L'analyse pollinique des sédiments de surface de la Baie de la Paz dans le Golfe de Californie et du Golfe de Tehuantepec montre que les assemblages sont dominés par les taxons herbacés (Chenopodiaceae et Asteraceae) dans la Baie de la Paz et par les Pinaceae dans le Golfe de Tehuantepec. Les enregistrements sporo-polliniques reflètent des apports d'une végétation boréale, luxuriante dans le Golfe de Tehuantepec et d'une végétation plus sèche au sud de la baie de Californie. Les proportions de tests carbonatés de foraminifères et de réseaux organiques de foraminifères benthiques montrent que les sédiments de la Baie de la Paz ainsi que ceux de la partie Nord du Golfe de Tehuantepec sont fortement affectés par la dissolution du carbonate de calcium contrairement à ceux de la partie sud du Golfe de Tehuantepec où le CaC03 biogénique dans le sédiment est relativement bien préservé. L'étude des kystes de dinoflagellés a été réalisée afin de déterminer des relations entre les assemblages de dinokystes et les paramètres hydrographiques des eaux de surface. Les résultats illustrent des concentrations de 12700 kystes/cm3 dans la Baie de la Paz à moins de 2000 kystes/cm) dans le Golfe de Tehuantepec et une diversité des espèces élevée (36 taxons). Les assemblages incluent des espèces autotrophes et hétérotrophes. L'espèce autotrophe Polysphaeridium zoharyi accompagnée de taxons hétérotrophes tels Brigantedinium spp., Echinidinium aculeatum, Echinidinium granulatum domine la partie Nord du Golfe de Tehuantepec, qui est caractérisé par un upwelling hivernal. Inversement, les échantillons de la partie sud du Golfe de Tehuantepec sont dominés par des taxons autotrophes tels Spiniferites delicatus et Bitectatodinium spongium. Les sites de la Baie de la Paz caractérisés par une forte productivité primaire (360 gC/m2/an) sont dominés par des taxons hétérotrophes représentés principalement par Brigantedinium spp., Echinidinium aculeatum, Echinidinium granulatum et Polykrikos kofoidi. Les résultats de l'analyse multivariée montrent que la distribution des dinokystes dans le Golfe de Californie et dans le Golfe de Tehuantepec est contrôlée essentiellement par la température de février et la productivité primaire annuelle. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Golfe de Californie, Golfe de Tehuantepec, pollen, dinokystes, température de février, Productivité primaire.

La productivité primaire océanique joue un rôle important dans les processus d'échange du carbone entre l'océan et l'atmosphère. Elle constitue une contribution majeure à la séquestration du CO₂ atmosphérique, l'un des principaux gaz à effet de serre. La reconstitution de la paléoproductivité à partir de séquences sédimentaires marines peut donc fournir des réponses à de nombreuses questions concernant les mécanismes impliqués dans les changements climatiques. Elle peut être extrêmement utile dans le domaine de la modélisation biogéochimique puisqu'elle permet de comprendre les mécanismes contrôlant la production, l'exportation et l'enfouissement du carbone à long terme. Cependant, l'estimation quantitative de la paléoproductivité à partir de séquences sédimentaires marines constitue un défi qui ne pourra être relevé que par le développement de traceurs qui ne sont pas affectés par les différents processus de dégradation et de dissolution dans la colonne d'eau et dans le sédiment. L'objectif principal de cette thèse est de développer un traceur micropaléontologique pour des reconstitutions quantitatives de la paléoproductivité. Il s'agit des kystes de dinoflagellés (ou dinokystes) qui, grâce à leur extrême résistance à la dissolution et leur abondance dans le sédiment, constituent un outil extrêmement important dans le domaine de la paléocéanographie à l'échelle du quaternaire. Nous avons exploré, dans le cadre de ce travail, le potentiel des kystes de dinoflagellés préservés dans les sédiments comme traceurs quantitatifs des paramètres hydrographiques et de la paléoproductivité marine. Nous avons choisi d'étudier leur distribution dans les sédiments de surface de l'hémisphère nord en relation avec les conditions hydrographiques et trophiques du milieu. Le but est d'évaluer la contribution des conditions trophiques au contrôle de la distribution des assemblages des dinokystes dans le sédiment. Notre étude a été réalisée selon trois volets. Le premier volet a consisté en l'analyse d'échantillons de sédiments de surface prélevés dans le Golfe d'Alaska et le long des marges nord-est américaines, qui se caractérisent par un gradient de productivité associé aux upwellings. Ce volet visait à comprendre la distribution des dinokystes le long d'un gradient de productivité et d'upwelling dans un contexte océanique et néritique. Le deuxième volet consistait en l'analyse d'échantillons de sédiments de surface répartis dans les milieux estuariens et côtiers de la Colombie-Britannique. Il visait à illustrer la distribution des assemblages dans un milieu très productif, influencés à la fois par des apports en éléments nutritifs d'origine naturelles (upwelling) et anthropique. Enfin, le troisième volet est