Etude des réponses adaptatives d'une population d'invertébré benthique (Chironomus riparius) soumise à une exposition métallique chronique : le cas de l'uranium

par Victor Dias

Thèse de doctorat en Biologie des populations et écologie

Sous la direction de Jean-Marc Bonzom, Denis Réale et de Jacqueline Garnier-Laplace.

Soutenue en 2010

à Aix-Marseille 1 , en partenariat avec Université de Provence. Section sciences (autre partenaire) .

mots clés

• Chironomidés
• Biologie des populations
• Génétique écologique
• Adaptation (biologie)
• Métaux lourds
• Écotoxicologie

Résumé

L’intensité de la pression de sélection engendrée par une pollution excède souvent celle à laquelle sont soumises des populations dans un environnement non pollué. Par conséquent, des changements micro-évolutifs peuvent survenir en réponse à cette force directionnelle anthropique, et ce sur une courte période. Dans ce contexte, cette thèse a porté sur l'étude des modifications phénotypiques de populations de Chironomus riparius exposées durant plusieurs générations consécutives à des sédiments contaminés à l'uranium. Des expériences en conditions contrôlées ont été menées sur des populations de même origine exposées à une gamme de concentration en uranium induisant des effets toxiques. Le suivi des traits d'histoire de vie au cours des huit générations d'exposition a révélé chez les populations exposées des micro-évolutions conduisant notamment à une amélioration du succès reproducteur des adultes. D'autres expériences (test de toxicité aiguë, expérience en jardin commun) réalisées en parallèle ont permis de relier ces micro-évolutions à l'acquisition d'une tolérance à l'uranium, conséquence d'une adaptation génétique. Cependant, cette adaptation a également été synonyme de coût en termes de fitness et de diversité génétique pour les populations pré-exposées. Ces résultats conduisent à l'hypothèse d'une sélection par l'uranium qui aurait agi de manière séquentielle sur les populations. Ils soulignent également la nécessité de comprendre les mécanismes adaptatifs afin d'appréhender au mieux les conséquences écologiques de l’exposition chronique d'une population à un polluant.

Titre traduit

Adaptative response of Chironomus riparius populations exposed to uraniumcontaminated sediments during consecutive generations

Résumé

The intensity of selection on populations caused by polluted environment often exceeds which is caused by an unpolluted environment. Therefore, micro evolution can occur in response to this anthropic-directionnal force over a short period. In this context, this thesis focused on studying phenotypic changes in Chironomus riparius populations exposed during several consecutive generations to uranium-contaminated sediments. In laboratory-controled conditions experiments were conducted with same origin populations exposed to a range of uranium concentration inducing toxic effects. Over eigth-generations of exposure, life-history traits measures revealed micro evolution in exposed populations, including increase of adult reproductive success. Other experiments (acute toxicity test, common garden experiment) performed in parallel enabled to link these micro evolution with a tolerance induction, as a consequence of genetic adaptation. Nonetheless this adaptation also induced cost in terms of fitness and genetic diversity for pre-exposed populations. These results lead to the hypothesis of a selection by uranium that acted sequentially on populations. They also underline the need to better-understand the adaptive mechanisms to better assess the ecological consequences of chronic exposure of populations to a pollutant.