L’objectif de la thèse était d'identifier s’il existait des différences d’utilisation digestive et métabolique des glucides alimentaires entre deux lignes de truite sélectionnées pour leur teneur divergente en lipides intramusculaires: la lignée maigre (L) à faible taux de lipides dans le muscle et la lignée grasse (F) à teneur élevée de lipides musculaires. Dans ce but les deux lignées ont été nourries avec deux aliments, un contenant des glucides alimentaires (20% d’amidon), l’autre ne contenant pas. Chez les deux lignées, la présence d’amidon dans les régimes n’a pas eu d’effets sur la croissance, a été associée à une épargne protéique, et a provoqué une hyperglycémie postprandiale modérée, en induisant les acteurs impliqués dans la signalisation cellulaire (TOR/AMPK). Aucune différence entre les deux lignées n’a été observée pour la digestion de l'amidon, le niveau d’expression des gènes codant les transporteurs de glucose dans l’intestin, la glycémie postprandiale et l'utilisation périphérique du glucose (muscle et tissu adipeux). Par contre, la lignée F se caractérise par une croissance et une efficacité alimentaire plus faibles, des capacités plus élevées de stockage du glucose sous forme de glycogène hépatiques et de lipogenèse (sans impact sur l’utilisation des glucides) et un métabolisme lipidique spécifique (plus faible catabolisme des acides gras, plus fortes capacités à synthétiser des chylomicrons et à bio-convertir des acides gras). Dans une seconde étude, le remplacement de l'huile de poisson de l’aliment par un mélange d'huiles végétales a supprimé la plupart des différences moléculaires observées précédemment entre les deux génotypes. Toutefois, l’apport de glucides alimentaires a alors entrainé des modifications métaboliques au niveau intestinal et hépatique avec, par exemple, l’induction des capacités moléculaires de bioconversions des acides gras. Globalement, nos données ont donc démontré qu’il existait des différences métaboliques importantes entre les deux lignées mais que cela n’aboutissait pas à une meilleure utilisation des glucides alimentaires. En outre, nos travaux soulignent l'importance de la composition des aliments dans les réponses' des différents génotypes de poissons. / The aim of the thesis was to characterise the differences in digestive and metabolic utilisation of dietary carbohydrates between two lines of rainbow trout divergently selected for muscle fat content (Fat-F and Lean-L), when fed diets with (20%) or without gelatinised starch. In both lines, starch intake did not adversely affect growth, resulted in a moderate postprandial hyperglycemia, enhanced protein/lipid retention and a distinct intracellular signalling pattern in the liver involving the energy sensor AMPK and nutrient sensor TOR-S6. No difference between the two lines was observed for the apparent digestibility of starch, the mRNA levels of genes encoding glucose transporters in the intestine, regulation of postprandial glycemia and utilisation of glucose in the peripheral tissues (muscle and adipose tissue). However when compared to the L line, the F line was characterised by lower growth and feed efficiency; better capacity to store excess glucose as indicated by higher glycogen levels and mRNA levels of lipogenic markers in the liver (with no impact on glucose homeostasis); and a specific lipid metabolism (a greater potential to synthesise chylomicrons and to bioconvert fatty acids, coupled with a lower potential to oxidise fatty acids). In a separate study, replacement of fish oil in the diet with a blend of vegetable oils was found to suppress most of the molecular differences previously observed between the two genotypes. Starch intake under the vegetable oil diet regime led to different metabolic changes in the intestine and liver, for example, elicited a higher transcriptional response of key desaturase and elongase enzymes in both lines. Overall, our data demonstrated the existence of significant metabolic differences between the two trout lines, but it did not lead to better utilisation of dietary carbohydrates. In addition, our work highlights the importance of diet composition in the growth and metabolic response of different genotypes of fish.

