L’objectif de cette thèse est d’étudier le rôle de neuropeptides cérébraux, telle que la Neurokinin B codée par le gène tac3, dans le contrôle de la reproduction d’une espèce en danger, l’anguille Européenne, Anguilla anguilla. La maturation sexuelle de l’anguille est bloquée à un stade prépubertaire avant la migration océanique. Etant donnée sa position phylogénétique basale parmi les téléostéens, l’anguille est un modèle pertinent pour étudier l’évolution moléculaire et fonctionnelle de neuropeptides d’intérêt. Deux gènes paralogues tachykinine 3 (tac3) ont été identifiés dans le génome de l’anguille, chacun codant pour deux peptides. Ces gènes paralogues résultent de la duplication complète du génome spécifique aux téléostéens, comme le montrent les analyses phylogénétiques et synténiques. Les analyses de qPCR montrent que les deux gènes sont exprimés dans le cerveau. Les quatre peptides d’anguille ont été synthétisés et testés sur des cultures primaires de cellules hypophysaires d’anguille. Les quatre peptides inhibent l’expression de l’hormone lutéinisante et d’un récepteur à la gonadolibérine, révélant un double rôle inhibiteur dans le contrôle de la reproduction. / The aim of this PhD is to investigate the role of brain neuropeptides, such as neurokinin B, encoded by tac3 gene, in the control of reproduction of an endangered species, the European eel, Anguilla anguilla. The sexual maturation of the eel is blocked at a prepubertal stage before the oceanic migration. Due to its basal phylogenetic position among teleosts, the eel is also a relevant model for studying molecular and functional evolution of key neuropeptides. Two tachykinin 3 (tac3) paralogous genes were identified in the eel genome, each encoding two peptides. These paralogs result from the teleost-specific whole genome duplication, as shown by phylogeny and synteny analyses. Both genes are expressed in the brain as shown by qPCR. The four eel peptides were synthesized and tested on primary cultures of eel pituitary cells. The four peptides inhibited the expression of luteinizing hormone and gonadotropin-releasing hormone receptor, revealing a dual inhibitory role in the control of reproduction.

Le loup Dicentrarchus labrax est un téléostéen euryhalin qui effectue des migrations saisonnières de la mer vers les lagunes et les estuaires où la salinité est très variable et peut changer rapidement. Les mécanismes d'osmorégulation sont bien connus chez les téléostéens, alors que le rôle de l'osmodétection dans leur mise en place reste actuellement largement méconnu. Le but de cette étude a été d'améliorer les connaissances sur l'osmodétection et sur la mise en place des mécanismes d'hyper-osmorégulation (à court et long terme).Tout d'abord, le canal calcique “Transient Receptor Potential Vanilloid 4” ou TRPV4, candidat osmodétecteur, a été étudié chez des loups adaptés à l'eau de mer (EM) ou exposés à l'eau douce (ED) durant des temps différents. Au niveau branchial, le TRPV4 ne semble pas impliqué dans l'osmodétection au niveau des ionocytes, mais plutôt dans l'absorption de Ca2+ par les chondrocytes, notamment en ED. Il pourrait avoir un rôle dans l'osmodétection systémique au niveau de l'hypophyse et dans l'absorption de Ca2+ dans le rein. Sa forte expression en EM dans les cellules rénales réabsorbant de l'eau suggère que le TRPV4 est impliqué dans la régulation de leur volume cellulaire.En second lieu, le canal à chlore ClC-3, candidat osmodétecteur et potentiellement impliqué dans les mécanismes de diminution régulatrice du volume cellulaire (RVD), a été étudié dans les mêmes conditions expérimentales que précédemment. Ce canal a été localisé dans la membrane basolatérale des ionocytes des branchies (EM et ED) et des tubes collecteurs du rein (en ED ; pas immunodétecté en EM). Il pourrait jouer un rôle dans la protection des cellules contre un choc hypotonique, et donc dans la RVD en EM dans ces deux organes. En ED, la localisation du ClC-3 suggère fortement sa participation dans l'hyper-osmorégulation au niveau des branchies et du rein.Enfin, un protocole d'isolement des ionocytes branchiaux a été mis au point ; il permettra de poursuivre et d'approfondir les travaux sur l'osmodétection cellulaire. L'évolution au cours du temps du volume cellulaire d'un ionocyte a pu être évaluée après un choc hypotonique. De futures expérimentations permettront d'évaluer le lien entre l'osmodétection, les osmodétecteurs et les effecteurs osmotiques. / The European sea bass Dicentrarchus labrax is a euryhaline teleost that migrates seasonally from the sea to lagoons and estuaries, where salinity is very variable and changes rapidly. Osmoregulatory mechanisms are well known in teleosts, while the role of osmosensing in their set-up is yet poorly understood. The objective of this study was to improve the understanding of osmosensing and of its relations with hyper-osmoregulatory mechanisms in sea bass over short- and long-term salinity exposures.First, the Transient Receptor Potential Vanilloid 4 (TRPV4) Ca2+-channel, a potential osmosensor, has been studied in fish adapted to sea water (SW) or exposed to fresh water (FW) for various times. The TRPV4 did not seem to be involved in osmosensing in mitochondrion-rich cells (MRC) in gills. It may be involved in systemic osmosensing and in Ca2+ uptake by branchial chondrocytes and by renal collecting ducts in FW. This channel may also have a role in cell volume regulation of kidney cells allowing water reabsorption.Secondly, the ClC-3 chloride channel, another potential osmosensor and potentially involved in regulatory volume decrease (RVD) mechanisms, has been studied in fish under similar conditions. This channel has been localized in the basolateral membrane of ionocytes in gills (SW and FW) and kidney (FW – in SW, expressed but not immunodetected). It might be involved in cell protection against hypotonic shock and thus in RVD in both organs in SW. In FW, its localization strongly suggests a role in hyper-osmoregulation in gills and kidney.Finally, a protocol to isolate MRCs has been developed; it has been used to study cell osmosensing and it will be used on future studies. The changes in cell volume following a hypotonic shock have been evaluated. Future experiments will allow a better understanding of the relations between cell osmosensing, osmosensors and effectors.

