Issued also as Thesis (Ph. D.)--University of Illinois. / "Contributions from the entomological laboratories of the University of Illinois, no. 43." Includes bibliographical references (p. 145-146).

Issued also as thesis (Ph. D.) University of Illinois. / "Contributions from the entomological laboratories of the University of Illinois, no. 43." Bibliography: p. 145-146.

La littérature actuellement disponible visant à explorer la physiologie du tube digestif des larves de la mouche soldat noire (Hermetia illucens) est incapable de caractériser l'ensemble du corps des larves. La méthodologie d'histologie utilisant soit de la paraffine soit de la résine époxy permet d'observer la morphologie cellulaire. De plus, elle ne préserve pas les aspects physiologiques des tissus comme les enzymes. La méthode de substitution par congélation est préconisée car elle minimise la dénaturation des protéines et préserve les enzymes dans leur état réactif après incorporation dans le méthacrylate de glycol. La cuticule des insectes présente généralement un obstacle pour les processus histologiques car les échanges de liquides à travers cette barrière sont limités. Ainsi, la perforation de cette membrane est essayée pour permettre l'inclusion. Différentes méthodes de pré-traitements et de déshydratation sont utilisées dans ce travail afin optimiser le protocole d'inclusion du glycol méthacrylate. Les coupes histologiques obtenues ont été soumises à une coloration enzymatique afin de localiser ces protéines dans le tube digestif des larves. La qualité des lames histologiques obtenues a été évaluée sur la base de la conservation, de la fragilité des tissues et de la quantité corps gras présent dans la larve. La perforation de la chitine ne présente aucun effet bénéfique sur la qualité des lames produites. En revanche, la substitution par congélation suivie de l'inclusion de méthacrylate s'est révélé être une méthode viable pour des applications histologiques sur les larves d'insectes. Les résultats montrent qu'une composante de la trypsine liée à la membrane est localisée dans la partie postérieure de l'intestin moyen, tandis que les composantes de l'α-galactosidase soluble et liée à la membrane sont localisées dans la partie antérieure de l'intestin moyen. La trehalase n'a pas pu être localisée dans le tube digestif des larves en raison d'un protocole défectueux. / The current literature aimed at exploring the digestive physiology of the larvae of the black soldier fly (Hermetia illucens) is unable to characterise the whole body of the larvae. These studies have either used paraffine or epoxy, which are sufficient for observing cell morphology, however these methods do not preserve certain aspects of the physiology such as enzymes. Freeze-substitution followed by subsequent embedding in glycol methacrylate is a preferable method as it minimizes protein denaturation and preserves enzymes in their reactive-state. The cuticle of insects commonly presents an obstacle for histological processes, as the sclerotized chitin prevents liquid exchange, the puncturing of the chitin is one way to circumvent this issue. Larvae were subjected to no pre-treatment, puncturing the chitin before or after freezing or the removal of the chitin and daily dehydrations to optimise the embedding protocol, upon optimising this protocol the sections were subjected to enzyme staining for localizing enzymes in the digestive tract, to localize the enzyme activity in the digestive tract. The slides were evaluated based on the preservation, brittleness of the tissue and on the relative amount of fat body present in the insect. The puncturing of the chitin was found to have no beneficial effect on the quality of the slides produced, freeze-substitution and methacrylate inclusion were shown to be a viable method for histological applications on these larvae. Furthermore, a membrane-bound version of trypsin was localized in the posterior part of the midgut, whereas both the solubilized and membrane-bound versions of α-galactosidase were localized within the anterior part of the midgut, trehalase was unable to be localized, most likely due to a faulty protocol.

