nourriceries de l’ensemble du golfe. La croissance des otolithes des juvéniles a été plus élevée lorsque la salinité a été proche de 20 et la température comprise entre 20 et 25°C (période estivale). Les signatures des otolithes de Mauguio et Berre ont présenté des 13C et Sr/Ca plus faibles que ceux de Thau (influences plus marines sur les proies et les masses d’eau). La spécificité des signatures chimiques et isotopiques des otolithes a permis d’élaborer des profils qui ont été retrouvés chez les populations de soles adultes du golfe, mais aussi vers Marseille et Bandol. Ces soles ont montré une influence du Rhône durant la phase de vie larvaire à 53%. Elles ont également montré une forte similarité avec les profils chimiques de type lagune de Thau (10-56%) et Rhône (19-30%) durant leur vie juvénile. Toutefois, une proportion non négligeable de soles originaires de nourriceries non caractérisées (26-50%) a été observée. / The life cycle of the common sole shows an ontogenetic shift of habitats. The larvae are marine and pelagic, the juveniles are benthic in coastal nurseries (lagoons and estuaries) whereas adults are benthic and live in marine deeper areas. Otoliths are paired calcified structures from the inner ear of teletost fish. They are metabolically inert (neither resorption nor dissolution) and they record, both the age (daily and annual increments) and the chemical and isotopic characteristics of the environment inhabited. Otoliths study provides information on the life history traits of individuals.The study of growth, chemical and isotopic otolith composition of soles from nurseries confirmed the existence of two sole stocks in the Gulf of Lions, one in the Eastern part and the other in the Western part. Low values in 13C and higher values in Ba/Ca ratio measured in Eastern sole otoliths during the larval life were associated to a high influence of the Rhône River discharge during a normal flow rate periods. Conversely, the one hundred return flood of the 2nd of December 2003 was very high and visible on otoliths from all nurseries in the Gulf of Lions. Juvenile otolith growth was higher in nurseries with low salinity (~20) and temperatures between 20 and 25°C than in more marine nurseries. 13C and Sr/Ca ratios of otoliths from Berre and Mauguio coastal lagoons were lower than those observed in Thau coastal lagoon (more marine influences on preys and water masses). These specificities of otolith compositions were used for the elaboration of reference profiles, which have been identified in adult populations of the Gulf of Lions, Marseilles and Bandol. Adult have shown an influence of the Rhône River during their larval life at 53%. They have shown a similarity with Thau chemical profile (10-56%) and Rhône profile (19-30%) during their juvenile life. However, 26-50% of fish from uncharacterised nurseries have been observed.

L’oxygène dissous dans l’eau de mer a régulièrement baissé dans de nombreux écosystèmes marins côtiers ces 50 dernières années du fait du réchauffement climatique et des activités humaines côtières croissantes. Cette diminution de l’oxygène présent dans l’eau de mer provoque des épisodes d’hypoxie de plus en plus fréquents et sévères dans les zones côtières et estuariennes. Certains organismes peuvent échapper à ces contraintes environnementales par migration ou dispersion. D’autres, présentant des capacités de nages plus réduites, doivent mettre en oeuvre des régulations physiologiques (plasticité phénotypique) pour leur permettre de s’adapter et survivre. C’est notamment le cas des larves de poissons marins qui sont susceptibles d’être présentes dans les nourriceries côtières à la fin de leur développement. Il est aujourd’hui bien établi que les régulations mises en oeuvre par les organismes pour faire face à leur environnement durant les jeunes stades de vie peuvent imprégner leur fonctionnement physiologique sur le long-terme et modifier leur trajectoire de vie. Si de nombreuses informations relatives aux conditionnements précoces sont disponibles dans le domaine médical, les connaissances de ces effets chez les organismes marins dans un contexte écologique sont encore très fragmentaires. L’objectif principal de ce travail de thèse a donc été d’évaluer les conséquences physiologiques, non seulement à court-terme mais surtout à long-terme, d’une exposition de poissons marins en fin de développement larvaire à une hypoxie modérée (8 jours, 40% de saturation à l’air). L’autre originalité de ce travail reposait sur la comparaison des réponses adaptatives mises en oeuvre chez deux