Inaug.-Diss.--Leipzig. / Vita.

A subfamília Palaemoninae é um táxon bastante diverso, com alta variabilidade nas formas e estruturas de seus representantes. A grande diversidade de habitats e diferentes estratégias reprodutivas e comportamentais que esses crustáceos apresentam se reflete na sua elevada diversidade morfológica. O uso de ferramentas moleculares pode auxiliar em questões sobre a taxonomia, descendência e relações de parentesco para algumas espécies desse gênero, contribuindo pra a melhor compreensão de suas histórias evolutivas. Para a espécie Palaemon argentinus o uso de marcadores mitocondriais possibilitou a análise da homogeneidade genética da espécie, condizente com a hipótese de ocupação recente em ambientes dulcícolas. Complementarmente, foi demonstrada uma forte correspondência entre a estrutura populacional de P. argentinus e os eventos glaciais que moldaram a região de abrangência da espécie. Além disso, foram desenhados “primers” específicos para regiões microssatélites de P. argentinus que poderão ser utilizados em estudos futuros a respeito dos eventos que moldaram a história evolutiva recente desses camarões. A aplicação de ferramentas moleculares também resulta em importantes contribuições para o conhecimento sobre a evolução de Macrobrachium potiuna, para a qual foi verificado que a variação genética intraespecífica pode ser resultante de estruturação geográfica devido ao isolamento pela distância e às especializações de habitat, corroborando para a existência de espécies crípticas dentro de um grande “pool” de variação genética nesse grupo com taxonomia confusa.

A subfamília Palaemoninae é um táxon bastante diverso, com alta variabilidade nas formas e estruturas de seus representantes. A grande diversidade de habitats e diferentes estratégias reprodutivas e comportamentais que esses crustáceos apresentam se reflete na sua elevada diversidade morfológica. O uso de ferramentas moleculares pode auxiliar em questões sobre a taxonomia, descendência e relações de parentesco para algumas espécies desse gênero, contribuindo pra a melhor compreensão de suas histórias evolutivas. Para a espécie Palaemon argentinus o uso de marcadores mitocondriais possibilitou a análise da homogeneidade genética da espécie, condizente com a hipótese de ocupação recente em ambientes dulcícolas. Complementarmente, foi demonstrada uma forte correspondência entre a estrutura populacional de P. argentinus e os eventos glaciais que moldaram a região de abrangência da espécie. Além disso, foram desenhados “primers” específicos para regiões microssatélites de P. argentinus que poderão ser utilizados em estudos futuros a respeito dos eventos que moldaram a história evolutiva recente desses camarões. A aplicação de ferramentas moleculares também resulta em importantes contribuições para o conhecimento sobre a evolução de Macrobrachium potiuna, para a qual foi verificado que a variação genética intraespecífica pode ser resultante de estruturação geográfica devido ao isolamento pela distância e às especializações de habitat, corroborando para a existência de espécies crípticas dentro de um grande “pool” de variação genética nesse grupo com taxonomia confusa.

A subfamília Palaemoninae é um táxon bastante diverso, com alta variabilidade nas formas e estruturas de seus representantes. A grande diversidade de habitats e diferentes estratégias reprodutivas e comportamentais que esses crustáceos apresentam se reflete na sua elevada diversidade morfológica. O uso de ferramentas moleculares pode auxiliar em questões sobre a taxonomia, descendência e relações de parentesco para algumas espécies desse gênero, contribuindo pra a melhor compreensão de suas histórias evolutivas. Para a espécie Palaemon argentinus o uso de marcadores mitocondriais possibilitou a análise da homogeneidade genética da espécie, condizente com a hipótese de ocupação recente em ambientes dulcícolas. Complementarmente, foi demonstrada uma forte correspondência entre a estrutura populacional de P. argentinus e os eventos glaciais que moldaram a região de abrangência da espécie. Além disso, foram desenhados “primers” específicos para regiões microssatélites de P. argentinus que poderão ser utilizados em estudos futuros a respeito dos eventos que moldaram a história evolutiva recente desses camarões. A aplicação de ferramentas moleculares também resulta em importantes contribuições para o conhecimento sobre a evolução de Macrobrachium potiuna, para a qual foi verificado que a variação genética intraespecífica pode ser resultante de estruturação geográfica devido ao isolamento pela distância e às especializações de habitat, corroborando para a existência de espécies crípticas dentro de um grande “pool” de variação genética nesse grupo com taxonomia confusa.