une compilation de données palynologique, hydrographiques et de productivité primaire de 1171 sites dans l'hémisphère nord pour développer une base de données de référence hémisphérique à des fins de reconstitutions de la productivité par la méthode des meilleurs analogues modernes. Dans le Pacifique du Nord-est, l'étude palynologique de 76 échantillons de sédiments de surface provenant des milieux néritiques et océanique a permis de montrer que les taxons liés à une productivité hétérotrophe dominent les assemblages des zones côtières influencées par l'upwelling alors que les sites associés au zones oligotrophes océaniques sont dominés par les taxons autotrophes. Les analyses multivariées démontrent que, dans ce secteur, la distribution des assemblages de dinokystes est liée essentiellement à la productivité primaire et à l'intensité de l'upwelling. Elles démontrent également l'existence de liens avec la température hivernale qui, à une échelle régionale n'est pas affectée par l'upwelling contrairement à la température estivale qui est uniformisée sous l'effet de l'upwelling saisonnier. Dans les milieux estuariens de la Colombie-Britannique, incluant le détroit de Géorgie (GS) et les inlets d'Effingham (EFF), de Seymour et de Belize (SB), l'analyse de 60 échantillons de sédiment de surface montre que les taxons autotrophes dominent les assemblages dans les zones de productivité primaire relativement élevée (EFF et SB) alors que les protopéridiniales et les gymnodiniales, associés à une productivité hétérotrophe dominent les assemblages du détroit de Géorgie où la productivité est moindre. Les analyses multivariées montrent que la distribution des assemblages est significativement liée à la productivité primaire, la température de l'eau de surface et la concentration de silice pendant le printemps. Dans le détroit de Géorgie, les analyses de redondance montrent que la distance par rapport à la côte, la distance par rapport au port de Vancouver, la salinité de l'eau de surface, la concentration en phosphate et la productivité durant le printemps constituent les paramètres les plus déterminants. Par ailleurs, dans le panache du fleuve Fraser, les zones près du port de Vancouver, caractérisées par des apports continentaux élevés, une productivité printanière élevée et une stratification accrue sont marquées par l'abondance de Pentapharsodinium dalei alors que tous les protopéridiniales et les gymnodiniales dominent les assemblages des zones distales associées à une masse d'eau constituée par un mélange des eaux douces provenant du fleuve Fraser et des eaux salées issues de l'upwelling. Dans ce contexte, il est probable que la stratification des masses d'eau joue un rôle important, qu'il est toutefois difficile de quantifier. Des tests de validation utilisant la méthode des analogues modernes démontrent que les assemblages de dinokystes peuvent être utilisés pour reconstituer d'une manière quantitative la productivité primaire, la température et la salinité de surface à une échelle régionale. À l'échelle de l'hémisphère nord, une base de données de référence de sédiments modernes a été utilisée pour explorer le potentiel des assemblages de dinokystes comme traceurs de productivité primaire. La base de données inclut 1171 sites provenant de l'Atlantique Nord (n = 483), de l'Océan Arctique (n = 401) et du Pacifique Nord (n = 287). Pour établir des liens entre les assemblages de dinokystes et la productivité, nous avons utilisé deux jeux de données de productivité moderne issues de deux programmes d'observation de la couleur de la chlorophylle par satellite. L'une représentant une moyenne des mesures effectuées entre 1978 et 1989 (CZCS) et l'autre, une moyenne de données correspondant à la période de 2002 à 2005 (MODIS). Des analyses canoniques de correspondance ont été effectuées avec 62 taxons et huit paramètres environnementaux (température saisonnière et salinité saisonnière de l'eau de surface, couvert de glace de mer et productivité primaire saisonnière et annuelle). Les résultats montrent une relation étroite entre les assemblages et la productivité primaire notamment dans l'Atlantique Nord, dans le Pacifique Nord et à l'échelle hémisphérique. Toutefois, cette relation n'est pas la même dans tous les bassins de l'hémisphère nord. Des tests de validation (régressions linéaires entre les valeurs observées et estimées), en utilisant la méthode des meilleurs analogues, montrent des coefficients de corrélation généralement > 0,9 et des précisions de reconstitution de ± 1 l-25 %, selon la base de données de productivité utilisée. De telles précisions montrent que la productivité peut être reconstituée avec une erreur inférieure à la différence entre les données de productivité instrumentales de MODIS et de CZCS. L'ensemble des résultats de notre étude met en évidence l'intérêt des kystes de dinoflagellés pour reconstituer quantitativement la productivité primaire à l'échelle du quaternaire. ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : Kystes de dinoflagellés, Paléoproductivité, Reconstitution quantitative, Pacifique du Nord-est, Hémisphère Nord.