Le débit saisonnier du Mékong joue un rôle central dans la structuration amont/aval des communautés aquatiques. Cette étude examine les dynamiques de la structure spatiale et temporelle des communautés de poissons dans le bassin inférieur du Mékong, comprenant le Mékong aval et ses principaux affluents. L'application de méthodes statistiques univariées et multivariées, sur des bases de données spatiales et temporelles piscicoles et environnementales, met en évidence : * Le rôle prépondérant des débits dans l'explication de la dynamique spatiale et temporelle des patrons de diversité et de structure des assemblages piscicoles dans la bassin aval du Mékong. * Les effets de la pêche non sélective dans l'un des plus grands systèmes de production halieutique tropicale au monde, le lac le Tonlé Sap, avec la mise en évidence d'une production globalement durable marquée néanmoins par une composition altérée des communautés de poissons. * Les réponses des assemblages de poissons face aux fluctuations saisonnières et à la stabilité des débits dans les rivières non régulées et régulées du bas Mékong. Les résultats obtenus lors de cette thèse contribuent à la connaissance du fonctionnement des peuplements piscicoles et apportent une aide à la conception de plans de gestion et de conservation des ressources halieutiques et des autres ressources aquatiques dans le bassin du Mékong et au-delà. Cette étude suggère que : * Le maintien de la dynamique saisonnière des débits et de la connectivité des habitats est impératif afin d'assurer la dispersion longitudinale et latérale des poissons vers des habitats vitaux pour leur reproduction, leur alimentation et leur protection. * L'établissement d'une réglementation appropriée basée sur la connaissance des pics migratoires de poissons aux différentes échelles spatio-temporelles permettrait aux poissons migrateurs de franchir les rivières pour accéder à leurs habitats nécessaires à l'accomplissement de leur cycle de vie. Aussi, faire respecter et opérationnaliser de façon efficace les mécanismes officiels de gestion halieutique aux échelles locales, nationales et régionales, mais aussi allouer suffisamment de moyens pour le secteur de la pêche afin de lutter contre les pratiques de pêche illégale et pour la mise en œuvre de mesures de conservation contribuerait à résoudre les problèmes de surexploitation des ressources aquatiques. * La mimique des variations naturelles des débits par les barrages hydroélectriques devrait être priorisées et appliquées comme une des mesures permettant d'atténuer leurs impacts sur les peuplements aquatiques du bassin du Mékong. / The Mekong seasonal flow plays a pivotal role in structuring up- and downstream aquatic communities. The thesis investigates the dynamics of spatial and temporal fish community structure in the Lower Mekong system, i.e. the Lower Mekong River and its major tributaries. Using spatial and time-series datasets and univariate as well as multivariate statistical approaches, the thesis highlights: * The importance of flow and other environmental factors in explaining spatial and temporal dynamics of fish diversity patterns and assemblage structure in the Lower Mekong system. * The effects of indiscriminate fishing in one of the world's largest tropical inland fisheries, the Tonle Sap, with the finding of, despite overall stationary catch per unit effort (CPUE), strong alterations in assemblages composition, with decreasing trends in catches of large-sized species, and increasing trends in the catches of some small-sized species. * Contrasted responses of fish assemblages to a gradient of disruption of flow seasonality and predictability due to dams in the Lower Mekong system. The results obtained through this thesis contribute to the ecological understanding of fish assemblages and to the design of applications for long-term planning, monitoring, management and conservation of fisheries in the Mekong Basin and beyond. The thesis suggests that: * Maintaining the Mekong robust and predictably seasonal flood pulse dynamics and habitat connectivity is imperative to ensure fish longitudinal and lateral dispersal ability among critical habitats for breeding, feeding and seeking refuge. * Setting appropriate regulations based on known peak fish migrations at various spatiotemporal scales would allow migratory fish species to pass through rivers, access critical habitats and complete their life cycles. Also, enforcing and operationalizing the existing formal fisheries management mechanisms effectively at local, national and regional levels as well as allocating sufficient resources to the fishery sector to combat illegal fishing practices and implementing fisheries conservation measures in critical habitats would help deal with the problem of overharvesting. * Hydropower-related pulsed flows that can mimic as far as possible the natural pulsed flows are critical to reduce downstream effects on aquatic organisms, and, thus, should be prioritized and applied as one of the measures to mitigate the impacts from existing and planned hydropower dams in the Mekong Basin.

