Equipe 2 : Fonctionnement des Ecosystèmes Marins Exploités : Producteurs Primaires, Ressources & Qualité (FEME)


Responsable : Pascal CLAQUIN

contact : pascal.claquin@unicaen.fr

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 Thématiques et objectifs

Notre objectif est de caractériser et de comprendre le fonctionnement des écosystèmes côtiers exploités pour la conchyliculture et la pêche en développant une approche intégrative depuis les niveaux infra-individuels jusqu’à l’écosystème en passant par l’étude des organismes et des communautés.

Ce projet s’articule autour de la qualité et du fonctionnement des environnements côtiers, des interactions trophiques entre les algues et les mollusques cultivés et sauvages, et intègre l’écologie des céphalopodes comme exemple de consommateur supérieur exploité par la pêche.

Le compartiment des producteurs primaires (phytoplancton, microphytobenthos, macroalgues) est particulièrement étudié en couplant des travaux sur l’écologie, l’écophysiologie, la biodiversité et les biotechnologies algales. Les travaux sur l’écologie des réseaux trophiques et des habitats sont basés sur l’utilisation de biomarqueurs (isotopie, lipides, stérols) et sur l’étude des couplages physiques et biologiques particulièrement importants au niveau de l’écosystème côtier de la Manche.

Par ailleurs, l’exploitation durable des écosystèmes côtiers nécessite de prendre en compte, et d’analyser, l’effet des pressions anthropiques (contaminations du milieu et changements globaux) sur les organismes marins, et notamment les mollusques exploités au niveau régional (huître, seiche, et ormeau).

Ces mollusques présentent l’avantage d’appartenir à différents niveaux du réseau trophique (filtreurs, brouteurs de macroalgues, prédateurs). Les effets toxiques induits par l’exposition chronique aux polluants environnementaux sont à l’origine de stress pouvant, sur le long terme, altérer la santé des organismes (dérèglements physiologiques fragilisant voire altérant les organismes et les populations). Nos approches seront centrées sur les mécanismes moléculaires et cellulaires permettant de comprendre les effets d’un ensemble de contaminants, seuls ou en synergie, sur les mécanismes de défense, ainsi que sur les perturbations des fonctions physiologiques clés telles que la reproduction, le développement, la croissance, la fonction immunitaire.

L’ensemble de ces travaux doit permettre le développement d’outils de modélisation pouvant à la fois intégrer l’écophysiologie des producteurs primaires et des bivalves (équipe 1 reproduction/énergie), les interactions trophiques et les couplages physique / biologie.

 Composition de l’Equipe

Enseignants chercheurs- Chercheur
- Christelle CAPLAT
- Pascal CLAQUIN
- Katherine COSTIL
- Juliette FAUCHOT
- Karine GRANGERE
- Noussithé KOUETA
- Jean-Marc LEBEL
- Isabelle MUSSIO
- Nathalie NIQUIL
- Francis ORVAIN
- Jean-Paul ROBIN
- Anne-Marie RUSIG
- Antoine SERPENTINI
- Benoit VERON
Doctorants
- Stéphanie LEMESLE
- Charles LE PABIC
- Antoine MOTTIER
- Christiane RAKOTOMALALA
- Alexis SEGUIN
- Maxine THOREL
Post-Doctorante
- Pauline BAZIN
- Aurélie CHAALALI
- Carole DIPOI-BROUSSARD
- Michaël GRAS
- Laetitia MINGUEZ
- Camille NAPOLEON
- Georges SAFI

 Implication dans des programmes

Européens

- Programme européen INTERREG IV A, CRESH “Céphalopodes, Recrutement Et Suivi des Habitats en Manche” (2009 – 2012). Coordination UCBN. Objectif : Mieux connaître les habitats naturels côtiers dans lesquels sont déposés les oeufs et où se développent les juvéniles par l’exploration de sites pilotes le long des côtes anglaises et françaises. Les différences d’écologie trophique, d’indices biochimiques, de marqueurs génétiques ou d’éléments traceurs seront recherchées pour comparer la contribution des sites pilotes au recrutement des juvéniles dans la zone centrale de la Manche. Le lien entre le succès des phases côtières (oeufs et juvéniles) et le renouvellement de la ressource sera évalué grâce à la mise à jour des modèles dynamiques développés pour ces populations exploitées.
Site du projet : http://www.unicaen.fr/cresh

- Programme européen Interreg IVa CHARM3. “CHannel integrated Approach for marine Resource Management” – Phase 3. (2009-2012). Coordination IFREMER. Objectif : Améliorer la connaissance de la zone maritime Manche par une démarche écosystémique, afin de préserver ce fragile écosystème et aider à la mise en place d’une gestion durable des ressources, qui sont partagées par l’ensemble des pays riverains. L’équipe est impliquée dans l’action 2.2 Variation spatio-temporelle de la production primaire en Manche. Le but est d’estimer à hautes fréquences la variabilité spatio-temporelle de la production primaire par le biais d’un fluorimètre modulé embarqué sur des ferries transmanche. Ces mesures in situ seront couplées à des mesures par télédétection afin d’estimer la production primaire en Manche.