Dans le premier chapitre, les dinokystes sont utilisés pour caractériser les étages du Crétacé supérieur et le Paléocène dans puits ODP 959D, foré sur la marge de Côte d'Ivoire-Ghana. La comparaison de nos résultats avec deux études antérieures montre des conflits de position des limites d'étages chaque fois que les marqueurs biostratigraphiques sont des formes rares.Le deuxième chapitre analyse la distribution des dinokystes albiens le long d'un transept côte-large sur la marge ouest ibérique. La comparaison des données des dinokystes avec celles de sédimentologie et de paléontologie permet d'identifier des groupes d'espèces qui ont des préférences et tolérances environnementales communs. Les principaux facteurs contrôlant la distribution des dinokystes sont le gradient de stabilité et de prédictibilité et la disponibilité des nutriments. L'évolution paléo-océanographique et paléo-géographique de la marge ouest ibérique au cours de l'Albien est clairement enregistrée par les associations de dinokystes.Le troisième chapitre compare les répartitions des dinokystes aptiens de l'Atlantique central et du nord-ouest de la Téthys. Ce chapitre teste la méthodologie et les préférences paléo-environnementales des dinokystes obtenus pour l'Albien. Les résultats de l'étude de l'Aptien correspondent précisément à ceux de l'Albien. Les associations de dinokystes enregistrent l'évolution des plates-formes carbonatées dans les régions étudiées, la confrontation avec les donnés de la matière organique sédimentaire permet l'identification des changements océaniques mondiaux et régionaux ; la disparition des plates-formes carbonatées, l'OAE 1a et le niveau Fallot. / In the first chapter, dinocysts are used to recognize the Upper Cretaceous and Paleocene stage boundaries in the ODP Hole 959D, on the Côte d’Ivoire–Ghana transform margin. The comparison of my own results with two previous studies of the same cores highlights uncertainties of biostratigraphic approach when dinocyst markers have low occurrence frequencies. The second chapter analyzes the dinocyst distribution along an inshore-offshore transect on the western Iberian Margin during the Albian. Contrasting the dinocyst occurrence data with the sedimentological and paleontological data allow identifying dinocyst associations with common environmental preferences and tolerances. The main factors contributing to the dinocyst distribution are the stability and predictability gradient and the nutrient availability. Paleoceanographic and paleogeographic evolution of the western Iberian margin during the Albian are clearly recorded in the spatiotemporal occurrence patterns of dinocyst associations. The third chapter compares Aptian dinocyst distribution from the Central Atlantic and northwestern Tethys. It is used to test the methodology and the paleoenvironmental preferences of dinocyst issued from the second chapter. The recognized paleoenvironmental preferences and tolerances of the Aptian dinocysts precisely match those proposed for the Albian species. The Aptian dinocyst associations reflect the evolution of carbonate platforms of both the Southern Provence Basin and the western Iberian margin, combined with the sedimentary organic matter allows the identification of regional and global oceanic changes; the demise of carbonate platforms, the OAE 1a and the Fallot level.