De nombreuses études ont été publiées sur le potentiel des inhibiteurs de protéases en phytoprotection et les stratégies développées par les insectes herbivores pour éviter l'effet antidigestif de ces protéines. Le but du projet était de documenter plus à fond les mécanismes compensatoires mis en place chez les insectes en réponse à la diète ou aux inhibiteurs de protéases, en utilisant comme système d'étude des larves du doryphore de la pomme de terre (Leptinotarsa decemlineata) se nourrissant de différentes Solanacées ou de lignées transgéniques de pomme de terre (Solanum tuberosum) exprimant différents variants d'un inhibiteur de protéases, la cystatine de tomate SlCYS8, générés par mutagénèse dirigée. Des bioessais ont été réalisés pour étudier l'impact de la diète sur la croissance, la consommation foliaire et l'abondance des protéases digestives sécrétées par l'insecte. D'autres bioessais ont été réalisés pour étudier l'impact des variants SlCYS8, administrés ex planta sur feuilles de pomme de terre ou in planta par voie transgénique. Les insectes étaient comparés à l'aide d'indicateurs macroscopiques (prise de poids, consommation foliaire) et biochimiques (protéases digestives, protéome digestif). Des analyses protéomiques étaient notamment réalisées pour estimer l'impact global de la diète sur les protéases digestives de l'insecte et identifier les protéases sensibles aux variants cystatine à l'étude. Ce projet aura contribué, dans l'ensemble, à une meilleure compréhension des mécanismes de compensation digestive chez les insectes herbivores. Il aura aussi permis de confirmer le potentiel des approches courantes du génie des protéines pour une amélioration rationnelle des inhibiteurs de protéases à des fins de phytoprotection.

Cette étude visait à étudier le potentiel des larves de mouches soldats noires (MSN) à convertir les matières organiques végétales (MOV) pré-consommation à forte teneur en humidité recueillies chez les détaillants alimentaires de la région de Québec. Les MOV recueillies dans des épiceries clientes d’un collecteur de matières organiques résiduelles (MOR) local (Sanimax Inc, Québec, Canada) ont été caractérisées quantitativement (masse et fréquence des différents types de MOV) et qualitativement (matières sèches, cendres, fibres, glucides, énergie, contenu en protéines et en lipides). Différentes diètes à base de MOV ont été formulées pour alimenter des larves de mouches et tester leurs effets sur la croissance (poids moyen, longueur, largeur, rapport longueur/largeur et indice de Fulton) et la composition proximale nutritionnelle des larves de MSN. De plus, cette étude établit le rendement de conversion auquel on peut s'attendre sur ces matières par la production de larves de MSN. L’évolution de différents paramètres physico-chimique (température et pH) lors de la bioconversion et le profil nutritionnel des larves sont aussi présentés. / The purpose of this study was to study the potential of BSF larvae to convert high moisture, pre-consumer organic vegetable matter (VRO) collected from food retailers in the Quebec City area. The VRO collected from grocery store through a partner local residual organic matter (ROM) collector (Sanimax Inc, Quebec, Canada) were characterized quantitatively (mass and frequency for different categories of VRO) and qualitatively (dry matter, ash, fibre, carbohydrates, energy, protein and fat content). Different VRO diets have been formulated to feed BSF larvae and test their effects on growth (average weight, length, width, length/width ratio and Fulton index) and the nutritional proximal composition of BSF larvae. In addition, this study establishes the conversion yield that can be expected on these materials for the production of BSF larvae. The evolution of different physicochemical parameters (temperature and pH) during bioconversion and the nutritional profile of the larvae are also presented.