- Programme Inter-reg IV A – CHRONEXPO “Studies on the effects of chronic exposure of marine organisms to contaminants from industry in the English channel” (2010-2014). L’objectif de ce programme consiste à analyser les conséquences de l’exposition chronique des espèces marines aux faibles doses de contaminants (métaux, pesticides, radioéléments). Les niveaux étudiés concernent : 1- les paramètres biologiques « macroscopiques » (survie, système immunitaire, développement, croissance et histo-pathologie) ; et 2- des marqueurs moléculaires susceptibles de traduire des dommages précoces au niveau cellulaire (expression de gènes cibles, dommages à l’ADN, activités enzymatiques spécifiques telles que la SOD).
www.interreg3.com/objets/fic....

Programme FED, “Professionnalisation et pérennisation de la perliculture en Polynésie Française”. (2008-2010) Coordination IRD. Objectif : Etude des variations spatio-temporelles de l’hydrodynamisme lagunaire et des sources de nourriture de l’huître perlière. L’équipe est impliquée dans les mesures de production primaire et la détermination du microphytoplancton des deux atolls étudiés (Ahe et Takaroa)

Nationaux

- ANR Programme National Blanc « VASIREMI »  : “REseau Microbiens des VASières Intertidales”.(2007-2010) http://vasiremi.univ-lr.fr/index.php. Nous étudions les interactions entre diatomées benthiques et bactéries du biofilm microphytobenthique des vasières intertidales en analysant le rôle des ExoPolymères Sécrétés (EPS) par les microalgues pour assurer les activités du biofilm. Nous étudions aussi le couplage benthos/pélagos et la remise en suspension des microorganismes du biofilm des vasières intertidales et les effets des organismes benthiques (microphytobenthos, bactéries, macrozoobenthos).

- ANR Systerra COMANCHE . « Interactions écosystémiques et impacts anthropiques dans les populations de COquilles Saint-Jacques de la MANCHE » (2011-2014). Ce programme a vocation à améliorer notre connaissance de la coquille Saint-Jacques à l’échelle de l’ensemble de la Manche, à travers une approche écosystémique des pêcheries, en faisant appel à un large éventail de disciplines scientifiques (physique, chimie, génétique, écologie, géostatistique, modélisation, économie….). L’équipe est impliquée dans la tâche 5 “Study of toxic algae bloom origin in the bay of Seine : impact on scallops fishery”. L’objectif de notre travail est d’identifier les différentes espèces de la diatomée toxique Pseudo-nitzschia présentes en Baie de Seine grâce à la microscopie électronique, de les isoler et de les cultiver en laboratoire. Cela permettra d’étudier leur écophysiologie en cultures afin de mieux comprendre l’influence de différents paramètres environnementaux (température, lumière, sels nutritifs) sur leur croissance, leur photosynthèse et leur production de toxine.

- ANR Pharm@ecotox . "Résidus pharmaceutiques et ecotoxicologie en milieu marin" (2011-2015). Ce projet vise à évaluer l’impact des résidus pharmaceutiques au niveau d’organismes aquatiques. Un intérêt tout particulier est porté sur les espèces marines présentant un intérêt économique pour la Normandie telles que l’huître, la seiche ou l’ormeau. Outre des approches in vivo et in vitro, l’utilisation de méthodes in silico, couplées à une validation expérimentale, vise à prédire la toxicité de résidus appartenant à différentes familles et leurs métabolites. L’équipe est responsable de la tache 3 (Méthode in vitro) et, elle est fortement impliquée dans la tache « Méthode in vivo ». L’objectif de notre travail consiste à analyser l’effet potentiel des résidus sur l’immunotoxicité en utilisant les cultures primaires d’hémocytes. Les études portent sur la viabilité des cellules ainsi que l’évolution de paramètres immunitaires spécifiques. Dans le cadre des expérimentations in vivo, notre travail analyse l’effet de ces molécules médicamenteuses sur les stades embryo-larvaires de Crassostrea gigas (embryotoxicité) et sur des juvéniles d’huîtres et de seiches (systèmes digestif, reproducteur et immunitaire).