Des impacts du changement climatique sur les communautés de phytoplancton microbien ont déjà été reportés dans l'océan Arctique. Cependant, peu d’attention a été portée sur le microzooplancton aux rôles écologiques multiples tels que les ciliés et les dinoflagellés. Le but de cette thèse était d'améliorer les connaissances et la compréhension de l'écologie du microzooplancton, mais aussi de permettre la prédiction de leur réponse dans un Arctique en mutation. Nous avons utilisé la technique de séquençage d'amplicons à haut débit du gène 18S ARNr et de l'ARNr 18S (à partir d'ADNc) afin d’étudier le profil des communautés ainsi que leur diversité. Par la suite, nous avons testé différentes hypothèses reposant sur les variations temporelles et spatiales de ces assemblages microzooplanctoniques. Les résultats ont montré que le microzooplancton présente une forte saisonnalité dans le golfe d'Amundsen en réponse aux conditions changeantes. Des assemblages estivaux semblables ont été observés de 2003 à 2010, à l'exception de juillet 2008, après le record de minimum de glace en été 2007. Cet évènement particulier a permis de nous indiquer une sensibilité de ces espèces face aux conditions de glace. Les communautés de dinoflagellés du bassin du Canada sont régies par des processus déterministes et stochastiques qui dépendent de la variabilité de l'environnement, indiquant une sensibilité potentielle aux changements environnementaux. Nous en avons déduit que les dinoflagellés et autres taxons apparentés, ayant des rôles fonctionnels similaires, peuvent fournir une stabilité des flux alimentaires et énergétiques dans des conditions de limitation de lumière ou de nutriments, associées à l’approfondissement de nitracline. Étant donné que de nombreux ciliés et dinoflagellés sont mixotrophes, ils pourraient indirectement influencer les cycles biogéochimiques par le broutage sur les bactérivores et le petit plancton, et ainsi relier la boucle microbienne avec les niveaux trophiques supérieurs. La grande diversité et l'ubiquité des ciliés et des dinoflagellés suggèrent également une complexité dans les réseaux trophique microbiens et de nouvelles possibilités de recherche pour les océanographes. / Impacts of climate change on microbial communities in the Arctic Ocean have been mostly reported for major phytoplankton groups, with less attention to microzooplankton, such as ciliates and dinoflagellates, which have multiple ecological roles. For example, many ciliates and dinoflagellates are mixotrophic and could indirectly influence biogeochemical cycles by grazing on bacterivores and small plankton and linking the microbial loop with the higher trophic levels. The aim of this thesis was to address knowledge gaps in microzooplankton phylogeny, ecology and distribution with a goal of providing information needed to eventually predict of microzooplankton responses to the changing Arctic. We used high throughput amplicon sequencing of the 18S rRNA gene and 18S rRNA (as cDNA) to generate community and diversity profiles, which were used to test hypotheses on microzooplankton assembly across time and space. Results showed that microzooplankton exhibited strong seasonality in response to changing conditions in Amundsen Gulf. Similar summer assemblages were seen from 2003-2010 with the exception in July 2008 following the summer ice minimum record in 2007. Canada Basin dinoflagellate communities were governed by both deterministic and stochastic processes that were dependent on the variability of the environment, indicating potential sensitivity to environmental change. We inferred that dinoflagellates and other taxa with similar functional roles could provide stability to food and energy flows under conditions of light- or nutrient-limitation associated with a deepening nitracline. The high diversity and ubiquity of ciliates and dinoflagellates also suggest a complexity within microbial food webs and new research opportunities for oceanographers.

