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Copper is an essential cofactor for metalloproteins involved in many physiological processes including photosynthesis, respiration. However, this metal is extremely toxic at high concentrations. Over 60 years of mine activities in northern Chile have led to a major decrease in biodiversity along coastal areas polluted by mine wastes allowing few brown algal species to establish such as Ectocarpus sp. Therefore our aim was to investigate the molecular mechanisms leading to copper tolerance in brown algae. Copper excess in Laminaria digitata, triggered, rapid responses involved in the formation of C6 and C9 aldehydes. These compounds are thought to activate rapid general stress responses. Later, long chain oxylipins are produced including C18 and C20 cyclopentenones such as 12-OPDA and prostaglandins as well as unique compounds such as the 18-hydroxy-17-oxo-eicosatetraenoic acid. These mechanisms were correlated with the up-regulation of stress-responsive genes. Our results suggest that copper-induced lipid peroxidation may regulate protective mechanisms employing plant-like octadecanoid signals but also eicosanoid oxylipins which are absent in vascular plants.Furthermore, we have characterized through physiological approaches two strains of E. siliculosus isolated from an uncontaminated coast in southern Peru (strain Es32) and from a copper-polluted coast in northern Chile (strain Es524). Analysis of copper toxicity in both strains revealed high-tolerance in Es524, contrasting to Es32. In order to analyze global soluble proteomes from these strains by 2-DE analysis, a reliable protein extraction method was developed. Differential soluble proteome profiling between control and copper stress conditions for each strain allowed to identify the induction of proteins involved in stress responses related to processes such as energy production, glutathione metabolism, phenolics biosynthesis or Heat Shock Protein accumulation. In addition, the comparison of stress-related proteomes between strains led to features related to copper tolerance in Es524. This strain presented marked expression of the copper stress targeted proteins OEC33 and fucoxanthine chlorophyll a-cbinding protein, which are important components of the photosynthetic apparatus. In addition, Es524 expressed specific stress-related enzymes such as RNA helicases from the DEAD box families involved in RNA folding and maturation and a vanadium-dependent bromoperoxidase. Therefore, two different phenotypes at the proteomic level strongly suggest that persistent copper stress may have driven selective forces leading to the development of ecotypes genetically adapted to copper-contaminated sites. In addition the exploration of the recently sequenced Ectocarpus genomes allowed the identification of conserved features of copper homeostasis and detoxification and to initiate preliminary characterization of some important metal-chelating mechanisms using functional approaches.; El cobre es un cofactor esencial para metaloproteínas, por lo que es fundamental para procesos biológicos tales como la fotosíntesis o la respiración celular. Sin embargo, una acumulación incontrolada de este metal puede acarrear efectos nefastos a nivel celular. Más de 60 años de actividad minera en el norte de Chile ha causado un gran impacto en la biodiversidad de las zonas costeras contaminadas por cobre. En aquellas zonas, solamente algunas especies de algas pardas (Phaeophyceae) han logrado establecerse tales como Ectocarpus sp. Tomando en cuenta la poca información bioquímica y molecular acerca de estos organismos, mi trabajo de tesis consistió en estudiar estos mecanismos.El estrés por cobre en Laminaria digitata acarrea respuestas rápidas asociadas a la aparición de oxilipinas volátiles de tipo aldeídos en C6 y C9. Estos derivados de ácidos grasos podrían activar mecanismos generales de respuesta al estrés. En un mayor lapso de tiempo (24h) un segundo tipo de oxilipinas en C18 y C20 fueron detectadas. Estos compuestos incluyen la presencia de cliclopentenonas de carácter enzimatico como el ácido 12-oxo-fitodienoico, característico de plantas o prostaglandinas, característico de animales. Además se descubrieron compuestos únicos en algas pardas como el ácido 18-hidroxi-17-oxo–eicosatetraenoico. La biosíntesis de estos compuestos se relaciona con la regulación de genes implicados en mecanismos de desintoxicación celular. En conclusión, pese a que la peroxidación lipídica constituye uno de los efectos nocivos del exceso de cobre, algunos de estos compuestos octadecanoicos y eicosanoicos son producidos de forma enzimática los que podrían relacionarse con la activación de mecanismos de tolerancia al cobre. Por otro lado las respuestas fisiológicas al estrés por cobre fueron evaluadas en aislados de E. siliculosus provenientes de una zona sin registros de contaminacion por cobre (Es32) en comparación con otro aislado (Es524) proveniente de áreas contaminadas por cobre