Développement d’un réseau trophique microbien standardisé pour l’évaluation de l’impact des contaminants sur les écosystèmes dulçaquicoles

Development of a standardized microbial food web to assess the impact of contaminants in freshwater ecosystems

• Auteur / Autrice : Anne Vicente
• Direction : Pascale Bauda, Christophe Pagnout
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Écotoxicologie, biodiversité, écosystèmes
• Date : Soutenance le 16/10/2019
• Etablissement(s) : Université de Lorraine
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale SIReNa - Science et ingénierie des ressources naturelles (Lorraine ; 2018-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire Interdisciplinaire des Environnements Continentaux (Vandoeuvre-lès-Nancy)
• Jury : Président / Présidente : Cécile Bernard
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Christophe Pagnout, Stéphane Pesce, Catherine Santaella, Michaël Danger
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Stéphane Pesce, Catherine Santaella

Mots clés

Mots clés contrôlés

Facteur d'amplification trophique

Contamination

Risques écotoxicologiques

Diversité microbienne

Bioaccumulation

Mots clés libres

Réseau trophique

Transfert trophique

Compartiment microbien

Écotoxicologie microbienne

Évaluation des risques

Trophic web

Trophic transfer

Microbial compartment

Microbial ecotoxicology

Ecological risk assessment

Résumé

Dans le cadre de l’évaluation du risque, des tests d’écotoxicité plus représentatifs de la réalité environnementale tenant compte de la complexité des écosystèmes doivent être développés. Malgré l’importance des microorganismes dans les écosystèmes et les processus fonctionnels associés, ceux-ci restent trop peu considérés dans les tests d’écotoxicité. Le principal objectif de cette thèse a donc été le développement d’un réseau trophique microbien modèle pour évaluer l’impact des contaminants sur les écosystèmes dulçaquicoles. Ce réseau est composé de rotifères (Brachionus calyciflorus, consommateurs primaires et secondaires) se nourrissant à la fois d’algues (Chlorella vulgaris, producteur primaire) et de protozoaires (Tetrahymena pyriformis, cilié bactérivore). Les protozoaires, associés à un consortium microbien nitrifiant produit au laboratoire, forment une boucle microbienne qui assure le lien trophique entre les bactéries et les métazoaires. Tous les organismes de ce réseau microbien sont en interaction les uns avec les autres de par des relations trophiques (proie-prédateur) et/ou de par les fonctions qu’ils assurent au sein de l’écosystème (production d’oxygène, production primaire, recyclage des nutriments). Le système est conditionné en volume de 4 ml et peut être suivi sur une durée d’au moins 28 jours sans renouvellement de milieu, permettant par exemple l’analyse de la résilience du système sur des temps longs. Afin d’évaluer au mieux les différents effets des polluants sur le réseau trophique, diverses méthodes analytiques ont été adaptées et testées sur ce système. Parmi elles, le suivi de la dynamique de population des rotifères s’est avéré être un paramètre probant pour évaluer de manière simple et rapide la réponse du réseau à des contaminants.

In the framework of risk assessment, more environmentally realistic ecotoxicity tests taking complexity of ecosystems into account must be developed. Despite the importance of microorganisms in ecosystems and in their associated functional processes, this compartment is not enough taken into account in ecotoxicity assessment. The main objective of this thesis was the development of a model microbial food web to evaluate impact of contaminants on freshwater ecosystems. This network is composed of rotifers (Brachionus calyciflorus, primary and secondary consumers) that feed on both algae (Chlorella vulgaris, primary producer) and protozoa (Tetrahymena pyriformis, bacterivorous ciliate). A nitrifying microbial consortium produced in the laboratory associated with protozoa constitute a microbial loop that ensure trophic links between bacteria and metazoans. Organisms of the microbial network are in interaction by trophic relationships (prey-predator) and/or by functions they ensure within the ecosystem (oxygen production, primary production, nutrient recycling). The system can evolve into 4 ml over at least 28 days without medium renewing and, for example can allow to analyze the resilience of the system over a long period of time. In order to better evaluate different effects of pollutants on the food web, various analytical methods have been adapted and tested on this system. Among them, monitoring rotifer population dynamics was found to be a suitable parameter to evaluate the response of the miniaturized ecosystem to contaminants in a simple and fast way.