Les poissons sont parmi les modèles aquatiques les plus utilisés pour l’évaluationdes dangers des substances chimiques avant leur mise sur le marché européen(REACh (Registration, Evaluation, Autorisation and Restriction of CHemicals)).Actuellement, cette réglementation ainsi que la directive européenne sur la protectiondes animaux utilisés à des fins scientifiques (2010/63/UE) promeuvent la mise enplace de méthodes alternatives en expérimentation animale. Ces méthodes ont pourbut de remplacer les modèles animaux chaque fois que cela est possible, de réduirele nombre d’animaux utilisés en expérimentation et d’optimiser la méthodologieappliquée aux animaux. Cette thèse vise à comparer la sensibilité de deux de cesoutils alternatifs, les lignées cellulaires et les tests embryo-larvaires poissons, enutilisant des toxiques modèles puis mettre en oeuvre ces outils pour évaluer la toxicitéde mélanges environnementaux de polluants : microplastiques et hydrocarbures(pétrole Arabian Light). Les composés modèles (B(a)P, Cd, MMS, PCB126) ont permisde valider trois biomarqueurs : la production d’espèces réactives de l’oxygène surlignées cellulaires de poissons, le test micronoyaux par cytométrie en flux et lechallenge infectieux sur larves de Médaka. Ces biomarqueurs associés à des analyseschimiques, biochimiques et physiologiques ont permis d’évaluer la toxicité demélanges environnementaux d’hydrocarbures (extrait aqueux de pétrole Arabian =WAF) et de microplastiques. Les WAF présentent une toxicité sur les lignéescellulaires de poissons (induction de l’activité EROD, génotoxicité) ainsi que surembryons et larves de Médaka (comportement, biométrie, EROD, génotoxicité). Lespoissons comme les cellules sont particulièrement sensibles au WAF de l’ArabianLight. La contamination aux microplastiques (MP) environnementaux a révélé unetoxicité des contaminants associés au MP sur les lignées cellulaires et les larves depoisson. L’ingestion de particules de plastiques par les larves a induit des effets létauxet sublétaux (biométrie, comportement et EROD). L’ingestion des particules plastiquespar les larves a été confirmée par microscopie biphotonique. Cette étude a permisd’évaluer la sensibilité et la complémentarité de ces outils in vitro pour l’évaluation desdangers et des risques associés aux substances chimiques. / Fish are among the most widely used aquatic model for assessing the chemicalthreat before they are placed on the European market (REACh (Registration,Evaluation, Authorization and Restriction of CHemicals)). Currently, this regulation aswell as the European directive on the protection of animals used for scientific purposes(2010/63/EU) promote the establishment of alternative methods in animal testing.These methods are intended to replace animal models whenever possible, to reducethe number of animals used in experiments and to optimize the methodology appliedto animals. This thesis aims to compare the sensitivity of two of these alternative tools,cell lines and fish embryo-larval tests, using model toxicants. Then, these tools wereused to evaluate the toxicity of environmental mixtures of pollutants: microplastics andhydrocarbons (Arabian Light oil). The model compounds (B(a)P, Cd, MMS, PCB126)valid three biomarkers: reactive oxygen species (ROS) production on fish cell lines,micronucleus assay by flow cytometry and infectious challenge on Medaka larvae andjuveniles. These biomarkers combined with chemical, biochemical and physiologicalanalyzes have assessed toxicity of environmental mixtures of hydrocarbons (aqueousextract of Arabian oil = WAF) and microplastics. WAF are toxic to fish cell lines (ERODactivity induction and genotoxicity) as well as to Medaka embryos and larvae (behavior,biometrics, EROD, genotoxicity). Fish like cells seem to be particularly susceptible toArabian Light WAF. Contamination with environmental microplastics (MP) hasrevealed a toxicity of MP-associated contaminants on cell lines and fish larvae. Theingestion of plastic particles by the larvae induced lethal and sublethal effects(biometrics, behavior and EROD). The ingestion of the plastic particles by the larvaewas confirmed by two-photon microscopy. This study assessed the sensitivity andcomplementarity of these in vitro tools for assessing hazards and risks associated withchemicals.