- GDR IFREMER-Polynésie Française ADEQUA “Amélioration de la qualité des perles” (2008-2012). Ce programme multidisciplinaire aborde les aspects liés à la qualité du milieu, aux techniques de greffes, ainsi qu’aux réponses physiologiques après la greffe, chez l’huître perlière Pinctada margaritifera. Des approches complémentaires basées sur la génomique, la transcriptomique, la protéomique, la génétique et la cristallographie devraient permettre d’identifier des marqueurs spécifiques des perles de bonne qualité. D’un point de vue plus fondamental, les données obtenues permettront de décrire le processus de formation de la perle. Notre équipe est impliquée dans la caractérisation, par l’approche protéomique, des protéines sécrétées par les cellules du greffon et du sac perlier lors du processus de formation de la perle chez P. margaritifera.
www.ifremer.fr/cop/filiere-p...

- GIP Seine-Aval - FLUMES "Flux des matières en suspension dans l’estuaire de la Seine : vers une modélisation couplée floculation des sédiments fins/matière organique" (2011-2012)

- Le programme SEAMINEROIL (2009-2012). Ce programme labellisé dans le cadre du 7ème appel à projet (FUI – Fonds interministériel des pôles de compétitivité) s’inscrit dans le cadre du pôle AQUIMER de Boulogne sur Mer. Il a pour objet de valoriser les fractions minérales des co-produits issus de la pêche et de l’aquaculture. Ce programme vise à mettre au point des aliments haut de gamme pour les espèces animales. Les domaines de la nutraceutique (ostéo-articulaire) et de la dermo-cosmétique sont également visés. www.poleaquimer.com/.

- Programme national LEFE, CNRS INSU - CROCOCYCLE “Metabolic regulations of nitrogen (N2) fixation, carbon acquisition and their dependence on the cell cycle in unicellular cyanobacteria” (2009-2012). Coordination Laboratoire d’Océanographie de Villefranche sur Mer. Objectif : étudier les relations réciproques qui existent entre le cycle cellulaire et la fixation de N2 d’organismes diazotrophes placés dans des conditions variables de croissance.

- Programme CPER (2007-2013) “Biovigilance, bio-imagerie, environnement” volet Gestion des risques et des technologies en domaine côtier” Sous-projet MACROCOAST, sous projet OLIBAN (Observatoire du Littoral Bas-Normand) et sous projet APEX Mer

- Programme ALGOHUB Labélisé Pôles de compétitivité (2009-2012) : Exploration de la biodiversité, caractérisation et cultivabilité de souches de microalgues d’Algobank-Caen - Oséo - Roquette SA

- Programme Successphyto. (2006-2009) Déterminisme environnemental des successions phytoplanctoniques dans les zones de fortes activités conchylicoles bas-normandes. Agence de l’eau Seine Normandie ; Région Basse Normandie ; Conseil Général du Calvados (LDFD) ; SMEL

- société BIOTECHMARINE – Pontrieux (Côtes d’Armor) 2008-2011 : Production de biomasse algale par élaboration de systèmes de micropropagation à partir de cellules somatiques (protoplastes, culture d’explants) et de semences naturelles (zygotes) chez différentes algues d’intérêt économique.

Régionaux
- Programme de Recherche Vème Plan Régional (2008-2013) : Appui scientifique aux filières professionnelles de la pêche et des cultures marines. ACTION 5 : Alimentation de l’ormeau d’élevage Haliotis tuberculata. Conception d’un système de co-culture ormeaux/Palmaria palmata.
L’alimentation en halioticulture (constituée uniquement par des algues fraîchement récoltées sur l’estran) conditionne le développement des ormeaux. Outre l’avantage zootechnique, l’apport de nouveaux aliments doit conduire à une qualité des animaux en culture équivalente, voire meilleure. Dans le cadre de cette étude notre équipe s’intéresse à l’effet d’une alimentation innovante à base de P. palmata sur la croissance des ormeaux en comparaison avec d’autres espèces algales. Ainsi, une analyse de différents paramètres reflétant la bonne santé des animaux (meilleure utilisation des nutriments, renforcement des défenses immunitaires) est menée. Par ailleurs, nous nous intéressons à la nutrition, la digestion, la croissance, l’immunité et la valorisation des céphalopodes.
- Vème plan Régional « Appui scientifique aux filières professionnelles de la pêche et des cultures marines ». (2008-2013) : ACTION 2 : Caractérisation trophique des écosystèmes côtiers bas-normands exploités par la conchyliculture en vue d’une exploitation durable par les professionnels.