Orientador: Cristiane Angélica Ottoni / Resumo: As nanopartículas de prata (AgNP) oriundas da síntese biológica são descritas na atualidade como os novos agentes nanobiotecnológicos com potencial aplicação industrial e ambiental, principalmente devido a reconhecida atividade antimicrobiana. Dentre os diferentes organismos capazes de biossintetizar AgNP, os fungos filamentosos (Ff) se destacam, devido ao rápido crescimento e fácil escalonamento. Neste sentido, o presente estudo objetivou selecionar Ff marinhos, capazes de biossintetizar AgNP, assim como, otimizar o processo de síntese avaliando a influência de da concentração de AgNO3, biomassa, agitação, temperatura e pH. Também foi avaliada capacidade antimicrobiana e potencial efeito tóxico em camarão de água doce Palaemon pandaliformis. Dentre 12 linhagens Ff selecionadas, 10 apresentaram capacidade em biossintetizar AgNP. As AgNP produzidas pelas linhagens Penicillium citrinum IB-CLP11, Penicillium sclerotigenum IB-CLP17, Aspergillus niger IB-CLP20 e Penicillium polonicum IB-CLP22 apresentaram banda de ressonância plasmônica superficial no espectro em comprimento de onda compreendido entre 410-450 nm, tamanho compreendido entre 1-100 nm, carga com valor em módulo até o limite de 30 mV, índice de polidispersão inferior a 0,3. Nos estudos de ação antibacteriana, todas as 4 AgNP apresentaram capacidade em inibir o crescimento de Pseudomonas aeruginosa IPT322, Staphylococcus aureus IPT246 e Klebsiella pneumoniae IPT412 em concentração igual ou superior a 50 μg·mL-1 . Com r... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Silver nanoparticles (AgNP) from biological synthesis are currently described as the new nanobiotechnological agents with potential industrial and environmental application, mainly due to their recognized antimicrobial activity. Among the different organisms capable of biosynthesizing AgNP, filamentous fungi (Ff) stand out because of the rapid growth and easy staggering. Thus, the present study aimed to select marine fungi from the collection of culture of the Institute of Biosciences- Campus littoral Paulista (IB-CLP) of the state of São Paulo, which is able to biosynthesize AgNP, as well as optimize the synthesis process by evaluating the influence of different physico-chemical parameters, such, as variations concentrations in AgNO3, biomass, agitation, temperature and pH. An antimicrobial capacity and potential toxic effect were also evaluated in freshwater shrimp Palaemon pandaliformis. Among 12 selected strains of fungi, 10 were able to biosynthesize AgNP. All AgNP were characterized according to the proposed parameters and after 6 months of stability analysis, 4 presented a set of promising characteristics for the accomplishment of the second stage of the study. The AgNP produced by the Penicillium citrinum IB-CLP11, Penicillium sclerotigenum IB-CLP17, Aspergillus niger IB-CLP20 and Penicillium polonicum IB-CLP22 strains have surface plasmonic resonance band (SPR) in the wavelength range of 410-450 nm, size between 1-100 nm, load with module value up to the limit of 30 ... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

La fitness et a fortiori la survie d'une population dépendent de la stratégie et des performances de reproduction façonnées par son environnement. Par conséquent, les biomarqueurs traduisant une altération de la fonction de reproduction présentent un intérêt particulier. L'atteinte de la fertilité mâle au sein de la faune sauvage a notamment été adressée comme une problématique majeure susceptible de représenter une menace pour le maintien des populations. Toutefois, peu de méthodologies sont aujourd'hui disponibles chez des espèces pertinentes pour aborder cette problématique dans le cadre de programmes de biosurveillance environnementale, notamment chez les crustacés en dépit de leur représentativité au sein du règne animal et de leurs indispensables fonctions au sein des écosystèmes. Dans ce contexte, les présents travaux avaient pour objectif de proposer une ou plusieurs méthodologies basées sur la mesure de marqueurs de fonctionnalité et d'intégrité spermatique chez des crevettes Palaemonidae. Les investigations se sont portées sur deux espèces, une estuarienne, Palaemon longirostris, et une côtière, Palaemon serratus, pour leur complémentarité vis-à-vis du continuum estuaire - littoral. Compte tenu des nombreuses spécificités structurelles et fonctionnelles des spermatozoïdes de crustacés, I nombre de marqueurs transposables vers ces espèces s'est finalement avéré limité. Aussi, après une brève prospection, l'effort de recherche a rapidement été recentré sur la mesure de l'intégrité de l'ADN. Dès lors, la démarche scientifique a été construite de sorte à évaluer, point par point, la pertinence de la méthodologie développée dans une perspective d'application de l'outil dans le cadre de la surveillance