espèces, l’une pélagique ─ le bar Européen (Dicentrarchus labrax) ─ et l’autre benthique ─ la sole commune (Solea solea). Nos résultats nous ont permis de montrer un effet significatif à long-terme de la contrainte hypoxique précoce sur les performances physiologiques des juvéniles et notamment sur leur croissance. Les juvéniles de bars et de soles présentent respectivement de plus faibles et de plus fortes croissances après avoir été exposés à un environnement hypoxique au stade larvaire. L’effet négatif sur la croissance observé chez le bar s’explique, au moins en partie, par une moins bonne assimilation énergétique due à un impact sur la fonction digestive. Les analyses moléculaires réalisées au niveau hépatique chez le juvénile de bar révèlent, par ailleurs, une imprégnation au niveau transcriptionnel de l’expression de gènes impliqués dans la réponse à l’hypoxie. L’effet positif observé sur la croissance des juvéniles de sole est associé à une meilleure tolérance aux stress thermiques et hypoxiques et à une diminution du registre métabolique. Les résultats obtenus chez le bar et la sole suggèrent que des modifications d’allocations énergétiques sous-tendent les effets observés à long-terme sur les performances physiologiques. Plus globalement, l’ensemble des données obtenues au cours de cette thèse soutiennent l’importance que revêt la nature de l’environnement rencontré par le poisson au cours de ses jeunes stades de vie sur ses futures performances physiologiques. Nos résultats indiquent par ailleurs que l’imprégnation physiologique par l’environnement est espèce-spécifique révélant des probables stratégies d’adaptation différentes suivant les espèces. / The dissolved oxygen in seawater has steadily declined in many coastal marine ecosystems in the last 50 years because of global warming and increasing coastal human activities. This decrease in oxygen in seawater causes episodes of hypoxia increasingly frequent and severe in coastal and estuarine areas. Some organisms may escape these environmental constraints by migration or dispersion. Others, with limited swimming capabilities must implement physiological regulation (phenotypic plasticity) to enable them to adapt and survive. This is particularly the case of marine fish larvae that are likely to be present in coastal nursery at the end of their development. It is now well established that the regulations implemented by organisms to cope with their environment during the early stages of life can imprint their physiological function in the long-term and change their life trajectory. While much information on early conditioning is available in the field of medicine, knowledge of these effects in marine organisms in an ecological context are still very fragmentary. Therefore, the main objective of this thesis was to evaluate the physiological consequences, not only in the short-term but especially in the long-term, of an exposition to a moderate hypoxia (8 days, 40% air saturation) of marine fish at the end of larval development. Another originality of this work was based on the comparison of adaptive responses implemented in two species, one pelagic ─ European sea bass (Dicentrarchus labrax) ─ and one benthic ─ the common sole (Solea solea). Our results have allowed us to show a significant long-term effect of early hypoxic stress on the physiological performance of juvenile and especially their growth. Juveniles of European sea bass and juveniles of common sole have, respectively, lower and higher growth after being exposed to a hypoxic environment in the larval stage. The negative effect on growth observed in sea bass was due, in part, to lower energy assimilation as a consequence of an impact on the digestive function. Moreover, molecular analyzes in the liver of sea bass juveniles indicate an impregnation at the transcriptional level of the expression of genes involved in the response to hypoxia. The positive effect observed on the growth of sole juveniles is associated with better tolerance to thermal and hypoxic stress and a decrease in metabolic scope. The results obtained in European sea bass and common sole suggest that changes in energy allocations could explain the physiological performances observed in the long-term. Globally, all the data obtained in this thesis underline the importance of the environmental parameters encountered by fish during their young life stages on their future physiological performances. Such physiological impregnation by the early environment is species-specific, revealing potential different adaptation strategies.

