L'objectif de cette thèse était de mettre en évidence les caractéristiques structuro-fonctionnelles d'un type cellulaire précis, les hémocytes de bivalves. Les outils analytiques tels que la chromatographie liquide haute performance (CLHP) et la chromatographie en phase gazeuse (CPG) ont permis une investigation approfondie des composants lipidiques membranaires. La composition détaillée des classes et sous-classes de phospholipides ainsi que les spécificités de leur composition individuelles en acides gras ont été mises en évidence. De plus, l'utilisation de la cytométrie en flux a permis de caractériser un certain nombre de fonctions hémocytaires ainsi que la ploïdie des hémocytes. La composition lipidique des membranes d'hémocytes chez quatre espèces de bivalves ; l'huître creuse Crassostrea gigas, la palourde Japonaise, Ruditapes philippinarum, la coque Cerastoderma edule et la mye Mya arenaria a été finement caractérisée. Parmi les particularités principales, une forte teneur en plasmalogènes enrichis en acides gras " non methylene interrupted " (NMI) et en 20:1n-11 a été mise en évidence pour la première fois dans des hémocytes. Ces acides gras présentent la particularité d'être biosynthétisés de novo par les bivalves marins. Les membranes des hémocytes sont également très riches en céramide aminoéthylphosphonate (CAEP) et en stérols. La seconde étape a consisté à étudier les modifications des compositions lipidiques membranaires et des fonctions cellulaires potentiellement induites par la néoplasie disséminée, afin de dégager des liens structuro-fonctionnels au niveau membranaire. Pour ce faire, les cellules circulantes provenant d'animaux sains et d'animaux atteints par la néoplasie disséminée ont été comparées chez la coque du Bassin d'Arcachon et la mye de l'Ile du prince Edouard (Canada). Dans le cas des coques, une proportion beaucoup plus faible d'espèces moléculaires plasmalogènes-acides gras NMI a été observée dans les membranes des cellules néoplasiques. Cette observation était associée à une activité phagocytaire plus faible et à une origine subcellulaire d'espèces réactives de l'oxygène (ERO) différente. Chez les myes, une plus faible proportion de l'espèce moléculaire phosphatidylsérine plasmalogène-20 :1n-11 associée une plus faible activité phagocytaire a été détectée dans les cellules circulantes des animaux affectés par la néoplasie disséminée. Les caractéristiques de la néoplasie disséminée chez la coque du Bassin d'Arcachon sont apparues très différentes de celles observées chez la mye de l'Ile du Prince Edouard, notamment au niveau de la ploïdie des cellules néoplasiques mais aussi de la prolifération cellulaire et de la prévalence des différents stades de développement de la maladie. Une progression différente de cette pathologie entre les deux espèces a été suggérée. Ceci pourrait expliquer les différences d'altérations des structures lipidiques membranaires des cellules néoplasiques entre ces deux espèces.

Biological invasions provide a unique opportunity to study the mechanisms that regulate community composition and ecosystem function. Invasive species that are also ecosystem engineers can substantially alter physical features in an environment, and this can lead to cascading effects on the biological community. Aquatic-terrestrial interface ecosystems are excellent systems to study the interactions among invasive ecosystem engineers, physical features, and biological communities, because interactions among vegetation, sediment, and fluids within biophysical feedbacks create and modify distinct physical features. Further, these systems provide important ecosystem services including coastal protection afforded by their natural features. In this dissertation, I investigate the interactions and feedbacks among sand-binding beach grass species (a native, Elymus mollis (Trin.), and two non-natives, Ammophila arenaria (L.) Link and A. breviligulata Fernald), sediment supply, and dune shape along the U.S. Pacific Northwest coast. Dunes dominated by A. arenaria tend to be taller and narrower compared to the shorter, wider dunes dominated by A. breviligulata. These patterns suggest an ecological control on dune shape, and thus, coastal vulnerability to overtopping waves. I investigate the causes and consequences of these patterns with experiments, field observations, and modeling. Specifically, I investigate the relative roles of vegetation and sediment supply in shaping coastal dunes over inter-annual and multi-decadal time scales (Chapter 2), characterize a biophysical feedback between beach grass species growth habit and sediment supply (Chapter 3), uncover the mechanisms leading to beach grass coexistence and whether A. breviligulata can invade and dominate new sections of coastline (Chapter 4), and examine the non-target effects resulting from management actions that remove Ammophila for the recovery of the threatened Western Snowy plover (Charadrius alexandrinus nivosus) (Chapter 5). I found that vegetation and sediment supply play important roles in dune shape changes across inter-annual and multi-decadal time scales (Chapter 2). I determined that a biophysical feedback between the beach grass growth habits and sediment supply results in species-specific differences in sand capture ability, and thus, is a likely explanation for differences in dune shape (Chapter 3). I found that all three beach grass species can coexist across different sediment deposition rates, and that this coexistence is largely mediated by positive direct and indirect species interactions. I further determined that A. breviligulata is capable of invading and dominating the beach grass community in regions where it is currently absent (Chapter 4). Combined, these findings indicate that A. breviligulata is an inferior dune building species as compared to A. arenaria, and suggest that in combination with sediment supply gradients, these species differences ultimately lead to differences in dune shape. Potential further invasions of A. breviligulata into southern regions of the Pacific Northwest may diminish the coastal protection ability of dunes currently dominated by A. arenaria, but this effect could be moderated by the predicted near co-dominance of A. arenaria in these lower sediment supply conditions. Finally, I found that the techniques used to remove Ammophila for plover recovery have unintended consequences for the native and endemic dune plant communities, and disrupt the natural disturbance regime of shifting sand. A whole-ecosystem restoration focus would be an improvement over the target-species approach, as it would promote the return of the natural disturbance regime, which in turn, would help recover the native biological community. The findings from this dissertation research provide a robust knowledge base that can guide further investigations of biological and physical changes to the coastal dunes, can help improve the management of dune ecosystem services and the restoration of native communities, and can help anticipate the impacts of future beach grass invasions and climate change induced changes to the coast. / Graduation date: 2012 / Access restricted to the OSU Community at author's request from Sept. 22, 2011 - March 22, 2012