Contamination en microplastiques dans les lagons perlicoles de polynésie française et leurs impacts sur l’huître perlière pinctada margaritifera

Microplastics contamination in pearl-farming lagoons of french polynesia and their impacts in the pearl oyster pinctada margaritifera

• Auteur / Autrice : Tony Gardon
• Direction : Gilles Le Moullac, Arnaud Huvet
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Biologie des populations et écologie
• Etablissement(s) : Polynésie française
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale du Pacifique (Faaa)
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Unité de recherche "Ressources Marines en Polynésie Française" (RMPF) - Ifremer

Mots clés

Mots clés libres

Microplastique

Lagons perlicoles

Toxicité

Huitre perlière

Résumé

La pollution plastique du milieu marin est un enjeu mondial sur le plan environnemental, sanitaire et socio-economique. en polynesie française, une source specifique de dechets plastiques est associee a la perliculture dont les structures d’elevage s’amoncellent dans les lagons depuis plus de 40 ans. ce gisement de plastique est susceptible de se degrader sous la forme de micro- et nanoplastiques (mnp, < 5 mm) dont la contamination ubiquitaire a l’echelle mondiale suscite une grande preoccupation a cause des risques qu’elle represente pour les organismes et les ecosystemes marins. les objectifs de cette these etaient d’evaluer la contamination microplastique (mp) dans les lagons perlicoles de polynesie française et d’en evaluer les effets sur l’huitre perliere (pinctada margaritifera). les resultats des campagnes d’echantillonnages realisees in situ dans les atolls de ahe, manihi et takaroa ont revele l’omnipresence des mp dans les eaux de surface, la colonne d’eau et les tissus d’huitres perlieres en elevage. les concentrations enregistrees dans les eaux de surface (0,2 a 8,4 mp.m-3) placent ces trois atolls a une position tres defavorable par rapport aux concentrations en mp mesurees dans le monde. de plus, la colonne d’eau s’est revelee etre un compartiment hautement contamine (14,0 a 716,2 mp.m-3). l’huitre perliere, organisme filtreur eleve entre 4 et 6 metres de profondeur, est particulierement vulnerable a cette contamination. les concentrations mesurees dans les tissus de p. margaritifera (~0,3-21,5 mp.g−1 de chair humide) la positionne d’ailleurs parmi les bivalves marins les plus contamines. afin d’evaluer l’impact des mp sur la biologie de p. margaritifera et la qualite de la perle, deux experimentations in vivo ont ete menees en conditions controlees de laboratoire : l’une impliquant des microbilles de polystyrene (micro-ps standardisees) et l’autre impliquant des mnp produits a partir de structures perlicoles recoltees in situ dont une dose d’exposition faible proche d’un scenario environnemental. les resultats de ces travaux ont revele un impact important des micro-ps et des mnp perlicoles sur le metabolisme energetique des individus exposes. cette alteration s’est traduite par une diminution de l’efficacite d’assimilation entrainant une reduction dose-dependante de gain d’energie. ce dereglement energetique s’est repercute au niveau cellulaire (i.e. alteration de la gametogenese) et moleculaire (i.e. modulation de l’expression des genes impliques dans des mecanismes de defense face au stress). par ailleurs, la qualite de la perle s’est averee impactee au niveau de la microstructure des depots nacriers. une approche toxicologique menee en parallele sur les plastiques perlicoles a permis de demontrer leur potentiel de toxicite chimique a travers une desorption importante d’additifs (e.g. phtalates) dans l’eau de mer (i.e. lixiviats). des embryons de p. margaritifera ont ete exposes a ces lixiviats et une alteration du developpement embryo-larvaire a ete observee in vitro. ces resultats suggerent que les zones d’accumulation massive de structures perlicoles en plastique (operationnelles et/ou abandonnees) pourraient representer des points chauds de desorption de contaminants chimiques, impactant p. margaritifera, en contact etroit avec ces equipements, mais aussi le biote environnant. dans l’ensemble, cette these demontre une menace associee aux mnp qui pese sur l’huitre perliere, la durabilite de son industrie et plus largement, sur l’ecosysteme lagonaire.

Plastic pollution of the marine environment is a global environmental, health and socio-economic issue. in french polynesia, a specific source of plastic waste is associated with pearl-farming of which farming gears have been accumulating in the lagoons for more than 40 years. this plastic deposit is likely to degrade in micro- and nanoplastics (mnp, <5 mm), leading to an ubiquitous contamination at the global scale which is of great concern for risks to marine organisms and ecosystems. the aims of this thesis were to assess microplastics (mp) contamination in pearl-farming lagoons of french polynesia and to investigate their effects on pearl oyster (pinctada margaritifera). results of sampling campaigns carried out in ahe, manihi and takaroa atolls revealed the ubiquity of mp in the surface water, in the water column and the cultured pearl oysters’ tissues. the concentrations recorded in surface waters (0.2 to 8.4 mp.m-3) place these atolls at an unfavorable position compared to the microplastic concentrations measured at sea. furthermore, the water column was found to be a highly contaminated compartment (14.0 to 716.2 mp.m-3). the pearl oyster, a filter-feeding species reared between 4 and 6 meters deep, is then particularly exposed. concentrations measured in the tissues of p. margaritifera (~ 0.3-21.5 mp.g-1 wet weight) are among the most contaminated values in marine bivalves. in order to assess the impact of mp in p. margaritifera biology and pearl quality, two in vivo experiments were carried out under controlled laboratory conditions: one involving polystyrene microbeads (standardized micro-ps) and the other involving mnp produced from pearl-farming gears collected in situ including a low level of exposure to consider more realistic scenario. results indicated a significant impact of micro-ps and pearl-farming mnp on the energy metabolism of exposed individuals. this alteration resulted in decreased of assimilation efficiency resulting in a dose-dependent reduction in energy gain. this energetic disruption has led to gametogenesis alteration and modulation of genes expression involved in defense mechanisms. furthermore, the pearl quality was impacted at the microstructure level of the pearl nacre deposition. a toxicological approach conducted on pearl-farming plastic gears demonstrated their chemical toxicity potential through a significant hazardous contaminants’ desorption (e.g. phthalates) in seawater (i.e. leachates). p. margaritifera embryos were exposed to these leachates and an alteration of the embryo-larval development was observed in vitro. these results suggest that massive accumulation areas of pearl-farming gears (operational and/or discarded) could represent hotspots of chemical contaminants desorption, potentially harmful for p. margaritifera but also the surrounding biota. overall, this thesis demonstrates a threat associated with mnp burden on the pearl oyster, the sustainability of pearl-farming industry and more broadly, on the lagoon ecosystem.