Crustaceans, the most abundant group of organisms that make up zooplankton, form a critical link in the food web between primary-producing phytoplankton and planktivorous fish. Examining this link is essential in order to effectively estimate the amount of energy available to higher trophic levels. The most appropriate currency for tracking energy flow through these food webs is to measure production, or the amount of new biomass generated over a given period of time. Although measurements of primary productivity are routinely made in oceanographic studies, estimates of secondary productivity are rare due to their historical reliance on time-consuming methods. The overall objective of this thesis was to determine the factors influencing temporal variations in community-level crustacean productivity. A simplified lab experiment was used to establish a relationship between diet and chitobiase-based estimates of copepod productivity in response to single versus mixed species phytoplankton diets. In addition, the relationships between primary productivity and chitobiase-based productivity for the entire crustacean zooplankton community were examined over two years in Saanich Inlet, British Columbia, Canada. Lastly, this work determined the abiotic and biotic factors most strongly influencing crustacean productivity in the tropical Guanabara Bay, Rio de Janeiro, Brazil, dominated by the microbial loop. Results from this work show that: (i) copepod populations fed a poor food item take longer to develop through early stages, have lower daily growth rates, and exhibit lower productivity than those fed a good quality food item; (ii) important variations in crustacean productivity are missed when biomass estimates, alone, are used to represent food available to higher trophic levels; (iii) relationships between primary productivity and crustacean productivity can vary interannually and are not necessarily controlled by bottom-up processes; (iv) substantial interannual variations in trophic transfer efficiency (TTE) occur even if average TTE is the same across years; and (v) community-level crustacean productivity in tropical regions dominated by the microbial food loop can be as high as, if not higher than, productivity measured in temperate regions. Ultimately, this work provides insight into how accurate productivity estimates can improve our understanding of zooplankton dynamics in both laboratory and field settings in marine ecosystems worldwide. / Graduate

Les activités humaines sont responsables de l’apport de nombreux micropolluants vers les systèmes aquatiques parmi lesquels les substances poly- et perfluoroalkylées (PFAS) ont été identifiées. Ces molécules sont utilisées depuis les années 1950 comme tensio-actifs dans de nombreuses applications industrielles et produits d’usage courant. Depuis deux décennies, certaines de ces substances, les acides perfluoroalkylés (PFAA) ont particulièrement attiré l’attention en raison de leur caractère ubiquiste et persistant dans l’environnement. Actuellement, il existe un réel manque de connaissance sur l’intégralité de la contamination environnementale par l’ensemble des PFAS. L’objectif global de ces travaux de thèse est de poursuivre les efforts menés depuis le début des années 2000 pour mieux comprendre la dynamique des PFAS depuis leurs sources en milieu urbain, leurs rejets dans les rivières et leur transfert trophique.La première partie consiste à optimiser une configuration de l’échantillonneur passif POCIS (Polar Organic Chemical Integrative Sampler) pour l’analyse ultra-trace de 25 PFAS dans les eaux de surface. Dans un second temps, il est question d’identifier les sources en PFAS sur la métropole de Bordeaux. L’analyse de 30 PFAS dans les eaux usées collectées en raiseau d’assainissement tend à montrer l’importance des apports industriels par rapport aux rejets domestiques pour la quasi-totalité des PFAS étudiés. A noter que les eaux de ruissellement sont également vectrices de contamination en PFAS. La caractérisation des effluents d’entrée et de sortie des quatre principales stations d’épuration des eaux usées (STEU) de la métropole met en évidence une faible efficacité des filières de traitement. L’utilisation d’une approche d’analyse non ciblée par oxydation, la méthode TOP (Total Oxidizable Precursors) révèle des quantités non négligeables de précurseurs de PFAA aussi bien en réseau d’assainissement que dans les effluents de STEU. L’impact de l’exutoire collectant les eaux de ruissellement en provenance de l’aéroport et d’une portion du périphérique de Bordeaux sur les niveaux en PFAS d’une petite rivière périurbaine est également