Ecophysiological studies on Dinophysis and its food chain, and in vitro effects of the dinoflagellate and its toxins on early life stages of two models of marine animals (oyster and fish)

par Sylvain Gaillard

Thèse de doctorat en Biologie marine

Sous la direction de Philipp Hess et de Hélène Hegaret.

Soutenue le 27-11-2020

à Nantes , dans le cadre de École doctorale Sciences de la mer et du littoral (Plouzané) , en partenariat avec Laboratoire phycotoxines IFREMER (Nantes) (laboratoire) .

Le président du jury était Laurent Barillé.

Le jury était composé de Claudia Wiegand.

Les rapporteurs étaient Per Juel Hansen, Beatriz Reguera.

  • Titre traduit

    Études écophysiologiques sur Dinophysis et sa chaîne alimentaire, et effets in vitro du dinoflagellé et de ses toxines sur les premiers stades de vie de deux modèles d'animaux marins (l’huître et le poisson)


  • Résumé

    Les efflorescences algales nuisibles de Dinophysis sont responsables de l'intoxication diarrhéique par les mollusques chez les consommateurs humains de mollusques contaminés après bioaccumulation de leurs toxines. Dinophysis est un organisme mixotrophe qui séquestre les chloroplastes d'une proie unique, Mesodinium rubrum, pour effectuer sa propre photosynthèse, lui-même mixotrophe se nourrissant d’un cryptophyte, Teleaulax amphioxeia. La relation entre ces trois organismes est fondamentale afin de comprendre la distribution et la dynamique des efflorescences de Dinophysis. Dans un premier temps, l'effet de la température, de l'irradiance et du pH sur la physiologie de T. amphioxeia a été déterminé en utilisant un plan factoriel complet, avant d'évaluer l'effet d'états physiologiques contrastés après l'acclimatation à deux intensités lumineuses de T. amphioxeia et l’effet de la quantité de proies pour M. rubrum. La plasticité physiologique de T. amphioxeia a été mise en évidence et suggère une tolérance importante aux conditions futures de l'océan, ainsi que l'importance de l’abondance des proies pour la croissance de son prédateur. Ensuite, l'effet des variations rapides de la salinité sur D. sacculus a été étudié. Ce facteur a été rapporté comme pouvant potentiellement déterminer la distribution de Dinophysis. D. sacculus présente une grande tolérance aux stress de salinité, au moins en partie due à la synthèse d'osmolytes, ce qui explique ainsi sa distribution environnementale dans des habitats côtiers soumis à des fluctuations rapides de salinité. Bien que la toxicité et les modes d'action des toxines de Dinophysis soient connus sur les mammifères terrestres, les effets directs de Dinophysis et de ses toxines sur les organismes marins sont encore mal étudiés. Il a donc été montré expérimentalement que Dinophysis et la pecténotoxine 2 (PTX2) altèrent les ovocytes d'huîtres Crassostrea gigas, affectant ainsi le taux de fécondation, et causent des dommages aux branchies des poissons Cyprinodon variegatus et la mortalité des larves. En conclusion, ce travail met en évidence l'importance d'une meilleure compréhension de la physiologie de la chaîne trophique de Dinophysis, et suggère un effet négatif du dinoflagellé et de la PTX2 sur les ressources aquatiques, jusqu’alors inconnu.


  • Résumé

    Harmful algal blooms of Dinophysis are responsible for diarrheic shellfish poisoning in human consumers of contaminated mollusks after bioaccumulation of their toxins. Dinophysis is a mixotrophic organism, which sequesters chloroplasts from a unique prey Mesodinium rubrum to perform its own photosynthesis, itself mixotrophic and feeds a cryptophyte, Teleaulax amphioxeia. The relationship between these three organisms is fundamental to understand the distribution and bloom dynamics of Dinophysis. In a first study, the effects of temperature, irradiance and pH on physiological aspects of T. amphioxeia were determined using a full factorial design before assessing the effect of contrasting physiological states after acclimation to two light intensities of T. amphioxeia and the effect of quantity of the prey for M. rubrum. The ecophysiological plasticity of T. amphioxeia suggests a high tolerance to future ocean conditions as well as the importance of prey abondance for growth of its predator. Subsequently, the effect of rapid salinity variations on D. sacculus were assessed, as such variations may be a potential driver of its distribution. D. sacculus present a large tolerance to salinity stresses, at least partly due to the synthesis of osmolytes, explaining its coastal disitrubution in areas subjected to rapid salinity fluctuations. Although toxicity and modes of actions of Dinophysis toxins are known on terrestrial mammals, the direct effects of Dinophysis and its toxins on marine organisms are still poorly studied. Thus, it was experimentally showed that Dinophysis and the pectenotoxin 2 (PTX2) impaired oyster oocytes, then affecting the fertilization rate, and causing damage to fish gills and mortality of larvae. Overall, this study highlights the importance of a better understanding of the physiology of the trophic chain of Dinophysis, and suggests negative effects of the dinoflagellate on aquatic ressources, which was unknown so far.


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