Les estuaires et les zones côtières constituent des territoires à fort enjeux stratégiques économiquement et pour l'environnement. Ils assurent de nombreuses fonctions biologiques et écologiques dont celle de nourricerie et de frayère pour les poissons. Ces écosystèmes sont pourtant soumis à de multiples facteurs de stress, à la fois naturels et anthropogéniques, qui peuvent représenter une menace potentielle envers les organismes aquatiques, en particulier pour les espèces commerciales de poissons. Dans ce contexte, les effets de facteurs de stress environnementaux tels que la contamination chimique et les efflorescences algales nuisibles (HABs) ont été étudiés par des approches in situ et expérimentale (microcosme et mésocosme) sur deux espèces de poissons : le flet (Platichthys flesus) et le bar (Dicentrarchus labrax). Durant cette thèse, nous avons utilisé différents indicateurs pour déterminer les réponses des poissons aux stress environnementaux. Parmi ces outils, nous avons utilisés des indices de croissance et condition, des biomarqueurs moléculaires et des paramètres immunologiques. / Estuaries and coastal areas are essential fish habitat as nursery and spawning but characterized by the presence of multiple interacting stressors, both natural and anthropogenic, which can represent potential threat toward aquatic organisms, especially for commercial fish species. In this context, the impacts of environmental stressors such as chemical contamination and Harmful algal blooms (HABs) have been studied by in situ and experimentally (microcosm and mesocosm) approaches on two fish species : European flounder (Platichthys flesus) and European sea bass (Dicentrarchus labrax). During this thesis, we used various indicators to determine fish responses to environmental stressors. Among these tools, we used the growth and conditions indices, molecular biomarkers and immunological parameters. In situ approach has been realized in two different systems anthropogenically influenced : one is heavily impacted system (Seine estuary) and the others are less impacted and/or considered as "clean" systems (Canche, Authie and Somme estuaries). As juvenile flounders concentrate in estuaries, we have chosen this species as a biological indicator to evaluate the quality of these estuarine habitats. This in situ study emphasized the negative impact of contaminants on the nursery function of estuaries. The Seine estuary exhibited the highest metals and PAHs contents in sediment compared to other estuaries and metal concentration in juvenile flounder of this estuary were also significantly higher than ones collected in the less polluted estuaries. In the same way, fish growth and condition indices were significantly lower in individuals from this estuary in spite of the sufficient food availability. To control environmental parameters such as hydrological parameters and food availability, a microcosm experiment was carried out on sea bass juveniles exposed to fresh sediment from five sites with different chemical concentrations using multi-biomarker approaches. After 21 days exposure, no metal accumulation in fish gills and any significant differences on the physiological performances and immune system responses of fish juveniles could be observed. On the other hand, responses of molecular biomarkers, particularly, EROD, GST and CAT activities increase with the chemical contamination gradient after 7days of exposure in sediment. This microcosm study confirmed the sensibility and relativity of short term molecular biomarkers responses to the chemical contamination. These two studies highlighted the complexity of the fish responses to environmental stressor due to the many variable environmental factors in situ and due to the selection of fish species (pelagic or benthic) and the exposure duration in controlled laboratory assays. Beside the impact of pollution on fish, Harmful algal blooms (HABs) are widespread along the eastern English Channel and may alter ecological functions of coastal zones and thus affecting nursery ground and fish populations. Nevertheless, the effects of two recurrent harmful algal blooms : a) Phaegocystis globosa and its degraded form transparent exopolymeric particles (TEP) with foam accumulation and b) Pseudo-nitzschia pseudodelicatissima (exponential versus senescent phase) was investigated on the growth and condition of sea bass juveniles. Both mesocosm experiments exhibited any negative impact on juvenile sea bass physiological performance, hence, survival and recruitment success. In conclusion, the results of this thesis contributed to improve the fish responses with multi-biomarker approaches to monitor and assess the health of fish communities and fish habitat quality, as well as the general ecological status of coastal zones and estuaries against the various environmental stressors.

