Compréhension et modélisation des relations entre les caractéristiques biologiques et écologiques et la sensibilité aux contaminants des communautés d'invertébrés benthiques : perspectives pour l'évaluation des effets des substances chimiques

Understanding and modelling the relationships between species biological and ecological characteristics and the sensitivity to toxicants of benthic invertebrates communities : prospects for ecological effets assessement of chemicals

• Auteur / Autrice : Virginie Ducrot
• Direction : Jean-François Férard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences de la vie
• Date : Soutenance en 2005
• Etablissement(s) : Metz
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire d'écotoxicologie. GEMAGREF (Lyon)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Animaux -- Teneur en zinc

Pollution de l'eau -- Mesure

Invertébrés aquatiques

Mots clés libres

Invertébrés bentiques

Résumé

Nous avons cherché à améliorer la pertinence écologique des méthodes existantes d'évaluation des effets des substances chimiques pour les communautés d'invertébrés benthiques. Nous avons tout d'abord mis au point une méthode qui permet de construire des batteries de test représentatives du fonctionnement des communautés naturelles grâce à l'analyse statistique des combinaisons de 22 caractéristiques biologiques et écologiques pour 479 espèces d'invertébrés rencontrées en Europe de l'Ouest. Nous avons utilisé cette méthode afin de construire une batterie de test représentative de la communauté d'invertébrés inféodés aux sédiments de zone aval de cours d'eau et de lacs. Cette batterie est constituée de cinq espèces : Chironomus riparius, Valvata piscinalis, Branchiura sowerbyi, Lumbriculus variegatus et Sericostoma personatum. Nous avons alors caractérisé la réponse biologique au zinc des populations de laboratoire pour C. Riparius, V. Piscinalis et B. Sowerbyi. Pour ce faire, nous avons mis au point des méthodes d'élevage, décrit le cycle de vie en laboratoire en milieu propre et réalisé des tests de toxicité afin de caractériser les effets d'une contamination du sédiment par le zinc sur la survie, la croissance et la reproduction des organismes. Ces effets ont été analysés au niveau individuel grâce à des modèles basés sur la perturbation de la gestion de l'énergie par le toxique. A partir de données individuelles, nous avons estimé les effets attendus au niveau des populations en couplant ces modèles d'effets sur les individus avec des modèles biodémographiques matriciels basés sur l'étude du cycle de vie des organismes. L'étude de la sensibilité au zinc des populations de C. Riparius, V. Piscinalis et B. Sowerbyi nous a permis d'estimer une concentration sans effet du zinc sur les communautés benthiques qui est relativement fiable par rapport aux résultats observés sur le terrain. La validation et l'adaptation des outils proposés en vue d'une utilisation en routine pour l'évaluation des effets des substances chimiques représentent les perspectives majeures de la thèse

We sought to improve the ecological relevance of the existing effect assessment methods for benthic invertebrate communities. We have thus developed a method, which permits to build test batteries that are representative of the functioning of natural communities. It is based on the statistical analysis of the combinations of 22 biological and ecological traits for 479 western European invertebrate species. We used this method in order to build a test battery that represents the functioning of benthic communities that inhabit fine sediments of lowland rivers and lakes in Western Europe. This battery gathers five species: Chironomus riparius, Valvata piscinalis, Branchiura sowerbyi, Lumbriculus variegatus and Sericostoma personatum. We have then sought to characterize the biological response to zinc of lab populations for C. Riparius, V. Piscinalis and B. Sowerbyi. For these species, we developed handling and breeding methods and described their life cycle at the lab in clean sediments. Then, we ran toxicity tests to characterize the effects of zinc on individual survival, growth and reproduction. Test data were first analyzed at the individual level using mechanistic models based on the perturbation of energy budgets by the toxicant. On the basis of both the data from toxicity tests and the effects models, we estimated the effects of zinc at the population level using matrix population models. Finally, we used population level results to derive a no effect concentration for the benthic community. The study of population effects of zinc on C. Riparius, V. Piscinalis and B. Sowerbyi allowed us to estimate (at the lab) a no effect concentration for the benthic community, which is reliable when compared to field results. The validation and the adaptation the methods we used for routine effect assessment of chemicals represents the major prospects of our work