Le changement climatique en cours modifie les conditions environnementales et les espèces doivent s'adapter à ces nouvelles conditions, en restant sur place ou en se déplaçant conduisant alors à de nouvelles distributions. Ce repositionnement revêt deux dimensions principales : (i) l'adaptabilité des espèces aux nouvelles conditions (changement de traits d'histoire de vie) liée à la résilience des populations et (ii) leur capacité à explorer de nouveaux habitats favorables. Cette étude avait pour objectif l’élaboration d’un modèle dynamique mécaniste intégrant ces deux dimensions de manière à pouvoir évaluer, comprendre et prédire les possibilités de repositionnement des poissons migrateurs amphihalins européens face au changement climatique.Pour accomplir leurs cycles de vie, les espèces migratrices amphihalines utilisent nécessairement des écosystèmes dulçaquicoles, estuariens et marins. Ces cycles de vie particuliers leur confèrent un plus grand potentiel de repositionnement que les espèces dulçaquicoles. Une base de données sur les traits de vie de ces espèces intégrant notamment ceux pouvant potentiellement être influencés par le changement climatique et ceux pouvant jouer un rôle dans le potentiel de dispersion des espèces a été construite pour l’ensemble des espèces amphihalines européens. Une méthode d’analyse multicritère hiérarchique a été proposée pour définir un indice basé sur les traits de vies visant à caractériser le potentiel de repositionnement des espèces migratrices amphihalines.Le modèle GR3D (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) a ensuite été développé pour étudier de façon dynamique le repositionnement potentiel de ces espèces, à large échelle, dans un contexte scénarisé de changement climatique. Il s’agit d’un modèle de simulation stochastique, individus centré, intégrant les principaux processus de dynamique de population d’un poisson migrateur amphihalin (reproduction, mortalité, croissance, migration de montaison avec dispersion, migration de dévalaison).Un premier cas d’étude exploratoire simulant le repositionnement d’une population virtuelle de grande alose (Alosa alosa) de son bassin versant d’origine à un bassin versant voisin inhabité dans un contexte d’augmentation de la température a permis de réaliser une analyse de sensibilité globale du modèle GR3D à la fois aux paramètres incertains de dynamique de population et aux paramètres reliés à la structure de l’environnement. Il a été mis en évidence une sensibilité particulière du modèle aux paramètres liés à la durée de vie et à la mortalité en mer ainsi qu’à la distance entre les deux bassins versants de l’environnement pour déterminer le succès de colonisation.Enfin, l’utilisation du modèle GR3D sur un cas d’application réel a permis de commencer à évaluer l’évolution de la persistance de la grande alose à l’échelle de son aire de répartition (i.e. la façade atlantique) dans un contexte de changement climatique.Les simulations du modèle GR3D devraient ainsi trouver à terme des applications pour la gestion et la conservation des espèces migratrices amphihalines. / The ongoing climate change is modifying the environmental conditions and species have to adapt to these new constraints, either on the same site or migrating in new suitable sites leading to a modification of distribution area. This repositioning has two main dimensions: (i) the species capacity to adapt to the new conditions (modification of life history traits) which is linked to the species resilience and (ii) the species capacity to explore new suitable habitats. The objective of this study was to build a mechanistic model incorporating these two dimensions in order to evaluate, understand and predict the repositioning possibilities of European diadromous fish facing climate change.In their life cycles, diadromous fish species have to use freshwater, estuarine and marine ecosystems. These specific life history strategies represent a great repositioning potential in comparison to freshwater fish species. A database of diadromous fish life history traits, incorporating those that could be influenced by climate change and those that could have an importance in the species repositioning potential, has been built. An Analytic Hierarchy Process has been suggested to develop a composite score based on life traits aiming at assessing the diadromous species repositioning potential.Then, the GR3D model (Global Repositioning Dynamics for Diadromous fish Distribution) has been developed in order to study with a dynamic approach the repositioning potential of diadromous fish, at a large scale, in a context of climate change. This model is a simulation, stochastic and individual-based model incorporating the main population dynamics processes of a diadromous fish (reproduction, mortality, growth, upstream migration with dispersal and downstream migration).A first exploratory application case simulating the repositioning of a virtual allis shad (Alosa alosa) population between two river catchments under a scenario of temperature increase has been carried out and the associated global sensitivity analysis has been performed in order to determine the influence of uncertain population dynamics parameters and of parameters defining the landscape stucture. The results showed that dispersal distance and parameters related to sea lifespan and to survival at sea were crucial to determine the success of colonization.Finally, the use of GR3D in a real application case allowed improving the understanding of allis shad persistence at the scale of its distribution area (i.e. the Atlantic coast) in a context of climate change.Over time, simulation results of GR3D should be relevant and useful in management and conservation of diadromous fish species.