Les rejets des eaux de ballast dans le port de Bizerte et les fermes conchylicoles installées au niveau de la lagune de Bizerte peuvent constituer des sources potentielles ayant un impact sur l’introduction des espèces de Dinoflagellés nuisibles, en particulier celles qui sont potentiellement toxiques telles que A. pacificum, A.pseudogonyaulax, A.minutum, A. affine et Polysphaeridium zoharyi, sans pour autant négliger le rôle des courants dans la distribution des kystes. L’étude du trafic maritime sur les 7 années précédant notre prospection a révélé que 14 % de la flotte qui accoste au port de Bizerte est en provenance de la voie maritime d’origine Pacifique. Afin d’identifier les espèces de Dinoflagellés produisant des kystes à l’origine des efflorescences potentiellement toxiques, un échantillonnage à grande échelle spatiale au niveau des sédiments superficiels a été effectué pour relever les densités des kystes en fonction des caractéristiques sédimentaires à savoir la teneur en eau, la matière organique, la granulométrie, l’abondance des formes végétatives ainsi que les facteurs environnementaux. Cette étude a permis l’identification de 48 morphotypes de kystes de Dinoflagellés, principalement dominés par Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax, et Lingulodinum machaerophorum. La densité des kystes a varié de 1276 à 20126 kystes g-1 sédiment sec. Des différences significatives portant sur la distribution des kystes ont été enregistrées, ce qui nous a permis de faire la distinction de deux zones dans la lagune de Bizerte. Un intérêt particulier a été porté au complexe Alexandrium tamarense dont fait partie l’espèce A. pacificum connue pour être à l’origine des efflorescences nuisibles (HABs). En outre, l’examen morphologique et le ribotypage des formes végétatives d’A. pacificum en provenance de cultures microalgales obtenues à partir de l’extraction, l’isolement des kystes de résistance en provenance du sédiment, et leur germination ont été réalisés pour l’obtention d’une culture cellulaire monospécifique ABZ1 qui se caractérise par un taux de croissance de µ= 0.33j-1 et un temps de génération T=2.1j. Le profil toxinique obtenu à partir d’un extrait de culture ABZ1, en phase exponentielle a révélé la présence de N-sulfocarbamoyl toxine C1 (9.82 pg toxin cell_1), la GTX6 (3.26 pg toxine cell_1) et la carbamoyl toxine Neo-STX (0.38 pg toxin cell_1), représentant 2,8% du total des toxines de cette souche. Une corrélation entre l’abondance des kystes d’Alexandrium pacificum et le pourcentage en eau ainsi que la matière organique a été relevée. Par ailleurs, la fraction sédimentaire <63µm s’est avérée potentiellement favorable à l’initiation des efflorescences du dinoflagellé Alexandrium pacificum au niveau de la lagune de Bizerte. Une différence significative dans le schéma de la distribution des kystes a été illustrée, mettant en évidence un zonage de la lagune avec une abondance plus importante au niveau des zones conchylicoles. / The ballast water discharges in Bizerte harbor and shellfish aquaculture farms in Bizerte lagoon can be potentials sources with an interest in the introduction of harmful species, especially those that are potentially toxic like A. pacificum, A. pseudogonyaulax, A.minutum, A.affine and Polysphaeridium zoharyi, without neglecting the role of currents in the distribution of cysts. The study of the vessel traffics for 7 years before our prospection in Bizerte harbour have showing that the percentage of vessels coming from the Pacific road is around 14%. In order to identify species of Dinoflagellates producing resting cysts incriminated on potentially toxic blooms, a high spatial resolution sampling of the surface sediment for the identification and counting of resistance cysts was carried out to estimate the cyst density based on sedimentary characteristics, water content, organic matter, granulometry, abundance of vegetative forms and environmental factors. This study allowed the identification of 48 morphotypes of dinoflagellate cysts, mainly dominated by Brigantidinium simplex, Votadinum spinosum, Alexandrium pacificum, Alexandrium pseudogonyaulax and Lingulodinum machaerophorum. The density of cysts ranged from 1276 to 20126 cysts g-1 dry sediment. Significant differences between cyst distributions were recorded, which enabled us to distinguish two areas in the Bizerte lagoon. Particular attention was given to the complex Alexandrium tamarense (HABs). In addition, morphological examination and ribotyping of vegetative cells obtained from microalgal cultures following extraction process, isolation of resistance cysts from sediment, and their germination led to the production of monospecific culture: ABZ1 characterized by a μ (growth rate) = 0.33 day-1 and a generation time T = 2.1 day. These reviews have confirmed the newly identified genus and species in the Mediterranean sea and mentioned specifically in the lagoon of Bizerte: Alexandrium pacificum. The toxin profile obtained from an extract of ABZ1 culture in exponential phase revealed the presence of N-sulfocarbamoyl toxin C1 (9.82 pg toxin Cell-1), the GTX6 (3.26 pg toxin Cell-1), carbamoyl and the Neo-STX toxin (0.38 pg cell toxin-1), representing 2.8% of total toxins of this strain.A correlation between the abundance of cysts of Alexandrium pacificum and water percentage well as organic matter was found. Moreover, sediment fraction <63μm proved potentially favorable to initiate Alexandrium pacificum blooms in Bizerte lagoon. A significant difference in the cyst distribution diagram was shown, highlighting a zoning of the lagoon with a greater abundance in shellfish farm areas.

