Le développement des activités industrielles et agricoles du siècle dernier a eu pour conséquence le rejet de substances chimiques dans l’environnement, qui contaminent les écosystèmes, et peuvent s’accumuler dans les plantes, les sédiments, et le long des chaînes alimentaires. Il apparait primordial d’effectuer une évaluation du risque écologique associé à la présence de ces composés dans les milieux naturels et les espèces sentinelles sont des outils judicieux pour déterminer l’exposition des individus et évaluer les conséquences sur les organismes. Les amphibiens et les reptiles possèdent des caractéristiques écologiques et biologiques qui les rendent potentiellement intéressants en tant qu’espèces sentinelles. L’objectif des études présentées dans cette thèse est de déterminer la disponibilité de certaines substances dans l’environnement, et d’évaluer les effets de la contamination environnementale sur les organismes en utilisant plusieurs espèces de reptiles et d’amphibiens, (i) en mesurant les niveaux de polluants accumulés dans les tissus d’espèces de reptiles ; (ii) en évaluant l’influence d’un habitat contaminé sur la morphologie d’adultes de crapaud commun (Bufo bufo) ; (iii) en mesurant de manière expérimentale l’impact d’une molécule fréquemment retrouvée dans l’environnement sur le développement de têtards de crapaud commun. Nos résultats montrent d’une part que les reptiles accumulent efficacement les polluants organiques et les éléments traces métalliques dans leurs tissus, et permettent d’évaluer efficacement la contamination globale d’une zone, mais aussi de mettre en évidence des pollutions ponctuelles localisées. D’autre part, nos travaux montrent une influence de l’habitat agricole sur la morphologie du crapaud commun, potentiellement causé par la présence de contaminants dans ces milieux. Enfin, nous avons pu mettre en évidence un effet de concentrations faibles d’AMPA, métabolite principal du glyphosate, sur le développement de têtards de crapaud commun. Les amphibiens constituent donc des organismes efficaces pour étudier l’impact de la contamination de l’environnement sur les caractéristiques individuelles. Nos travaux montrent ainsi l’utilité de certaines espèces de reptiles et d’amphibiens comme espèces sentinelles de la présence de contaminants dans l’environnement et de leur impact potentiel sur les organismes. Les travaux en écotoxicologie qui portent sur ces organismes restent trop rares, et il est impératif de développer la recherche dans ce domaine, pour participer de manière efficace à l’évaluation du risque environnemental. / The development of industrial and agricultural activities over the last century has resulted in the release of chemicals into the environment, which contaminate ecosystems and can accumulate in plants, sediments and across food webs. As such, it is essential to conduct an assessment of the ecological risk associated with the presence of these compounds in natural environments. Achieving this can be aided through the study of sentinel species, which can be used to determine exposure rates of individuals and assess how these subsequently impact wildlife. Amphibians and reptiles display ecological and biological characteristics that may make them particularly attractive as sentinel species. The collection of studies presented in this thesis aims to determine the availability of contaminants in the environment and estimate the effects of this on individual traits of living organisms. Across several species of reptiles and amphibians we, (i) measured levels of pollutants accumulated in the tissues of several reptile species ; (ii) assessed how contaminated habitats impact the morphology of adult common toads (Bufo bufo) ; and (iii) experimentally measured the influence of a molecule frequently detected in the environment on common toad tadpoles’ growth. Results show that reptiles efficiently accumulate organic pollutants and metal trace elements in their tissues, and thereby allow efficient evaluation of the global contamination of an area, as well as the occurrence of localized pollution events. In addition, our work shows an influence of the agricultural habitat on the morphology of adult common toads, which is potentially a consequence of the presence of chemicals in these environments. Finally, we were able to demonstrate an effect of low concentrations of AMPA, the main metabolite of glyphosate, on the development of common toad tadpoles. Amphibians are therefore efficient organisms to study the impact of environmental contamination on individual characteristics. Our work shows the usefulness of certain species of reptiles and amphibians as sentinel species for the presence of contaminants in the environment, and their potential impact on organisms. Ecotoxicological studies on these organisms remain too scarce, and it is imperative to develop research in this field, to participate effectively in the assessment of environmental risk.

