Impact de la saisonnalité et d'une contamination pesticide environnementale sur des relations biotiques entre la micro-méiofaune et les microalgues d'un biofilm d'eau douce

Seasonality and environmental pesticide contamination impact on biotic relationship betwween micro-meiofauna and microalgae of freshwater biofilm

• Auteur / Autrice : Julie Neury
• Direction : Soizic Morin, Jacky Vedrenne
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écologie évolutive, fonctionnelle et des communautés
• Date : Soutenance le 12/12/2019
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences et Environnements (Talence, Gironde ; 1999-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Ecosystèmes aquatiques et changements globaux (Bordeaux)
• Jury : Président / Présidente : Michèle Tackx
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Soizic Morin, Michèle Tackx, Helena Guasch, Philippe Usseglio-Polatera, Clarisse Mallet, Juliette Fabure, Cédric Hubas
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Helena Guasch, Philippe Usseglio-Polatera

Mots clés

Mots clés contrôlés

Écotoxicologie

Traits fonctionnels

Chaînes alimentaires

Mots clés libres

Relation trophique

Traits fonctionnels

Écotoxicologie

Trophic relation

Functional traits

Ecotoxicology

Résumé

Les pollutions chimiques sont des facteurs de stress pour le milieu aquatique qui est le réceptale final des microcontaminants (pesticides, médicaments, métaux). Le biofilm est un microécosystème aquatique dans lequel interagissent des microorganismes aux cycles de vie très court (bactéries, champignons, microalgues, micro-méiofaune) sur un substrat. Certains facteurs saisonniers (lumière, température) ou liés à l’anthropisation (substances dissoutes dont les polluants toxiques) modifient la composition de microalgues, et impactent également les cycles biologiques de la micro-méiofaune. Ces déterminants environnementaux façonnent diversement les communautés périphytiques au long de l'année, directement et indirectement au sein du réseau complexe d'interactions entre les espèces. Le déséquilibre potentiel entre les composantes susceptibles d'être impactées par des polluants (organismes cibles et non cibles) peut menacer la stabilité structurale et fonctionnelle des biofilms. Dans ces travaux de thèse nous avons étudié les effets de l’imidaclopride (insecticide) et du diuron (herbicide) sur les relations biotiques maintenues entre les microalgues et la micro-méiofaune des biofilms. Ces deux pesticides sont régulièrement détectés dans les rivières françaises. Des tests écotoxicologiques à des concentrations environnementales (5µg.L-1) ont d’abord été réalisés sur des populations monoespèces et des combinaisons de populations de micro-méiofaune (nématodes, chirnomes) et de microalgues benthiques (diatomées, algues vertes). La combinaison de stress biotique et chimique a un effet non négligeable sur les individus de notre étude, qu’ils soient producteurs primaires ou consommateurs. En combinant les impacts d’un herbicide et d’un insecticide sur une relation trophique, on peut estimer comment les effets directs de ces pesticides sur leur cible, peuvent indirectement, par le jeu des relations biotiques, affecter les individus des chaînons trophiques supérieurs et inférieurs. De manière à ne pas écarter l’influence structurante des relations trophiques, nous avons abordé la question de variabilité de la communauté périphytique par l’approche des traits morphofonctionnels liés à l’activité trophique. Pour ce faire, une base de données regroupant les traits morphofonctionnels de la micro-méiofaune a été créée, basée sur le modèle de la base des macroinvertébrés d’eau douce d’Usseglio-Polatera et al. (2000). Les conditions abiotiques qui définissent un habitat varient selon la saisonnalité. Des communautés périphytiques ont été soumises aux variations saisonnières puis à une contamination pesticide. Nos résultats ont démontré que les conditions abiotiques et biotiques saisonnières ont un impact plus fort sur la fonctionnalité du biofilm que la contamination pesticide aux concentrations testées. Les traits morphofonctionnels de la micro-méiofaune évoluent selon les conditions abiotiques saisonnières. En cas de contamination pesticide, le peu d’impact mesuré peut s’expliquer par la redondance des traits morphofonctionnels des espèces de la micro-méiofaune sélectionnées par la pression chimique. Ces travaux de thèse confirment l’importance de la complémentarité des échelles d’étude et des combinaisons de facteurs biotiques et abiotiques dans la recherche en écologie et écotoxicologie.

Chemical pollutions are stress factors for aquatic environment, the final receptor of microcontaminants (pesticides, medications, metals). Biofilm is an aquatic microecosystem in which short lifecycle microorganisms interact (bacteria, fungi, microalgae, micro-meiofauna) on a substrate. Seasonal (light, temperature) or anthropogenic factors (dissolved substances such as toxic pollutants) modify microalgae composition and also impact biological micro-meiofauna cycles. These environmental determinants diversely buid periphytic community all along the year, directly and indirectly in the complex species interaction network. Potential imbalance between biofilm components likely to be impacted by pollutants (target and non-target organisms) can threat structural and functional biofilm stability. In these thesis works, we studied imidacloprid (insecticide) and diuron (herbicide) effect on biotic relation maintained among periphytic microalgae and micro-meiofauna. These two pesticides are regularly detected in French rivers. Ecotoxicological tests at environmental concentration (5µg.L-1) were firstly realized on monospecies populations and then, on combinations of benthic micro-meiofauna (nematodes, chironomids) and microalgae (diatoms, chlorophyts). Biotic and chemical stress combination showed non-negligible effects on studied species, primary producers or consumers. By combining herbicide and insecticide impact on trophic relation, we can estimate how direct target pesticide effects, indirectly affect other inferior or superior trophic levels. To take in account the structuring influence of trophic relation, we discussed about periphytic community variability via the morphofunctional trophic activity traits approach. Micro-meiofauna morphofunctional traits database was created following Usseglio-Polatera et al. (2000) works on freshwater macroinvertebrates. Abiotic conditions which defined a habitat vary with season. Periphytic communities were submitted to seasonal variations and pesticide contamination. Results demonstrated that abiotic and biotic seasonal conditions have a bigger impact on biofilm functionality than pesticide contamination at tested concentrations. In case of pesticide contamination, little measured impacts can be explained by morphofunctional traits redundancy of micro-meiofauna species selected by chemical pressure. These thesis works highlight the importance of studied scales complementarity and biotic and abiotic factors combination in ecology and ecotoxicology research.