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

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Un des enjeux majeurs en écologie est de comprendre les effets du changement climatique sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. En milieu marin, la surexploitation des ressources par l'homme est un autre facteur de forçage sur les assemblages d'espèces. La thèse propose, par une approche multi-composantes de la biodiversité, de projeter les modifications attendues sur la structure des assemblages de poissons côtiers méditerranéens soumis au changement climatique mais aussi aux différentes pressions de pêche. L'originalité de ce travail est de considérer la dynamique de la structure en taille, de la diversité des espèces mais aussi des lignées (diversité phylogénétique), des traits fonctionnels (diversité fonctionnelle) et des interactions (diversité des liens trophiques) des assemblages de poissons à différentes échelles au sein du bassin méditerranéen, ces trois dernières composantes étant largement ignorées dans les projections face au changement climatique alors qu'elles sont essentielles pour le viabilité des écosystèmes et des services associés au delà du simple nombre d'espèces.Nous avons donc projeté les futures aires de répartition des poissons côtiers méditerranéens grâce à l’implémentation d’un nouveau modèle climatique (NEMOMED8) et de modèles de niche basés sur les enveloppes bioclimatiques. Les projections des aires de distribution des poissons côtiers méditerranéens mettent en évidence que pour la fin du siècle (i) 54 espèces devraient perdre leur niche climatique, (ii) la richesse en espèces pourrait diminuer sur 70,4% du plateau continental, en particulier en Méditerranée occidentale et en mer Égée, et (iii) la taille maximale moyenne des assemblages de poissons pourrait augmenter dans 74,8% des cellules du plateau continental. Les espèces de petite taille non ciblées par la pêche pourraient être les espèces les plus menacées par le changement climatique alors que les espèces de grande taille seraient les plus vulnérables face à l'effort de pêche. Nos projections, au niveau de l’ensemble de la Méditerranée, suggérent l'érosion importante de quelques lignées comme la famille des gobidae. Même si l'érosion de PD et de FD est en partie liée à la perte de richesse spécifique (moins d'espèces moins de lignées ou de fonctions), nous avons établi, notamment dans le bassin ouest, que les assemblages de poissons perdraient plus de diversité phylogénétique et fonctionnelle que prévu simplement suite à l’érosion de la richesse spécifique.Pour appréhender les effets du changement climatique sur la structure du réseau trophique nous avons mis en place une méthodologie basée sur la robustesse d'une relation entre la taille des proies et des prédateurs. Nous avons pu ainsi mettre en évidence les modifications potentielles des réseaux trophiques au sein des assemblages de poissons face au changement global pour l’ensemble du plateau continental méditerranéen. Nous avons constaté qu'une partie importante du plateau continental méditerranéen serait confrontée à une diminution du nombre de liens trophiques, de la vulnérabilité (nombre de prédateurs par proie) et de généralité (nombre de proies par prédateur) moyennes des espèces, tandis que la connectance et le niveau trophique dans les assemblages de poissons pourraient augmenter d'ici la fin du XXIème siècle.Au-delà des modifications de richesse spécifique, les assemblages de poissons méditerranéens côtiers pourraient être modifiés dans les fonctions qu’ils jouent au sein de l’écosystème, dans leur histoire évolutive ainsi que dans les interactions structurant les réseaux trophiques. La thèse est donc une ouverture vers la biogéographie du fonctionnement des écosystèmes à partir de modèles parcimonieux et hybrides permettant d'intégrer différentes composantes de la biodiversité, l'océanographie physique, et le niveau d'exploitation des ressources pour inférer le devenir des systèmes marins côtiers face aux pressions multiples qui s'y exercent déjà. / One of the main goals in ecology is to understand the effects of climate change on biodiversity and ecosystem functioning. In marine environments the overexploitation of resources by human activities is another forcing factor on species assemblages. This PhD thesis suggested, within a multicomponentsbiodiversity approach, to project expected changes in the structure of Mediterranean coastal fish assemblages under climate change but also under different fishing pressures. The originality of this work is to consider the dynamics of size structure, diversity of species, but also lineages (phylogenetic diversity), functional traits (functional diversity) and interactions (diversity of trophic links) in fish assemblages at different scales within the Mediterranean basin, the latter three components being largely ignored in climate change projections whereas they are essential for maintaining