Titre de l'écran-titre (visionné le 4 décembre 2024) / De par son implication dans plusieurs maladies neurologiques ainsi que dans les mécanismes sous jacents de la mémoire et de l'apprentissage, il est capital d'étudier la plasticité synaptique. Ce projet a cherché à développer des outils et protocoles permettant d'étudier les synapses et leur développement en utilisant le modèle du poisson-zèbre larvaire. À cet égard, j'ai exploité des techniques de biologie moléculaire pour concevoir et créer des plasmides codant pour l'expression de biomarqueurs synaptiques fluorescents. FingR-PSD95 (Fibronectin intrabody generated with mRNA display) est une protéine génétiquement encodée agissant à la manière d'un anticorps capable de cibler la protéine post-synaptique PSD95 localisée au niveau de l'espace post-synaptique des synapses excitatrices. Lorsqu'associé à une protéine fluorescente, FingR-PSD95 rend donc l'observation de synapses excitatrices en microscopie possible. Pour permettre au poisson-zèbre d'exprimer ces biomarqueurs, j'ai injecté des plasmides encodant FingR-PSD9 couplé à une protéine fluorescente verte (GFP) dans des œufs fécondés de poisson-zèbre au stade unicellulaire. Pour observer les prolongements neuronaux, j'ai utilisé un marquage membranaire rouge couplé au système FingR-PSD95. L'intégration de l'ADN plasmidique au génome du poisson-zèbre se fait par le système de transposase Tol2. Par la suite, j'ai employé des techniques de microscopie à fluorescence pour réaliser de l'imagerie synaptique sur des larves de poisson-zèbre vivantes. La caractérisation de ce marquage synaptique et de son efficacité chez le poisson-zèbre a alors permis de déterminer les stratégies d'optimisation nécessaires pour éventuellement développer une nouvelle lignée transgénique.Dans le cadre d'expériences de suivi de développement synaptique chez le poisson-zèbre, il est souhaitable de pouvoir imager des larves à des stades avancés de développement alors que leur répertoire comportemental se complexifie et leur organisation synaptique se développe considérablement. Il est nécessaire de développer des protocoles d'imagerie adaptés aux changements physiologiques dus à la maturation des larves. Ainsi, il sera possible d'étudier l'organisation synaptique du poisson-zèbre au travers d'expériences comportementales, d'apprentissage, et de manipulations de l'exposome (microbiote, toxines, stress, environnement social) à différents stades de développement.