Les variants viraux impliqués dans la transmission du VHC ont rarement été étudiés en raison des difficultés rencontrées pour recruter des patients au stade de la primo-infection. Pour mener cette étude, nous avons analysé le goulot d’étranglement génétique subit par les quasi-espèces virales au cours de 3 accidents d’exposition au sang impliquant des représentants du personnel soignant contaminés par piqûre d’aiguille. En utilisant la technique d’amplification de génomes uniques nous avons obtenu les gènes codant les glycoprotéines d’enveloppe virales E1E2 des variants viraux présents dans ces quasi-espèces. Ces gènes ont été séquencés et soumis à une analyse phylogénétique. Nous avons ensuite pu étudier les propriétés phénotypiques des glycoprotéines d’enveloppe dérivées de variants qui apparaissent au stade très précoce de l’infection. Pendant cette période, le VHC pourrait être plus vulnérable à l’élimination par des vaccins préventifs ou par des immunothérapies. / Little is known about the transmitted variants responsible for the spread of HCV infection, principally because of the difficulties to recruit patients early enough in infection. To address this issue, we proposed to track the genetic bottleneck event in HCV quasispecies, leading to productive clinical infection in three health care workers accidentally contaminated through needlestick accidents. By using a single genome amplification (SGA) approach we identified genes coding the viral envelope glycoprotein E1E2 which composed these quasispecies. The E1E2 sequences were then directly sequenced and subjected to a phylogenetic analysis. By cloning these full-length E1E2 sequences, we investigated the phenotypic properties of the envelope glycoproteins potentially involved in selective HCV transmission and early stage of infection, a period during which the virus might be most vulnerable to elimination by preventive vaccines or immunotherapies.

Dans de nombreux projets de végétalisation, le sol est la principale entrave à l’implantation des végétaux. Il est donc fondamental de connaitre la manière dont les systèmes racinaires se mettent en place dans le sol. La mise en place du système racinaire dans le milieu souterrain correspond à l’expression du patrimoine génétique guidé par les contraintes du sol. A travers ce document nous avons tout d’abord présenté la mise en place des systèmes racinaires des espèces herbacées résultant du patrimoine génétique puis nous avons présenté sa plasticité face à certaines contraintes du sol. Les espèces ne possèdent pas forcément un simple système racinaire mais une combinaison de systèmes racinaires qui se met progressivement en place. Nous présentons dans ce document une typologie et une classification de ces systèmes racinaires selon leur localisation et l’implication de l’organe-support dans la multiplication de l’espèce. Nous nous intéressons aussi à l’effet des contraintes du sol sur la mise en place de l’architecture racinaire : la résistance à la pénétration qui est une contrainte récurrente même dans les terres cultivées et la porosité grossière qui est une contrainte présente dans les sols remaniés. Des expérimentations ont été menées sur une diversité d’espèces herbacées afin de comparer leur architecture racinaire en présence ou non une zone de contrainte. Concernant la résistance à la pénétration, nous retrouvons et généralisons les résultats obtenus par d’autres chercheurs sur d’autres espèces herbacées tels que la diminution du taux de croissance ou l’augmentation du diamètre des racines au niveau de la contrainte. De même, nous retrouvons des traits prédictifs de capacité de pénétration tels que le diamètre apical racinaire et le taux de croissance racinaire et nous mettons en avant la teneur en matière sèche du système racinaire avec une corrélation négative. Concernant la porosité grossière, nous observons un effet sur la croissance racinaire, le diamètre apical racinaire et le développement de primordia lorsque la porosité est très grossière / In many revegetation projects, the soil is the main obstacle to the establishment of plants. It is therefore essential to know how the root systems are set up in the ground. The root systems establishment is the expression of the genetic heritage guided by the constraints of the environment. In this document we first presented the root systems development of herbaceous species resulting from genetic and then we presented its plasticity face to soil constraints. The species do not have a single root system, but a combination of root systems that are implemented gradually. We present here a typology and classification of root systems depending on their location and on the bearing-organ involvement in the vegetative multiplication of the species. We are also interested in the effect of soil constraints on the development of root architecture: the penetration resistance is a recurring stress even in cultivated land and the gross porosity is a stress present in soils reworked. Experiments were conducted on a variety of herbaceous species to compare their root architecture with or without a stress zone. Regarding the penetration resistance, we find and generalize the results obtained by other researchers on other herbaceous species such as the decreasing root growth rate or the increasing root diameter at the level of the stress. Similarly, we find the traits predicting the penetration such as root apical diameter and root growth rates and we highlight the root dry matter content with a negative correlation. Regarding the gross porosity, we observe an effect on root growth rate, root apical diameter and primordia development when the porosity is very gross