the viability of ecosystems and associated services beyond the simple number of species. We therefore projected future geographic ranges of Mediterranean coastal fish through theimplementation of a new climate model (NEMOMED8) and based on bioclimatic envelopes models. Projected range shifts of Mediterranean coastal fish show that for the end of the century (i) 54 species would lose their climatic niche, (ii) species richness may decline on 70.4% of the continental shelf, particularly in the Western Mediterranean basin and in the Aegean Sea, and (iii) the average maximum size of fish assemblages would increase on 74.8% of the continental shelf. The small species, not targeted by fishing activities, would be the species most threatened by climate change, while larger species are most vulnerable to fishing effort.Our projections at the whole Mediterranean scale show a decrease of 13.6% for the phylogenetic diversity (PD) of coastal fish and 12.6% for their functional diversity (FD) by the end of this century and suggest a significant erosion of some lineages like the gobidae family. While erosion of PD and FD is partly due to the loss of species richness (fewer species implies less lineage and functions) we obseved, especially in the western basin, that the fish assemblages would loss more phylogenetic and functional diversity than expected simply due to the erosion of species richness. These two components, were largely ignored in conservation of marine species assemblages and appear to be strongly impacted by global change.To understand the effects of climate change on food web structure we developed a new methodology based on the robust relationship between the size of preys and predators. We were able to highlight potential changes in food webs of fish assemblages under climate change for the Mediterranean continental shelf. We found that a significant portion of the Mediterranean continental shelf would face a reduction in the number of trophic links, vulnerability (number of predators per prey) and generality (number of preys per predator) of species on average, while connectance and trophic level within fish assemblages would increase by the end of the XXIth century.Beyond changes in species richness, the Mediterranean coastal fish assemblages may be modified, in the functions that they play in ecosystem, in the amount evolutionary history they support, as well as in their interactions structuring food webs. This PhD thesis paves the way towards the biogeography of ecosystem functioning using parsimonious and hybrid models to integrate different components of biodiversity, physical oceanography, and the level of exploitation of ressouces to infer the futur of marine systems cfunctioning facing multiple pressures that are already there.

Les duplications de gènes et de génome sont considérées comme des moteurs de l’évolution des génomes eucaryotes. Trois duplications de génome complet (ou polyploïdisations) sont survenues au cours de l’évolution des vertébrés, dont deux à la base des vertébrés, et une troisième chez l’ancêtre commun des poissons téléostéens. La diversité morphologique, anatomique et écologique des espèces qui partagent un ancêtre commun polyploïde chez les chordés suggère un rôle des duplications de génome dans la diversification des espèces. En particulier, les duplications de génome semblent avoir facilité l’émergence du plan d’organisation des vertébrés, et être à l’origine de la radiation évolutive survenue chez les poissons téléostéens. Cependant, la portée évolutive des duplications de génome, et notamment les deux hypothèses majeures formulées ci-Avant, restent des questions ouvertes et en grande partie non résolues. Le groupe des téléostéens, qui compte plus de la moitié des espèces vertébrés existantes et partage un ancêtre commun polyploïde, constitue un modèle pertinent pour évaluer la contribution des duplications de génome dans l’expansion des familles multigéniques chez les vertébrés, pour comprendre les mécanismes évolutifs qui façonnent l’évolution des familles de gènes, et finalement tester les hypothèses moléculaires qui peuvent relier duplication de génome et biodiversité. Ainsi, nous avons étudié l’impact de la duplication de génome survenue à la base des téléostéens sur l’évolution de la famille multigénique sox, essentielle pour le développement et l’homéostasie des vertébrés. Notre analyse du contenu et de l’organisation des gènes sox dans 15 génomes de vertébrés, dont 10 téléostéens, révèle une importante expansion de l’ensemble de la famille des gènes sox dans ce vaste groupe de vertébrés, et démontre que cette expansion est essentiellement due à la duplication de génome survenue à la base des téléostéens. Les gènes sox dupliqués par duplication de génome semblent avoir été perdus par non-Fonctionnalisation dans certaines lignées, et préservés en deux copies par sous-Fonctionnalisation et/ou néo-Fonctionnalisation dans certaines autres lignées. Notre étude