La compréhension des déterminismes des communautés de poissons et de leurs variations est un enjeu majeur, tant en écologie qu'en bioindication. Dans ce travail doctoral, nous avons mis en place des outils de statistiques avancées afin d'identifier les aspects des régimes thermique et hydrique, constituants essentiels de l'environnement naturel des poissons, responsables des variations des assemblages de juvéniles de cyprinidés du haut Rhône. En utilisant des chroniques de températures de l'eau, de débits et d'échantillonnages par pêche électrique sur la période 1980-2005, nous avons déterminé trois groupes d'espèces présentant des réponses synchrones aux variations d'environnement, et développé deux types de modèles hiérarchique, s'appuyant sur ces groupes, selon une perspective bayésienne :- un modèle de régression poissonienne, pour lequel nous avons utilisé une procédure de choix de modèle fondée sur le critère du Facteur de Bayes. Ce premier modèle nous a permis de sélectionner les variables d'intérêt et de quantifier leurs effets sur les variations interannuelles d'abondances des différentes espèces. - un modèle à facteur latent partagé, résumant l'influence commune d'une variable latente, l'hypersignal, sur les variations de l'environnement et des proportions relatives des groupes d'espèces. Nous avons ainsi souligné les importances relatives des variables environnementales dans la structuration des communautés. Alors que leurs effets sont généralement discutés séparément, nous avons mis en évidence l'influence conjointe des régimes thermique et hydrique sur la structuration et les variations interannuelles des assemblages de juvéniles de poissons en grandes rivières.

Une approche variationnelle robuste est proposée pour le recalage de signaux 1D puis appliquée au calcul des géodésiques de formes pour la classification. L'approche est ensuite étendue au recalage d'images de séquences de formes. Cette approche de recalage, basé-géométrie, est particulièrement bien adaptée aux images peu contrastées, pour lesquelles le recalage basé-intensité manque d'efficacité. Une étude de validation est menée sur des signaux et des images issus de la biologie et du milieu médical. La reconnaissance de formes (classification et recherche) a aussi été validée sur la base d'images MPEG-7 largement utilisée dans la littérature scientifique. L'application principale visée concerne le traitement des signaux et des images issus d'archives biologiques marines (otolithes de poissons et coquilles Saint-Jacques), qui présentent une grande variabilité inter-individuelle et où les approches de recalage sont d'un intérêt tout particulier. Les méthodes proposées ont été appliquées avec succès à l'identification de l'espèce et/ou du stock du poisson et de la coquille Saint-Jacques, à l'estimation de l'âge et de la croissance du poisson, comme aide à l'interprétation des marques de croissance et à l'établissement de modèles statistiques de formes.