La zone côtière Atlantique constitue une importante nourricerie pour les juvéniles de sole commune (Solea solea, Linnaeus 1758). Pour évaluer les conséquences sur la biologie des juvéniles de cette espèce exploitant un milieu côtier de plus en plus anthropisé, les effets de l’hypoxie et/ou des Polychlorobiphényles (PCBs) ont été évalués sur leurs performances physiologiques (métabolisme aérobie et performances cardiaques) ainsi que sur leur comportement vis-à-vis des prédateurs. Pour cela, une étude a été réalisée à deux échelles d’organisation biologique, l’organe et l’individu. Des contaminations aux PCBs (670 ng and 2239 ng PCB g-1 de nourriture ont été effectuées expérimentalement par voie trophique pendant 30 et 60 jours. De telles expositions ont engendré des effets peu marqués sur le métabolisme aérobie, se traduisant par une faible augmentation du métabolisme de maintenance associé à une augmentation de la concentration critique en oxygène (O2crit) chez les soles exposées sur le long terme à la plus haute concentration de PCB. De la même façon, la performance cardiaque n’est apparue que très peu affectée par la contamination aux PCBs. Nous avons tout de même noté une diminution de la force de contraction du cœur des soles contaminées lorsqu’il est fortement sollicité comme c’est le cas au cours d’une activité physique soutenue. Par ailleurs, le mécanisme de contraction du cœur se trouve modifié chez les soles contaminées avec une participation plus importante du calcium issu du réticulum sarcoplasmique que chez les soles témoins. Les résultats concernant le comportement anti-prédateur ont montré que l’hypoxie engendrait une réduction du taux de réponse de fuite de la sole, ainsi qu’une limitation de leur capacité cryptique via une augmentation oxy-dépendent de la fréquence de ventilation. D’une façon générale, même si les PCBs semblent avoir peu d’effets sur les performances physiologiques testées, il ne peut être exclu qu’ils puissent compromettre à plus long terme le développement et la survie des juvéniles de soles, qu’ils soient associés ou non à des conditions environnementales limitantes comme l’hypoxie. / The Atlantic coastal zone constitutes an important nursery for the juveniles of the common sole (Solea solea, Linnaeus on 1758). To assess the effect of anthropisation on the survival of the juveniles of common sole, the effects of the hypoxia and\or Polychlorinated Biphenyles (PCBs) on their physiological performances (aerobic metabolism and cardiac performances) were assessed as well as their antipredator behaviour. For that purpose, the study was carried out at two levels of biological organization, the organ and the individual. Sole contamination with PCB (670 ng and 2239 ng PCB g-1 of food), was made experimentally via the trophic pathway, during 30 and 60 days. Our results suggest that PCBs slightly affected the aerobic metabolism. An increase of the standard metabolic rate participate to raise the level of critical oxygen concentration (CritO2) in soles exposed to long term to the highest concentration of PCB was noted. In the same way, the cardiac performances seem to be slightly affected by PCB-contamination. A decrease in the peak tension was noted in PCB-contaminated soles forced to an intense activity. In addition it was noted an increase in the participation of the sarcoplasmic reticulum to the force of contraction in the hearts of soles contaminated compared with hearts of control soles. The results obtained with regard to the simulation of the attack of a predator showed that responsiveness was lower in hypoxia compared with normoxia associated with a decrease of their cryptic capacity. In general, even if the PCB seems to have slight effects on the tested physiological performances, it cannot be excluded that long term exposure to PCBs can compromise the development and the survival of the juveniles of common sole, independently of their association with limiting environmental conditions such as hypoxia.

