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Centre Alpin de Recherche sur les Réseaux Trophiques des Ecosystèmes Limniques

UMR CARRTEL

Centre Alpin sur les Réseaux Trophiques et Ecosystèmes Lacustre

Villeneuve Aurélie, thèse soutenue le 16 décembre 2008, encadrée par A. Bouchez, B. Montuelle.

Effets conjoints de facteurs physiques (lumière et vitesse du courant) et chimiques (pesticides) sur la structure et la composition du périphyton : une approche multi-échelles.

Résumé :

Cette thèse s’articule autour de l’hypothèse générale selon laquelle une modification des facteurs physiques des milieux aquatiques (intensité lumineuse et vitesse du courant) peut entraîner une modification de la dynamique et/ou de la structure, de la composition et du fonctionnement du périphyton et donc de sa réponse à la présence de polluants. Cette hypothèse a été testée 1) dans des systèmes de complexité croissante allant d’approches expérimentales (microcosmes et mésocosmes) à des approches in situ, et 2) pour des variations de faible intensité des facteurs physiques et chimiques telles qu’observées sur le terrain.

* L’effet de la lumière (éclairé/ombragé) et l’effet de la présence de diuron (herbicide) à faible concentration (1 μg.L-1) ont été testés en microcosmes de laboratoire. Nous avons ainsi :

- observé un décalage du développement des biofilms placés sous ombrage.

- caractérisé des espèces plus aptes à se développer dans des conditions limitantes de lumière, notamment parmi les diatomées.

- mis en évidence qu’à ces changements de diversité et de structure, sont associés une modification de la réponse et un changement de la tolérance des communautés périphytiques à un même stress toxique.

* La vitesse du courant est un autre facteur physique d’intérêt pour la structuration des biofilms. Les petits milieux lotiques sont composés d’une succession de différents faciès hydrauliques, radier, mouille, cascade…. Chacun de ces faciès est, en théorie, caractérisé par des communautés microbiennes adaptées aux conditions environnementales locales. Au sein de mésocosmes d’extérieur, nous avons créé des zones d’hydraulique très contrastée avec comme objectif l’établissement de communautés différentes. L’application d’un mélange de pesticides nous a ensuite permis d’évaluer la tolérance de ces différentes communautés. Nous avons observé :

- un retard d’installation et une moindre densité du périphyton au sein de zones d’hydraulique rapide.

- un changement de diversité algale (développement plus important d’algues filamenteuses en zone de faible courant) qui entraîne une différence de réponse et de tolérance aux pesticides. - une répercussion de la présence de micro-habitats physiques diversifiés à l’échelle locale (décimètre) à une échelle plus globale (rivières artificielles hétérogènes ou homogènes sur le plan hydraulique).

- un effet des variations saisonnières (printemps / automne) qui entraînent des différences de structure, de diversité et de fonctionnement des biofilms et finalement une différence de sensibilité à la présence de molécules polluantes.

* Une étude in situ, a permis d’approfondir ces résultats, dans le contexte plus complexe d’une petite rivière, en caractérisant les communautés périphytiques et leurs réponses au stress chimique en fonction du régime hydraulique. Ces travaux ont été menés sur la Morcille, petite rivière d’ordre 1, qui traverse un bassin versant occupé à 60-70 % par de la vigne. Les communautés périphytiques de ce cours d’eau sont soumises à deux types de pollution: les phytosanitaires et la pollution organique. Des études antérieures ont montré un changement global et permanent de diversité et de tolérance des communautés périphytiques le long d’un gradient amont-aval de pollution, sans toutefois aborder les interactions entre niveaux de contaminations et facteurs hydrauliques. Cette étude de terrain permet également d’évaluer la pertinence des résultats obtenus lors de nos essais en microcosmes et mésocosmes. Ainsi, nous avons :

- Confirmé une différence de structure des communautés périphytiques entre l’amont et l’aval.

- Observé, en accord avec nos expérimentations en rivières artificielles, des différences de structuration et de diversité des communautés issues de zones d’hydraulique différente.

- Caractérisé des réponses différentes au mélange in situ de polluants de la part des communautés issues de zones d’hydraulique différente.

- Enregistré une modification de la réponse des communautés en lien avec des changements saisonniers.

Une analyse « transversale » de ces résultats, s’appuyant sur les différents niveaux d’études abordés (du microcosme à l’in situ) nous a également permis, de préciser les méthodologies expérimentales nécessaire.

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