La variabilité spatiale et temporelle de l’écoulement en rivière contribue à créer une mosaïque d’habitat dynamique qui soutient la diversité écologique. Une des questions fondamentales en écohydraulique est de déterminer quelles sont les échelles spatiales et temporelles de variation de l’habitat les plus importantes pour les organismes à divers stades de vie. L’objectif général de la thèse consiste à examiner les liens entre la variabilité de l’habitat et le comportement du saumon Atlantique juvénile. Plus spécifiquement, trois thèmes sont abordés : la turbulence en tant que variable d’habitat du poisson, les échelles spatiales et temporelles de sélection de l’habitat et la variabilité individuelle du comportement du poisson. À l’aide de données empiriques détaillées et d’analyses statistiques variées, nos objectifs étaient de 1) quantifier les liens causaux entre les variables d’habitat du poisson « usuelles » et les propriétés turbulentes à échelles multiples; 2) tester l’utilisation d’un chenal portatif pour analyser l’effet des propriétés turbulentes sur les probabilités de capture de proie et du comportement alimentaire des saumons juvéniles; 3) analyser les échelles spatiales et temporelles de sélection de l’habitat dans un tronçon l’été et l’automne; 4) examiner la variation individuelle saisonnière et journalière des patrons d’activité, d’utilisation de l’habitat et de leur interaction; 5) investiguer la variation individuelle du comportement spatial en relation aux fluctuations environnementales. La thèse procure une caractérisation détaillée de la turbulence dans les mouilles et les seuils et montre que la capacité des variables d’habitat du poisson usuelles à expliquer les propriétés turbulentes est relativement basse, surtout dans les petites échelles, mais varie de façon importante entre les unités morphologiques. D’un point de vue pratique, ce niveau de complexité suggère que la turbulence devrait être considérée comme une variable écologique distincte. Dans une deuxième expérience, en utilisant un chenal portatif in situ, nous n’avons pas confirmé de façon concluante, ni écarté l’effet de la turbulence sur la probabilité de capture des proies, mais avons observé une sélection préférentielle de localisations où la turbulence était relativement faible. La sélection d’habitats de faible turbulence a aussi été observée en conditions naturelles dans une étude basée sur des observations pour laquelle 66 poissons ont été marqués à l’aide de transpondeurs passifs et suivis pendant trois mois dans un tronçon de rivière à l’aide d’un réseau d’antennes enfouies dans le lit. La sélection de l’habitat était dépendante de l’échelle d’observation. Les poissons étaient associés aux profondeurs modérées à micro-échelle, mais aussi à des profondeurs plus élevées à l’échelle des patchs. De plus, l’étendue d’habitats utilisés a augmenté de façon asymptotique avec l’échelle temporelle. L’échelle d’une heure a été considérée comme optimale pour décrire l’habitat utilisé dans une journée et l’échelle de trois jours pour décrire l’habitat utilisé dans un mois. Le suivi individuel a révélé une forte variabilité inter-individuelle des patrons d’activité, certains individus étant principalement nocturnes alors que d’autres ont fréquemment changé de patrons d’activité. Les changements de patrons d’activité étaient liés aux variables environnementales, mais aussi à l’utilisation de l’habitat des individus, ce qui pourrait signifier que l’utilisation d’habitats suboptimaux engendre la nécessité d’augmenter l’activité diurne, quand l’apport alimentaire et le risque de prédation sont plus élevés. La variabilité inter-individuelle élevée a aussi été observée dans le comportement spatial. La plupart des poissons ont présenté une faible mobilité la plupart des jours, mais ont occasionnellement effectué des mouvements de forte amplitude. En fait, la variabilité inter-individuelle a compté pour seulement 12-17% de la variabilité totale de la mobilité des poissons. Ces résultats questionnent la prémisse que la population soit composée de fractions d’individus sédentaires et mobiles. La variation individuelle journalière suggère que la mobilité est une réponse à des changements des conditions plutôt qu’à un trait de comportement individuel. / Spatiotemporal flow variability contributes to create a dynamic habitat mosaic sustaining ecological diversity. One of the most important topics in ecohydraulic research is to identify the relevant scales of flow variability affecting organisms at different life stages. The general objective of the thesis is to examine the links between habitat variability and the behaviour of juvenile Atlantic salmon. More specifically, three themes are addressed: turbulence as a fish habitat variable, the spatial and temporal scales of habitat selection and individual variability in fish behaviour. Through detailed field measurements incorporating a variety of sampling techniques and statistical analyses our objectives were to: 1) Quantify the causal links between standard habitat variables and flow turbulence at multiple scales; 2) Test a new in situ portable flume to analyse the effect of turbulent flow properties on the prey capture probability and foraging behaviour of juvenile Atlantic salmon; 3) Analyse the spatial and temporal scale dependence of fish-habitat associations within a reach during the summer and autumn; 4) Examine individual variation of seasonal and daily activity patterns and habitat use and their interaction; 5) Investigate the individual variation in seasonal daily movement behaviour in relation to environmental fluctuations. The thesis provides a detailed characterization of turbulence in pools and riffles and showed that the capacity of ‘standard’ fish habitat variables to explain turbulent