environnementale. Une étape préliminaire d'optimisation et de validation méthodologique du test Cornet a démontré que, contrairement à une grande majorité de type spermatique, l'adaptation de ce test sur les spermatozoïdes de Palaemonidae ne nécessite aucune modification particulière du protocole. La dynamique de la réponse biologique en termes d'apparitions, de rémanence et d'effets possibles sur la fitness a été évaluée en conditions contrôlées au laboratoire. Ainsi, des expositions ex vivo et in vivo ont été conduites en utilisant une variété de génotoxiques modèles présentant différents modes d'actions. Les résultats ont attesté de la sensibilité, de la reproductibilité et du caractère intégrateur de la réponse. En revanche, aucun lien entre un ADN spermatique endommagé et une altération du succès de reproduction pré-éclosion n'a pu être établi. Parallèlement, une approche in situ a été conduite en vue de caractériser la valeur basale de la réponse mesurée. Différentes stratégies ont dû être adoptées en fonction des contraintes propres au milieu de vie de chacune des deux espèces. Un référentiel et une valeur seuil, communs aux deux espèces, ont pu être définis, soulignant le potentiel de transférabilité inter-espèces de l'outil. La méthodologie ainsi finalisée, a été éprouvée dans le cadre de plusieurs campagnes de suivi de différentes populations indigènes de l'estuaire et de la baie de Seine en 2015 et 2016. Les résultats se sont révélés très cohérents au regard de la pression de contamination et de la dynamique hydro-sédimentaire de la baie de Seine. En définitive, l'intégrité de l'ADN spermatique chez les Palaemonidae est opérationnelle en l'état pour un déploiement in situ en tant que biomarqueur d'exposition à un stress génotoxique. De futurs études devront néanmoins être conduites (1) pour mieux discerner les implications de ces dommages spermatiques en termes d'impact sur le recrutement des nouvelles cohortes et (2) éprouver la transférabilité de la méthodologie à d'autres espèces de crevettes et sur une plus large échelle géographique. / The environment shapes the reproduction's strategy and performance of a population, influencing its fitness and a fortiori its survival. Therefore, biomarkers that alter reproductive functions represent a great interest in ecotoxicology. The reduction of male fertility in wildlife can represent a threat to the population's survival. Moreover, fcw methodologies are available for species that are relevant to address this issue on envimnmental biomonitoring programs, especially for crustaceans, despite their representativeness in the wildlife and their essential functions within ecosysterns. The present work aimed to propose methodologies based on the measurement of functionality and integrity spermatic biomarkers on Palaemonidae shrimps. We studied two species, an estuarine, Palaemon longirostris, and a coastal species. Palaemon serratus. due to their complementaiity on the continuum estuary-littoral ecosystem. Howevcr, crustaceans' sperm has many structuraI and functional characteristics, the number of transposable markers is limited. Thereafter, the research effort was refocused on the measurement of the DNA integrity and this inethod was evaluated for its adequacy for a biomonitoring study. We optitrtized and validate the Cornet assay for the Palaemonidae species, and the dynamic of the biological response in ternis of appearances, persistence, and possible effects on fitness was evaluated under controlled conditions in the laboratoiy. Furthermore, ex-vivo and in-vivo exposures were conducted using genotoxic models with different modes of action. On the one hand, results attested to the sensibility, the reproducibility and the integrating character of the response, on the other hand, no correlation between damaged sperm DNA and an altération of the pre-hatch stage of development was established. In paralIel, an in-situ approach was conducted to characterize the baseline level of the measured response, taking into consideration the specific constraints of each species' habitat. We were able to define a common baseline level and a threshold value for both species, highlighting the potential of the tool for inter-species transferability. This method was tested with native populations from the estuary and from the Seine Bay in 2015 and 20] 6. And, the results proved to be consistent with the contamination pressure and the hydro-sedimentary dynamics of the Seine Bay. Ultimately, the DNA integrity of sperm in Palaemonidae seems to be functional for in-situ deploytnents as a biomarker of exposure to genotoxic stress. Nevertheless, future studies should be conducted (1) to botter discern the implications of this spermatic damage on the recruitment of new cohorts and, (2) to test the transferability of the methodology to other shrimp species and on a wider geographical scale.