- Programme EMERGENCE Région Basse-Normandie – INNOTOX 2 (2009-2012). Ce programme s’inscrit dans la suite logique de la nouvelle réglementation REACH (Registration, Evaluation Autorisation of CHemicals) relative aux substances chimiques ; il vise à développer de nouveaux modèles écotoxicologiques, adaptés aux espèces marines exploitées (ormeau et seiche). La réglementation Reach préconise l’utilisation de méthodes alternatives (in silico & in vitro) afin de limiter l’expérimentation animale mise en œuvre pour tester les éventuels effets toxiques des substances chimiques mises sur le marché. Dans ce programme, notre équipe est en charge des tests in vitro (cultures primaires). Les approches in silico permettront, dans un second temps, d’évaluer la qualité de prédiction des modèles (QSAR – Quant…). Les PCBs (Polychlorobiphéyls) faisant partie des Polluants Organiques Persistants (POPs) sont les contaminants analysés dans cette étude.

Programme de Recherche Régional (2011-2013) : « Développement de pratiques novatrices et durables en réponse aux besoins des professionnels dans le domaine des Ressources Marines. »
• Pêcherie de céphalopodes : Indicateurs de suivi de la ressource et de la qualité des produits.
• Développement de la phycoculture dans le cadre de la diversification des activités conchylicoles.

 Thèses soutenues

Cécile KLEIN (2006-2010) « Etude des dynamiques du phytoplancton en Manche orientale et occidentale. Approche écophysiologique. ».Thèse soutenue le 10 Février 2010.
Elmina MOTTIN (2006-2010) « Incidence de la dégradation des anodes sacrificielles en zinc chez deux mollusques : l’huître creuse Crassostrea gigas et l’ormeau Haliotis tuberculata : approches in vivo et in vitro ».Thèse soutenue le 25 Février 2010.
Nadège LAFONTAINE (2008-2011) « Elaboration de différents systèmes de multiplication in vitro chez des macroalgues marines. ».Thèse soutenue le 12 Décembre 2011.
Céline PAVAT (2008-2012) « Etude du processus de biominéralisation chez les mollusques à travers 3 exemples : la réparation coquillière chez Helix tuberculata, la formation de la perle chez Pinctada margaritifera, et l’analyse des composantes matricielles chez Helix maxima . ». Thèse soutenue le 13 Juillet 2012
Elham ABBASZADEH FARD (2009-2012) « Développement ‘in silico’ et ‘in vitro’ de nouveaux modèles écotoxicologiques adaptés aux espèces marines exploitables ». Thèse soutenue le 9 juillet 2012
Antoine EMMERY (2009-2012)« Influence de l’environnement trophique et du métabolisme sur la dynamique des isotopes stables du carbone et de l’azote des tissus de l’huître creuse Crassostrea gigas : approches expérimentales et de modélisation ». Thèse soutenue le 6 décembre 2012
Camille NAPOLEON (2009-2012) « Dynamique spatio-temporelle de la production primaire et des communautés phytoplanctoniques en Manche. » Thèse soutenue le 12 décembre 2012.
Martin UBERTINI (2009-2012) « Déterminisme de la remise en suspension de la matière organique issue du sédiment dans les écosystèmes conchylicoles bas-normands. ». Thèse soutenue le 11 Décembre 2012.
Pauline BAZIN (2009-2013) « Biodiversité des microalgues en milieu estuarien au sein de différentes régions climatiques ». Thèse soutenue le 25 septembre 2013.
Michaël GRAS (2009-2013) « Contribution des frayères côtières au recrutement du stock de seiches de Manche : lien entre les succès de la phase prérecruté et l’abondance de la ressource. » Thèse soutenue le 17 juin 2013
Thomas LATIRE (2009-2013) « Effets des composants de la matrice organique issue de la coquille de trois mollusques bivalves (Pecten maximus, Mytilus edulis et Crassostrea gigas) sur le métabolisme de fibroblastes dermiques humains, in vitro. Applications potentielles dans le domaine de la dermo-cosmétique. » Thèse soutenue le 21 février 2013.
Georges SAFI (2009-2013) - « Etude de l’impact de différents habitats anglo-normands sur le développement des œufs et sur les performances physiologiques des juvéniles de seiche Sepia officinalis L. ». Thèse soutenue le 13 mai 2013.

 Thèses en cours

Antoine MOTTIER (2010-2013) - « Effets des expositions chroniques aux pesticides et aux métaux chez Crassostrea gigas en Manche »

Charles LE PABIC (2010-2013) - « Etude des effets de contaminations chroniques d’origine anthropique sur un mollusque d’intérêt en Manche, le céphalopode Sepia officinalis.