montré. Enfin, la dernière partie renseigne la bioamplification des PFAS en milieu lotique. L’évaluation des concentrations le long de 5 réseaux trophiques du bassin hydrographique Rhône-Méditerranée permet d’une part de confirmer la bioamplification du perfluorooctane sulfonate (PFOS) et des perfluoroalkyles carboxylates (PFCA) à chaîne longue, et d’autre part d’évaluer la variabilité spatiale des facteurs d’amplification trophique (TMF). Le caractère bioamplifiable de PFAS d’intérêt « plus émergent » tels que les 8:2 et 10:2 fluorotélomères sulfonates est mis en évidence dans une rivière localisée à la périphérie de Paris. L’application de la méthode TOP à différents maillons de cette chaîne trophique permet de soutenir l’hypothèse de l’implication de la biotransformation des précurseurs dans la bioamplification apparente des PFAA. / Human activities are responsible for the release of multiple micropollutants into aquatic systems, such as poly- and perfluoroalkylated substances (PFASs). These molecules have been used since the 1950s as surfactants in many industrial applications and commonly used products. For two decades, some of these substances, perfluoroalkylated acids (PFAA), have generated a major concern due to their ubiquitous and persistent behavior in the environment. Currently, there is a real lack of knowledge about the full extent of environmental contamination by all PFASs. The overall objective of this thesis is to continue the efforts undertaken since the early 2000s to gain a better understanding of the dynamics of PFASs, from their sources in urban areas, their releases to aquatic systems, to their trophic transfer.The first part consisted in optimizing a configuration of the Polar Organic Chemical Integrative Sampler (POCIS) for the ultra-trace analysis of 25 PFASs in surface water. In a second time, the dynamics of the PFASs on the Bordeaux conurbation is studied. The analysis of 30 PFASs in wastewater collected in the sewerage network tends to show the importance of industrial inputs compared to domestic discharges for almost all the studied PFASs. Note that urban runoff is also a source of PFAS contamination. The characterization of the influents and effluents of the four main wastewater treatment plants (WWTP) in the metropolis shows a low efficiency of treatment channels. The use of a non-targeted analysis approach by oxidation, the TOP method (Total Oxidizable Precursors) reveals significant amounts of PFAA precursors in the sewerage network as well as in WWTP effluents. The impact of urban and airport storm water discharge on the contamination levels of a small peri-urban river has also been shown. The last part dealt with the biomagnification of PFASs in lotic systems. The evaluation of PFAS concentrations along 5 food webs from the Rhone-Mediterranean watershed enables to confirm the biomagnification of perfluorooctane sulfonate (PFOS) and long-chain perfluoroalkyl carboxylates (PFCA) and to evaluate the spatial variability of trophic magnification factors (TMF). The biomagnification character of PFASs of "more emerging" interest, such as the 8:2 and 10:2 fluorotelomer sulfonates, is observed in a river located on the outskirts of Paris. The application of the TOP method to different trophic levels supports the hypothesis of the involvement of the biotransformation of precursors in the apparent biomagnification of PFAAs.

Malgré leur distance de la pression industrielle, les milieux marins austraux et antarctiques sont contaminés par des polluants globaux, tels que le mercure (Hg), par le transport atmosphérique et les courants océaniques. Jusqu'à présent, les voies de contamination du Hg dans l'Océan Austral restent peu connues, en particulier dans le secteur Indien, et de nouvelles études sont nécessaires pour élucider son devenir et son impact dans ces régions. Les oiseaux marins, en tant que prédateurs supérieurs des chaînes alimentaires marines, sont exposés à des concentrations élevées de méthylmercure (MeHg) via leur régime alimentaire. De plus, ils présentent des habitats de prédation contrastés dans les différents compartiments marins (en termes spatiaux et de profondeur). Par conséquent, ils sont considérés comme des bioindicateurs efficaces de la contamination par Hg et la bonne connaissance de leurs caractéristiques écologiques permet leur application comme traceurs du Hg dans des environnements éloignés, qui sont autrement difficiles à échantillonner. L'objectif principal de ce travail de doctorat est la caractérisation des voies d'exposition de MeHg accumulé par les oiseaux marins et l'identification des processus impliqués dans le cycle