La population de la crevette blanche Palaemon longirostris, espèce résidente des estuaires faisant l’objet d’une pêche traditionnelle, est soumise à des forçages environnementaux (fluctuations naturelles du milieu, modifications du régime hydro-climatique de l’estuaire en lien avec le changement climatique) et anthropiques importants (aspiration dans les circuits du CNPE -Centre Nucléaire de production d’Electricité du Blayais-, pêche ciblée, pollutions etc.). Dans ce contexte et sur la base d’un suivi mensuel, réalisé depuis 1979, complété par des échantillonnages en 2007, cette thèse montre que cette population répond fortement aux changements environnementaux abiotiques et anthropiques. Ainsi, d’importantes fluctuations spatio-temporelles des abondances sont mises en évidence à diverses échelles temporelles, spatiales et biologiques. L’analyse de la série à long terme montre des fortes oscillations interannuelles régulières (période 5/10 ans) en partie liées aux facteurs environnementaux et aux variations du recrutement. Une diminution de l’abondance globale, ainsi qu’un déplacement vers l’amont de cette population, sont également constatés. Ce déclin est attribué aux fortes variations et nombreuses modifications des traits de vie de l’espèce –reproduction, -croissance, -mortalité, démontrées au cours de l’étude. La présence de déformations de l’exosquelette, étudiée aussi via un élevage de plusieurs mois, révèle par ailleurs, de forts impacts négatifs à l’échelle individuelle (mortalité). De plus, des simulations réalisées à partir d’un modèle matriciel de dynamique de population élaboré durant l’étude, montrent la synergie des pressions anthropiques par prélèvements (CNPE, pêche) et des forçages environnementaux, ainsi que l’importance des processus de déplacement dans le fonctionnement de cette population. Cette étude démontre finalement l’intérêt que revêt cette population et plus largement les populations de crevettes estuariennes, pour l’étude du fonctionnement et du diagnostic de l’état des écosystèmes estuariens. De nouvelles métriques originales sont proposées, lesquelles ouvrent vers la voie vers de nouveaux indicateurs. / The white shrimp, Palaemon longirostris, is an estuarine species and an important fishing resource. This species therefore encounters an important environmental forcing (natural fluctuations of the environment, modifications of the hydro-climatic regime of the estuary associated with the climate change) and an anthropological forcing (drawing up by the circuits of the CNPE - Nuclear center of electricity production of Blayais-, targeted fishing, pollutions etc.). In this context and on the basis of a monthly survey in place since 1979 and completed in 2007, this study shows that this population is strongly influenced by environmental and anthropological changes. Important spatio-temporal variations in the shrimp abundance are highlighted at different temporal, spatial and biological scales. A long-term analysis underlines strong regular interannual oscillations (5/10-year period) partially linked with environmental factors and recruitment variations. A decrease in the global abundance and a movement of this population towards the upstream part of the estuary are also displayed. In this study, the decline is attributed to strong variations and numerous modifications in the life history traits of the species - reproduction, - growth, - mortality. The presence of exoskeletal deformities, alternatively studied via a rearing of several months, reveals strong negative impacts at the individual scale (mortality). Furthermore, simulations based on a population-matrix model, developed during the study, show the synergy of the anthropological pressure by capture (CNPE, fishing) and the environmental forcing, as well as the importance of movement processes in the population dynamics. This study finally demonstrates the interest of this population, and more widely of the estuarine shrimp populations, in the understanding of the functioning and the diagnosis of the estuarine ecosystem state. New original metrics are proposed, opening the way towards new indicators.