Stéphanie LEMESLE (2011-2014) - « Utilisation des microalgues comme outil d’évaluation de la qualité biologique des eaux côtières et étude des problématiques d’échouages massifs d’algues ».

Maxine THOREL (2011-2014) - « Dynamique des blooms et cycle de vie de la diatomée Pseudo-Nitzschia ».

Christiane RAKOTOMALALA (2012-2015) - « Modélisation des interactions trophiques entre les producteurs primaires et les bivalves filtreurs exploités au sein des écosystèmes côtiers bas-normands ».

 Modèles d’étude - Savoir faire

- Modèles d’étude :
huître creuse (Crassostrea gigas), ormeau (Haliotis tuberculata), seiche (Sepia officinalis)
microalgues, macroalgues

-  Savoir-faire :
• Approches en milieu naturel (in situ), contrôlé (techniques d’élevage de mollusques) et in vitro (cultures primaires d’hémocytes)
• Microscopie électronique et histo-imagerie quantitative
• Biochimie et Histochimie
• Cytométrie en flux et Bioessais
• Approches protéomique (électrophorèses bidimensionnelles) et génomique (PCR en temps réel).

• Identification, isolement, culture des microalgues marines.
• Mesures de photosynthèse (fluorescence modulée PAM, 14C, oxymétrie) et des excrétions de carbone (TEP et EPS).
• Cultures cellulaires des macroalgues marines. Production de protoplastes, cultures de tissus, exploitation du cycle de vie des macroalgues.
• Phytocénoses benthiques : détermination de la flore macroalgale.

• Intéractions trophiques utilisation des signatures isotopique 15N, 13C
• Erodimétrie : mesure des seuils d’érosion et les flux d’érosion de sédiment cohésifs en laboratoire ou à partir de carottes prélevées in situ

- Modélisation : Développement de modèles couplés physique – biologie permettant d’étudier la variabilité spatio-temporelle des principales variables constituant les réseaux trophiques des écosystèmes côtiers.

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 Les dernières publications

2013

Chatterjee, A., Klein, C., Naegelen, A., Claquin, P., Masson, A., Legoff, M., Amice, E., & L'Helguen, S., Chauvaud, L., Leynaert, A. (2013). Comparative dynamics of pelagic and benthic micro-algae in a coastal ecosystem. Coastal and Shelf Science, in press.
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Dron, A., Rabouille, S., Claquin, P., & Sciandra, A. (2013). Photoperiod length paces the temporal orchestration of cell cycle and carbon-nitrogen metabolism in Crocosphaera watsonii. Environmental Microbiology, in press.
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Napoléon, C., & Raimbault, V., Fiant, L., Claquin, P. (2013). Study of dynamics of phytoplankton and photosynthetic parameters using opportunity ships in the western English Channel. Journal of Marine Systems, in press.
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Napoleon, C., Raimbault, V., & Claquin, P. (2013). Influence of nutrient stress on the relationships between PAMmeasurements and carbon incorporation in four phytoplankton species. PloS One, 8(6), :e66423.
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2012

Napoléon, C., & Claquin, P. (2012). Multi-parametric relationships between PAM measurements and carbon incorporation, an in situ approach. PloS ONE, 7(7), e40284.
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Napoléon, C., Raimbault, V., Fiant, L., Riou, P., Lefebvre, S., Lampert, L., et al. (2012). Spatiotemporal dynamics of physicochemical and photosynthetic parameters in the central English Channel. Journal of Sea Research, 69, 43–52.
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Ubertini, M., Lefebvre, S., Gangnery, A., Grangeré, K., Le Gendre, R., & Orvain, F. (2012). Spatial variability of benthic-pelagic coupling in an estuary ecosystem: Consequences for microphytobenthos resuspension phenomenon. PLoS ONE, 7(8): e44155.
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2011

Bendif E.M.,, I. P., A. Hervé, C. Billard, D. Goux, C. Lelong, et al. (2011). Integrative taxonomy of the Pavlovophyceae (Haptophyta): A reassessment. Protist, 162(5), 738–761.
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Farcy, E., Voiseux, C., Robbes, I., Lebel, J. - M., & Fievet, B. (2011). Effect of ionizing radiation on the transcription levels of cell stress marker genes in the pacific oyster Crassostrea gigas. Radiat Res., 176(1), 38–48.
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Fleury, C., Serpentini, A., Kypriotou, M., Renard, E., Galera, P., & Lebel, J. - M. (2011). Characterization of a non-fibrillar related collagen in the mollusc Haliotis tuberculata and its biological activity on human dermal fibroblasts. Marine Biotechnology, 13, 1003–1016.
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