Les PCB (polychlorobiphényles) sont des molécules connues pour leur longue demi-vie et leur forte liposolubilité qui conduisent à une bioaccumulation et une bioamplification dans les réseaux trophiques, menant à un potentiel risque pour les prédateurs de haut niveau tel que l'Homme. De plus, il a été démontré que leur affinité avec les composés lipidiques conduisaient à une transmission de la femelle à l'œuf chez les poissons. Dans ce contexte, et comme d'autres travaux ont déjà montré des effets des PCB sur la physiologie et le comportement d'animaux contaminés de différentes façons, nous avons observé les effets de ces molécules chez deux espèces, la sole commune et le poisson zèbre. La contamination a été réalisée via l'alimentation avec deux mélanges de PCB et deux concentrations qui correspondent à des situations environnementales, en termes de dose ou de choix et de proportion des congénères retenus. La dose la plus haute est équivalente à celle mesurée dans de la chair de molusques en baie de Seine et la dose intermédiaire à celle mesurée en estuaire de Loire. Les soles contaminées ont montré une diminution du niveau d'activité locomoteur après 30 jours (j) de contamination et une altération des capacités cryptiques après 60 j de contamination. Les poissons zèbre contaminés ont montré une augmentation de l'activité locomotrice après 250 j de contamination. La génération issue de cette génération de poisson zèbre contaminée a elle aussi montré une augmentation de l'activité locomotrice au stade larvaire et adulte. Chez les adultes, cela s'est traduit par une diminution de l'utilisation de la zone de fond des bacs et une augmentation du nombre de transition de zones, ce qui s'explique par une perte d'inhibition comportementale. Dans les deux cas, les phénotypes comportementaux observés chez les groupes PCB sont associés à une altération de la locomotion dans le sens d'une baisse d'activité pour une espèce placide comme la sole et dans le sens de l'augmentation pour une espèce mobile comme le poisson zèbre.

La zone côtière Atlantique constitue une importante nourricerie pour les juvéniles de sole commune (Solea solea, Linnaeus 1758). Pour évaluer les conséquences sur la biologie des juvéniles de cette espèce exploitant un milieu côtier de plus en plus anthropisé, les effets de l'hypoxie et/ou des Polychlorobiphényles (PCBs) ont été évalués sur leurs performances physiologiques (métabolisme aérobie et performances cardiaques) ainsi que sur leur comportement vis-à-vis des prédateurs. Pour cela, une étude a été réalisée à deux échelles d'organisation biologique, l'organe et l'individu. Des contaminations aux PCBs (670 ng and 2239 ng PCB g-1 de nourriture ont été effectuées expérimentalement par voie trophique pendant 30 et 60 jours. De telles expositions ont engendré des effets peu marqués sur le métabolisme aérobie, se traduisant par une faible augmentation du métabolisme de maintenance associé à une augmentation de la concentration critique en oxygène (O2crit) chez les soles exposées sur le long terme à la plus haute concentration de PCB. De la même façon, la performance cardiaque n'est apparue que très peu affectée par la contamination aux PCBs. Nous avons tout de même noté une diminution de la force de contraction du cœur des soles contaminées lorsqu'il est fortement sollicité comme c'est le cas au cours d'une activité physique soutenue. Par ailleurs, le mécanisme de contraction du cœur se trouve modifié chez les soles contaminées avec une participation plus importante du calcium issu du réticulum sarcoplasmique que chez les soles témoins. Les résultats concernant le comportement anti-prédateur ont montré que l'hypoxie engendrait une réduction du taux de réponse de fuite de la sole, ainsi qu'une limitation de leur capacité cryptique via une augmentation oxy-dépendent de la fréquence de ventilation. D'une façon générale, même si les PCBs semblent avoir peu d'effets sur les performances physiologiques testées, il ne peut être exclu qu'ils puissent compromettre à plus long terme le développement et la survie des juvéniles de soles, qu'ils soient associés ou non à des conditions environnementales limitantes comme l'hypoxie.