properties was relatively low, especially at smaller spatial scales, but varied greatly between the units. From a practical point of view, this level of complexity suggested that turbulence should be considered as a ‘distinct’ ecological variable within this range of spatial scales. In a second experiment, using an in situ portable flume and underwater videotaping of fish, we did not conclusively confirm or rule out the effect of turbulence on prey capture probability, but observed a preferential selection of locations where flow velocity was downward and turbulence intensity was lower. The selection of lower turbulence habitat was also observed in natural habitat conditions in an observational field study, in which 66 PIT-tagged fish were tracked for three months in a river reach using a high resolution network of antennas buried in the bed. Juvenile salmon habitat selection was dependant on the scale of observations. Fish were associated with moderate depth micro-scale habitats, but also with higher depth patch-scale habitats. Furthermore, the range of habitat used by individuals increased asymptotically with the temporal scale. The scale of one hour was considered as optimal to describe the range of habitats used in a day and three days optimal to describe the range of habitat used in a month. Individual tracking revealed high inter-individual variability in activity patterns, as some individuals were predominantly nocturnal whereas others frequently changed their daily activity pattern. Changes in activity patterns were linked to environmental fluctuations, but also to individual habitat use patterns, which might signify that lower quality habitats require fish to increase daytime activity when food intake and the risk of predation are both high. High inter-individual variability was also observed in the fish movement behaviour. It appeared that most fish exhibited low mobility on most days, but also showed occasional bouts of high mobility. Between-individual variability accounted for only 12-17% of the variability in the mobility data. These results challenge the assumption of a population composed of a sedentary and mobile fraction. Individual variation on a daily basis suggested that movement behaviour is a response to changing environmental conditions rather than an individual behavioural trait.

L'utilisation d'organismes génétiques modèles a permis l'investigation à grande échelle de mécanismes cellulaires et moléculaires pour la biologie. La larve de poisson zèbre (Danio rerio) est un organisme vertébré modèle simple qui présente plusieurs avantages pour identifier les bases moléculaires et pharmacologiques du développement et du comportement à travers des cribles génétiques et chimiques respectivement. Plusieurs paradigmes expérimentaux reposent sur une caractérisation précise du phénotype comportemental associé avec un génotype ou l'application d'une drogue. Ce processus de phénotypage bénéficierait d'une compréhension globale des manœuvres possibles afin de caractériser précisément le comportement globale de larves observé au cours d'une expérience. L'analyse sur plusieurs minutes de la locomotion spontanée des larves de poisson zèbre en groupe fournit un cadre idéal pour atteindre ces objectifs.Si l'analyse manuelle du comportement animal est possible pour l'observation de manœuvres isolées et stéréotypées, elle n'est pas compatible avec une approche à grande échelle. A partir de cinq jours, la larve de poisson zèbre se meut sous forme de bouffées natatoires qui arrivent à haute fréquence et sont séparées par quelques secondes. La difficulté d'observation à haute fréquence et d'analyse de la locomotion en bouffée rend une analyse manuelle simple à partir de séquences vidéos du comportement impossible. Le développement récent de caméras rapides avec acquisition en mode continu, couplé aux avancées en informatique et en intelligence artificielle rend possible une analyse automatique du comportement. Les systèmes commerciaux actuels permettent des enregistrements sur des longues durées mais sans capturer la complexité et la diversité des mouvements réalisés. Nous avons donc créé ZebraZoom, notre système d'analyse haut débit permettant de suivre, de quantifier et de catégoriser le comportement spontané de chaque larve de poisson zèbre au sein d'un groupe.Nous avons monté un dispositif expérimental qui consiste à placer sept larves de poisson zèbre âgées d'entre cinq et sept jours dans huit boîtes de pétri. Les boîtes de pétri sont disposées sur une table lumineuse et une caméra rapide positionnée au-dessus enregistre le comportement spontané à 337 Hz pendant quatre minutes. Une fois la vidéo acquise, ZebraZoom localise automatiquement chacune des huit boîtes de pétri, puis suit tête et queue de chacun des animaux sur l'ensemble de la vidéo, grâce à des procédures de vision par ordinateur. ZebraZoom identifie automatiquement chaque bouffée natatoire. Le phénotypage du comportement a été réalisé grâce à deux méthodes complémentaires : l'extraction de paramètres globaux caractérisant la dynamique des mouvements et la catégorisation automatique des mouvements en différents manœuvres stéréotypées. Nous avons utilisé l'analyse des paramètres globaux afin de caractériser l'effet de drogues agissant sur les récepteurs de neurotransmetteurs et l'analyse d'un mutant aveugle. La catégorisation automatique des mouvements est réalisée grâce a des procédures d'apprentissage automatique (" Machine Learning "). Nous avons illustré l'utilité de cette catégorisation pour étudier les interactions entre larves à ces stades précoces. En conclusion, notre programme ZebraZoom permet de réaliser un phénotypage automatique et complet, et cette approche pourra être appliquée dans d'autres systèmes et contextes expérimentaux.