biogéochimique du Hg dans l'Océan Austral (des eaux antarctiques aux eaux subtropicales). L'approche méthodologique proposée consiste à combiner la composition isotopique du Hg et la spéciation du Hg dans les tissus d’espèces d’oiseaux marins de l'Océan Austral choisis précisément. Dans une première étape, une évaluation des signatures isotopiques de Hg spécifique de chaque tissu a été réalisée, notamment dans le sang et les plumes, car ceux-ci peuvent être échantillonnés de manière non létale. Chez les poussins, les deux tissus peuvent être utilisés efficacement et indifféremment comme bioindicateurs de la contamination locale en utilisant des isotopes du Hg, alors que chez les adultes, chaque tissu donne accès à une exposition temporelle différente : le sang à l'échelle récente (c'est-à-dire l'exposition pendant la période de reproduction) et les plumes à l'échelle annuelle, fournissant ainsi des informations isotopiques complémentaires aux différentes étapes du cycle annuel des oiseaux. Une deuxième partie a été axée sur l'exploration des sources de MeHg dans quatre espèces de manchots d’une même zone subantarctique, les îles de Crozet. Les populations ont été discriminées par leurs signatures isotopiques du Hg en fonction de leurs habitats de prédation et leurs mouvements latitudinaux, qui se trouvent être les facteurs principaux déterminant leur exposition à différentes sources de MeHg. Dans une troisième partie, les isotopes du Hg ont été étudiés dans deux modèles d'oiseaux (poussins de labbes et manchots adultes) sur une grande échelle latitudinale de l'Antarctique à la zone subtropicale. Les variations latitudinales des valeurs isotopiques du Hg (δ202Hg, Δ199Hg) semblent être influencées par une différente amplitude des processus photochimiques et d'autres voies biogéochimiques telles que la réduction du Hg, et les processus de méthylation / déméthylation, ainsi que les processus trophiques ou métaboliques. / Despite their distance from industrial pressure, marine southern and Antarctic environments are contaminated by worldwide distributed pollutants, such as mercury (Hg), through atmospheric transport and oceanic currents. So far, Hg contamination pathways in the Southern Ocean remains poorly understood, particularly in the Indian sector, and new studies are required to elucidate its fate and impact in these regions. Seabirds, as top predators of marine food webs, are exposed to elevated concentrations of biomagnified methylmercury (MeHg) via dietary intake and moreover, they forage in the different marine compartments both in spatial and depth terms. Therefore, they are considered as effective bioindicators of Hg environmental contamination and the good knowledge of their ecological characteristics permits their application for tracing Hg in such remote environments otherwise of difficult access. The main objective of this doctoral work is the characterization of the exposure pathways of the MeHg accumulated in model seabirds and the identification of the processes involved in the Hg biogeochemical cycle in the Southern Ocean (from Antarctic to subtropical waters). The proposed methodological approach consisted on the combination of Hg isotopic composition and Hg speciation in tissues of a precise selection of seabirds of the Southern Ocean. In a first step, the evaluation of tissue-specific Hg isotopic signatures was accomplished notably in blood and feathers, as they can be non-lethally sampled. In chicks, both tissues can be effectively and indifferently used for biomonitoring of local contamination using Hg isotopes, whereas in adults each tissue provides access to different temporal exposure : blood at recent scale (i.e. exposure during the breeding period) and feathers at annual scale, thus providing complementary isotopic information at the different stages of seabird annual cycle. A second part was focused on the exploration of MeHg sources in four penguin species within a same subantarctic location, the Crozet Islands. Hg isotopes effectively discriminated the four populations and species-specific foraging habitats and latitudinal movements were found the main factors determining their exposure to distinct environmental MeHg sources. In a third part, Hg isotopes were investigated in two ubiquitous seabird models (skua chicks and penguins) over a large a latitudinal scale from Antarctica to the subtropics. Latitudinal variations of Hg isotopic values (δ202Hg, Δ199Hg) appeared to be influenced by different extent of photochemical processes and other biogeochemical pathways such as Hg reduction, and methylation/demethylation processes, as well as trophic or metabolic processes.