L'accélération du développement industriel a eu des répercussions importantes sur le climat planétaire, en particulier sur le réchauffement des pôles au cours des dernières décennies. Afin d'anticiper les changements climatiques futurs, il faut comprendre la variabilité naturelle actuelle et passée du climat. Dans le cadre de ma thèse doctorale, je me suis intéressé à l'histoire climatique du Nunatsiavut, une région subarctique peu documentée du Labrador (Canada). L'analyse palynologique des enregistrements géologiques conservés dans les sédiments océaniques permet d'établir un lien entre les paramètres environnementaux modernes et passés caractérisant les conditions de surface océanique (température, salinité, durée du couvert de glace, productivité primaire). Tout d'abord, j'ai décrit les assemblages modernes de kystes de dinoflagellés (= dinokystes) de quatre fjords du Nunatsiavut (Nachvak, Saglek, Okak et Anaktalak) localisés le long d'un gradient latitudinal. L'apparition et la dominance de kystes de dinoflagellés autotrophes caractérisent les fjords du Sud (Okak et Anaktalak). La présence dans le fjord d'Anaktalak de kystes calcaires de Scrippsiella cf. S. crystallina, indicateur de pollution anthropique, illustre vraisemblablement l'impact négatif de la mine de nickel récemment implantée dans la région. Ensuite, j'ai analysé de séquences sédimentaires courtes (25-30 cm) prélevées à Nachvak, Saglek et Anaktalak. Les assemblages fossiles de dinokystes et du pollen décrivent l'histoire climatique et océanique de la région au cours des derniers 150-300 ans. Bien que la tendance climatique en Arctique soit au réchauffement, les reconstitutions paléocéanographiques suggèrent une résilience climatique au Labrador, accompagnée d'un léger refroidissement des eaux de surface dans les fjords de Saglek et d'Anaktalak. Les assemblages fossiles du pollen illustrent ce refroidissement sur terre par un déplacement de la limite des arbres vers le sud. Finalement, l'analyse d'une séquence sédimentaire longue (812 cm) prélevée dans le fjord de Nachvak, en utilisant une approche multi-proxy combinant une solide chronologie AMS-14C et les assemblages de fossiles de grains de pollen et de dinokystes, a permis de reconstituer l'histoire climatique des 7 000 dernières années. Les reconstitutions paléocéanographiques dans le fjord de Nachvak révèlent un climat du début de l'Holocène influencé par l'Atlantique Nord, alors qu'une grande stabilité climatique est observée pour les 1 000 dernières années, probablement due à un effet de « barrière » du courant du Labrador qui charrie des eaux froides de l'Arctique.

Les dinoflagellés jouent un rôle très important dans l’écologie des océans en y réalisant une grande partie de la production primaire, en formant une association symbiotique avec les coraux et en ayant la capacité de produire des fleurs d’algues potentiellement toxiques pour les communautés côtières humaines et animales. Malgré tout, la biologie moléculaire des dinoflagellés n’a que très peu été étudiée dans les dernières années, les connaissances de processus de base comme la régulation de la transcription y étant fortement limitées. Une tentative pour élucider ce mécanisme a été réalisée chez les dinoflagellés photosynthétiques Lingulodinium polyedrum et Amphidinium carterae. Une expérience d’induction de la transcription du gène de la Peridinin chlorophyll-a binding protein, le complexe majeur de collecte de lumière, a été réalisée par une baisse de l’intensité lumineuse et a montré une faible augmentation (moins de 2 fois) du transcrit à court et long terme. Des expériences de simple-hybride et de retard sur gel (EMSA) ont été faits pour identifier de potentielles interactions protéine-ADN dans la région intergénique du gène PCP organisé en tandem. Ces essais ont été infructueux pour identifier de telles protéines. Une analyse du transcriptome de L. polyedrum a été effectuée, montrant une importante sous-représentation de domaines de liaison à l’ADN classique (comme Heat-shock factor, bZIP ou Myb) et une surreprésentation du domaine d’origine bactérienne Cold shock en comparaison avec d’autres eucaryotes unicellulaires. Ce travail suggère que les mécanismes de régulation transcriptionnelle des dinoflagellés pourraient différer substantiellement de ceux des autres eucaryotes. / Dinoflagellates are an important part of the ocean’s ecology due to their large contribution to global carbon fixation, the symbiotic association they can make with corals and by their ability to form algal blooms potentially toxic for humans and animals in coastal communities. However, the molecular biology of dinoflagellates has been poorly studied in the past. Basic knowledge, such as regulation of gene expression, is severely limited. An attempt at deciphering basic gene regulation has been undertaken in the photosynthetic dinoflagellate Lingulodinium polyedrum and Amphidinium carterae using a reduction in available light intensity to induce the expression of the peridinin chlorophyll-a binding gene encoding the major light harvesting complex protein. A small increase in transcript abundance (less than 2 fold) was found in both short and long term experiments, yet neither yeast one-hybrid assays nor electrophoretic mobility shift assays (EMSA) showed any potential protein interactions with sequence derived from the intergenic spacer of the PCP tandem gene array. Interestingly, an analysis of the recently sequenced L. polyedrum transcriptome revealed an important under-representation of classic DNA-binding domains (such has Heat-shock factor, bZIP and Myb) and an over-representation of the bacterial cold-shock DNA-binding domain. This suggested that components of the transcription regulation machinery may be at least partially different in dinoflagellates.