Les zones côtières sont soumises à des pressions anthropiques multiples notamment de nature chimique qui peuvent faire peser un risque réel pour la pérennité des espèces aquatiques. Le bassin d’Arcachon, lagune macrotidale située sur la façade atlantique, est aussi le siège d’une activité ostréicole importante. Cependant depuis plusieurs années, les exploitations ostréicoles sont confrontées à une baisse de recrutement et une forte mortalité des naissains d’huître. La contamination chimique du milieu comme facteur pouvant contribuer aux effets observés sur les huîtres n’a pour l’instant pas été vérifiée. L’étude présentée ici porte sur l’évaluation, à travers différentes approches, de la toxicité potentielle de métaux et pesticides sur les stades précoces de développement de l’huître creuse C. gigas. Les réponses embryotoxiques, génotoxiques et l’expression de gènes d’intérêt ont été étudiés. Les différents pesticides (S-métolachlore, irgarol et diuron) et métaux (cuivre et cadmium) ont tout d’abord été testés séparément pour déterminer leur spectre d’effets et leur mode d’action. Il a été montré qu’une exposition des gamètes ou des embryons d’huître aux pesticides étudiés et au cuivre conduit à une augmentation des malformations larvaires et des dommages à l’ADN, une diminution du succès de fécondation et un impact sur la qualité de la descendance à des teneurs environnementales. Le cadmium, quant à lui, ne présente pas d’effet embryotoxique et génotoxique aux concentrations présentes dans le milieu aquatique. Les métabolites du métolachlore, ESA métolachlore et OA métolachlore sont retrouvés dans le bassin d’Arcachon à de plus fortes concentrations que le composé parent, cependant rien n’est actuellement connu sur les effets toxiques de ces métabolites. Il a été montré que ces métabolites sont moins embryotoxiques et génotoxiques sur les embryons et sur les spermatozoïdes d’huître que le métolachlore. Des variations dans l’expression des gènes impliqués dans les défenses antioxydantes sont observées pour les larves d’huître exposées au métolachlore et au métolachlore ESA. La toxicité d’un mélange de pesticides représentatifs de la contamination du bassin d’Arcachon en présence ou non de cuivre a ensuite été évaluée. L’exposition des embryons d’huître à ces mélanges conduit à des défauts de développement, des dommages à l’ADN et des modifications de l’expression des gènes impliqués majoritairement dans le stress oxydant. Finalement, une cartographie de la toxicité des sédiments du bassin d’Arcachon a été réalisée au cours des 4 saisons de l’année 2011 à l’aide du test embryolarvaire huître. Les sédiments d’Arguin présentent une faible toxicité quelle que soit la saison considérée. En revanche, les sédiments du Tès montrent un effet embryotoxique plus important au printemps et en été par rapport à la saison hivernale. L’ensemble de ce travail permet d’émettre l’hypothèse d’un risque chimique accru pour le développement des premiers stades de vie de huître creuse dans le bassin d’Arcachon. / The coastal areas are subject to multiple anthropogenic pressures including chemical pollution that can pose a real risk to the sustainability of aquatic species. The Arcachon Bay, macrotidal lagoon located on the French Atlantic coast, is the important ecosystem for oyster farming. But for several years, the oyster farms face lower recruitment and high mortality of oyster spat. Chemical contamination of the environment as a factor that may contribute to the observed effects on oysters has so far not been investigated.The present thesis aimed at evaluating through different approaches, of the potential toxicity of heavy metals and pesticides representative of the Arcachon Bay contamination on the early life stages of the Pacific oyster, Crassostrea gigas. Embryotoxicity, genotoxicity and expression levels of eleven targeted genes were studied. Firstly, different pesticides (S-metolachlor, irgarol, and diuron) and metals (copper and cadmium) were separately tested to determine their spectrum of effects. It were shown that exposure of gametes and embryos of oyster to environmental concentrations of pesticides and copper increased developmental abnormalities and DNA damage, and reduced fertilization success and affected offpring