Modélisation de la bioaccumulation des métaux par voie dissoute chez le genre Gammarus : influence des facteurs environnementaux et de l’histoire de vie des organismes

Waterborne metal bioaccumulation modelling in Gammarus species : influence of water chemistry and life history of organisms

• Auteur / Autrice : Nastassia Urien
• Direction : Olivier Geffard, Jérémie Lebrun
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie des milieux aquatiques
• Date : Soutenance le 24/11/2015
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Evolution Ecosystèmes Microbiologie Modélisation (Lyon ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Institut national de recherche en sciences et technologies pour l'environnement et l'agriculture (France). Centre de Lyon-Villeurbanne
• Jury : Président / Présidente : Sandrine Charles
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Alexandre Péry, Catherine Gourlay-Francé
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Peter Gerald Cadogan Campbell, Annette de Vaufleury

Mots clés

Mots clés contrôlés

Gammarus

Biodisponibilité

Bioaccumulation

Mots clés libres

Bioaccumulation

Biodisponibilité

Métaux traces

Modèle cinétique

Gammarus

Facteurs environnementaux

Histoire de vie

Bioaccumulation

Bioavailability

Trace metal

Kinetic model

Gammarus

Environmental factors

Life history

Résumé

L'utilisation du biote dans le suivi de la contamination métallique des milieux aquatiques est aujourd'hui une approche pertinente, car elle permet (i) de répondre aux difficultés analytiques liées à la présence des métaux à faible dose dans l'eau, (ii) d'intégrer la contamination dans le temps et (iii) de renseigner sur la biodisponibilité des métaux et leur potentiel toxique. Toutefois, l'interprétation des niveaux de contamination des organismes en termes de contamination biodisponible des milieux est difficile car elle dépend de facteurs confondants (physicochimiques et biologiques). Dans ce contexte, l'objectif de ce travail de thèse est d'étudier la variabilité des capacités de bioaccumulation des métaux par voie dissoute chez le gammare, en s'appuyant sur un modèle cinétique. Des expérimentations en laboratoire ont permis d'étudier l'influence de facteurs physicochimiques (cations majeurs de l'eau) et biologiques (histoire de vie) sur les constantes d'accumulation et d'élimination du modèle pour le Cd, le Cu, le Ni et le Pb. Les résultats de ces travaux ont montré l'importance de prendre en compte l'influence des teneurs calciques du milieu et la pré-exposition des gammares à certains métaux dans l'interprétation de la bioaccumulation. Des suivis de la contamination dans des gammares transplantés in situ à l'échelle de la France ont montré les limites du modèle pour relier la contamination du milieu à celle des organismes. Ainsi, pour une meilleure caractérisation de la contamination biodisponible des milieux, il est nécessaire d'approfondir les connaissances sur l'influence d'autres facteurs physicochimiques et sur l'importance de la voie trophique comme source de contamination biodisponible pour les gammares

The use of biota in order to monitor metallic contamination in freshwaters is a relevant tool to (i) overcome difficulties of measuring low concentrations in water, (ii) integrate metal fluctuations over time and, (iii) quantify the bioavailable fraction of metals, considered as potentially toxic. However, the interpretation of metal contents in aquatic organisms in terms of bioavailable contamination in freshwaters remains complex because it depends on confounding factors (physicochemical and biotic factors). In this context, the aim of this work was to study the variability of waterborne metal bioaccumulation abilities in gammarids, using the kinetic model. In the laboratory, the influence of water chemistry (major ions) and biological factors (local acclimation) on the accumulation and elimination rate constants of the kinetic model was assessed. The results showed that the consideration of calcium concentrations in water and the pre-exposure of gammarids to some metals were crucial for a reliable interpretation of bioaccumulation. Meanwhile, metal contamination was followed in transplanted gammarids at the national-scale (France) and showed the limits of kinetic modelling to link metal contamination in water to bioaccumulation. Therefore, to better characterize the bioavailable contamination in freshwaters, it is necessary to further study the influence of other physicochemical factors, such as temperature, and the importance of food as a source of bioavailable metals for gammarids