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.

La perte d'habitat engendrée par l'artificialisation des côtes a de graves conséquences sur la biodiversité marine. Aussi, dans une optique de maintien de la biodiversité et des stocks de poissons, il peut s’avérer intéressant de restaurer certaines fonctions écologiques dans les zones anthropisées. Cette thèse avait pour objectif d’estimer le rôle potentiel des ports en tant qu’habitat pour les juvéniles de poissons côtiers et d’évaluer dans quelle mesure ce rôle peut être amélioré par le biais d’actions de restauration. Des expérimentations en aquarium ont permis d’estimer que le taux de survie des juvéniles sur des habitats artificiels utilisés à des fins de restauration était comparable à celui observé sur des roches. Une étude de la distribution spatiale des juvéniles à l’échelle d’un paysage sous-marin a ensuite montré que les ports pouvaient abriter des densités en juvéniles représentant de 50 à 90 % de celles retrouvées en milieu naturel. Les densités à l'intérieur des ports étaient cependant tributaires du type d’habitat considéré; les quais sans complexité structurale abritant les densités les plus faibles. Enfin, l'étude de cas concrets, a montré que la réhabilitation des ports pouvait significativement augmenter les densités de juvéniles à l’échelle de l’habitat, celles-ci pouvant atteindre des niveaux comparables au milieu naturel. Toutefois, ces bénéfices restaient faibles à l’échelle d’un port dans sa globalité. Ces travaux suggèrent un réel potentiel des infrastructures portuaires en tant qu’habitat juvénile alternatif, en particulier si des actions de restauration y sont entreprises. Cependant, pour plus d’efficacité, les projets de restauration devraient être menés à large échelle et utiliser une diversité d’habitats artificiels. La restauration écologique des ports peut ainsi être employée comme un outil complémentaire aux mesures de protection dans le cadre d’une gestion intégrée des zones côtières à l’échelle du paysage. / Habitat loss caused by urban sprawl has harmful consequences on marine biodiversity. With a view to maintaining biodiversity and fish stocks, it may be worthwhile to restore some ecological features in anthropized areas. The aim of this thesis was to estimate the potential role of ports as habitat for juvenile coastal fish and to evaluate how this role can be improvedthrough restoration actions. Tank experiments revealed that juvenile survival rate on artificial habitats used for restoration purpose could be equivalent to that observed on natural habitat. The assessment of the spatial distribution of juvenile at the scale of a seascape permitted to estimate that harbors could host densities of juvenile that were between 50 to 90% of thoseobserved in natural sites. Within harbors densities were highly dependent on the type of habitat, featureless dock hosting the lowest densities. Subsequently, based on case studies, this work demonstrated that harbors rehabilitation could significantly enhance juvenile densities at the habitat scale. Densities on restored habitat might reach those observed in natural habitats.However, at the scale of the whole harbor benefits were low. This work suggests that harbors have a real potential as an alternative juvenile habitat, especially if restoration actions are undergone. However, for more efficiency, restoration projects should be led at the scale of the whole site and include a diversity of artificial habitats. Thereby, restoration approaches shouldbe considered as a complementary tool to protection measures in a seascape integrated management approach of coastal areas