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Pacific oyster hatchery production remains highly variable, partially due to inconsistent gamete quality. However, little attention has been paid to oocyte quality in Pacific oyster compared to important vertebrate aqua-culture species such as fishes. The aims of the present study were to identify criteria of oocyte and trochophore quality used as predictive tools for embryo developmental success at the D-larval stage. Twenty-six potential proxies of oocyte and trochophore quality were studied on 25 mature females, as determined using histology. Some morphological and biochemical characteristics of mature oocytes were described. Protein appeared to be the main constituent of fully mature Pacific oyster oocytes. Neutral lipids accounted for 61% of the total lipids and triglycerides for 85% of the neutral lipids. Oocyte fertilization capacity was assessed by determining the D-larval yield. High inter-individual variation of D-larval yield was observed (ranging from 1% to 58%). D-larval yield was positively correlated with the percentage of motile trochophores (R-2 = 0.237) and with trochophore velocity of the average path (VAP; R-2 = 0.255) and negatively correlated with oocyte total steryl esters (R-2 = 0.244). The use of a multivariate model, including D-larval yield, trochophore VAP and total steryl esters, led to a higher coefficient of determination (R-2 = 0.352), highlighting that the prediction of embryo development in mollusks is a complex process requiring sophisticated multi-factor models.

In the Pacific oyster, spermatozoa are characterized by a remarkably long movement phase (i.e., over 24 h) sustained by a capacity to maintain intracellular ATP level. To gain information on oxidative phosphorylation (OXPHOS) functionality during the motility phase of Pacific oyster spermatozoa, we studied 1) changes in spermatozoal mitochondrial activity, that is, mitochondrial membrane potential (MMP), and intracellular ATP content in relation to motion parameters and 2) the involvement of OXPHOS for spermatozoal movement using carbonyl cyanide m-chlorophenyl hydrazone (CCCP). The percentage of motile spermatozoa decreased over a 24 h movement period. MMP increased steadily during the first 9 h of the movement phase and was subsequently maintained at a constant level. Conversely, spermatozoal ATP content decreased steadily during the first 9 h postactivation and was maintained at this level during the following hours of the movement phase. When OXPHOS was decoupled by CCCP, the movement of spermatozoa was maintained 2 h and totally stopped after 4 h of incubation, whereas spermatozoa were still motile in the control after 4 h. Our results suggest that the ATP sustaining flagellar movement of spermatozoa may partially originate from glycolysis or from mobilization of stored ATP or from potential phosphagens during the first 2 h of movement as deduced by the decoupling by CCCP of OXPHOS. However, OXPHOS is required to sustain the long motility phase of Pacific oyster spermatozoa. In addition, spermatozoa may hydrolyze intracellular ATP content during the early part of the movement phase, stimulating mitochondrial activity. This stimulation seems to be involved in sustaining a high ATP level until the end of the motility phase.