Cette thèse concerne principalement la résolution des problèmes d'inversion dynamiquedans le cadre des systèmes dynamiques non linéaires. Ainsi, un ensemble de techniquesbasées sur l'utilisation des trains de mesures passées et sauvegardées sur une fenêtreglissante, a été développé. En premier lieu, les mesures sont utilisées pour générerune famille de signatures graphiques, qui constituent un outil de classification permettantde discriminer les diverses valeurs des variables à estimer pour un système non linéairedonné. Cette première technique a été appliquée à la résolution de deux problèmes : leproblème d'électolocation d'un robot doté du sens électrique et le problème d'estimationd'état dans les systèmes à dynamiques non linéaires. Outre ces deux applications, destechniques d'inversion à horizon glissant spécifiques au problème de diagnostic des défautsd'éoliennes dans le cadre d'un benchmark international ont été développées. Cestechniques sont basées sur la minimisation de critères quadratiques basés sur des modèlesde connaissance.

Le bassin hydrographique de la Seine figure parmi les bassins français les plus anthropisés. Les communautés piscicoles qui le peuplent sont potentiellement marquées par les pressions humaines qui s'exercent sur le milieu aquatique, et dont l'ampleur depuis l'Époque industrielle a été grandissante. L'objectif de ce travail était d'identifier les facteurs à l'origine des modifications de la répartition des peuplements de poissons sur le temps long. Afin de mettre en évidence les possibles changements intervenus durant les deux derniers siècles, ce travail a été mené en croisant deux types d'approches, l'une historique et l'autre écologique. Cette étude, basée sur des données d'observations de poissons dans le bassin de la Seine depuis le début du XIXe siècle, montre une importante modification de la faune piscicole (i.e. introductions et disparitions d'espèces) à l'échelle du bassin. Par ailleurs. L’analyse comparative des données historiques, pour lesquelles existent des mentions d'abondances, et des données écologiques actuelles montre que les aires de répartition de certaines espèces ont été très largement modifiées. Sur différents secteurs du bassin, les résultats témoignent d'évolutions parfois importantes de la composition des peuplements en lien avec différents types de pressions anthropiques exercées sur le milieu à des échelles d'espace et de temps variées. Ce travail confirme l'intérêt d'une approche interdisciplinaire dans la compréhension de l'histoire des écosystèmes. De futures recherches sont néanmoins nécessaires afin de cerner l'importance de facteurs plus locaux sur la répartition des espèces piscicoles. / In France, the Seine River basin has been harshly impacted by anthropogenic pressures since the Industrial revolution. Fish community is expected to be disturbed by these human pressures on aquatic environment. This thesis aimed to highlight the factors involved in the changes of fish species spatial distribution over the last two centuries using both historical and ecological approaches. The analysis of historical data of fish distributions on the Seine River basin showed some important modifications of fish communities (i.e. species introductions and extinctions) at the catchment scale, since the beginning of the XIXth century. The comparative study based on historical abundances and actual data showed that certain species have changed their distribution area. Besides, substantial evolutions in fish assemblages occurred in certain rivers, probably in relation to anthropogenic pressures acting at different spatial and temporal scales. This study confirms the interest of an interdisciplinary approach to improve knowledge of ecosystems' history. Nevertheless, future researches are still needed to better understand the effects of local factors on fish distribution area.