indique en effet une divergence lignée-Spécifique des patrons d’expression entre les gènes sox dupliqués chez différentes espèces de téléostéens. Ainsi, l’expansion du répertoire des gènes sox à la base des téléostéens semble avoir été suivi d’une évolution lignée-Spécifique du contenu et des fonctions de la famille des gènes sox chez les poissons téléostéens. Cette étude supporte l’hypothèse d’un rôle des duplications de génome dans l’enrichissement et la diversification subséquente des répertoires de gènes du développement tels que les gènes sox, et son rôle potentiel dans la diversification des espèces vertébrés. / Gene and genome duplications are major engines of eukaryotic genome evolution. Three rounds of whole genome duplication (WGD) have occurred during vertebrate evolution, two rounds at the base of the vertebrate lineage, and a third round in the common ancestor of the teleostean fish (the so-Called teleost-Specific WGD). In chordates, species that share a polyploid ancestor are characterized by a huge morphological, anatomical and ecological diversity suggesting a role of WGDs in species diversification. For instance, it is considered that these drastic genomic events provided the raw material for the emergence of the vertebrate body plan, and facilitated speciation processes during the teleost radiation. However, how WGD is related to phenotypic diversification or to major evolutionary transitions are fundamental questions that remain largely unsolved. Teleostean fish constitute more than half of all extant vertebrates and share a polyploid ancestor. Thus, they provide a relevant model to study the importance of WGDs in gene families expansion, to understand evolutionary mechanisms that drive the evolution of these families and, finally, to test molecular hypotheses that might relate WGD and biodiversity. In this project, we studied the impact of the teleost-Specific WGD on the evolution of the sox gene family which are involved in development and homeostasis in vertebrates. Our analysis of the content and the genomic organization of the sox genes in 15 vertebrate genomes, including 10 teleosts, reveals an important expansion of this family in the teleost lineage, and demonstrates that this expansion is mainly due to the teleost-Specific WGD. The duplicated sox genes seem to have been lost by non-Functionalization in certain lineages, and preserved in two copies in others by neo-Functionalization and/or sub-Functionalization. Indeed, this study indicates lineage-Specific divergence in expression patterns between duplicated sox genes in different teleostean species. Hence, the sox family expansion that occurred in the last common ancestor of teleostean fish seems to have been followed by a lineage-Specific evolution of the content and functions of the sox family in this group. Our study supports the hypothesis for a role of WGDs in the enrichment and diversification of developmental genes repertories and its potential role in species diversification in vertebrates.

De nombreuses espèces de poissons sont connues pour produire des sons dans différents contextes sociaux suggérant un rôle important des signaux acoustiques dans la communication. L‘objectif de cette thèse est d‘étudier la structure et la fonction des sons produits lors d‘interactions agressives entre mâles chez le poisson cichlidé Metriaclima zebra. Grâce à des expériences de playback, le rôle relatif des indices acoustiques et visuels lors des interactions agonistiques est évalué. Les résultats montrent que les comportements agressifs reposent essentiellement sur des stimuli visuels. Les stimuli acoustiques seuls ne déclenchent jamais d‘agression mais modulent le comportement des mâles en diminuant le niveau élevé d‘agressivité observé lorsque le canal visuel est seul présent. Une analyse fine de la structure acoustique des sons produits pendant des conflits montre que les signaux émis par M. zebra codent des informations relatives à la taille de l‘individu émetteur. La signature individuelle reste assez mal définie. Pour comprendre le décodage de l‘information au niveau du poisson récepteur, j‘ai mis au point un protocole de test permettant de constater que des mâles territoriaux augmentent leur activité territoriale et approchent le haut-parleur en réponse aux playbacks. Des expériences de playback utilisant des signaux aux paramètres acoustiques artificiellement modifiés suggèrent une grande tolérance des individus envers les variations temporelles. Cette thèse participe ainsi à la compréhension de la fonction biologique de la communication acoustique chez un poisson. Elle appelle de nouvelles études concernant les informations transmises et leur codage / Various species of fish are known to produce sounds in different social contexts suggesting an important communicative role of acoustic signals. The aim of this thesis is to study the structure and the function of sounds produced during aggressive interactions between males of