L'effet de voisinage radio-induit s'observe dans les cellules voisines de cellules irradiées mais non directement touchées par l'irradiation. A ce jour, les espèces réactives de l'oxygène (EROs) sont considérées comme ayant un rôle actif dans la survenue de réponse au voisinage, mais leur implication n'est pas encore totalement définie. Afin de déterminer leur impact dans la réponse au voisinage, à la fois temporellement et spatialement, des irradiations par microfaisceau de particules sont mises au point afin de cibler une fraction définie de cellules au niveau du noyau dans une culture cellulaire. Les irradiations sont pratiquées sur des cellules normales ostéoblastiques, à sous-confluence, nommées MC3T3-E1. L'observation directe de la génération d'EROs cellulaires et mitochondriales révèle que la réponse bystander est caractérisée par un stress cellulaire d'origine double et temporellement distinct. A court terme, la signalisation issue de la membrane induit une importante production d'EROs impliquée dans l'apparition de cassures double brin de l'ADN retardées. Les mitochondries produisant des EROs jusque 6 heures après l'irradiation semblent être impliquées dans un processus à long terme différent. L'étude indépendante de la réponse des cellules ciblées et voisines met en évidence un phénomène nouveau. L'effet de voisinage induit une réponse des cellules voisines mais est aussi impliqué dans une amplification de la réponse des cellules ciblées par l'irradiation. Ainsi toute cellule, irradiée ou non, peut recevoir ces signaux bystander et répondre. L'ensemble de cette étude mène à considérer les cultures cellulaires comme des réseaux complexes de communication; leurs réponses à l'irradiation indiquent une relation mêlée entre signaux relatifs à l'irradiation elle-même et réponse au voisinage. Cette complexité du phénomène d'effet de voisinage peut justifier que son incidence sur l'établissement de règles de radioprotection et sur la courbe linéaire sans seuil n'est pas encore clairement déterminée.

Le contrôle des moteurs à allumage commandé est devenu capital pour satisfaire la législation sur les émissions polluantes tout en garantissant un bon agrément de conduite.<br />L'objectif était d'estimer la masse et la composition des gaz dans le cylindre d'un moteur à partir de lois physiques afin d'assurer un meilleur contrôle des phases transitoires en prenant en compte les gaz résiduels et les gaz recirculés.<br />La quantité de gaz résiduels a été caractérisée à l'aide de deux expériences et d'un code de calcul. Un modèle a été validé expérimentalement et intégré à un observateur prédicteur bouclé qui permet de prédire la pression et la température dans le collecteur. Les prédictions des différents flux de gaz et des espèces chimiques présents dans le cylindre en sont alors déduites.<br />L'observateur à été validé expérimentalement et en simulation. De plus, un algorithme permettant d'estimer la masse de gaz frais et brûlés à partir de la pression cylindre a été proposé pour obtenir l'information cycle à cycle et cylindre à cylindre.