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Gegenstand der Arbeit war die Untersuchung der Rolle der Schwebegarnele Mysis relicta im pelagischen Nahrungsnetz des Breiten Luzins unter besonderer Berücksichtigung der trophischen Interaktionen zur Kleinen Maräne Coregonus albula. Schwerpunkte waren die Abundanz und räumlich-zeitliche Verteilung von M. relicta, C. albula und dem Zooplankton sowie die trophischen Beziehungen im Pelagial. Im Vergleich zu früheren Studien war M. relicta weiträumiger und mit höherer Dichte im Untersuchungsgebiet verbreitet. Dies war auf die Verbesserung der Wasserqualität zurückzuführen. Ähnliche Verteilungsmuster führten zu starken räumlichen Überlappungen von M. relicta und C. albula. M. relicta konsumierte vorwiegend abundantes Plankton. Es zeigte sich aber auch eine Präferenz für Cladocera. Aus den in vitro ermittelten Ingestionsraten wurde für die Situation im Freiland ein starker Fraßdruck von M. relicta auf das Zooplankton abgeleitet. In Kombination mit einer Überschneidung der Beutespektren führte das zur Nahrungskonkurrenz zwischen M. relicta und C. albula. Andererseits war M. relicta eine wichtige Beute für C. albula und wurde stark positiv selektiert. Die Fettsäuremuster der untersuchten Organismen waren überwiegend durch ihre Nahrung beeinflusst. Die Aufnahme von M. relicta wurde nicht durch das Auftreten spezifischer Fettsäuren bei C. albula nachgewiesen. Grundsätzlich entsprach der Energietransfer im Nahrungsnetz des Breiten Luzins allgemeinen Modellen mit 10 % Transfereffizienz zwischen benachbarten trophischen Ebenen. Im Einzelnen zeigten sich aber auch Abweichungen, die größtenteils auf M. relicta zurückzuführen waren. Durch ihre omnivore Ernährung und als Beute für C. albula schafft M. relicta zusätzliche Verbindungen zwischen den trophischen Ebenen. Insgesamt hat M. relicta einen weitreichenden Einfluss auf die Struktur und den Energietransfer des Nahrungsnetzes im Breiten Luzin, wodurch ihr Vorkommen für das Gewässer von besonderer Bedeutung ist. / The aim of the study was to investigate the role of the opossum shrimp Mysis relicta in the pelagic food web of Lake Breiter Luzin (Germany) with special focus on trophic interactions with European cisco Coregonus albula. Main aspects were the abundance and temporal and spatial distribution of M. relicta, C. albula and zooplankton as well as trophic relationships in the food web. As a result of improved water quality M. relicta showed a wider distribution and enhanced abundances in the study area than earlier investigations suggested. Due to similar diurnal vertical distributions a great spatial overlap was evident for M. relicta and C. albula. M. relicta fed mainly on highly abundant plankton. Besides, an overall preference for cladocerans was detected. By applying estimated in vitro feeding rates to field situations it could be shown that zooplankton was strongly exploited by M. relicta. This high demand combined with similar prey preferences of C. albula led to a strong food competition between M. relicta and C. albula. On the other hand M. relicta formed high amounts in the diet of C. albula and was always positively selected. Fatty acid composition of examined organisms resembled the composition found in their dietary resources. The intake of M. relicta could not be detected by a specific fatty acid composition in C. albula. Considering highest and lowest trophic levels, transfer efficiency in Lake Breiter Luzin fit into general models assuming a transfer of 10 % between neighbouring trophic levels. Transfer between intermediate trophic levels partly differed from this general pattern. This was connected to the existence of M. relicta. Being omnivorous and by providing an important food source for C. albula the mysid established additional links between trophic levels in the food web. In summary, M. relicta is a significant factor in structuring the food web of Lake Breiter Luzin and has profound impact on the entire lake ecosystem.

