Intraspecific trade-offs between facilitation and competition in the non-native mollusc Crepidula fornicata
We tested the hypothesis that high-density populations of the non-indigenous gastropod Crepidula fornicata increase settlement of conspecific recruits (facilitation process), and that this facilitation is balanced by competition processes. To verify our hypothesis, we sampled C. fornicata at 2 drastically different densities for 10 yr. We found that at high densities, the number of 1 yr old individuals per square meter colonizing the habitat and individual growth performances were higher in comparison with the low-density condition (Allee effect). In contrast, the production/biomass ratio (P/B), a good indicator of population fitness, was lower at higher densities. We relate this lower P/B ratio to the deficit of young individuals compared to adult biomass. We conclude that the net effect of high density on the conspecific colonization processes of the population is positive, thanks to the higher available hard substrate for larvae (facilitation). However, intraspecific competition also occurs and mitigates this positive effect. Therefore, we suggest that it is particularly important to take into account the ‘net’ balance between costs and benefits (i.e. what we observe) when analyzing population growth, in order to better understand its dynamics.
(Marine Ecology Progress Series. vol. 604, n° 0171-8630, pp. 163-171, 29/04/2026)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, UMN, UMN
Microbial Dark Matter Investigations: How Microbial Studies Transform Biological Knowledge and Empirically Sketch a Logic of Scientific Discovery
Microbes are the oldest and most widespread, phylogenetically and metabolically diverse life forms on Earth. However, they have been discovered only 334 years ago, and their diversity started to become seriously investigated even later. For these reasons, microbial studies that unveil novel microbial lineages and processes affecting or involving microbes deeply (and repeatedly) transform knowledge in biology. Considering the quantitative prevalence of taxonomically and functionally unassigned sequences in environmental genomics data sets, and that of uncultured microbes on the planet, we propose that unraveling the microbial dark matter should be identified as a central priority for biologists. Based on former empirical findings of microbial studies, we sketch a logic of discovery with the potential to further highlight the microbial unknowns.
(Genome Biology and Evolution. vol. 10, n° 1759-6653, pp. 707 - 715, 29/04/2026)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, AIRE, UAG, UPMC, UNS, CNRS
High-Content Screening of Plankton Alkaline Phosphatase Activity in Microfluidics
One way for phytoplankton to survive orthophosphate depletion is to utilize dissolved organic phosphorus by expressing alkaline phosphatase. The actual methods to assay alkaline phosphate activity—either in bulk or as a presence/absence of enzyme activity—fail to provide information on individual living cells. In this context, we develop a new microfluidic method to compartmentalize cells in 0.5 nL water-in-oil droplets and measure alkaline phosphatase activity at the single-cell level. We use enzyme-labeled fluorescence (ELF), which is based on the hydrolysis of ELF-P substrate, to monitor in real time and at the single-cell level both qualitative and quantitative information on cell physiology (i.e., localization and number of active enzyme sites and alkaline phosphatase kinetics). We assay the alkaline phosphatase activity of Tetraselmis sp. as a function of the dissolved inorganic phosphorus concentration and show that the time scale of the kinetics spans 1 order of magnitude. The advantages of subnanoliter-scale compartmentalization in droplet-based microfluidics provide a precise characterization of a population with single-cell resolution. Our results highlight the key role of cell physiology to efficiently access dissolved organic phosphorus.
(Analytical Chemistry. vol. 90, n° 0003-2700, pp. 4174 - 4181, 29/04/2026)
CRPP, UB, INC-CNRS, CNRS, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Unraveling the forcings controlling the vegetation and climate of the best orbital analogues for the present interglacial in SW Europe
The suitability of MIS 11c and MIS 19c as analogues of our present interglacial and its natural evolution is still debated. Here we examine the regional expression of the Holocene and its orbital analogues over SW Iberia using a model-data comparison approach. Regional tree fraction and climate based on snapshot and transient experiments using the LOVECLIM model are evaluated against the terrestrial-marine profiles from Site U1385 documenting the regional vegetation and climatic changes. The pollen-based reconstructions show a larger forest optimum during the Holocene compared to MIS 11c and MIS 19c, putting into question their analogy in SW Europe. Pollen-based and model results indicate reduced MIS 11c forest cover compared to the Holocene primarily driven by lower winter precipitation, which is critical for Mediterranean forest development. Decreased precipitation was possibly induced by the amplified MIS 11c latitudinal insolation and temperature gradient that shifted the westerlies northwards. In contrast, the reconstructed lower forest optimum at MIS 19c is not reproduced by the simulations probably due to the lack of Eurasian ice sheets and its related feedbacks in the model. Transient experiments with time-varying insolation and CO2 reveal that the SW Iberian forest dynamics over the interglacials are mostly coupled to changes in winter precipitation mainly controlled by precession, CO2 playing a negligible role. Model simulations reproduce the observed persistent vegetation changes at millennial time scales in SW Iberia and the strong forest reductions marking the end of the interglacial "optimum".