Les réactions de déshydrogénation oxydante du propane et de l'éthane ont été étudiées respectivement sur des catalyseurs à base d'oxydes alcalino-terreux (OAT) dopés néodyme et des catalyseurs à base d'oxyde de nickel dopés par différents métaux. Deux méthodes de préparation des solides OAT dopés au néodyme ont été comparées. La caractérisation par analyses DRX montre la formation de solutions solides avec des défauts (lacunes, dislocations). La formation d'agglomérats de néodyme a été également observée. Les tests catalytiques réalisés montrent que le dopage au néodyme augmente la conversion du propane avec simultanément une augmentation de la sélectivité. Les catalyseurs à base d'oxyde de nickel sont eux très actifs dans la réaction de déshydrogénation oxydante de l'éthane. L'étude réalisée montre l'absence de formation de solutions solides étendues avec les dopants. L'addition de niobium et des ions oxalates permet l'isolation des sites actifs qui sont des ions O- et entraine une baisse d'activité mais conjointement une forte amélioration de la sélectivité en éthylène. De plus, elle modifie la texture de NiO en augmentant sa surface spécifique ce qui permet d'obtenir de meilleures conversions. La mise au point de ces catalyseurs est compromise par une désactivation: la caractérisation des solides avant et après désactivation par DRX, Raman, XPS, TEM, EDX et TPD de O2 montre que cette désactivation est due à la réduction lente et irréversible des ions Ni3+ entrainant la diminution du nombre des espèces O-. La formation de la phase NiNb2O6 lors de la désactivation a été également observée.

La conservation des vautours dépend en partie de la gestion de leurs ressources trophiques, qui, en Europe, est largement liée aux activités pastorales et contrainte par les réglementations sanitaires. Or, la mise à disposition de carcasses à ces rapaces nécrophages permet de préserver des espèces emblématiques et de maintenir les services qu'elles offrent. En s'appuyant sur des entretiens ethnologiques et des données écologiques, cette étude sur l'équarrissage naturel a été menée selon une approche interdisciplinaire. Il s'agissait d'évaluer les conséquences de modes de gestion locale de l'équarrissage sur une population de vautours et sur des bénéfices environnementaux et économiques qu'elle génère. Un modèle multi-agents a été développé, représentant explicitement les comportements d'alimentation d'une population de vautours fauves - constituant " l'offre " de service -, et la mise à disposition des carcasses aux vautours- représentant la " demande " pour le service. Les résultats soulignent les avantages de l'utilisation d'un dispositif d'équarrissage naturel particulier, " la placette ". Les bénéfices offerts par une population de vautours, comme la pérennité de celle-ci, dépendent de l'utilisation ce dispositif. Lorsque la demande et l'offre sont en décalage, des conséquences négatives pour les humains comme les vautours peuvent survenir. Leur ajustement est nécessaire pour assurer une gestion à long terme de l'équarrissage naturel. A partir des rapports à la modélisation des chercheurs en sciences sociales et des écologues, l'intégration des dimensions sociales dans la modélisation de systèmes socio-écologiques est discutée. Les implications théoriques, actuelles et potentielles d'envisager les rapaces nécrophages comme des producteurs de service en vue de leur conservation, sont explorées et replacées dans une perspective plus large, pour reconsidérer la pertinence du concept de service écosystémique pour la conservation de la nature.

Le contrôle des pathologies est un élément primordial pour réduire les risques en élevage larvaire de mollusques bivalves. Il requiert une connaissance précise des maladies, des pathogènes et de leur mode d'action. Une nouvelle espèce de vibrio pathogène pour les larves de P. maximus, Vibrio pectenicida a été décrite par des caractères phénotypiques et génotypiques. Elle appartient au groupe de V. splendidus dans lequel se retrouvent d'autres nouvelles espèces pathogènes. La pathogénie de V. pectenicida a été étudiée en histologie et par des infections expérimentales sur des élevages larvaires conventionnels et axéniques. Ces études ont confirmé le caractère pathogène des souches de V. pectenicida et l'absence de symptômes spécifiques de la maladie. En ultrastructure, la localisation des bactéries à l'intérieur des tissus et de cellules peut être expliquée par un phénomène de translocation. L'activité toxique des vibrios pathogènes se manifeste vraisemblablement par des facteurs internes à la bactérie. En effet, une action létale de lysats bactériens de Vibrionaceae, et principalement de la fraction cytoplasmique, a été mise en évidence sur des larves axéniques. L'existence de facteurs toxiques internes a été confirmée par l'utilisation d'un test de chimioluminescence (CL) sur des hémocytes d'adultes. En effet, l'activité inhibitrice observée avec les bactéries entières, a été retrouvée dans la fraction cytoplasmique des vibrios pathogènes. D'après des essais de purification partielle, un des facteurs toxiques doit être une petite molécule (moins de 3kDa), hydrophile, résistante aux protéases, aux acides et à la chaleur. Cette toxine est éloignée des toxines bactériennes déjà décrites. Les relations entre l'immunité des adultes, très résistants aux attaques bactériennes, et celles des larves ont été abordées à partir de deux expériences: une infection expérimentale provoquée par une souche proche de V. splendidus sur des P. maximus adultes et l'injection de V. pectenicida à des animaux adultes entraînant la baisse de réactivité des hémocytes. Enfin quelques applications pratiques ont été proposées pour éviter l'utilisation d'antibiotiques durant la phase larvaire.