the cichlid fish Metriaclima zebra. By means of playback experiments, the relative role of acoustic and visual cues during agonistic interactions is evaluated. The results show that aggressive behaviour is essentially based on visual stimuli. Acoustic stimuli alone never trigger aggression but modulate males‘ behavior by decreasing the high level of aggressiveness found when only the visual channel is present. A fine analysis of the structure of sounds produced during disputes shows that signals emitted by M. zebra encode information related to the size of the emitter. The individual signature remains poorly defined. In order to understand the decoding process of information by receivers, I set up a paradigm allowing to show that territorial males increase their territorial activity and approach loudspeakers in response to playbacks. Playback experiments using signals with artificially modified acoustic parameters suggest a large tolerance for temporal variations. This thesis thus participates to the comprehension of the biological function of acoustic communication in a fish. It calls for further studies concerning the transmitted information and its encoding process

L’étude de la diversité des espèces de poissons habitant les récifs coralliens fascine les chercheurs du monde entier depuis plus de 200ans. Comment ces organismes qui n’occupent que 1% de la surface des océans du globe ont-ils pu former un des groupes les plus riches des vertébrés existants ? La complexité de cette question ne réside pas seulement dans l’exceptionnelle diversité de formes, de couleurs et de comportements de ces espèces mais aussi dans l’inégale répartition de cette richesse. Des explorations du lagon de Mayotte, des côtes Cubaines ou de la grande barrière de corail donneront des perspectives très différentes de la diversité des poissons coralliens. Ces différences très importantes sont le résultat de processus ayant modelé, pendant des millions d’années, la répartition des espèces coralliennes, leur morphologie et leur comportement. Pendant ces millions d’années d’évolution, les poissons coralliens, ainsi que les espèces de coraux qui les abritent, ont été confrontés à des changements drastiques des conditions climatiques et à la dérive des continents. C’est l’influence de ces facteurs sur la répartition et la diversité des poissons coralliens, que j’ai étudié pendant ma thèse. Comprendre comment les espèces et les écosystèmes ont réagi aux changements environnementaux passés peut nous apporter des clés essentielles pour anticiper les changements à venir des écosystèmes que nous connaissons, sous l’influence des changements globaux. Les récifs coralliens étant sous une menace de plus en plus présente, je me suis particulièrement intéressé à l’influence de la disponibilité de l’habitat corallien sur les processus d’extinction, de dispersion et de spéciation (formation de nouvelles espèces par divergence génétique) des poissons coralliens.Afin de répondre à ces objectifs, plusieurs méthodes ont été employées. Dans un premier temps, une approche descriptive basée sur la répartition de la co-occurrence entre espèces sœurs et une comparaison entre une reconstruction globale de la dynamique des habitats coralliens allant du Crétacé (≈ -140 millions d’années) et les taux de diversification de plusieurs grands groupes de poissons récifaux, ont permis de montrer que les taux de diversification de plusieurs familles de poissons récifaux étaient dépendant de la fragmentation des habitats coralliens, et d’observer la concordance entre des évènements climatiques et tectoniques majeurs et l’évolution de la biodiversité des poissons coralliens.Après avoir identifié un lien entre fragmentation de l’habitat corallien et la diversification des poissons, une grande question demeure : Comment cette dynamique de l’habitat influence-t-elle dans l’espace et le temps la diversité des poissons récifaux ? Pour répondre à cette question, une approche unique permettant de modéliser la dispersion, la spéciation et l’extinction des espèces dans un espace formé de grilles d’habitat dynamique a été développée et appliquée à plusieurs clades d’organismes marins côtiers (coraux, palétuviers et poissons). Cette approche a permis de démontrer comment la dérive des continents a contraint la dynamique de l’habitat corallien et a façonné les gradients de diversité de plusieurs groupes d’organismes marins côtiers. Enfin, l’extension de cette approche aux récifs tempérés, a permis de montrer l’interaction entre l’influence de la dérive des continents et des processus écologiques sur la colonisation et le maintien d’espèces de poissons récifaux dans les milieux tempérés, expliquant en partie la formation du gradient latitudinal de diversité des poissons récifaux.Ces travaux ouvrent la voie vers l’utilisation d’une nouvelle génération de modèles spatialisés de diversification et la prise en compte de la dynamique des habitats passés dans l’étude des processus de