en la bahía de Chañaral, Chile. Los resultados muestran la clara tolerancia al cobre en el aislado Es524 comparado a Es32. Para llevar a cabo un análisis global de la expresión protéica por electroforesis bidimensional, fue previamente necesario crear un protocolo adaptado a esta especie. Los patrones de expresión protéicos en ambos aislados estresados por cobre, mostraron rasgos comunes tales como la aumentación de procesos energéticos, la activación del metabolismo del glutatión y de compuestos fenólicos o la accumulación de HSP (Heat Shock Proteins). Por otro lado la comparación de patrones entre ambos aislados mostró la aumentación marcada en Es524 de proteínas preferencialmente degradadas por cobre tales como componentes estructurales fotosintéticos. Además, este aislado expresa proteínas importantes para la desintoxicación como por ejemplo DEADbox helicasas o Bromoperoxidasas a vanadio. Estas observaciones nos han llevado a proponer la hipótesis que la tolerancia al cobre en Es524 es la resultante de un proceso adaptativo. Por otro lado la participación al proceso de anotación del genoma de E. siliculosus permitió identificar por homología a otros organismos componentes moleculares adicionales que participarían en la homeostasis y desintoxicación de cobre.; Les algues brunes (Phaeophyceae) sont des organismes photosynthétiques macroscopiques fixés qui représentent une biomasse considérable dans les écosystèmes rocheux des côtes tempérés et froides de tous les océans en zone intertidale et subtidale. Par conséquent elles doivent faire face à des agressions constantes d’origine naturelle ou anthropique. Le déversement des métaux lourds comme le cuivre provenant des activités minières, portuaires et agricoles constitue une importante source de pollution dans l'environnement marin.Dans ce contexte, l’objectif de ce travail visait à apporter des réponses concernant le maintien d’une biodiversité algale très réduite dans les zones impactées par les rejets des mines de cuivre sur les côtes du nord du Chili par de nouvelles approches intégratives pour comprendre l’adaptation dans des environnements pollués. Au cours de mes travaux, j’ai notamment développé une approche de profilage métabolique des acides gras oxydés chez Laminaria digitata. Ces résultats ont permis d’appréhender la nature des lipoperoxydes produits suite au stress par le cuivre tels que des prostaglandines ou le 12-oxo-PDA, mais egalement des composés originaux comme l’acide 18-hydroxy-17-oxoeicosatetraènoique. Ces travaux ont permis d’atribuer à ces composés des fonctions potentielles notamment dans la signalisation cellulaire qui contrôle les mécanismes de tolérance au cuivre. D'autre part une approche protéomique globale par électrophorèse bidimensionnelle (2-DE) a permis d'idéntifier des proteines impliqués dans la tolérance au cuivre chez Ectocarpus siliculosus.

Sargassum C. Agardh is a genus of marine brown macrophyte classified in the class Phaeophyceae. This genus is distributed worldwide and recognized as the most diversified of the order Fucales. It is especially well represented in the tropical and inter-tropical Pacific where it forms large underwater forests of well known ecological and economical importance. But with more than a thousand taxa described over the last 200 years, and an old and complex classification, identifying a Sargassum species is a difficult task. The Sargassum diversity of the south Pacific islands has been studied here in its Indo-Pacific biogeographical context. A combined morphological and DNA analyses method was applied to recent collections from several Pacific regions. The classification, as well as the taxonomic value of classic morphological characters, was revised. More than 52 news synonymies have been proposed as well as significant revisions of the traditional classification of Sargassum subgenus Sargassum., Sargassum C. Agardh est un genre de macrophyte marine appartenant à la classe des Phaeophyceae. Ce genre est réparti mondialement et reconnu comme un des plus diversifiés de l'ordre des Fucales. Il est particulièrement bien représenté dans le Pacifique tropical et intertropical où il forme de grandes algueraies dont l'importance écologique et l'intérêt économique sont reconnus. Néanmoins, avec près d'un millier de taxons décrits depuis 200 ans, et une classification complexe et ancienne, identifier une espèce de Sargassum est une tâche difficile. La diversité du genre Sargassum des îles du Pacifique Sud a été analysée ici dans son contexte biogéographique Indopacifique. L'étude a été réalisée grâce à une méthode combinée utilisant des analyses morphologiques et ADN sur des collections récentes provenant de plusieurs régions du bassin Pacifique. La classification ainsi que la valeur taxonomique des caractères morphologiques traditionnellement utilisés ont été remis en question. Plus de 52 nouvelles synonymies ont été proposées ainsi que des révisions significatives de la classification traditionnelle du sous-genre Sargassum.