L’explosion du forage et de la plate-forme pétrolière Deepwater Horizon (DWH) le 20 Avril 2010 a entrainé la plus importante catastrophe pétrolière de l’histoire des Etats-Unis, avec des quantités sans précédent de pétrole (779,000 T) et de gaz relâchées continuellement dans le Golfe du Mexique durant près de 3 mois. En retour et comme moyen de réponse, 8 million L de dispersant chimique (principalement Corexit 9500A®) furent utilisés pour disperser les nappes, dont 2.9 million L furent injectés directement à la tête du puits à 1500 m de profondeur. La marée noire coïncida avec la saison de ponte et de recrutement de l’huitre américaine Crassostrea virginica, une espèce à haute valeur écologique et commerciale dans le Golfe. En raison de ces caractéristiques biologiques (sédentaire, espèce filtreuse, répartition géographique, ponte et fécondation externe), les huitres ont été utilisées comme organisme modèle en écotoxicologie. Néanmoins, il existe très peu de données disponibles sur la toxicité du pétrole brute (HEWAF), du pétrole dispersé (CEWAF) ou du dispersant sur les jeunes stades de vie de C. virginica. L’objectif de ce travail de thèse fut 1) de déterminer les effets létaux et sublétaux d’expositions aigües et chroniques à du pétrole DWH et/ou du Corexit 9500A® sur différents stades de développement des jeunes huitres, 2) d’examiner les mécanismes de toxicité des HAP (dissouts ou particulaires) issus du pétrole et du dispersant sur des processus physiologiques sensibles, et 3) d’établir si les résultats obtenus en laboratoire correspondent aux valeurs recueillies sur le terrain lors du programme NRDA. Nos résultats ont démontré que le pétrole et/ou le dispersant pouvaient affecter la reproduction et le développement embryonnaire et larvaire de C. virginica, et que le pétrole dispersé et le dispersant induisaient en général le plus d’impact. En outre, des effets sublétaux tels que des inhibitions de croissance larvaire, de fixation ou de filtration furent observés à des niveaux d’HAP et de DOSS mesurés dans l’environnement. Ces résultats suggèrent que le pétrole et l’utilisation de dispersant, en particulier lors de la saison de ponte de l’huître, pourraient affecter son recrutement et impacter la ressource de façon délétère dans des régions touchées par une marée noire. Par ailleurs, des critères biologiques plus sensibles que la mortalité devraient être choisis et inclus dans une approche intégrative, afin d’estimer plus précisément l’impact environnemental des hydrocarbures et le devenir de ses constituants. / The explosion of the Deepwater Horizon (DWH) oil drilling rig on 20th April 2010 resulted in the largest oil-related environmental disaster in U.S history with an unprecedented amount of oil (779,000 t) and gas discharged continuously in the Gulf of Mexico, over a period of 3 months. As a response, 8 million L of chemical dispersants (mainly Corexit 9500A®) were applied on surface to dissipate the slicks, and injected directly at the well head (3 million L) at 1500 m depths. The oil spill coincided with the spawning and recruitment season of the ecologically and commercially important Eastern oyster, Crassostrea virginica. Due to its biological characteristics (sessile, filter-feeding, ubiquity, “free” spawner), oysters have been employed as a model species in ecotoxicology and for monitoring the environment. However, information on the toxicity of crude oil (HEWAF), dispersed oil (CEWAF) and dispersant alone (Corexit 9500A®) on early developmental stages of C. virginica are limited. The aim of this study was to i) determine the lethal and sublethal effects of acute and chronic exposure to surface-collected DWH oil and/or Corexit 9500A® on various life stages of oysters, ii) examine the mode of toxicity of oil-associated PAHs (dissolved or particulate) and dispersant on sensitive physiological processes, and iii) establish whether there is a relationship between results collected in the laboratory and field data collected during the NRDA sampling program. Our results indicated that oil and/or dispersant adversely affected reproduction and early development of C. virginica, with dispersed oil and dispersant having generally the highest impacts. Furthermore, sublethal effects such as inhibition of larval growth, settlement success or filtration rates were observed at environmentally realistic concentrations of tPAHs or DOSS. These results suggest that oil spills and the use of dispersant as a spill response, especially at the time of oyster spawning season, could affect oyster recruitment and ultimately oyster populations in affected regions. Besides, in order to assess more precisely the environmental impact of an oil spill and the fate of its constituents, meaningful endpoints other than lethality should be selected

La plupart des organismes marins démersaux présentent une phase larvaire pélagique avant le recrutement dans la population adulte. Cet épisode pélagique est souvent la seule opportunité de dispersion au cours du cycle de vie. De ce fait, il structure les connections entre populations, qui régissent la dynamique et la composition génétique des métapopulations benthiques. Cependant, ces "larves" ne sont pas de simples ébauches des adultes, dispersées au gré des courants en attendant leur métamorphose. Ce sont des organismes souvent très spécifiquement adaptés à leur milieu. Dans cette thèse nous nous sommes efforcés d'évaluer l'impact du comportement des larves lors de la phase pélagique. Nous nous sommes focalisés sur les larves de poissons (coralliens plus spécifiquement) dont les capacités sensorielles et motrices sont particulièrement élevées. Des approches expérimentales ont été développées afin de quantifier leur orientation et leur nage in situ. Grâce à une observation synchrone des caractéristiques physiques du milieu et de la distribution des larves lors d'une campagne océanographique, nous avons tenté de caractériser leur distribution en trois dimensions dans le milieu pélagique, afin de comprendre les interactions physico-biologiques déterminant le recrutement. Enfin, une approche de modélisation novatrice, faisant appel à des concepts de minimisation des coûts et de maximisation des bénéfices habituellement utilisés en économie ou en théorie de l'approvisionnement optimal, a permis d'intégrer le comportement des larves aux modèles Lagrangiens de dispersion