diversification. / The exceptional diversity of fishes that inhabit coral reefs fascinates researched from all over the world since over 200years. How can those organisms, that only occupy 1% of the surface of the oceans, form one of the richest group of extant vertebrates? The complexity of this question does not only lie in the extraordinary diversity of morphologies, colors and behaviors, but also roots in the heterogeneous repartition of that richness. Explorations of Mayotte’s lagoon, Cuban coasts or the great barrier reef will show different perspectives of coral-reef fish’ diversity. Those pervasive differences are the result of processes that shaped, during millions of years the repartition of coral-reef species, their morphology and their behavior. During those millions of years of evolution, coral-reef fishes along with species that shelter them, faced massive climatic and tectonic changes. During my PhD, I studied the influence of those factors on the repartition and the diversity of coral-reef fishes. Understanding how species and ecosystems responded to important environmental changes can provide essential insights to anticipate future changes of ecosystem composition and functioning under global changes’ pressure. As coral-reefs are under more and more threatening pressures, I particularly focused on the influence of coral habitat availability on extinction, dispersion and speciation processes of coral-reef fishes.To achieve this goal, several methods have been employed. First, a descriptive approach based on sister-species co-occurrence patterns and the comparison between a global reconstruction of coral-reef habitat dynamics from the Cretaceous (≈ -140 million years) to present and the evolution of several speciose groups of coral-reef fishes permitted to identify a link between diversification rates of several groups of coral-reef fishes and coral habitat fragmentation and to observe the concordance between major earth-history events and biodiversity dynamics of coral-reef fishes.After the identification of a link between habitat fragmentation and coral-reef fishes’ diversification, an important question remains: What are the mechanisms underlying the influence of habitat dynamics on temporal and spatial variations of reef-fish biodiversity? To answer this question a unique approach allowing modeling of species dispersal, extinction and speciation in a gridded space varying in function of habitat dynamics, has been developed and applied to several groups of coastal marine organisms (corals, mangroves, fishes). This approach provided mechanistic insights about how plate movements drove coral reef habitat dynamics and shaped biodiversity gradients of several groups of coastal marine organisms. Finally, the extension of this approach to temperate reefs (rocky reefs), provided mechanistic insights about the interplay between the influence of tectonic events and ecological processes in the formation of present-day latitudinal gradient of biodiversity of reef-fishes.This thesis paves the way towards the use of a new generation of spatialized mechanistic models of macroevolution and the consideration of the influence of past-habitat dynamics in the study of diversification processes.

De nombreuses espèces de poissons sont connues pour produire des sons dans différents contextes sociaux suggérant un rôle important des signaux acoustiques dans la communication. L'objectif de cette thèse est d'étudier la structure et la fonction des sons produits lors d'interactions agressives entre mâles chez le poisson cichlidé Metriaclima zebra. Grâce à des expériences de playback, le rôle relatif des indices acoustiques et visuels lors des interactions agonistiques est évalué. Les résultats montrent que les comportements agressifs reposent essentiellement sur des stimuli visuels. Les stimuli acoustiques seuls ne déclenchent jamais d'agression mais modulent le comportement des mâles en diminuant le niveau élevé d'agressivité observé lorsque le canal visuel est seul présent. Une analyse fine de la structure acoustique des sons produits pendant des conflits montre que les signaux émis par M. zebra codent des informations relatives à la taille de l'individu émetteur. La signature individuelle reste assez mal définie. Pour comprendre le décodage de l'information au niveau du poisson récepteur, j'ai mis au point un protocole de test permettant de constater que des mâles territoriaux augmentent leur activité territoriale et approchent le haut-parleur en réponse aux playbacks. Des expériences de playback utilisant des signaux aux paramètres acoustiques artificiellement modifiés suggèrent une grande tolérance des individus envers les variations temporelles. Cette thèse participe ainsi à la compréhension de la fonction biologique de la communication acoustique chez un poisson. Elle appelle de nouvelles études concernant les informations transmises et leur codage

