Le cadre réglementaire défini par la Directive Cadre sur lEau impose le développement de méthodologies fiables dévaluation et/ou de caractérisation de létat de santé des écosystèmes aquatiques. Lobjectif de ce travail de thèse était didentifier les rôles relatifs des paramètres des milieux aquatiques (température, cycle saisonnier, minéralisation), des caractéristiques des populations et des pressions anthropiques sur les réponses des biomarqueurs chez un organisme aquatique modèle, la moule zébrée (Dreissena polymorpha). Une espèce sSur, Dreissena rostriformis bugensis, arrivée plus récemment dans nos cours deau, a été suivie en parallèle et son potentiel en tant que biomoniteur a également été évalué. Pour cela, une batterie dune douzaine de biomarqueurs sub-cellulaires a été mesurée dans différentes populations des deux espèces vivant dans des milieux contrastés, à différentes périodes de lannée, mais aussi lors de stress standardisés en laboratoire. Les biomarqueurs choisis correspondaient à différentes fonctions physiologiques et/ou antitoxiques, et des réponses à fortes pertinence écologiques, telles que la consommation doxygène ou lactivité de filtration, ont ponctuellement été suivies. Ces différents paramètres ont permis dinterroger les notions de sensibilité et de vulnérabilité des populations et de mieux comprendre les facteurs déterminant les réponses des biomarqueurs. Les différences inter-populationnelles montrent que laccumulation des contaminants par les organismes et leurs réponses biologiques sont bien dépendantes de la qualité du biotope propre à chaque population, mais aussi de la saison, un facteur confondant qui doit donc être pris en compte lors de campagnes de biosurveillance. De fortes différences de réponse des biomarqueurs entre les deux espèces ont aussi été observées, aussi bien in situ que lors des expositions en laboratoire, soulignant la nécessité de bien différencier ces deux espèces, pourtant très proches. La nouvelle arrivée, D. r. bugensis, présente des réponses plus plastiques in situ, mais semble moins capable de gérer des stress aigus lors dexpositions en laboratoire. A linverse, D. polymorpha, arrivée il a 200 ans en France, semble mieux adaptée, avec une variabilité de réponse moins marquée et une meilleure tolérance aux contaminants. Ces travaux de thèse sinscrivent dans le cadre de la convention BIOMICS, réalisée en collaboration avec lONEMA. Ils montrent que ces deux espèces sont aptes à nous renseigner sur létat de contamination du milieu dans lequel elles vivent, même si les grilles dinterprétation peuvent être différentes de lune à lautre. Les variations des réponses des biomarqueurs au niveau sub-cellulaire témoignent de façon précoce de modifications de la qualité du milieu. Certains biomarqueurs semblent toutefois plus informatifs que dautres, la batterie mesurée pourrait donc être réduite. A lavenir, ces travaux permettront une meilleure lecture et interprétation des biomarqueurs mesurés dans des populations autochtones ou transplantées, et attestent de lintérêt des biomarqueurs en tant quoutils dévaluation de la qualité des milieux aquatiques.