Thèse numérisée par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

De la profondeursur 2 sites en Guadeloupe pendant la saison sèche et la saison humide (Chapitre 3). A u cours de cette étude,les genres Ostreopsis et Prorocentrum étaient les plus abondants. Aucune influence de la profondeur n'a é;étrouvée sur l'abondance totale des dinoflagellés benthiques ; cependant les genres Ostreopsis et GambiericLscusétaient principalement abondants en surface, alors que le genre Coolia était présent plus en profondeur.L'approche d'écologie trophique concernait le lien trophique entre dinoflagellés benthiques toxiqueset méiofaune (Chapitre 1). Les transferts au sein des réseaux trophiques de phycotoxines synthétisées par lesdinoflagellés benthiques toxiques sont généralement étudiés chez les organismes de grande taille, délaissantles organismes de μeLile Laille qui sulll pourtant en contact direct avec les microalgues. Au cours de cetteétude, une attention particulière a été portée aux copépodes harpacticoïdes qui composent ia méiofaune.Cette étude expérimentale, par marquage des microalgues aux isotopes stables, s'est focalisée sur lescopépodes harpacticoïdes et a permis de mesurer le taux d'ingestion d'Amphidinium sp. et d'Ostreopsis sp ..Cette étude démontre que les organismes de la méiofaune peuvent constituer une voie d'entrée des toxinessynthétisées par les dinoflagellés benthiques dans les réseaux trophiques. / The distribution of benthic toxiï rlinofüeefü1tes is 1111known in (Juadeloupe and Martinique even if at theCaribbean basin spatial scale, those microalgae are responsible for serious poisoning such as ciguatera.During this thesis, the ecology of benthic toxic dinoflagellates μreseul was sLudieJ using: spatio-temporalstudies (Chapters 1, 2, 3) and a trophic ecology approach (Chapter 4).First, 27 sites were explored to describe the spatial distribution of benthic dinoflagellatf's prPsf'nt inGuadeloupe and Martinique (Chapter 1). Only the most abundant macrophytes (biological substrates ofbenthic dinoflagellates) at the different sites were considered. ln this study, 161 samples were analyzed and 7times more taxie benthic dinoflagellates were found in Guadeloupe than in Martinique. The genus Ostreopsisdominated the benthic dinoflagellate community in both islands, although this trend has only rarely beenfound in the Caribbean basin.Then, 3 sites per department were chosen in order to set up a monthly monitoring of benthicdinoflagellates abundances duringl8 months (Chapter 2). The sites selected i) had a high abundance ofbenthic toxic dinoflagellates and ii) were identified as potentially dangerous by the Agence Régionale de laSanté. During this study, 927 samples of macrophytes were analyzed and 5 times more benthic toxicdinoflagellates were found in Guadeloupe than in Martinique. Ostreopsis and Prorocentrum genera dominatedrespectively in Guadeloupe and in Martinique. Two times more Gambierdiscus were found in Martinique thanin Guadeloupe even if Guadeloupe is located in the high prevalence area and this genus being responsible forciguatera. This result suggested that species with different toxicities structured the benthic toxicdinoflagellates community in this area. The abundances of benthic dinoflagellates were little influenced byabiotic parameters (temperature and salinity) but structured by biotic parameters (host macrophytes).Halophila stipulacea an invasive angiosperm in the Lesser Antilles has been identified as promoting thedevelopment of the genus Gambierdiscus.. The distribution of benthic toxic dinoflagellates was also studied according to the depth at 2 sites inGuadeloupe during the dry and the wet seasons (Chapter 3). ln order to avoid bias due to the presence ofdifferent macrophytes, this experiment was conducted only on H. stipulacea constituting mono-specificmeadows along a strong depth gradient. ln this study, the Ostreopsis and Prorocentrum genera were the mostabundant. No influence of the depth was