European eel is thought to be a symbol of the effects of global change on aquatic biodiversity. The species has persisted for millions of years and faced drastic environmental fluctuations thanks to its phenotypic plasticity. However, the species has recently declined to historically low levels under synergistic human pressures. Sublethal chemical contamination has been shown to alter reproductive capacity, but the impacts and required actions are not fully addressed by conservation plans. This paper proposes a modelling approach to quantify the effects of sublethal contamination by anthropogenic pollutants on the expression of life history traits and related fitness of the critically endangered European eel. Material and Methods: We sampled female silver eels from eight different catchments across Europe previously shown to be representative of the spectrum of environmental variability and contamination. We measured 11 fitness-related life history traits within four main categories: fecundity, adaptability and plasticity, migratory readiness, and spawning potential. We used machine learning in models to explore the phenotypic reaction (expression of these life history traits) according to geographical parameters, parasite burdens (the introduced nematode Anguillicoloides crassus) and anthropogenic contaminants (persistent organic pollutants (POPs) in muscular tissue and trace elements (TEs) in gonads, livers and muscles). Finally, we simulated, the effects of two management scenarios—contamination reduction and contamination increase—on the fecundity and recruitment. Results: Contamination in our sampling was shown to have a stronger control on life history traits than do geographic and environmental factors that are currently described in the literature. We modelled different contamination scenarios to assess the benefit of mitigation: these scenarios suggest that reducing pollutants concentrations to the lowest values that occurred in our sampling design would double the fecundity of eels compared to the current situation. Discussion: Remediation of contamination could represent a viable management option for increasing the resilience of eel populations, with much more effects than solely reducing fishing mortality. More broadly, our work provides an innovative way for quantitative assessment of the reaction norms of species’ biological traits and related fecundity to contamination by organic and inorganic pollutions thus opening new management and conservation pathways to revert the erosion of biodiversity.

To achieve the European Union's water policy objective of "good" ecological status for all water bodies, a number of biotic indices have been developed, some of which are based on macrophyte communities. Despite the initial targets, 60% of water bodies still fail to achieve this status. One of the numerous reasons for this is the difficulty of accurately identifying the real causes of the degradation of water bodies, especially in a context of multiple pressures, so that truly effective restoration measures can be taken. To disentangle the effects of these co-occurring anthropogenic pressures on rivers, we have developed a diagnostic tool based on random forest models to predict the probability of impairment of river macrophyte communities. Thirteen categories of pressure on water quality, including diffuse contaminations by micropollutants (such as Polycyclic Aromatic Hydrocarbons and pesticides), and seven categories of pressure linked to hydromorphological alterations, were taken into account. By modifying local environments, each individual pressure induces changes in the taxonomic composition of macrophyte assemblages and in the adaptations selected within these assemblages. Based on a large set of taxonomic and functional metrics, this diagnostic approach has been illustrated in its ability (i) to monitor these changes at the river reach scale, but also (ii) to highlight clear spatial or temporal trends in the evolution of anthropogenic pressures on the scale of mainland France. The proposed models, based on macrophytes, are ecologically relevant and are promising for identifying water quality and habitat degradation from springs to lowland rivers. We hope that this progress will lead to a better understanding of the causes of river degradation, which will consistently help river managers to make better conservation or restoration decisions.

Depuis 60 millions d’années, le genre Anguilla a montré un succès évolutif indéniable et pourtant, aujourd’hui, selon l’UICN l’anguille européenne est en danger critique d’extinction. L’étude de la valeur reproductive des organismes constitue un enjeu majeur pour comprendre ce déclin en lien avec les changements environnementaux imputables aux activités humaines. Chez l’anguille, les coûts énergétiques liés à la survie et la reproduction dans un environnement en évolution sont optimisés par l’expression d’un large éventail de traits d’histoire de vie (THV) qui constituent des indicateurs de la valeur reproductive. L’hypothèse de ce doctorat est que les changements environnementaux d’origines anthropiques perturbent le contrôle biogéographique naturel des THV et compromettent la résilience et la persistance de l’espèce. Parmi ces changements, la pollution et le parasitisme par le nématode non-indigène Anguillicola crassus constitueraient des risques sous-évalués pour la valeur reproductive des anguilles. Leurs effets sur les THV des anguilles matures n’ont cependant jamais été testés puisque le stade argenté immature constitue le dernier stade accessible avant la migration transocéanique entre l’Europe et la zone de reproduction océanique. L’objectif de ce doctorat est d’étudier la variation des THV au stade argenté pour mieux comprendre la persistance de l’anguille européenne i) dans l’espace sous l’influence à large échelle de la contamination chimique et du parasitisme et ii) dans le temps à l’échelle du fleuve Loire. Un indicateur a été développé pour standardiser le suivi de la qualité intrinsèque des anguilles argentées sur plusieurs bassins versants européens. Plus des deux tiers des anguilles échantillonnées étaient infectées par A. crassus et les polluants organiques montraient de fortes prévalences et contrôlaient la variabilité de l’indicateur. Les investigations sur les THV des anguilles femelles ont montré que l’effet local des bassins versants expliquait davantage la variation des THV que la biogéographie. Cet effet local est en partie lié aux contaminants inorganiques retrouvés dans les gonades. Les contaminants étaient positivement corrélés avec les traits associés à l’argenture et à la maturation d’une part, et négativement reliés avec les traits de fécondité, d’adaptabilité et de migration de reproduction d’autre part. Des simulations ont montré que la réduction de la pollution était une mesure efficace dans la restauration de la fécondité. Sur le fleuve Loire, les proportions de grandes femelles et de petits mâles argentés ont diminué entre 2001 et 2020. La taille des femelles a également diminué alors qu’elles restaient plus longtemps dans le bassin versant. L’abondance en anguilles argentées a été divisée par trois. Cette chute serait due au déclin progressif du recrutement en civelles à l’échelle européenne mais également à un épisode sévère de sécheresse estivale en 2003 et à la réduction ces dernières années du débit à l’étiage. Les résultats suggèrent que le taux de mortalité sur la Loire est en augmentation, probablement à cause d’un effet de densité dépendance et/ou de la contamination chimique des anguilles subadultes. Dans un milieu contaminé, la détoxification imposerait un coût énergétique supplémentaire réduisant l’investissement pour la fécondité et la production de biomasse. La pollution constitue un risque majeur de réduction de la valeur reproductive et serait un frein dans la reconstitution du stock et la persistance de l’espèce. La connaissance des seuils sublétaux de contamination n’est pas un prérequis pour mettre en œuvre des mesures environnementales puisque toute réduction de la pollution est bénéfique sur les THV. La considération de la qualité de l’anguille dans les plans de gestion constitue un effort nécessaire pour la restauration de la valeur reproductive de l’anguille.