quality. Cadmium, meanwhile, showed no embryotoxic and genotoxic effects at the concentrations found in the Arcachon Bay. Metabolites of metolachlor, metolachlor ESA and metolachlor OA, are found in the Arcachon Bay at higher concentrations than their parent compound. The results showed that these metabolites were less embryotoxic and genotoxic on oyster embryos and spermatozoa than metolachor. Significant changes in expression of genes involved in antioxidant defense were observed for oyster larvae exposed to metolachlor and metolachlor ESA. Toxicity of mixtures of pesticides representative of the Arcachon Bay contamination with and without copper was then evaluated. Exposures of oyster embryos to these mixtures lead to development defects, DNA damage and changes in the expression of genes involved mainly in oxidative stress responses. Finally, mapping of toxicity of sediments from the Arcachon Bay was conducted for four seasons of 2011 with the oyster embryo-larvae assay. Sediments collected from Arguin exhibited low toxicity, regardless any season. In contrast, sediments from Le Tès showed higher toxicity in spring and summer seasons compared to winter season.From this work, it can be hypothesized that chemical contamination of the Arcachon Bay represents a threat for oyster reproduction and development.

L'huître creuse du Pacifique constitue une part importante de la production aquacole mondiale, avec 555 913 tonnes produites en 2013. La France est le quatrième producteur mondial d'huîtres et Crassostrea gigas est la principale espèce cultivée dans le bassin d'Arcachon. Cependant, ces dernières années, des problèmes de recrutement et de captage des naissains de certaines cohortes d’huîtres sont survenus. L'augmentation de la fréquence de ces événements peut être révélatrice de changements dans la qualité du milieu. Dans ce contexte de crise, ces travaux se sont intéressés à l’impact de deux polluants, le cuivre et le S-métolachlore, majoritairement retrouvés dans les eaux du Bassin d’Arcachon sur le développement embryo-larvaire des larves D de l’huître creuse (24h post -fécondation). Dans un contexte de changement climatique, une approche multifactorielle a été adoptée afin d’étudier les effets combinés des polluants et de l’accroissement des températures ou des changements de salinité susceptibles d’altérer le développement et la survie des embryons et des larves en période estivale. Dans un premier temps, les effets embryo-toxiques d’une pollution par le cuivre ou le S-métolachlore couplés ou non à la salinité ou à différentes températures ont été étudiés sur des huîtres en provenance d’une écloserie. Pour cela le test embryo-larvaire a été utilisé, et ses limites d’application précisées. Dans un deuxième temps, les effets des polluants couplés ou non à des températures et salinités environnementales ont été analysés sur les embryons provenant d’huîtres sauvages ou cultivées prélevées directement dans le milieu en différents sites du Bassin d’Arcachon. Le pourcentage de malformations ainsi que l’expression différentielle de gènes cibles ont été déterminés chez les larves tandis que la bioaccumulation du cuivre et du S-métolachlore et le pourcentage d’occupation gonadique ont été analysés chez les géniteurs. Ces résultats ont ensuite été comparés afin de déterminer la capacité des huîtres d’écloserie à représenter un modèle alternatif aux huîtres autochtones. Dans l’objectif d’étudier les impacts liés au changement climatique, des conditions un peu plus extrêmes ont été testées, à savoir des températures supérieures de 26 °C, des salinités inférieures de 24 u.s.i et des concentrations en polluants supérieures aux conditions actuelles du bassin. La mise au point d’un logiciel d’analyse du comportement natatoire des larves D a également été réalisée. Nos résultats indiquent une bioaccumulation plus grande du Cu et S-métolachlore dans les huîtres cultivées par rapport aux huîtres sauvages. Par ailleurs cette étude indique clairement que les larves issues des huîtres autochtones (sauvages et cultivées) sont sensibles à des concentrations environnementales en cuivre et en S-métolachlore. Cependant, il a été montré que les gènes impliqués dans divers mécanismes de défense sont surexprimés, avec une plus grande capacité de défense des larves issues