(Climate Dynamics. vol. 51, n° 0930-7575, pp. 667-686, 29/04/2026)
EPHE, PSL, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Future intensification of summer hypoxia in the tidal Garonne River (SW France) simulated by a coupled hydro sedimentary-biogeochemical model
Projections for the next 50 years predict a widespread distribution of hypoxic zones in the open and coastal ocean due to environmental and global changes. The Tidal Garonne River (SW France) has already experienced few episodic hypoxic events. However, predicted future climate and demographic changes suggest that summer hypoxia could become more severe and even permanent near the city of Bordeaux in the next few decades. A 3D model, which couples hydrodynamic, sediment transport, and biogeochemical processes, is applied to assess the impact of factors submitted to global and regional climate changes on oxygenation in the turbidity maximum zone (TMZ) of the Tidal Garonne River during low-discharge periods. The model simulates an intensification of summer hypoxia with an increase in temperature, a decrease in river flow or an increase in the local population, but not with sea level rise, which has a negligible impact on dissolved oxygen. Different scenarios were tested by combining these different factors according to the regional projections for 2050 and 2100. All the simulations showed a trend toward a spatial and temporal extension of summer hypoxia that needs to be considered by local water authorities to impose management strategies to protect the ecosystem
(Environmental Science and Pollution Research. vol. 25, n° 0944-1344, pp. 31957-31970, 29/04/2026)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, LyRE, BOREA, UNICAEN, NU, MNHN, IRD, SU, CNRS, UA
Nanocontamination d'organismes aquatiques par des particules inorganiques : transfert trophique et impacts toxiques
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.
(21/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Rain-fed agriculture thrived despite climate degradation in the pre-Hispanic arid Andes
Archaeological research suggests significant human occupation in the arid Andean highlands during the 13th to 15th centuries, whereas paleoclimatic studies reveal prolonged drier and colder conditions during that period. Which subsistence strategy supported local societies in this harsh environment? Our field and aerial surveys of archaeological dwelling sites, granaries, and croplands provide the first evidence of extended pre-Hispanic agriculture supporting dense human populations in the arid Andes of Bolivia. This unique agricultural system associated with quinoa cultivation was unirrigated, consisting of simple yet extensive landscape modifications. It relied on highly specific environmental knowledge and a set of water-saving practices, including microterracing and biennial fallowing. This intense agricultural activity developed during a period of unfavorable climatic change on a regional and global scale, illustrative of efficient adaptive strategies to cope with this climatic change.
(Science Advances. vol. 3, n° 2375-2548, pp. e1701740, 20/12/2017)
AGIR, INRA, Toulouse INP, Comue de Toulouse, CEFE, UPVM, INRA, Montpellier SupAgro, EPHE, PSL, UM, CNRS, IRD [Occitanie], Montpellier SupAgro, UMR ISEM, Cirad, EPHE, PSL, UM, CNRS, LAMPEA, AMU, CNRS, MC, EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Ecodynamique des substances poly- et perfluoroalkylées (PFAS) dans les systèmes aquatiques : identification des sources en milieu urbain et évaluation du transfert trophique
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.
(19/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS
Modélisation de l’évolution long-terme du trait de côte le long des littoraux sableux dominés par l’action des vagues
Les littoraux sableux dominés par l'action des vagues sont des zones très dynamiques où l'aléa érosion menace les activités humaines et la sécurité des personnes. Comprendre et prévoir les évolutions du trait de côte est crucial pour informer et guider les gestionnaires du littoral. Actuellement, aucun modèle numérique ne permet de reproduire les évolutions du trait de côte sur l'ensemble des échelles spatio-temporelles et des configurations de côte requises du fait de limitations numériques et physiques. Cette thèse se concentre sur le développement de nouveaux outils de modélisation à complexité réduite pour simuler les évolutions du trait de côte le long des littoraux sableux dominés par l'action des vagues sur des échelles de temps allant de l'heure à plusieurs décennies avec des temps de calcul réduits. D'abord, un modèle statistique de trait de côte s'appuyant uniquement sur les occurrences saisonnières de régimes de temps est développé. Ce modèle permet de simuler la variabilité du trait de côte à l'échelle pluriannuelle, sans avoir besoin de connaitre les conditions de vagues ou de modéliser le transport sédimentaire. Puis, un nouveau modèle numérique de trait de côte basé sur les vagues (LX-Shore) est développé en intégrant entre autres les forces de certains modèles existants. Il inclut les processus cross-shore et longshore, et couple la dynamique du trait de côte à la propagation des vagues via le modèle spectral de vagues SWAN. Ce modèle permet de simuler l'évolution de formes complexes comme par exemple les flèches sableuses. Ces outils ouvrent aussi la voie vers une meilleure évaluation des évolutions futures du trait de côte, ainsi que de la contribution respective des processus impliqués.
(15/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS, BRGM
An Integrated approach for identifying contaminants of concern in environment
To date, environmental risk assessment is based on a restricted number of molecules assessed by targeted chemical analyses. However, this approach give a partial picture of co-occurrence of known and unknown compounds. Moreover, in the aquatic environment, chemicals are not completely mineralized and are subject to abiotic and biotic processes. Transformation products (TPs) can be more toxic and more persistent than the parent compound. However, TPs are not typically included in classical monitoring and risk assessment. Because of complexity and variability of these matrices and the restricted number of molecules focused in targeted chemical analyses, selection of relevant molecules for environmental monitoring is often laborious.In this context, an integrative approach was used in order to identify chemicals of concern for a classical monitoring. This work has been realized on environmental complex samples and on laboratory-generated samples. A combination of targeted, non-targeted analyses and in vitro bioassays was performed and allowed to: (1) identify polar chemical of concern in the Seine estuary on the basis of occurrence and persistence, (2) identify new transformation products and (3) identify compounds responsible of biological activity observed in complexes matrices.
(15/12/2017)
EPOC, EPHE, PSL, UB, INSU - CNRS, CNRS