La Réunion est une île volcanique jeune des Mascareignes. Son plateau continental est étroit et les habitats souvent constitués par des fonds sédimentaires répartis sur une grande partie du littoral abritent des communautés diversifiées de macrofaune. L anthropisation croissante ces 20 dernières années est source de différentes pollutions. Les zones côtières non-récifales et le benthos des substrats meubles sont peu connus. La structure de ces communautés est décrite essentiellement pour le nord, et l est de l île et détermine les modalités de leur fonctionnement, notamment en réponse aux perturbations. Un premier inventaire des espèces benthiques trouvées entre 20 et plus de 140 m de profondeur a été réalisé. L étude de la macrofaune et des principales variables environnementales a mis en évidence le rôle déterminant de la bathymétrie. La granulométrie des sédiments et l hydrodynamisme sont importants, notamment en zone littorale, où le macrobenthos est soumis aux perturbations naturelles (cyclones et dépressions) et anthropiques. La réponse du macrobenthos à des perturbations dues à des activités industrielles a été suivie pendant plusieurs années sur deux secteurs de l est de l ile où les rejets en mer se font différemment. Elle s est traduite par un impact croissant des rejets sur le milieu, et une réponse de la macrofaune selon un schéma-type de succession secondaire de communautés, impliquant des espèces originales bio-indicatrices de perturbation, les polychètes Eunicidae Diopatra cuprea, des Spionidae et des Capitellidae. Un outil de diagnostic de la santé de ces écosystèmes côtiers tropicaux a été adapté au contexte local ; il est basé sur le calcul d un indice biotique intégrateur de la qualité de milieu prenant en considération toute la communauté benthique. Il répond aux exigences de la Directive Européenne Cadre sur l Eau. La macrofaune sédimentaire constitue donc un outil pertinent et complémentaire pour ces analyses, tant en terme de biodiversité, que de suivi des pollutions, et s intègre dans les stratégies de gestion intégrée des littoraux tropicaux insulaires.

Le plan d'organisation des vertébrés est caractérisé par la répétition de segments tels que les vertèbres. Les premiers signes de segmentation sont observés pendant l'embryogenèse précoce, lorsque les précurseurs des vertèbres, appelés " somites ", se forment de manière périodique à partir du mésoderme paraxial présomitique (PSM). Il a été proposé qu'une "horloge de segmentation" contrôlerait la périodicité de formation des somites en interagissant avec un "front de détermination" reculant caudalement dans le PSM. Afin de comprendre les mécanismes établissant le nombre total de somites chez les vertébrés, j'ai comparé la régulation de la somitogenèse dans une espèce en formant un grand nombre-le serpent des blés- avec la souris, le poulet et le poisson zèbre. J'ai premièrement cloné et analysé par hybridation in situ l'expression des gènes impliqués dans la formation de front de détermination et de l'horloge de segmentation. Le patron d'expression des gènes associés au front s'est révélé conservé, alors que celui de lunatic fringe, un gène associé à l'horloge, s'est révélé particulièrement atypique. Une étude comparative basée sur un modèle mathématique nous a conduit à l'hypothèse que ce patron d'expression traduisait un rythme accéléré de l'horloge par rapport à la vitesse d'élongation de l'axe chez le serpent, expliquant ainsi sa production accrue de somites. En conclusion, notre étude, conduite sur un modèle original, suggère que la relation entre horloge et croissance de l'axe est un facteur important pour expliquer la différence du nombre de somites entre vertébrés.