des huîtres sous l’influence des tributaires mais également des huîtres sauvages par rapport aux cultivées. En présence de concentrations environnementales de Cu comme de S-métolachlore, une augmentation des trajectoires erratiques circulaires a été constatée. De plus, les larves, bien que capables de se développer normalement dans une gamme de températures allant de 22 °C à 26 °C, sont sensibles à l’action combinées des hautes/basses températures et des polluants. De la même manière, elles sont sensibles aux effets combinés de la dessalure et de l’exposition aux polluants. Les huîtres d’écloserie se sont révélées être une bonne alternative à l’utilisation des huîtres autochtones. Finalement, au vu des prédictions concernant l’évolution du climat, nos résultats indiquent qu’il faut s’attendre à un accroissement des malformations larvaires et donc à une diminution du recrutement des naissains dans les années futures dans le Bassin d’Arcachon. / The Pacific oyster represents an important part of the aquaculture production, with 555 913 tons produced in 2013. France is the fourth world producer of oysters and Crassostrea gigas is the principal cultivated species in the Arcachon bay. However, in recent years, problems of recruitment, capture and mortality of juvenile or adult oysters occurred. The increased frequency of these events can be indicative of changes in the global quality of the Arcachon bay. In this context of crisis, this work has been focused on the impact of two pollutants, copper and S-metolachlor, mostly found in the waters of the Arcachon bay, on D-larvae embryo-larval development of the Pacific oyster (24h post -fecundation). In a context of global climate change, a multifactorial approach was adopted to study the combined effects of pollutants and increase temperature or salinity changes that could affect the development and survival of embryos and larvae during reproduction season. First, the embryo-toxic effects of copper or S-metolachlor coupled to salinity or different temperatures were studied with oysters from hatchery. For this, the embryo-larval test was used, and its application limits specified. Secondly, the effects of pollutants combined or not to environmental temperature and salinity were analyzed on embryos from wild or cultivated oysters harvested directly on different sites of the Arcachon bay. The percentage of abnormalities and the differential expression levels of target genes were determined in larvae while the Cu and S-metolachlor bioaccumulation and the percentage of gonadal occupation were measured in genitors. These results were then compared to determine the ability of oyster from hatchery to represent an interesting alternative model to indigenous oysters. With the objective to study the impacts of climate change, somewhat more extreme conditions were tested, namely temperatures of 26 ° C, lower salinity of 24 u.s.i and higher concentrations of pollutants compared to current conditions in the lagoon. A software able to analyze swimming behavior of D-larvae was also developed. Our results indicate higher bioaccumulation of Cu and S-metolachlor in cultivated oysters compared to wild oysters. Furthermore this study clearly indicates that larvae from indigenous oysters (wild and cultivated) are sensitive to environmental concentrations of copper and S-metolachlor. However, it has been demonstrated that genes involved in various defense mechanisms are overexpressed with higher larval defense capacity of oysters under the influence of the tributaries but also wild oysters in comparison to cultivated oysters. In the presence of environmental concentrations of Cu or S-metolachlor, an increased erratic circular trajectory was found. In addition, larvae, although able to grow normally in a temperature range of 22 ° C to 26 ° C, are sensitive to the action of the combined high / low temperatures and pollutants. Similarly, they are sensitive to the combined effect of low salinity and exposure to pollutants. Oyster’s hatchery have proved to be a good alternative to the use of indigenous oysters. Finally, given the predictions of climate change, our results indicate that one can expect an increase in larval abnormalities and thus a decrease in the recruitment of spat in future years in the Arcachon bay.