Doctorat en Sciences / info:eu-repo/semantics/nonPublished

La majorité des espèces de poissons côtiers a un cycle de vie comprenant une phase juvénile et adulte démersale et une phase larvaire pélagique. Cette seconde phase représente l’unique opportunité de dispersion pour de nombreuses espèces mais est soumise à une forte mortalité. Aujourd’hui, il est toujours délicat de prédire la connectivité entre les populations car tous les processus influençant la survie et le transport des larves durant leur phase pélagique ne sont pas encore décrits. Les larves de poissons possèdent des capacités comportementales non-négligeables (de nage, d’orientation, etc.) qui pourraient leur permettre de contrôler leur dispersion au cours de leur épisode pélagique. Cependant, les observations in situ de ces comportements ont principalement été faites en milieu tropical. Elles sont nettement plus rares en milieu tempéré, notamment chez les poissons Perciformes. Dans cette thèse, nous cherchons à décrire l’écologie et les capacités comportementales des larves de poissons en Mer Méditerranée Nord-Occidentale, un milieu tempéré où elles n’ont pas encore été décrites.La première partie de cette thèse vise à décrire la distribution des jeunes stades larvaires le long d’un transect côte-large traversant un front hydrologique. Nous nous intéressons également à leurs comportements de migration nycthémérale et d’évitement des prédateurs. La méthode d’imagerie utilisée pour décrire leur distribution à microéchelle génèrant des quantités de données considérables, nous avons développé une méthode de classification automatique pour accélérer le traitement de ce type de données. La seconde partie se concentre sur la phase d’installation, c’est-à-dire lorsque les larves arrivent à la côte à la fin de leur phase pélagique. Nous avons suivi l’arrivée des larves à la côte afin de déterminer les périodes d’installation des différentes espèces ainsi que les facteurs influençant leur arrivée. Nous avons également testé in situ les capacités d’orientation des espèces les plus abondantes, en se focalisant sur les mécanismes d’orientation à large échelle. En laboratoire, nous avons mesuré les vitesses de nage de plusieurs espèces, incluant celles testées pour l’orientation. Nous avons ensuite implémenté ces comportements observés dans un modèle biophysique afin de tester leur l’influence combinée sur le taux d’installation. Pour finir, nous discutons de l’influence que peut avoir le comportement sur la survie des larves de poissons tout au long de la phase pélagique, ainsi que de l’importance de sa prise en compte dans les modèles de dispersion. / Most coastal fish species have a bipartite life history, with a demersal phase as juvenile and adult and a pelagic larval phase. Dispersal is often limited to this pelagic phase, which is also the phase experiencing the highest mortality rates. Predicting the connectivity between populations remains difficult because not all processes determining larval fish survival and transport during the pelagic phase are understood. Besides the environmental conditions that may influence the journey of fish larvae in the open ocean, these tiny organisms possess high behavioural abilities (swimming, orientating, etc.) that have the potential to shape their dispersal. However, the vast majority of in situ observations of these behaviours have been conducted in tropical environments and very little data exists on temperate Perciformes fish larvae. In this dissertation, we aim to describe the ecology and behavioural abilities of fish larvae from the Mediterranean Sea, a temperate environment where they have never been studied.The first part of this dissertation describes the distribution of young fish larvae along an inshore-offshore transect crossing an hydrological front. We also describe their diel vertical migration and predatoravoidance behaviour. The high-frequency imaging techniques used to capture their distribution at miscroscale generated huge amount of data. It lead us to modify an automatic classification method to reduce the time required to processes these kind of data. The second part focuses on the settlement phase, when fish larvae come back to the coast at the end of their pelagic journey. To shed light on the factors influencing the settlement process, we monitored the supply of fish larvae to a coastal habitat, on a weekly basis for three years and at higher frequency over shorter periods of time. Additionally, we tested the in situ orientation abilities of the most abundant species, focusing on large scale orientation mechanisms. In the laboratory, we measured the swimming speeds of several species, including the ones tested for orientation. Then, we implemented these observed behaviours in a biophysical model to explore their combined influence on settlement rate. To finish, we discuss on how larval fish behaviour may influence survival throughout the pelagic larval phase and insist on the importance of considering behaviour to improve larval dispersal models.