The present study aims at describing the energy metabolism of Pacific oyster, Crassostrea gigas, spermatozoon. The main objectives are: (1) describing the kinetic of cellular and biochemical characteristics of Pacific oyster spermatozoon during its movement phase, (2) identifying the metabolic pathways to produce energy and their substrates, (3) determining the involvement of energy metabolism in fertilization success. The results showed the long duration (ranging 24 to 72h) of the movement of Pacific oyster spermatozoon and the maintenance of a high intracellular ATP content until the end of the movement phase. The role of oxidative phosphorylation (OXPHOS) in ATP production was highlighted. Alternative ATP producing pathways might contribute to sustain energy production when OXPHOS is impaired, showing the high adaptation capacity of Pacific oyster spermatozoa. An increase of phosphoarginine content observed at the end of the movement phase suggests energy storage capacity. Endogenous substrates involved in ATP synthesis must be determined. Both the high regulation capacity of the energy metabolism of Pacific oyster spermatozoa and their ability to restore energy stores catabolized during movement likely contribute to the successful settlement observed in the wild. In conclusion, this work provided a fine description of energetic metabolism of Pacific oyster spermatozoon., Cette thèse présente une étude du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, Crassostrea gigas. Les principaux objectifs sont (1) d’établir la dynamique des caractéristiques cellulaires et biochimiques du spermatozoïde de cette espèce durant la phase de mouvement, (2) d’identifier les voies de synthèse d’ATP et leurs substrats et (3) de déterminer l’implication du métabolisme énergétique dans le succès à la fécondation du spermatozoïde de cette espèce. Les résultats de ce travail montrent la longue durée du mouvement (de 24 à 72h) du spermatozoïde d’huître creuse et le maintien d’une concentration élevée en ATP intracellulaire, jusqu'à la fin du mouvement. Le rôle de la phosphorylation oxydative (OXPHOS) dans la synthèse d’ATP a été mis en évidence. Le spermatozoïde d’huître creuse montre une grande plasticité dans l’utilisation de ses voies de production d’énergie, assurant la synthèse d’ATP par d’autres voies qu’OXPHOS lorsque la mitochondrie est inhibée. L’accumulation de phosphoarginine en fin de mouvement montre une capacité de stockage de l’ATP synthétisé. La nature des substrats endogènes utilisés pour la synthèse d’ATP reste cependant à déterminer. La forte capacité de régulation du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, associée à la possibilité de synthétiser de l’énergie au cours de sa longue phase de nage, contribuent probablement au succès du peuplement observé chez cette espèce. Ce travail apporte une première description du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, améliorant la connaissance fine de cette cellule.

The present study aims at describing the energy metabolism of Pacific oyster, Crassostrea gigas, spermatozoon. The main objectives are: (1) describing the kinetic of cellular and biochemical characteristics of Pacific oyster spermatozoon during its movement phase, (2) identifying the metabolic pathways to produce energy and their substrates, (3) determining the involvement of energy metabolism in fertilization success. The results showed the long duration (ranging 24 to 72h) of the movement of Pacific oyster spermatozoon and the maintenance of a high intracellular ATP content until the end of the movement phase. The role of oxidative phosphorylation (OXPHOS) in ATP production was highlighted. Alternative ATP producing pathways might contribute to sustain energy production when OXPHOS is impaired, showing the high adaptation capacity of Pacific oyster spermatozoa. An increase of phosphoarginine content observed at the end of the movement phase suggests energy storage capacity. Endogenous substrates involved in ATP synthesis must be determined. Both the high regulation capacity of the energy metabolism of Pacific oyster spermatozoa and their ability to restore energy stores catabolized during movement likely contribute to the successful settlement observed in the wild. In conclusion, this work provided a fine description of energetic metabolism of Pacific oyster spermatozoon., Cette thèse présente une étude du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, Crassostrea gigas. Les principaux objectifs sont (1) d’établir la dynamique des caractéristiques cellulaires et biochimiques du spermatozoïde de cette espèce durant la phase de mouvement, (2) d’identifier les voies de synthèse d’ATP et leurs substrats et (3) de déterminer l’implication du métabolisme énergétique dans le succès à la fécondation du spermatozoïde de cette espèce. Les résultats de ce travail montrent la longue durée du mouvement (de 24 à 72h) du spermatozoïde d’huître creuse et le maintien d’une concentration élevée en ATP intracellulaire, jusqu'à la fin du mouvement. Le rôle de la phosphorylation oxydative (OXPHOS) dans la synthèse d’ATP a été mis en évidence. Le spermatozoïde d’huître creuse montre une grande plasticité dans l’utilisation de ses voies de production d’énergie, assurant la synthèse d’ATP par d’autres voies qu’OXPHOS lorsque la mitochondrie est inhibée. L’accumulation de phosphoarginine en fin de mouvement montre une capacité de stockage de l’ATP synthétisé. La nature des substrats endogènes utilisés pour la synthèse d’ATP reste cependant à déterminer. La forte capacité de régulation du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, associée à la possibilité de synthétiser de l’énergie au cours de sa longue phase de nage, contribuent probablement au succès du peuplement observé chez cette espèce. Ce travail apporte une première description du métabolisme énergétique du spermatozoïde d’huître creuse, améliorant la connaissance fine de cette cellule.