found on total abundance of benthic dinoflagellates; however,Ostreopsis and Gambierdiscus genera were mainly abundant near the surface while the genus Coolia was presentdeeper.The trophic ecology approach focused on the trophic link between taxie benthic dinoflagellates andmeiofauna (Chapter 4). Transfers within the food webs of phycotoxins synthesized by benthic dinoflagellatesare mainly studied in large organisms neglecting smaller ones in direct contact with microalgae. Thisexperimental study, by labeling the microalgae with stable isotopes, focused on harpacticoides copepod andmeasured for the first time their ingestion rates of Amphidinium sp. and Ostreopsis sp.. This studydemonstrated that meiofauna organisms can constitute an input channel of phycotoxins from benthicdinoflagellates in food webs.

Les dinoflagellés jouent un rôle très important dans l’écologie des océans en y réalisant une grande partie de la production primaire, en formant une association symbiotique avec les coraux et en ayant la capacité de produire des fleurs d’algues potentiellement toxiques pour les communautés côtières humaines et animales. Malgré tout, la biologie moléculaire des dinoflagellés n’a que très peu été étudiée dans les dernières années, les connaissances de processus de base comme la régulation de la transcription y étant fortement limitées. Une tentative pour élucider ce mécanisme a été réalisée chez les dinoflagellés photosynthétiques Lingulodinium polyedrum et Amphidinium carterae. Une expérience d’induction de la transcription du gène de la Peridinin chlorophyll-a binding protein, le complexe majeur de collecte de lumière, a été réalisée par une baisse de l’intensité lumineuse et a montré une faible augmentation (moins de 2 fois) du transcrit à court et long terme. Des expériences de simple-hybride et de retard sur gel (EMSA) ont été faits pour identifier de potentielles interactions protéine-ADN dans la région intergénique du gène PCP organisé en tandem. Ces essais ont été infructueux pour identifier de telles protéines. Une analyse du transcriptome de L. polyedrum a été effectuée, montrant une importante sous-représentation de domaines de liaison à l’ADN classique (comme Heat-shock factor, bZIP ou Myb) et une surreprésentation du domaine d’origine bactérienne Cold shock en comparaison avec d’autres eucaryotes unicellulaires. Ce travail suggère que les mécanismes de régulation transcriptionnelle des dinoflagellés pourraient différer substantiellement de ceux des autres eucaryotes. / Dinoflagellates are an important part of the ocean’s ecology due to their large contribution to global carbon fixation, the symbiotic association they can make with corals and by their ability to form algal blooms potentially toxic for humans and animals in coastal communities. However, the molecular biology of dinoflagellates has been poorly studied in the past. Basic knowledge, such as regulation of gene expression, is severely limited. An attempt at deciphering basic gene regulation has been undertaken in the photosynthetic dinoflagellate Lingulodinium polyedrum and Amphidinium carterae using a reduction in available light intensity to induce the expression of the peridinin chlorophyll-a binding gene encoding the major light harvesting complex protein. A small increase in transcript abundance (less than 2 fold) was found in both short and long term experiments, yet neither yeast one-hybrid assays nor electrophoretic mobility shift assays (EMSA) showed any potential protein interactions with sequence derived from the intergenic spacer of the PCP tandem gene array. Interestingly, an analysis of the recently sequenced L. polyedrum transcriptome revealed an important under-representation of classic DNA-binding domains (such has Heat-shock factor, bZIP and Myb) and an over-representation of the bacterial cold-shock DNA-binding domain. This suggested that components of the transcription regulation machinery may be at least partially different in dinoflagellates.