The seabed of the Southern Bight of the North Sea is mostly composed of sandy soft sediments. Natural hard substrates like pebbles are rare and only occur locally. Lost cargos or shipwrecks lie on the seabed as results of unintentional processes, but because of their inherent structure, they effectively act as artificial reefs deprived of an a priori defined set of functions. On Belgian waters, 231 shipwrecks and other artificial hard structures are dispersed on the continental shelf. Together with the sunken vessels of the neighbouring countries, they create a network of individually isolated hard substrates available for the colonization of the epifauna. The faunal diversity of these shipwrecks has never been studied before. This thesis analyzed the diversity as well as spatial and temporal variation in community structure of ten Belgian shipwreck sites. A total of 224 macrospecies have been identified, with at least 50 species new or rare for the Belgian fauna and Southern North Sea. All shipwrecks are strongly dominated by cnidarians in terms of biomass and by amphipods in terms of abundances. The artificial hard substrate communities isolate strongly from the surrounding soft sediment communities by sharing few species, being dominated by different faunal groups and having a distinct trophic organization. Looking at a cross-shore gradient of sites, three groups of shipwrecks could be determined. Metridium senile, a sea anemone, dominates a species poor community of the coastal sites. Channel water masses influence the offshore sites causing a more stable abiotic environment. The hydrozoan Tubularia indivisa dominates this community. Intermediate sites are also dominated by T. indivisa, but a higher biomass is here observed. It also appears that this T. indivisa is a key species allowing for the settlement of a large set of secondary epibionts. The shipwreck network is further discussed in the context of the regional diversity, dispersal of species and fisheries based applications

Les milieux côtiers et estuariens sont aujourd'hui particulièrement impactés par les activités anthropiques qui se traduisent par des stress multiples s'exerçant sur les populations aquatiques (stress chimique, thermique, hypoxique,...). La présence de cocktails de polluants complexes dans les eaux peut avoir des conséquences non seulement sur les écosystèmes aquatiques, mais également sur les populations humaines situées au sommet de la chaîne trophique. Au cours de ce travail de thèse, deux études ont été menées parallèlement en France et au Québec, sur deux poissons considérés comme des espèces sentinelles en milieux estuariens, respectivement le flet (Platichthys flesus) et le poulamon (Microgadus tomcod). Une batterie de biomarqueurs a été mise en œuvre, en considérant différents niveaux d'organisation biologique, c'est-à-dire en analysant les réponses au stress chimique du niveau moléculaire au niveau individuel (expression de gènes, activité de détoxification, fonctionnement du système immunitaire, métabolisme énergétique, indices de condition). L'objectif principal de cette étude était de rechercher les biomarqueurs les plus pertinents pour évaluer la qualité des écosystèmes estuariens, en prenant en compte les spécificités des milieux contaminés et des espèces sentinelles.Dans un premier temps, la réponse du flet a été explorée en conditions contrôlées, après une contamination de 29 jours avec un cocktail de HAPs et PCBs à des doses environnementales, suivie de 14 jours de récupération. Le cocktail de polluants, administré par l'alimentation, affecte le système immunitaire et induit des processus de détoxification et des dommages à l'ADN. L'augmentation de l'expression du composant C3 du complément et du TNF-receptor suggère que les polluants provoquent une réponse inflammatoire au niveau du foie. La mesure du lysozyme apparait comme l'un des marqueurs les plus sensibles du système immunitaire face aux contaminants. Enfin, cette étude met en évidence une corrélation entre l'expression du gène Cytochrome P450 1A1 et les dommages à l'ADN.Ces marqueurs ont été dans un second temps mis en œuvre dans l'analyse des réponses de populations naturelles de flet puis de poulamon à la contamination chimique. Il apparait dans ces deux études que la réponse du système immunitaire est complexe, certaines fonctions étant inhibées (capacité de phagocytose) alors que d'autres sont activées en présence de polluants (expression du C3 et du TNF-R, prolifération lymphocytaire). De plus, l'approche multiparamètres confirme que certains marqueurs testés en laboratoire peuvent être également pertinents pour diagnostiquer la qualité des milieux estuariens. Les études réalisées sur les populations de flet et de poulamon montrent un différentiel entre sites contaminées versus sites témoins, au niveau de plusieurs biomarqueurs (métabolisme énergétique, activités de détoxification, réponses immunitaires, indices de condition), selon les sites échantillonnés et l'âge des poissons (cohortes 0+ ou 1+).