Ziel der Arbeit war es, die Hypothese von CARNEY & ELSER (1990), dass unter mesotrophen Bedingungen die trophische Transfereffizienz vom Phytoplankton zum Crustaceenplankton maximal ist, in einem Ganz-Seen-Experiment zu überprüfen. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des Projektes "Top-Down-Steuerung planktischer Biozönosen" am mesotrophen Großen Vätersee (Brandenburg). Die Fragen, welchen Einfluß das Crustaceenplankton auf die Primärproduzenten ausübt, wie die Primärproduzenten auf den Grazingdruck reagieren, und welche Verhaltensweisen der Crustaceen die Kopplungsstärke zu den Primärproduzenten oder den Prädatoren kausal beeinflussen, standen im Mittelpunkt. Primärproduktion (PPR) und Crustaceengrazing wurden in situ gemessen, Crustaceen-biomassen, -produktion und -verteilung bestimmt und mit den Daten der angrenzenden Teilprojekte in Beziehung gesetzt. Der prozentuale Anteil des Nanoplanktons an der absoluten PPR erreichte im Durchschnitt 52 %. Die Chl a spezifische PPR dieser Fraktion war signifikant positiv korreliert mit den effektiven Filtrierraten der Daphnien. Die spezifische PPR von Pico- und Netzphytoplankton blieb von den effektiven Filtrierraten unbeeinflusst. Die Blaualgen, Hauptbestandteil des Picoplanktons, stellten eine schlechte Nahrungsquelle für Daphnien dar. Dies zeigten Laborversuche zur Nahrungsqualität. Durch den hohen Beitrag des Nanoplanktons an der PPR bestand zwischen den Primärproduzenten und den Crustaceen eine starke Kopplung. 1998 betrug die Konsumtions-Transfereffizienz von den Primärproduzenten zu den Crustaceen 25 %. Im Vergleich dazu war der Anteil der Planktivorenkonsumtion an der Produktion der Crustaceen mit 14 % deutlich geringer. Die Konsumtion erklärte im Frühsommer während der hohen Verluste der Daphnien maximal 20 % der Mortalität. Kam es im Hochsommer zu höheren Abundanzen invertebrater Räuber, war deren Prädationsdruck hoch genug, die Daphnienpopulation auf niedrigem Niveau zu halten. Somit war der Top-down-Druck der Planktivoren auf die Daphnien sehr gering. Eine Nahrungskettensteuerung durch Besatz mit Piscivoren würde keine Verminderung der Mortalität der Crustaceen zur Folge haben, sondern eher den Fraßdruck auf Cladoceren durch erhöhte Abundanzen der invertebraten Räuber verstärken.

Ziel der Arbeit war es, die Hypothese von CARNEY & ELSER (1990), dass unter mesotrophen Bedingungen die trophische Transfereffizienz vom Phytoplankton zum Crustaceenplankton maximal ist, in einem Ganz-Seen-Experiment zu überprüfen. Die Untersuchungen erfolgten im Rahmen des Projektes "Top-Down-Steuerung planktischer Biozönosen" am mesotrophen Großen Vätersee (Brandenburg). Die Fragen, welchen Einfluß das Crustaceenplankton auf die Primärproduzenten ausübt, wie die Primärproduzenten auf den Grazingdruck reagieren, und welche Verhaltensweisen der Crustaceen die Kopplungsstärke zu den Primärproduzenten oder den Prädatoren kausal beeinflussen, standen im Mittelpunkt. Primärproduktion (PPR) und Crustaceengrazing wurden in situ gemessen, Crustaceen-biomassen, -produktion und -verteilung bestimmt und mit den Daten der angrenzenden Teilprojekte in Beziehung gesetzt. Der prozentuale Anteil des Nanoplanktons an der absoluten PPR erreichte im Durchschnitt 52 %. Die Chl a spezifische PPR dieser Fraktion war signifikant positiv korreliert mit den effektiven Filtrierraten der Daphnien. Die spezifische PPR von Pico- und Netzphytoplankton blieb von den effektiven Filtrierraten unbeeinflusst. Die Blaualgen, Hauptbestandteil des Picoplanktons, stellten eine schlechte Nahrungsquelle für Daphnien dar. Dies zeigten Laborversuche zur Nahrungsqualität. Durch den hohen Beitrag des Nanoplanktons an der PPR bestand zwischen den Primärproduzenten und den Crustaceen eine starke Kopplung. 1998 betrug die Konsumtions-Transfereffizienz von den Primärproduzenten zu den Crustaceen 25 %. Im Vergleich dazu war der Anteil der Planktivorenkonsumtion an der Produktion der Crustaceen mit 14 % deutlich geringer. Die Konsumtion erklärte im Frühsommer während der hohen Verluste der Daphnien maximal 20 % der Mortalität. Kam es im Hochsommer zu höheren Abundanzen invertebrater Räuber, war deren Prädationsdruck hoch genug, die Daphnienpopulation auf niedrigem Niveau zu halten. Somit war der Top-down-Druck der Planktivoren auf die Daphnien sehr gering. Eine Nahrungskettensteuerung durch Besatz mit Piscivoren würde keine Verminderung der Mortalität der Crustaceen zur Folge haben, sondern eher den Fraßdruck auf Cladoceren durch erhöhte Abundanzen der invertebraten Räuber verstärken.

