Soutenance de thèse de Julie MORLA

Les écosystèmes d'eau douce sont parmi les écosystèmes les plus vulnérables au réchauffement climatique. La température régule une grande partie des processus physiologiques et écologiques, avec des effets en cascade sur la biodiversité et le fonctionnement des écosystèmes. Plusieurs auteurs ont avancé l'idée que l'écologie des organismes et des communautés découle du métabolisme. Plus généralement, la taille, la température et le métabolisme semblent jouer un rôle majeur dans la structure des réseaux trophiques et le fonctionnement des écosystèmes. La réponse à l'exposition à la température peut également dépendre de la durée de l'exposition, les réponses à court terme pouvant être modifiées à long terme par la plasticité et l'évolution. Pour mieux anticiper la réponse des organismes au changement climatique, il est important de prendre en compte les conséquences de l’exposition à la température aux différentes échelles du vivant en fonction de la durée d'exposition. L'objectif principal de cette thèse est d'améliorer notre compréhension de l'effet d'une exposition multigénérationnelle à la température sur les ectothermes d'eau douce en tenant compte de différentes échelles écologiques. Les processus influencés par la température sont abordés à l'aide de différentes approches expérimentales. Tout d'abord, j’ai utilisé une approche physiologique, axée sur la respiration cellulaire à des températures élevées, en me concentrant sur les mitochondries, jouant un rôle central dans le contrôle du métabolisme et des caractéristiques de l'histoire de la vie. Ensuite j’ai combiné respiration cellulaire et mesure de limites thermiques pour déterminer si une exposition multigénérationnelle peut moduler ces deux traits. Finalement j’ai utilisé une approche en mésocosmes visant à étudier les processus de l'écosystème sous pression thermique en présence de poissons d’origines thermiques contrastées. De manière générale, les résultats de cette thèse indiquent que l'exposition multigénérationnelle a une température élevée conduit à (i) des flux respiratoires mitochondriaux plus faibles pour une même température de test et des flux respiratoires mitochondriaux très proches entre les poissons du froid et ceux du chaud testés à leur température d’élevage, pouvant refléter l'existence d'un flux respiratoire optimal, et (ii) une augmentation significative du CTmax des poissons. Nos résultats suggèrent également un lien entre CTmax de l'organisme entier et performance mitochondriale cérébrale. Enfin, l'étude en mésocosmes met en évidence (iii) la complexité de l'impact de la température sur les fonctions de l'écosystème par le biais d'effets directs et indirects. Même si la présence et l’origine des poissons ont des effets plus faibles sur les fonctions de l'écosystème que les effets de température, notre étude démontre l'importance des relations trophiques et des effets antagonistes complexes sur la réponse des écosystèmes à la température. Dans l'ensemble, cette thèse contribue à la connaissance de la façon dont la température modifie la physiologie et la tolérance thermique d'un poisson d'eau douce et fournit des informations précieuses sur la façon dont le fonctionnement des écosystèmes aquatiques peut être affecté par le réchauffement climatique.

Freshwater ecosystems are among the most vulnerable to global warming. Temperature regulates a large part of physiological and ecological processes, with cascading effects on biodiversity and ecosystem functioning. Several authors have put forward the idea that the ecology of organisms and communities derives from metabolism. More generally, size, temperature and metabolism appear to play a major role in the structure of food webs and the functioning of ecosystems. The response to temperature variations may also depend on the duration of exposure, short-term responses being potentially modified over the longer term by plasticity and evolution. To better anticipate the response of organisms to climate change, it is important to take into account the consequences of exposure to temperature at the different ecological scales, depending on the duration of exposure. The main objective of this thesis is to improve our understanding of the effect of a multigenerational exposure to temperature on freshwater ectotherms, taking into account different ecological scales. The biological processes influenced by temperature are addressed using different experimental approaches. Firstly, a physiological approach, focusing on cellular respiration at elevated temperatures, through a focus on mitochondria, which play a central role in controlling metabolism and life-history characteristics. Secondly, an approach studying ecosystem processes under thermal pressure in the presence of fish from two thermally contrasting lineages, through a mesocosm experiment. Generally, this study indicates that multigenerational exposure to a high temperature leads to (i) lower respiratory fluxes between fish test for the same temperature and very similar respiratory fluxes between cold and warm fish tested at their rearing temperature, which may reflect the existence of an optimal respiratory, and (ii) a significant increase in the CTmax of the fish. Our results also suggest a link between whole organism CTmax and cerebral mitochondrial performance. Finally, the mesocosm study highlights (iii) the complexity of the impact of temperature on ecosystem functions through direct and indirect effects. Although the presence and size/metabolism differences of fish have smaller effects on ecosystem functions than temperature effects, our study demonstrates the importance of trophic relationships and complex antagonistic effects on ecosystems response to temperature. Overall, this thesis contributes to the knowledge on how temperature modifies the physiology and thermal tolerance of a freshwater fish and provides valuable information on how the functioning of aquatic ecosystems can be affected by global warming.