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Développement d'un modèle pour l'utilisation de l'invertébré benthique Sialis comme biomoniteur pour l'estimation de la disponibilité des métaux traces en milieu aquatique.

Croisetière, Louis (2007). Développement d'un modèle pour l'utilisation de l'invertébré benthique Sialis comme biomoniteur pour l'estimation de la disponibilité des métaux traces en milieu aquatique. Thèse. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Doctorat en sciences de l'eau, 107 p.

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Résumé

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L’extraction et le traitement des métaux ont mené à un accroissement de leurs concentrations qui se retrouvent dans plusieurs systèmes aquatiques. Les organismes qui vivent dans ces milieux se retrouvent parfois affectés par l’augmentation de ces concentrations. L’exposition des organismes aquatiques est cependant difficile à caractériser car plusieurs variables influencent la disponibilité des métaux pour les organismes vivants. La mesure de ces concentrations au sein d’un organisme choisi permet d’intégrer tous ces paramètres en une seule mesure. L’organisme alors sélectionné pour représenter un compartiment du système est un biomoniteur et son utilisation permet d’estimer l’exposition des organismes dans un système aquatique donné. Les métaux sédimentaires représentent souvent une fraction très importante des métaux qui se retrouvent en milieu aquatique. Cependant, l’exposition de ces organismes à ces métaux est relativement peu comprise, bien qu’elle ait été étudiée sous plusieurs aspects au fil des années. L’invertébré benthique Sialis a été proposé comme biomoniteur des métaux sédimentaires et la mesure des métaux au sein de cet organisme pourrait mener à une estimation plus précise de l’exposition aux métaux sédimentaires. Cependant, des variables importantes se doivent d’être étudiées pour relier la concentration de métaux tissulaires d’un organisme à la concentration des métaux disponibles dans le milieu. Lorsque plusieurs paramètres de prise en charge des métaux sont connus chez un biomoniteur, un modèle peut être établi pour relier avec précision les concentrations mesurées au sein de cet organisme à la concentration des métaux biodisponibles. Parmi les paramètres importants à connaître dans l’estimation de l’exposition, on retrouve la route de prise en charge des métaux. Dans le cas des organismes prédateurs comme Sialis, il importe de connaître si la diète constitue ou non la source principale de métaux accumulés pour modéliser correctement les interactions avec le milieu. Lors de nos expériences, nous avons alterné les voies d’exposition (eau vs nourriture) et nous avons démontré que la diète est très mportante dans l’accumulation de plusieurs éléments (Cd, Co, Cu, Ni, Pb, Zn) chez Sialis. L’intégration de nos résultats expérimentaux à un modèle de bioaccumulation nous a montré que la nourriture constituait pratiquement la source exclusive de ces métaux pour Sialis. Avec une telle importance de la nourriture comme source de métaux, il devenait donc impératif d’amasser plus d’informations sur la diète de Sialis. La relation entre Sialis et son milieu semble se faire par l’entremise de ses proies. Le comportement alimentaire des proies a donc une incidence directe sur l’exposition de Sialis aux éléments traces. Ainsi nous avons déterminé si notre biomoniteur avait une relation plus étroite avec la colonne d’eau ou le sédiment d’un point de vue énergétique. Considérant que les métaux proviennent de la nourriture, nous avons intégré cette information dans le modèle reliant Sialis à son milieu. Pour étudier cette relation énergétique, nous avons utilisé les ratios isotopiques de soufre (δ34S) comme traceur et avons déterminé que Sialis tire, par le biais de ses proies, son énergie du compartiment sédimentaire des lacs. A partir de ces résultats, nous avons donc considéré que les concentrations de métaux mesurées dans Sialis devaient représenter les concentrations sédimentaires plutôt que celles de la colonne d’eau. Le développement de l’utilisation du ratio δ34S pour cette fin a aussi permis de révéler le potentiel de cet outil pour l’étude des échanges énergétiques au sein d’écosystèmes lacustres complets. L’utilisation de cette signature peut révéler l’importance énergétique du compartiment sédimentaire pour une gamme d’organismes allant des détritivores aux prédateurs terminaux des systèmes étudiés. Les signatures de soufre on révélé la très grande importance du compartiment sédimentaire pour un prédateur comme le Grand Brochet, qui tire jusqu’à 42% de son énergie de ce compartiment par l’entremise de ses proies. Pour mettre à l’essai le biomoniteur, nous avons visité 10 lacs situés en région minière (Rouyn-Noranda, QC et Sudbury, ON) dans lesquels nous avons prélevé des échantillons de Sialis et de sédiments anoxiques. Nous avons alors utilisé deux méthodes d’extractions différentes qui devaient représenter la concentration de métaux plus ‘disponibles’ dans les sédiments et nous avons tenté de relier ces valeurs aux concentrations tissulaires de métaux mesurées dans Sialis. Une corrélation satisfaisante a été obtenue pour le nickel et le cobalt seulement. Pour les autres éléments, l’exposition sédimentaire n’a pu mener à la prédiction des concentrations mesurées dans Sialis. Cependant, ces résultats n’indiquent pas la difficulté de Sialis à représenter les concentrations de métaux biodisponibles mais plutôt la difficulté d’estimer cette fraction des métaux dans les sédiments pour les relier à une réponse biologique donnée.

Type de document: Thèse
Directeur de mémoire/thèse: Hare, Landis
Co-directeurs de mémoire/thèse: Tessier, André
Informations complémentaires: Résumé avec symboles
Mots-clés libres: Invertébré benthique sialis; biomoniteur; métaux traces; milieu aquatique; nourriture; alimentation; sédiment; réseaux trophiques; isotopes stables; soufre; poisson; lac; chaînes trophiques
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 27 août 2013 15:01
Dernière modification: 12 nov. 2015 20:44
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1463

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