There is a widespread distribution of possibly toxic heavy metals, such as zinc, in aquatic ecosystems. Simultaneously aquatic food webs are changing due to declining predatory fish stocks. In this study, I examine how such an alteration of the food chain, the disappearance of a top trophic level, can affect the uptake and transfer of pollutants in lower trophic levels. I investigate a tri-trophic food chain containing resources (zooplankton), consumer fish, and predatory fish and use zinc as an example pollutant. This is done by constructing and adding a pollutant module to a stage-structured biomass model. The combined model is based on a system of eight ordinary differential equations to study the zinc concentrations in the consumer fish population in two scenarios: in the presence or absence of predatory fish, i.e., the food chain consists of either three or two trophic levels. The results show that the removal of the predator affects the concentration of the pollutant in the consumer population. In the absence of predators, the uptake of zinc from food is smaller and the zinc concentration is lower in the consumer fish population. The results remain the same for different values of the pollutant-specific parameters, i.e., uptake rate from water, assimilation efficiency, and efflux rate. This could indicate that food chain dynamics have a strong influence on the uptake and transfer of pollutants. Furthermore, this means that even if the model is parametrized to zinc in this study, the modeling tool can also be used for other pollutants with similar biokinetics as zinc. The results from this study highlight the importance to include food chain structure and dynamics when studying the uptake and transfer of pollutants. The novel knowledge and the developed tool from this study could advantageously be included to a higher degree when discussing the impact of pollution on aquatic ecosystems and mitigation measures. / Det finns en utbredd spridning av potentiellt giftiga tungmetaller, som t.ex. zink, i akvatiska ekosystem. Samtidigt förändras akvatiska födovävar på grund av minskande rovfiskbestånd. I denna studie undersöker jag hur en sådan förändring av födoväven, ett försvinnande av en trofisk toppnivå, kan påverka upptaget och överföringen av föroreningari lägre trofinivåer. Jag undersöker en tritrofisk födokedja som innehåller resurser (zooplankton), konsumentfisk och rovfisk och använder zink som ett exempel på förorening. Detta görs genom att konstruera och addera en föroreningsmodul till en stegstrukturerad biomassamodell. Den kombinerade modellen bygger på ett system med åtta ordinära differentialekvationer för att studera zinkhalterna i konsumentfiskpopulationen i två scenarier: i närvaro eller frånvaro av predatorer, dvs. födokedjan innehåller antingen tre eller två trofiska nivåer. Resultaten visar att koncentrationen av föroreningen i konsumentpopulationen förändras när födokedjan ändras. När rovfiskar saknas i systemet är upptaget av zink från föda mindre och zinkkoncentrationen lägre i konsumentfiskpopulationen. Resultaten förblir detsamma för olika värden på de föroreningsspecifika parametrarna, d.v.s. upptagshastighet från vatten, assimileringseffektivitet och utflödeshastighet, vilket skulle kunna indikera att födokedjans dynamik har ett starkt inflytande på upptag och överföring av föroreningar. Vidare innebär detta att även om modellen har parametriserats till zink i denna studie, så kan modelleringsverktyget även användas för andra föroreningar som har en liknande biokinetik som zink. Resultaten från denna studie understryker vikten av att inkludera födokedjans struktur och dynamik när man studerar upptag och överföring av föroreningar. Den nya kunskapen och det utvecklade verktyget från denna studie skulle med fördel i högre grad inkluderas när man diskuterar föroreningars påverkan på akvatiska ekosystem och vilka åtgärder som bör sättas in för att minska problemen.