La pression toxique induite par les perturbateurs endocriniens sur l’environnement ainsi que sur la santé de l’homme a augmenté de manière significative durant les dernières décennies. Il est devenu urgent de mettre en place des outils pour détecter et surveiller les perturbateurs endocriniens et pour déterminer la possibilité de cause de perturbations endocriniennes pour les produits chimiques nouvellement introduits. Le développement de nouveaux tests biologiques in vivo en utilisant les larves d'organismes aquatiques tels que medaka (Oryzias latipes) ou Xenopus laevis semble être une stratégie adéquate pour identifier les perturbateurs endocriniens. Durant cette thèse, trois nouveaux modèles transgéniques à base de l’embryon de medaka ont été développés. Le modèle transgénique de medaka ChgH -gfp permet la détection rapide des œstrogènes et des inhibiteurs de l'aromatase en seulement 24 heures avec une sensibilité de 15 ng / L d’éthinylestradiol. Le modèle transgénique de medaka 42sp50-gfp_CgH-gfp montre une fluorescence dans le foie en réponse aux œstrogènes, en plus de la fluorescence émise dans les œufs en développement. C’est donc un système approprié pour étudier le lien entre la signalisation de l'axe ostrogénique et des aberrations de la détermination du sexe chez les poissons. Un embryon transgénique de medaka spiggin - GFP a aussi été développé pour détecter les androgènes et anti-androgènes dans un test de 96 heures avec une sensibilité de 1,5 ug / L de 17α–méthyl testostérone et 276 ug / L de flutamide. Les nouveaux modèles de medaka transgéniques rapporteurs développés dans cette thèse permettent une détection rapide, simple et fiable des perturbateurs d'axe ostrogénique, androgénique et de l’aberration de détermination du sexe chez le medaka. Ils ont été appliqués pour détecter les perturbateurs endocriniens dans les eaux de surface de l'environnement et pour évaluer le rôle potentiel des produits chimiques dans les perturbations endocriniennes. Cela a permis de démontrer l’applicabilité de ces embryons fluorescents comme outils biologiques dans la procédure de détection et la caractérisation des perturbateurs endocriniens. / The toxic pressure of endocrine disruptors on biodiversity and human health has increased significantly over recent decades. As a consequence tools are needed to detect and monitor endocrine disruptors in surface water and to determine the endocrine disrupting potential of newly introduced chemicals. Fish and amphibian larvae, notably the medaka (Oryzias latipes) and Xenopus laevis, offer multiple advantages in this context. In the research carried out in the context of this thesis, different novel medaka-based transgenic models were developed. First, transgenic ChgH-gfp medaka model was designed and optimized for the rapid detection of estrogens and aromatase inhibitors. The model shows significant response within 24 hours with a sensitivity of 15 ng/L ethinylestradiol. Second, a double transgenic 42sp50-gfp_ChgH-gfp medaka which exhibits fluorescence both in the liver in response to estrogens and in developing oocytes as a function of phenotypic sex. It is therefore a suitable model for studying the link between estrogen axis signalling and aberrations of sex determination in fish. Third, a novel spiggin-gfp medaka model was developed to detect androgens and anti-androgens. This model can be exploited in a 96-hour assay with a sensitivity of 1.5 μg/L 17α- methyltestosterone and 276 μg/L flutamide. The novel transgenic medaka models developed in this thesis allow rapid, simple and reliable detection of estrogen and androgen axis disruption and aberrations in medaka sex determination. They have been successfully applied to detect endocrine disruptors in environmental surface water and to assess chemicals with unknown endocrine disrupting potential. Taken together these results demonstrate the applicability of medaka reporter larvae as biological tools in the procedure of detection and characterization of endocrine disruptors.