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Suivi des cyanobactéries en milieu lacustre par fluorimétrie in vivo.

Warren, Annabelle (2011). Suivi des cyanobactéries en milieu lacustre par fluorimétrie in vivo. Mémoire. Québec, Université du Québec, Institut national de la recherche scientifique, Maîtrise en sciences de l'eau, 132 p.

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Résumé

Depuis les dernières décennies, les épisodes d'efflorescences de cyanobactéries potentiellement toxiques connaissent une augmentation importante dans les écosystèmes d'eau douce à l'échelle mondiale, menant à l'émergence d'un besoin de suivre rapidement leur développement. Dans les écosystèmes aquatiques d'eau douce, la détection de la fluorescence in vivo (FIV) du pigment phycocyanine (PC) a été associée à la présence des cyanobactéries et utilisée comme un indice de suivi. Selon les analyses réalisées en laboratoire avec la souche unicellulaire de Microcystis, le fluorimètre YSI utilisé dans cette étude sous-estime fortement la densité des cellules avec la calibration du fabricant (l'erreur relative moyenne: 99 %). Par contre, la FIV de la PC détectée par le YSl est fortement liée (r² = 0.97, P < 0.0001) à la densité des cellules de Microcystis quantifiée par microscopie. L'application d'une méthode de calibration a posteriori des valeurs détectées permet d'améliorer l'estimation de la densité des cyanobactéries, mais l'erreur relative moyenne demeure élevée (> 21 %), en particulier pour une densité de cellules inférieure à 20 000 cellules ml⁻¹ (54 %). La performance du fluorimètre YSI peut être améliorée à l'aide d'une calibration en laboratoire réalisée avec une souche unicellulaire de la cyanobactérie Microcystis, mais en présence de formes coloniales, la justesse des estimés et la relation avec la densité «équivalente» est faible (r²= 0.55, P = 0.0002) et l'incertitude associée à l'estimation de la densité cellulaire est importante (> 38 %). Selon les essais réalisés à partir du YSI fraîchement calibré, les limites de détection (LDM) et de quantification (LQM) de la méthode sont plus élevées lorsque les populations de cyanobactéries sont dominées par une forme coloniale. Les résultats suggèrent que les valeurs détectées par le YSI demeurent semi-quantitatives pour les densités entre la LDM et la LQM, soit entre 8200 et 19 300 cellules ml⁻¹, et que le dépassement du seuil de 20 000 cellules ml⁻¹ peut théoriquement être détecté de façon juste car cette valeur est supérieure à la LQM établie pour l’appareil en présence de formes coloniales de Microcystis. Le fluorimètre BBE calibré par le fabricant ne permet pas de détecter les cyanobactéries en présence de la souche unicellulaire de Microcystis (r²= 0.24, P < 0.01), mais permet de suivre leur biomasse totale. Toutefois, en présence de la souche coloniale de Microcystis, le BBE distingue le groupe des cyanobactéries (r²= 0.83, P < 0.0001) mais leur biomasse est sous-estimé. Selon les analyses fluorimétriques réalisées en milieu naturel, avec la calibration du fabricant, le fluorimètre YSI sous-estime fortement la densité des cellules de cyanobactéries (l'erreur. relative moyenne > 83 %). Avec l'application de la méthode de calibration a posteriori développée en laboratoire pour la souche unicellulaire de Microcystis, la justesse des estimés est améliorée pour les valeurs au-dessus de la LQM (l'erreur relative moyenne en 2007: 48 %; en 2008: 30 %), ce qui permet d'utiliser les valeurs estimées pour suivre rapidement le développement des populations de cyanobactéries au lac Saint-Charles. Pendant la période de suivi en 2007, la densité des cellules de cyanobactéries estimées à partir de la FIV de la PC détectée in situ est fortement liée à la densité « équivalente » des cyanobactéries (r² = 0.87, P < 0.0001). La relation obtenue pour la période de suivi en 2008 est moins forte (r² = 0.76, P = 0.0005). Les équations de calibration a posteriori développées pour les deux périodes de suivi en 2007 et 2008 au lac Saint-Charles, en utilisant les valeurs quantifiées par microscopie pour chacune des années permettent d'améliorer davantage la justesse de l'estimation pour les valeurs au dessus de la LQM (l'erreur relative moyenne en 2007: 22 %; en 2008: 16 %). Dans les conditions de l'étude menée au lac Saint-Charles, le fluorimètre BBE calibré par le fabricant ne permet pas de détecter la présence de cyanobactéries mais permet de suivre la biomasse totale du phytoplancton. Selon les valeurs de FIV de la PC détectées au lac Saint-Charles avec le YSI et calibrées a posteriori, le seuil de 20 000 cellules ml⁻¹ est dépassé dans l'épilimnion dès le début du mois de juillet et jusqu'au début du mois d'octobre en 2007. De plus, la présence de fortes densités de cellules cyanobactériennes est détectée dans l'hypolimnion au début de l'automne, ce qui est confirmé par l'analyse microscopique. Les valeurs de FIV détectées avec le YSI en 2008 et calibrées a posteriori indiquent que le seuil de 20 000 cellules ml⁻¹ est dépassé dans l'épilimnion du lac Saint-Charles pendant deux périodes en juillet-août et septembre-octobre 2008, mais la population de cyanobactéries est surtout composée de picocyanobactéries coloniales non toxiques ne formant pas d'efflorescences (Aphanocapsa, Aphanothece).

Type de document: Mémoire
Directeur de mémoire/thèse: Laurion, Isabelle
Co-directeurs de mémoire/thèse: Planas, Dolors
Mots-clés libres: cyanobactérie; milieu lacustre; fluorimétrie in vivo; Microcystis; biomasse; YSI; BBE; lac Saint-Charles
Centre: Centre Eau Terre Environnement
Date de dépôt: 19 févr. 2014 15:58
Dernière modification: 17 mars 2016 15:31
URI: http://espace.inrs.ca/id/eprint/1735

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