Elevated levels of trace elements in the environment are of great concern because of their persistence, and their high potential to harm living organisms. The exposure of aquatic biota to trace elements can lead to bioaccumulation, and toxicity can result. Furthermore, the transfer of these elements through food chains can result in exposure to human consumers. Sea-fill or coastal fill sites are among the major anthropogenic sources of trace elements to the surrounding marine environment. For example, in the Maldives, Thilafushi Island is a sea-fill site consisting of assorted municipal solid waste, with multiple potential sources of trace elements. However, there is limited data on environmental trace element levels in the Maldives, and although seafood is harvested from close to this site, there is no existing data regarding trace element levels in Maldivian diets. Following the Christchurch earthquakes of 2011,

En raison d’une utilisation croissante et massive, les nanoparticules manufacturées apparaissentcomme de potentiels contaminants émergents pour l’environnement, incluant notammentles écosystèmes aquatiques. Alors que le transfert trophique semble constituer unevoie d’exposition majeure pour les organismes, une connaissance lacunaire dans la littératurescientifique persiste, résultant pour partie des difficultés expérimentales inhérentes àce type d’exposition. Pour ce travail en conditions contrôlées de laboratoire, les nanoparticulesd’or (sphériques, 10 nm, fonctionnalisées aux PEG-amines), stables en solution, ontété choisies pour l’étude du transfert trophique et des impacts toxiques sur des organismesaquatiques. Ce continuum trophique considère la base des réseaux trophiques (biofilms naturels,algues), des niveaux intermédiaires (poissons brouteurs, bivalves suspensivores), jusqu’auxorganismes de haut de chaînes trophiques, avec l’anguille européenne. Avec des expositionsréalisées à de relatives faibles doses, ce travail tend à la représentativité environnementale.Des approches méthodologiques intégratives des niveaux subcellulaire à tissulaire(RT-qPCR, séquençage haut-débit, histologie) ont permis d’évaluer les impacts toxiques.Les résultats indiquent une importante capacité de rétention des nanoparticules par les biofilmsnaturels. À la suite d’une exposition de 21 jours, les dosages d’or révèlent un transfertdes biofilms aux poissons brouteurs, avec une distribution de l’or dans tous les organes. Deplus, ce transfert est associé à une réponse inflammatoire au regard des lésions histologiquesobservés dans les foies, rates et muscles des poissons exposés. Une chaîne alimentaire « naturelle» à trois maillons trophiques, impliquant algues - bivalves - anguilles européennes,atteste d’un transfert significatif jusqu’au poisson prédateur. Enfin, l’analyse du transcriptome,par une approche de séquençage haut-débit, des foies et cerveaux d’anguilles exposéesaux nanoparticules par nourriture enrichie, a permis de mettre en évidence une réponseconjointe à ces deux organes dans des processus biologiques associés au système immunitaireet sa régulation, dont des récepteurs NOD-like impliqués dans l’inflammasome.L’ensemble des résultats expérimentaux interpellent quant aux effets délétères à long-termequ’engendreraient les nanoparticules sur les écosystèmes aquatiques, illustrant par ailleursla propension de ces contaminants à être transférés dans les chaînes trophiques. / Due to an increasing and massive use, engineered nanoparticles are raising as potentialemerging contaminants in the environment, including aquatic ecosystems. While trophictransfer appears to constitute a major exposure route for organisms, scientific literature hasdifficulties to respond to the questions raised to explore the range of the interactions existingbetween nanoparticles and living organisms at different scales from the trophic interactionsto the cellular impacts. This problem is partly due to experimental difficulties inherent tothis exposure type. For this work performed in controlled laboratory conditions, sphericalgold nanoparticles (10 nm, coated with PEG-amines, positively charged) were chosen tostudy the trophic transfer and toxic effects on aquatic organisms. Trophic chains concernedseveral trophic levels (up to three) with a variety of species considered : the basis of thetrophic web with natural biofilms or microalgae, intermediate levels with grazing fish orsuspensivorous bivalves, and up to top food chain organisms, with the European eel, a carnivorousfish.With relatively low doses for exposures, this work tends to represent environmentalconditions. Integrative methodological approaches from subcellular to tissue levels(RT-qPCR, RNA-sequencing, histology) were performed in order to assess toxic impacts.The results indicate a high retention capacity of nanoparticles by natural biofilms. Followinga 21-day exposure, gold quantifications reveal a transfer from biofilms to grazing fish, witha gold distribution in all organs. Moreover, this transfer is associated with an inflammatoryresponse according to the histological lesions observed in the liver, spleen and muscle ofexposed fish. A longer food chain, with three trophic levels involving microalgae - bivalves- European eels, is set up to give a better representation of the complexity of trophic interactionsin the aquatic environment. It shows a significant transfer to the predatory fish.Transcriptomic analyses, using the RNA-sequencing approach, for the liver and the brain ofexposed eels by nanoparticles’ enriched food, highlight a joint response for these two organsin the biological processes associated with the immune system and its regulation, includingNOD-like receptors involved in inflammasome.All the experimental results suggest long-term harmful effects that nanoparticles would generatein aquatic ecosystems, emphasizing the ability of these contaminants to be transferredthroughout trophic chains.